趙一帆，李子旺，邢傳勝，鄧海發(fā)

PDMDAAC/PAC/CPAM復(fù)配處理油田采出水

趙一帆，李子旺，邢傳勝，鄧海發(fā)

（中海油節(jié)能環(huán)保服務(wù)有限公司，天津 300457）

針對(duì)含油污水開(kāi)展了聚二甲基二烯丙基氯化銨（PDMDAAC）、聚合氯化鋁（PAC）、陽(yáng)離子聚丙烯酰胺（CPAM）3種藥劑復(fù)配實(shí)驗(yàn)，考察了復(fù)配組合、加藥順序、加藥比例對(duì)絮凝效果的影響。結(jié)果表明：在試劑加量相同的條件下，PDMDAAC、PAC、CPAM三者復(fù)配絮凝效果要優(yōu)于PDMDAAC和PAC復(fù)配以及PAC和CPAM復(fù)配，且絮體緊實(shí)；通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，PDMDAAC在PAC之前加入水樣的絮凝效果較好；在有機(jī)試劑總量一定的條件下，當(dāng)PDMDAAC加量4 mg·L-1、PAC加量 30 mg·L-1、CPAM加量2 mg·L-1時(shí)，絮凝效果最好，水中懸浮物質(zhì)量濃度為18.7 mg·L-1mg·L-1，含油量為6.15 mg·L-1。

聚二甲基二烯丙基氯化銨；絮凝劑；復(fù)配；含油污水

目前，隨著我國(guó)油田的不斷開(kāi)發(fā)，大部分油田已經(jīng)進(jìn)入了開(kāi)采的中后期，油層壓力逐漸下降，通過(guò)注水采油則是一種重要的開(kāi)采方式，這使得油田采出液含水率不斷上升，油田采出液含水率一般在70%～80%，有的油田采出液含水率高達(dá)90%以 上[1-2]，這給下游水處理單元帶來(lái)了很大的壓力。采出液經(jīng)過(guò)電脫和破乳處理后會(huì)產(chǎn)生大量的含油污水，污水中通常含有原油、機(jī)械雜質(zhì)、可溶性有機(jī)物、無(wú)機(jī)鹽、微生物等，如不處理就直接外排或處理不達(dá)標(biāo)會(huì)對(duì)環(huán)境造成很大的影響。另外，在油田開(kāi)發(fā)中經(jīng)常使用酸化、壓裂等措施來(lái)提高油田的采收率，增產(chǎn)的同時(shí)也產(chǎn)生了大量的廢液混入油田采出水中。隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)要求的日益嚴(yán)格，采出水的外排標(biāo)準(zhǔn)和作為回注水的標(biāo)準(zhǔn)也日趨嚴(yán) 格[3]，不同地區(qū)對(duì)處理后水質(zhì)的要求不同，但要求處理后的水中含油量和懸浮物含量都比較低。比較嚴(yán)格的回注標(biāo)準(zhǔn)要求處理后的污水中油質(zhì)量濃度為5 mg·L-1，懸浮物質(zhì)量濃度為1 mg·L-1，水中的懸浮物粒徑中值為1 μm，能夠?qū)⒉沙鏊幚淼胶细裰笜?biāo)一直是各大油田的重要工作。常規(guī)的采出水處理方法主要有物理法（重力沉降、過(guò)濾、粗?；C(jī)械分離、膜分離等）、化學(xué)法（絮凝、氧化、電解、鹽析等）、物理化學(xué)法（浮選、吸附、離子交換等）、生物法（活性污泥、生物濾池、氧化塘等）以及多種方法的耦合（旋流氣浮、聚結(jié)與重力沉降一體化、聚結(jié)氣浮等）[4-5]，其中混凝沉淀法由于工藝成熟、易于操作、效果明顯的特點(diǎn)而被水處理企業(yè)青睞。常規(guī)的絮凝劑主要分為4種：一種是無(wú)機(jī)高分子絮凝劑，其具有用量少、除濁高、污泥少等特點(diǎn)，如聚合氯化鋁、聚合氯化鐵、聚合硫酸鋁鐵等；另一種為有機(jī)絮凝劑，其具有投加量少、絮凝速度快的特點(diǎn)，主要有聚丙烯酰胺、聚乙烯亞胺等；第三種為天然高分子絮凝劑，其具有環(huán)境友好、可再生、來(lái)源廣泛的特點(diǎn)，如殼聚糖、藻酸鈉、改性淀粉 等[6-8]，第四種絮凝劑為微生物絮凝劑，這種絮凝劑具有高效、無(wú)毒、安全、無(wú)二次污染等特點(diǎn)，主要有霉菌、放線菌、細(xì)菌、酵母菌等[9]。在實(shí)際使用過(guò)程中，為了達(dá)到規(guī)定的處理指標(biāo)，需要投加試劑量較大，這給企業(yè)帶來(lái)了較大的成本壓力。為了保證處理達(dá)標(biāo)的同時(shí)又最大限度地減少化學(xué)藥劑的使用量，大多采用兩種或多種藥劑復(fù)配使用。

