楊曙光喬瑞平，魏祥甲王　洋于豐瑋李海洋劉凱男楊　晨

（1.博天環(huán)境集團(tuán)股份有限公司；2.博天（北京）環(huán)境設(shè)計(jì)研究院有限公司）

強(qiáng)化混凝工藝深度處理含聚采油廢水＊

楊曙光1喬瑞平1，2魏祥甲1王洋1于豐瑋2李海洋1劉凱男2楊晨2

（1.博天環(huán)境集團(tuán)股份有限公司；2.博天（北京）環(huán)境設(shè)計(jì)研究院有限公司）

利用強(qiáng)化混凝工藝對(duì)含聚采油廢水進(jìn)行深度處理。在以PFS作為主混凝劑，Potenflo1315和Potenflo1365作為助凝劑的強(qiáng)化混凝實(shí)驗(yàn)中，分別考察了p H值、PFS投加濃度以及有機(jī)助凝劑Potenflo1365和Potenflo1315的投加濃度對(duì)含聚采油廢水的處理效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在p H值為5.0時(shí)，當(dāng)投加濃度為150 mg/L 的PFS與2.5 mg/L的Potenflo1365復(fù)配后，對(duì)含聚采油廢水的處理效果最佳，CODCr去除率達(dá)到88.8%，濁度去除率達(dá)到98.1%，經(jīng)處理后廢水主要指標(biāo)可以達(dá)到GB 8978—1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

含聚采油廢水；強(qiáng)化混凝；深度處理；CODCr濃度；色度；濁度

0　引 言

含聚采油廢水主要來(lái)源于已經(jīng)進(jìn)入中后期深度采油階段的油田［1-3］，隨著油田開(kāi)發(fā)的不斷深入和三次采油技術(shù)的應(yīng)用［4-5］，原油的含水率逐漸上升，部分油田采出油的含水率可達(dá)90%，因此在采油過(guò)程中將產(chǎn)生大量的含油廢水。由于在三次采油過(guò)程中，驅(qū)油液在配制時(shí)需加入大量部分水解的聚丙烯酰胺（Partially Hydrolyzed Polyacryamide，PHPAM），因此產(chǎn)生的含聚采油廢水具有黏度大、乳化程度高，油滴和固體懸浮物乳化穩(wěn)定性強(qiáng)、油水分離難度大等特征［6-8］。而且PHPAM具有生物毒性，不易被微生物降解［9-11］，所以采用常規(guī)處理工藝處理含聚采油廢水很難達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)或回注標(biāo)準(zhǔn)。目前處理含聚采油廢水的技術(shù)主要有混凝氣浮法、高級(jí)氧化法、生化處理法等［12-17］，但高級(jí)氧化 法成本較 高［18］，反應(yīng) 條件有限制，生化法中微生物對(duì)環(huán)境有耐受性，而且PHPAM具有生物毒性，因此選擇何種方法處理該種廢水，在環(huán)保領(lǐng)域是一個(gè)急需解決的問(wèn)題。

本文采用強(qiáng)化混凝技術(shù)處理含聚廢水。利用PFS和博天環(huán)境集團(tuán)自主研發(fā)的混凝劑Potenflo1365、Potenflo1315等進(jìn)行復(fù)配，對(duì)含聚采油廢水的處理進(jìn)行了系統(tǒng)性的研究，為處理含聚采油廢水提供一種經(jīng)濟(jì)高效的方法。

1　實(shí) 驗(yàn)

1.1反應(yīng)機(jī)理

混凝在廢水的處理中占有非常重要的地位，混凝過(guò)程是沉淀（或澄清）、過(guò)濾、氣浮等工藝的基礎(chǔ)?；炷酆托跄齼蓚€(gè)過(guò)程，凝聚是指在水中加入某些溶解鹽類，使水中細(xì)小懸浮物或膠體微粒互相吸附結(jié)合而成較大顆粒，從水中沉淀下來(lái)的過(guò)程。絮凝是指由高分子物質(zhì)吸附架橋作用而使微粒相互黏結(jié)的過(guò)程。具有凝聚和絮凝作用的水處理劑統(tǒng)稱為混凝劑?；炷恋矸ㄖ饕匀コ齋S為目的，同時(shí)削減部分CODCr濃度，減輕后續(xù)生物處理工藝進(jìn)水的懸浮物負(fù)荷及有機(jī)污染物的負(fù)荷。

