賽努拜爾·艾尼 張則俊 孫福泰 宋曉龍 李慧敏 胡承軍

1.新疆油田公司工程技術研究院 2.新疆油田公司陸梁油田作業(yè)區(qū) 3.新疆油田公司采油一廠

目前,國內外未見污水處理藥劑產泥率的定量研究報道[1],為了詳細評價污水處理藥劑的產泥情況[2-5],選擇新疆油田4座(A、B、C、D)典型處理場站開展污水處理藥劑對含油污泥產生量的影響實驗。A、B為稀油場站,其污水處理規(guī)模分別為1.7×104t/d、1.9×104t/d;C、D為稠油場站[6-7],污水處理規(guī)模分別為2.5×104t/d、3.0×104t/d。本研究將有助于了解藥劑產泥規(guī)律,為油田含油污泥減控工作提供參考依據。

1 實驗方法

1.1 實驗目的

為了研究污水處理藥劑對含油污泥產生量的影響,設計了藥劑貢獻率實驗。此實驗主要針對稀油典型場站(A、B),稠油典型站場(C、D)開展污水處理藥劑(凈水劑(PAC)、絮凝劑(PAM)、離子調整劑、除硅劑)貢獻率研究,通過場站水樣與現場藥劑(含量相同)反應,室內實驗模擬現場情況。

為了考查各場站藥劑本身在純水中的殘留及被0.45 μm微孔濾膜的截留情況,開展純水加藥處理后過濾的空白對照實驗。

1.2 分析方法

通過對比加藥前后沉淀物的增加量,計算每一種藥劑的貢獻率及藥劑聯用貢獻率,與對照組油泥進行比較,計算藥劑貢獻率,其計算公式如式(1)所示。藥劑貢獻率主要用于定量表征污水處理藥劑的產泥率,可作為藥劑評價的一項指標。

(1)

式中：η為藥劑貢獻率,%;m0為在不加藥劑的情況下過濾水樣得到的泥干量,g;m1為在添加藥劑的情況下過濾水樣得到的泥干量,g。

2 實驗設計

藥劑貢獻率實驗針對新疆油田的A、B、C、D 4個場站的污水處理藥劑進行評價,實驗過程依據各場站現場實際用藥種類及添加量開展,實驗水樣為現場樣品。各場站加藥情況見表1。

表1 各場站現場加藥情況ρ/(mg·L-1)場站藥劑名加藥量APAC300PAM20BPAC200PAM30CPAC150Ca(OH)245PAM7DPAC340除硅劑390PAM12

3 結果與分析

3.1 場站污水處理藥劑作用

以A場站水樣為例,加入PAC、PAM、PAC+PAM,反應結果見圖1。原水樣為不透明的黑色液體,水中的懸浮物雜質較多(懸浮物質量濃度為118.8 mg/L)。

藥劑反應實驗結果為：單加PAC,水樣產生較大絮體,水質變得較為澄清、透明;單加PAM僅能產生較小的絮體,水質依然較渾濁;PAC和PAM同時加入的水樣生成較大絮體,燒杯底部沉降泥量增多,上層水質最為澄清、透明(懸浮物質量濃度為21.2 mg/L)。

3.2 藥劑貢獻率結果分析

針對4個場站開展的藥劑貢獻率實驗,根據式(1)進行計算,得到各場站藥劑貢獻率結果(見圖2)。

針對多數場站單一藥劑的使用情況,PAC貢獻率遠高于PAM的貢獻率,而這2種藥劑聯用的貢獻率又較單獨使用PAC時的略高,這是因為單純PAC主要是發(fā)揮電中和、凝聚及架橋絮凝作用來吸附污水中的顆粒物,PAM是利用網捕作用來吸附污水中的分散油滴等物質,使得直徑小于0.45 μm的顆粒彼此聚合變得更大,以致在過濾時被濾紙截留,而單獨添加PAC作用形成的絮體較為松散,因此,2種藥劑聯用時,藥劑貢獻率增加。

D場站除硅劑貢獻率高達47.95%,主要是因為其油水來液的含砂率高達0.123%(體積分數),在污水處理中加入大量的除硅劑來除去污水中的硅,造成泥量的增加。D場站因PAC含量(質量濃度340 mg/L)、除硅劑含量(質量濃度390 mg/L)均偏高,聯用藥劑貢獻率達67.43%。

3.3 藥劑添加量優(yōu)化

各場站在污水處理前,污水中的懸浮物含量如表2所列。

由表2可知,A場站污水中的懸浮物含量最高,故選取A場站開展藥劑添加量優(yōu)化。以A場站現有PAC和PAM含量為基礎,開展單因素藥劑含量評價實驗(PAM質量濃度為30 mg/L,改變PAC質量濃度,分別為150 mg/L、200 mg/L、250 mg/L、300 mg/L、350 mg/L、400 mg/L;PAC采用最佳質量濃度,改變PAM質量濃度,分別為5 mg/L、10 mg/L、15 mg/L、20 mg/L、25 mg/L、30 mg/L),實驗結果如圖3所示。在水樣中加入PAC并快速攪拌5 min后,再加入PAM,緩慢攪拌1 min,靜置10 min。以上清液濁度和產泥量為指標,評價其對水處理效果和產泥量的影響,確定最佳藥劑添加量。

表2 各場站污水處理前懸浮物含量ρ/(mg·L-1)場站懸浮物A110.13B102.46C83.48D80.43

質量濃度為250～400 mg/L的PAC對水樣處理效果均較好,上清液的濁度較低。對水樣水質處理效果和產泥率兩個指標綜合考慮后,選取PAC質量濃度為250 mg/L進行PAM添加量優(yōu)化實驗。當PAM質量濃度為10 mg/L時,上清液濁度和產泥率均為最低,分別為4.2 NTU和0.953 g/L。因此,A場站PAC和PAM采用的最佳質量濃度分別為250 mg/L和10 mg/L。目前,A場站現場PAC和PAM質量濃度由300 mg/L、20 mg/L降為250 mg/L、15 mg/L,處理后的凈化污水水質可滿足站內回注要求,污水處理系統外排油泥量約由120 t/d降至90 t/d。

4 結論

(1) 通過對4個場站藥劑貢獻率的研究發(fā)現,針對單一藥劑,除硅劑貢獻率(47.95%)、PAC貢獻率(20.00%～31.00%)遠大于PAM貢獻率(3.00%～8.00%),是藥劑產泥的主要來源;藥劑聯用貢獻率普遍高于單一藥劑貢獻率。

(2) 藥劑貢獻率是藥劑產泥的重要評價指標,可用于藥劑優(yōu)選,同等條件下篩選貢獻率更低的藥劑,降低油泥產生量。A場站PAC和PAM質量濃度建議分別優(yōu)化為250 mg/L和10 mg/L?，F場應用中,PAC和PAM質量濃度分別采用250 mg/L、15 mg/L,污水處理后水質達標,污水處理系統產泥量降低25%左右。