聚二甲基二烯丙基氯化銨是一種水溶性的陽(yáng)離子聚季銨鹽，具有正電荷密度高、水溶性好、高效無(wú)毒、pH適用范圍廣等特點(diǎn)，在石油開(kāi)采、造紙、采礦等行業(yè)應(yīng)用廣泛[10-11]。由于其帶有正電性和具有一定的相對(duì)分子質(zhì)量，其在絮凝過(guò)程中兼有電中和與架橋作用[12-13]。本文以某聯(lián)合站一次沉降罐出口含油污水為處理對(duì)象，以聚二甲基二烯丙基氯化銨（PDMDAAC）、聚合氯化鋁（PAC）、陽(yáng)離子聚丙烯酰胺（CPAM）為絮凝藥劑，研究三者復(fù)配對(duì)含油污水的處理效果。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)藥品及儀器

實(shí)驗(yàn)藥品：聚二甲基二烯丙基氯化銨（PDMDAAC），固含量40%，相對(duì)分子質(zhì)量30萬(wàn)，LYPW-3011型，山東魯岳化工有限公司；聚合氯化鋁（PAC），鹽基度55%，工業(yè)級(jí)，鞏義市富源凈水材料有限公司；陽(yáng)離子聚丙烯酰胺（CPAM），陽(yáng)離子度50%，相對(duì)分子質(zhì)量800萬(wàn)，工業(yè)級(jí)，鞏義市富源凈水材料有限公司。實(shí)驗(yàn)用水樣取自某聯(lián)合站一沉出口，水質(zhì)化驗(yàn)情況見(jiàn)表1。

實(shí)驗(yàn)儀器：AL104分析天平，梅特勒-托利多儀器有限公司；玻璃砂芯過(guò)濾裝置，如東東進(jìn)玻璃儀器廠；722E分光光度計(jì)，上海光譜儀器有限公司；HH-4恒溫水浴鍋，常州中捷實(shí)驗(yàn)儀器制造有限公司；JJ-1精密電動(dòng)攪拌器，常州中捷實(shí)驗(yàn)儀器制造有限公司。

表1 水樣檢測(cè)結(jié)果

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 水質(zhì)檢測(cè)

含油量和懸浮含量的測(cè)定參照《碎屑巖油藏注水水質(zhì)指標(biāo)及分析方法》（SY/T5329—2012），水樣透光率的測(cè)定參考文獻(xiàn)[14]。

1.2.2 絮凝效果評(píng)價(jià)

采用燒杯絮凝實(shí)驗(yàn)，向500 mL燒杯中加入 300 mL污水水樣，加入一定量的絮凝劑，快速 （300 r·min-1）攪拌1 min，再慢速（150 r·min-1）攪拌2 min，45 ℃水浴靜置一定時(shí)間，取水樣進(jìn)行 測(cè)定。

2 結(jié)果討論

2.1 絮凝效果對(duì)比

為了克服單一絮凝劑的不足，無(wú)機(jī)絮凝劑與有機(jī)絮凝劑復(fù)配是水處理行業(yè)常用的處理方法，為了驗(yàn)證PDMDAAC的絮凝效果，室內(nèi)開(kāi)展了對(duì)比實(shí)驗(yàn)。在PAC加量一定的條件下，做了3組對(duì)比實(shí)驗(yàn)，分別為PDMDAAC+PAC絮凝實(shí)驗(yàn)、PDMDAAC+CPAM +PAC絮凝實(shí)驗(yàn)、CPAM+PAC絮凝實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)溫度為45 ℃，絮凝沉降1 h后取上清液檢測(cè)水質(zhì)情況。試劑加量情況及絮體形態(tài)情況見(jiàn)表2，水樣透光率隨有機(jī)試劑加量變化情況見(jiàn)圖1。

從圖1可以看出，PDMDAAC與PAC復(fù)配的絮凝效果要好于CPAM與PAC復(fù)配的絮凝效果，但通過(guò)觀察，PDMDAAC與PAC復(fù)配產(chǎn)生的絮體松散。PDMDAAC、CPAM、PAC復(fù)配具有較好絮凝效果，水樣的透光率隨著試劑加量增加而明顯的增加，且效果明顯優(yōu)于CPAM和PAC復(fù)配以及PDMDAAC與PAC復(fù)配，說(shuō)明帶有高電位的PDMDAAC可以更好地中和水中的膠體，同時(shí)由于PDMDAAC具有一定的線性結(jié)構(gòu)，可以將絮體聚集，增強(qiáng)絮凝效果。從絮體形態(tài)來(lái)，水樣不加CPAM，絮體松散，加入CPAM后絮體緊實(shí)度增加，說(shuō)明分子鏈較長(zhǎng)的CPAM對(duì)絮體的緊實(shí)度起到?jīng)Q定的作用。因此，在后續(xù)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中主要考察3種試劑的復(fù)配效果。