1.2儀器和材料

Orion 3-Star型精密p H計(jì)，CTL-12A COD速測(cè)儀，AL 104-IC電子天平，SH2-82A水浴振蕩器，1900C便攜式濁度儀，DH101烘箱，SC-04低速離心機(jī)。

實(shí)驗(yàn)所用的藥劑硫酸、硝酸銀、硫酸汞為分析純?cè)噭?，聚合硫酸鐵（PFS）、陽(yáng)離子Potenflo1365和Potenflo1315為博天環(huán)境集團(tuán)自主研發(fā)藥劑。

廢水取自博天環(huán)境集團(tuán)股份有限公司的某含聚采油廢水處理項(xiàng)目，廢水初始指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1　含聚采油廢水水質(zhì)指標(biāo)

1.3實(shí)驗(yàn)方法

在室溫條件下（25℃），分別取100 m L廢水樣品置于250 m L錐形瓶中，調(diào)節(jié)廢水的p H值，在每份廢水樣品中分別加入混凝藥劑，以100～150 r/min轉(zhuǎn)速快速震蕩30 s，后置于搖床上以30～60 r/min的轉(zhuǎn)速震蕩30 min，再靜置30 min后，取樣品上清液測(cè)定CODCr、色度、濁度等水質(zhì)指標(biāo)以評(píng)價(jià)處理效果，確定最佳的混凝p H值和混凝藥劑加藥量。

1.4分析方法

色度采用GB 11903—89《水質(zhì)色度的測(cè)定》稀釋倍數(shù)法測(cè)定；CODCr采用GB 11914—89《水質(zhì)化學(xué)需氧量的測(cè)定重鉻酸鹽法》測(cè)定；p H值采用GB 6920—86《水質(zhì)p H值的測(cè)定玻璃電極法》測(cè)定；濁度采用GB 13200—91《水質(zhì)濁度的測(cè)定》；SS采用GB 11901—89《水質(zhì)懸浮物的測(cè)定重量法》。

2　混凝法實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1p H值

分別量取100 m L水樣于6個(gè)250 m L錐形瓶中，用0.1 mol/L硫酸分別調(diào)整廢水p H值至3.00，3.45，3.92，4.49，5.00，5.50，廢水中PFS的投加濃度為150 mg/L。按照2.2中所述實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行混凝反應(yīng)后測(cè)定廢水CODCr、色度和濁度等指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

圖1　pH值對(duì)CODCr、色度、濁度去除率的影響

由圖1可見(jiàn)，在p H值為5.0時(shí)，CODCr濃度由初始的360.4mg/L降至57.2mg/L，去除率為84.1%；色度由初始的160倍降至10倍，去除率為93.8%；濁度去除率為97.9%。這主要是因?yàn)镻FS 在p H值為5.0條件下在水中形成的絡(luò)合物，能夠促進(jìn)該廢水樣品中膠體和懸浮物凝聚和沉淀。繼續(xù)降低反應(yīng)p H值，CODCr、色度及濁度的去除率增加不明顯，同時(shí)酸的投加濃度升高，因此單獨(dú)投加PFS的最佳p H值為5.0。

2.2PFS投加濃度

反應(yīng)在常溫下進(jìn)行，用0.1 mol/L硫酸調(diào)整廢水p H值至5.0，每份廢水中PFS的投加濃度分別為50，100，150，200，250，300 mg/L。按照2.2中所述實(shí)驗(yàn)所述方法進(jìn)行混凝反應(yīng)后，測(cè)定廢水CODCr、色度、濁度等指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

圖2　PFS投加濃度對(duì)CODCr、色度、濁度去除效果的影響

由圖2可見(jiàn)，隨PFS投加濃度增加，處理后廢水CODCr、色度和濁度的去除率逐漸增大，當(dāng)投加濃度大于150 mg/L，各個(gè)指標(biāo)的去除率變化趨勢(shì)減緩。這是因?yàn)椋?dāng)PFS的投加濃度不足時(shí)，膠體顆粒的電位降較小，無(wú)法有效地碰撞而形成較大的顆粒，增大濃度有利于大顆粒的形成。當(dāng)PFS投加濃度為150 mg/L時(shí)，CODCr濃度由初始的360.4 mg/L降至57.1 mg/L，去除率為84.2%；色度由初始的160倍降至20倍，去除率為87.5%；濁度去除率為98.2%。繼續(xù)增加PFS投加濃度，廢水各項(xiàng)指標(biāo)的去除率效果增加不顯著，故選擇最佳PFS投加濃度為150 mg/L。