表2 試劑加量及絮體形態(tài)情況

圖1 透光率隨有機(jī)試劑加量變化情況

2.2 加藥順序考察

CPAM和PAC作為兩種不同類(lèi)型的絮凝劑，二者的加藥順序一般為先加PAC產(chǎn)生絮體后再投入CPAM，通過(guò)其架橋和電中和等作用將水中的膠體、絮體等雜質(zhì)進(jìn)一步聚集。PDMDAAC作為一種新型的絮凝劑，具有無(wú)機(jī)絮凝劑和有機(jī)絮凝劑的特性，因此在實(shí)際使用過(guò)程中，其加藥順序?qū)π跄Ч幸欢ǖ挠绊?。室?nèi)考察PDMDAAC與PAC加藥順序?qū)π跄Ч挠绊憽Ｔ贑PAM加量2 mg·L-1的條件下，分別改變PDMDAAC與PAC加藥順序，45 ℃水浴絮凝1 h后取上清液進(jìn)行透光率檢測(cè)，加藥情況及檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3。

從表3中水樣的透光率可以看出，當(dāng)有機(jī)試劑加量為4 mg·L-1時(shí)，先加2 mg·L-1的PDMDAAC后再加30 mg·L-1的PAC，水樣的透光率為82.3%，先加30 mg·L-1的PAC后加2 mg·L-1的PDMDAAC，水樣透光率為79.4%；在有機(jī)試劑加量為5 mg·L-1時(shí)，先加3 mg·L-1的PDMDAAC后再加30 mg·L-1的PAC，水樣的透光率為88.9%，先加30 mg·L-1的PAC后加3 mg·L-1的PDMDAAC，水樣透光率為84.2%，說(shuō)明先加PDMDAAC后加PAC絮凝效果較好。

2.3 加藥比例考察

針對(duì)聯(lián)合站一沉出口水樣，在PAC加量和有機(jī)絮凝劑總量一定的條件下，考察PDMDAAC、CPAM、PAC 3種藥劑復(fù)配絮凝效果，試劑加藥情況見(jiàn)表4，水樣的透光率變化情況見(jiàn)圖2。

表4 3種藥劑加量情況

圖2 水樣透光率隨試劑加量變化情況

從圖2水樣透光率隨試劑加量變化趨勢(shì)看，PDMDAAC與CPAM不同加藥比例下，水樣的透光率不同，在有機(jī)藥劑總量6 mg·L-1不變的條件下，水樣的透光率隨著PDMDAAC加量的增加有增大的趨勢(shì)，當(dāng)PDMDAAC加量4 mg·L-1、PAC加量 30 mg·L-1、CPAM加量2 mg·L-1時(shí)，水樣的透光率最高為95.6%，經(jīng)過(guò)檢測(cè)，水中的懸浮物質(zhì)量濃度為18.7 mg·L-1，含油量為6.15 mg·L-1，滿足現(xiàn)場(chǎng)對(duì)水質(zhì)指標(biāo)的控制要求。

3 結(jié) 論

1）在試劑當(dāng)量相同的條件下，PDMDAAC與PAC和CPAM 3種藥劑復(fù)配的絮凝效果要優(yōu)于PAC和CPAM復(fù)配以及PDMDAAC與PAC復(fù)配的絮凝效果。

2）針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)所取水樣進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，3種藥劑的加藥順序?yàn)镻DMDAAC、PAC、CPAM。

3）在有機(jī)加藥量一定的條件下，當(dāng)PDMDAAC加量4 mg·L-1、PAC加量30 mg·L-1、CPAM加量 2 mg·L-1時(shí)，水樣的絮凝效果最好，透光率最高為95.6%。

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Treatment of Oilfield Produced Water by PDMDAAC/PAC/CPAM

（CNOOC Energy Conservation and Environmental Protection Service Co., Ltd., Tianjin 300547, China）

The compounding experiment of PDMDAAC, PAC and CPAM was carried out for oily sewage, and the effects of compounding combination, dosing sequence and dosing ratio on flocculation effect were investigated. The results showed that the combination of PDMDAAC, PAC, CPAM was better than the combination of PAC and CPAM and the combination of PAC and PDMDAAC. At the same time, the flocs of the best combination was tight. It proved that the flocculating efficiency was better when adding PDMDAAC before adding PAC. When dosage of PDMDAAC was 4mg·L-1, the dosage of PAC was 30mg·L-1and dosage of CPAM was 2mg·L-1, the flocculation results was the best, the suspend solid content in water was 18.7mg·L-1, the oil content in water was 6.15 mg·L-1.

PDMDAAC; Flocculants; Compound; Oily water

2022-04-11

趙一帆（1982-），女，河北省肅寧縣人，工程師，碩士， 2010年6月畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)（華東）安全技術(shù)及工程專業(yè)，研究方向：石油化工環(huán)境保護(hù)。

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1004-0935（2023）01-0031-04