2.3Potenflo1365投加濃度

反應(yīng)在常溫下進(jìn)行，用0.1 mol/L硫酸調(diào)整廢水p H值至5.0，每份廢水中PFS的投加濃度均為150 mg/L，攪拌30 s后向每份廢水中投加有機(jī)絮凝劑Potenflo1365，投加濃度分別為0，0.5，1.0，1.5，2.0，2.5，3.0和3.5 mg/L。按照2.2中所述實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行混凝反應(yīng)后，測(cè)定廢水CODCr、色度、濁度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

圖3　PotenfIo1365投加濃度對(duì)　CODCr、色度、濁度去除率的影響

由圖3可見(jiàn)，隨著Potenflo1365投加濃度增大，處理后廢水CODCr去除率先增后減，當(dāng)Potenflo1365投加濃度為0.5mg/L時(shí)，CODCr濃度由初始的360.4 mg/L降至40.2mg/L，去除率為88.8%，CODCr去除率變化最大。當(dāng)Potenflo1365投加濃度大于0.5mg/L時(shí)，CODCr去除率增大不明顯，因此Potenflo1365與PFS復(fù)配最適投加濃度為0.5 mg/L。

2.4Potenflo1315投加濃度

反應(yīng)在常溫下進(jìn)行，用0.1 mol/L硫酸調(diào)整廢水p H值至5.0后，每份廢水中PFS的投加濃度為150 mg/L，攪拌30 s后向每份廢水中投加Potenflo1315，投加濃度分別為0.5，1.0，1.5，2.0，2.5，3.0 mg/L。按照2.2中所述實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行混凝反應(yīng)后，測(cè)定廢水CODCr、色度、濁度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。

圖4　與PFS復(fù)配的PotenfIo1315投加濃度對(duì)　CODCr、色度、濁度去除率的影響

由圖4可見(jiàn)，廢水樣品的CODCr、色度、濁度的去除率隨著Potenflo1315的投加濃度增大呈現(xiàn)先增后減的趨勢(shì)，當(dāng)Potenflo1315投加濃度達(dá)到2.0 mg/L時(shí)，CODCr濃度由初始的360.4 mg/L降至29.0 mg/L，去除率為92.0%，色度由160倍降低到4倍，去除率為97.5%，濁度由28.8 NTU降低至0.65 NTU，去除率為97.7%，繼續(xù)增加Potenflo1315的投加濃度，則各項(xiàng)指標(biāo)的去除率增加不顯著甚至有所降低，故Potenflo1315與PFS復(fù)配的最佳投加濃度為2.0 mg/L。

2.5Potenflo1365與Potenflo1315投加濃度對(duì)廢水混凝促進(jìn)效果比較

反應(yīng)在常溫下進(jìn)行，量取1 200 m L廢水，用0.1 mol/L硫酸調(diào)整廢水p H值至5.0，將其等分為12份，每份廢水中PFS的投加濃度為150 mg/L，攪拌30 s后向每份廢水分別中投加Potenflo1315和Potenflo1365，投加濃度依次為0.5，1.0，1.5，2.0，2.5，3.0 mg/L。按照2.2中所述實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行混凝反應(yīng)后，測(cè)定廢水CODCr進(jìn)行比較。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖5所示。

圖5　與PFS復(fù)配的PotenfIo1315和PotenfIo1365投加濃度對(duì)　CODCr去除率的影響

由圖5可見(jiàn)，Potenflo1365與Potenflo1315分別與PFS復(fù)配后對(duì)廢水CODCr去除率的最大值相差不大，但Potenflo1365的最適投加濃度為0.5 mg/L，而Potenflo1315的最適投加濃度為2.0 mg/L，為前者的4倍，Potenflo1365的市場(chǎng)價(jià)格為40 000元/t，Potenflo1315的市場(chǎng)價(jià)格為50 000元/t，采用potenflo1365助凝劑與采用Potenflo1315助凝劑相比，每立方米水樣可節(jié)省0.08元。

3　結(jié) 論

①采用聚合硫酸鐵作為主混凝劑對(duì)含聚采油廢水進(jìn)行混凝處理實(shí)驗(yàn)時(shí)，最佳p H值為5.0、PFS最佳投加濃度為150 mg/L。

②PFS與Potenflo1365復(fù)配和PFS與Potenflo1315復(fù)配均能使處理后廢水的主要污染指標(biāo)能夠達(dá)到GB 8978—1996《污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。但每處理1 t廢水，PFS與Potenflo1365復(fù)配的藥劑比PFS與Potenflo1315復(fù)配藥劑節(jié)省成本約0.08元，因此更適宜采用PFS與Potenflo1365復(fù)配的藥劑處理含聚廢水。

［1］ 沈震，李雪梅，王蓉，等.油田采油廢水回注處理技術(shù)研究新進(jìn)展［J］.廣東化工，2012，39（18）：69-70.

［2］ 尉小明，劉喜林，沈光偉，等.誘導(dǎo)作用在油田二次采油中的應(yīng)用［J］.應(yīng)用化工，2002，36（6）：26-29.

［3］ 胡永樂(lè)，王燕靈，楊思玉，等.注水油田高含水后期開(kāi)發(fā)技術(shù)方針的調(diào)整［J］.石油學(xué)報(bào)，2004，25（5）：65-69.

［4］ 張學(xué)佳，紀(jì)巍，康志軍，等.三元復(fù)合驅(qū)采油技術(shù)進(jìn)展［J］.杭州化工，2009，39（2）：5-8.

［5］ 孫煥泉.勝利油田三次采油技術(shù)的實(shí)踐與認(rèn)識(shí)［J］.石油勘探與開(kāi)發(fā)，2006，33（3）：262-266.

［6］ 陳榮，饒良玉.油田含聚污水聚合物降解技術(shù)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究［J］.工業(yè)水處理，2012，32（6）：77-79.

［7］ 溫沁雪，趙曄.油田含聚丙烯酰胺廢水處理研究進(jìn)展［J］.化工環(huán)保，2009，29（1）：39-42.

［8］ 包木太，陳慶國(guó)，王娜，等.油田污水中聚丙烯酰胺（HPAM）的降解機(jī)理研究［J］.高分子通報(bào)，2008（2）：1-9.

［9］ 梁偉，趙修太，韓有祥，等.油田含聚污水處理與利用方法技術(shù)探討［J］.工業(yè)水處理，2010，30（10）：1-5.

［10］詹亞力，杜娜，郭紹輝.我國(guó)聚合物驅(qū)采出水處理方法研究進(jìn)展［J］.油氣田環(huán)境保護(hù)，2003，13（1）：19-23.

［11］王海洋.含聚采油污水絮凝處理實(shí)驗(yàn)研究［J］.污染防治技術(shù)，2014，27（1）：1-4.

［12］譚文捷，黨偉，唐志偉，等.氣浮技術(shù)在含聚廢水處理中的應(yīng)用研究［J］.給水排水，2010，36（增刊1）：223-225.

［13］馬煒寧，卞衛(wèi)國(guó)，馬宏瑞，等.反應(yīng)吸附—?dú)飧　顚舆^(guò)濾工藝處理油田含聚廢水［J］.給水排水，2010，36（5）：67-69.

［14］陳進(jìn)富，李忠濤，李海平，等.采油廢水的有機(jī)構(gòu)成及其CODCr的處理技術(shù)研究［J］.石油與天然氣化工，2001，30 （1）：47-49.

［15］王寶輝，孔凡貴，張鐵鍇，等.高鐵酸鉀氧化去除油田污水中聚丙烯酰胺的研究［J］.工業(yè)水處理，2004，24（1）：21-23.

［16］邵強(qiáng)，閆光緒，郭紹輝.Fenton試劑處理油田含聚污水中聚丙烯酰胺的試驗(yàn)研究［J］.能源環(huán)境保護(hù)，2007，21 （3）：37-42.

［17］王海峰，包木太，耿雪麗，等.油田含聚合物污水生化處理室內(nèi)模擬研究［J］.西南石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2008，30（1）：109-111.

［18］江傳春，肖蓉蓉，楊平.高級(jí)氧化技術(shù)在水處理中的研究進(jìn)展［J］.水處理技術(shù)，2011，37（7）：12-16.

10.3969/j.issn.1005-3158.2015.06.006

1005-3158（2015）06-0023-03

2015-01-06）

（編輯 石津銘）

博天環(huán)境集團(tuán)股份有限公司創(chuàng)新領(lǐng)域前沿項(xiàng)目（Y-01-14-02）。

楊曙光，2011年畢業(yè)于河北科技師范學(xué)院，現(xiàn)在博天環(huán)境集團(tuán)股份有限公司從事水污染控制技術(shù)研究工作。通信地址：北京市密云縣經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)康寶路2號(hào)博元裝備，101500