陳 平,闞連寶,林紅巖,王西聯(lián)

(1.東北石油大學 土木建筑工程學院,黑龍江 大慶 163318; 2.里奧置業(yè)有限公司,山東 東營 257000)

硅藻土及其復配劑處理聚合物驅含油污水實驗

陳 平1,闞連寶1,林紅巖1,王西聯(lián)2

(1.東北石油大學 土木建筑工程學院,黑龍江 大慶 163318; 2.里奧置業(yè)有限公司,山東 東營 257000)

針對大慶油田聚合物驅含油污水的特點,采用混凝法處理含油污水中的油;進行單獨硅藻土與硅藻土復配劑處理聚合物含油污水效果對比,探討聚合氯化鋁與硅藻土復配劑的不同加藥量、復配比、混合攪拌速度、p H、沉淀時間對聚合物驅含油污水中油去除率的影響.結果表明:聚合氯化鋁與硅藻土復配處理效果最好,油去除率最高達到69.23%;當投加量為300 mg/L,復配比為1∶11(質量比),混合攪拌速度為350 r/min,水樣p H為7.0,沉淀時間為30 min時,復配藥劑除油率最高,能夠滿足后續(xù)水處理含油量的要求.

聚合物驅油;含油污水;硅藻土;復配劑;聚合氯化鋁;油去除率

0 引言

聚合物驅油技術(Polymer Flooding)是油田應用最廣泛的三次采油技術,大慶油田從1996年開始進行聚合物驅工業(yè)化應用,目前主力油層已經(jīng)進入聚合物驅開采階段,在油田注入水中加入一定量的水溶性高相對分子質量的聚合物,能夠增加水相黏度,同時降低水相滲透率,改善油水流度比,提高原油采收率[1-2].聚丙烯酰酉安HPAM在采出液中殘留質量濃度增大,使采出液黏度增加,油水分離速度減慢,污水處理能力下降[3].目前,應用于聚合物驅含油污水的處理藥劑主要是普通混凝劑,處理效果達不到要求.

硅藻土具有體輕、質軟、多孔、比表面積大、化學性質穩(wěn)定和吸附能力強等特點,以及過濾和吸附水中溶解性有機物功能,被廣泛應用于水處理工藝.Shawabkeh R A[4]等研究硅藻土對陽離子染料廢水的去除效果,表明每100 g的硅藻土吸附42 mmol的染料.Wen-Tien Tsai[5]等采用NaOH和HF對硅藻土進行改性并處理印染廢水,結果表明NaOH改性后較改性前處理效果顯著提高,HF改性后的處理效果一般.AL-DEGS Y M[6]等采用錳改性硅藻土,研究它對鉛離子的去除效果,結果表明改性硅藻土的吸附能力顯著增加,對鉛的吸附飽和量為99 mg/g.Hideyuki Nakamura[7]等研究硅藻土對多環(huán)芳烴的去除效果,結果表明硅藻土易吸附與氯結合的多環(huán)芳烴,并且它的吸附速率遠大于單純吸附多環(huán)芳烴的.王代芝等[8]采用NaOH改性的硅藻土處理含銅廢水,結果表明,在改性硅藻土投加量為3.5 g,p H為8.5,吸附時間為30 min的條件下,廢水中Cu2+的去除率最高可達97.93%.張尊舉等[9]采用硅藻土處理城市污水,結果表明,硅藻土處理水樣在攪拌時間為30 min,投加量為300 mg/L時,能取得較好的處理效果,出水水質滿足排放標準的一級B標準.為了改善硅藻土性能,將硅藻土與混凝劑復配,充分利用硅藻土自身的多空性,以硅藻土作為骨架,同時利用兩者攜帶的正負電荷,可以更好地去除水中的污染物質[10].

通過硅藻土及其復配劑實驗,尋找適合聚合物驅含油污水的處理藥劑,確定硅藻土復配藥劑的最佳處理條件,并分析作用機理.

1 實驗方法

1.1 污水水質

實驗所用聚合物驅采油污水取自大慶油田某聯(lián)合站,污水經(jīng)過自然沉降處理,污水中含油量為100～130 mg/L,SS為35～45 mg/L,聚合物為100～200 mg/L,p H為7.2.

1.2 實驗設備及主要藥劑

實驗設備為武漢恒嶺科技有限公司生產(chǎn)的六聯(lián)混凝攪拌儀,采用分光光度法測定含油量.

實驗主要藥劑為硅藻土(分析純)、聚合氯化鋁(PAC)(分析純).

1.3 實驗方法

取400 m L水樣,p H為7.2,硅藻土及硅藻土與聚合氯化鋁的復配藥劑按不同投加量投加,硅藻土與聚合氯化鋁的復配比為9∶1(質量比),以300 r/min的速度攪拌1 min,再以80 r/min的速度攪拌10 min,沉淀30 min,取處理后的清水,測定水中的含油量.

2 含油污水處理實驗

2.1 硅藻土藥劑處理效果

硅藻土處理聚合物驅采油污水效果見圖1.由圖1可以看出:硅藻土藥劑對聚合物驅采油污水中的油去除率達到60.00%左右,能夠滿足過濾工藝進水水質含油量要求,但處理效果一般.

2.2 復配劑藥劑處理效果

硅藻土加聚合氯化鋁處理聚合物驅采油污水效果見圖1.由圖1可以看出:硅藻土加聚合氯化鋁的復配藥劑對聚合物驅采油污水中的油去除率達到69.23%,比單獨的硅藻土藥劑處理效果好.主要是由于硅藻土和聚合氯化鋁能夠同時實現(xiàn)對正電荷和負電荷膠體的脫穩(wěn),硅藻土顆?？勺鳛樾纬尚躞w的骨架,改善礬花的結構,使形成的絮體密實而有較好的沉降性[11].

3 影響復配藥劑處理效果的因素

硅藻土與聚合氯化鋁的復配藥劑的除油效果優(yōu)于單獨的硅藻土試劑的,但是在混凝處理過程中,加藥量、復配比、混合攪拌速度、p H及沉淀時間等5種因素將對處理效果產(chǎn)生影響.需要確定硅藻土與聚合氯化鋁復配藥劑處理聚合物驅采油污水的最佳實驗條件.

3.1 加藥量

復配藥劑加藥量對聚合物驅采油污水處理效果的影響見圖2.由圖2可以看出:當硅藻土的加藥量為270 mg/L,聚合氯化鋁的加藥量為30 mg/L時,油去除率達到73.14%,處理效果最佳.當復配藥劑加藥量高于300 mg/L時,油去除率反而逐漸下降.這是由于加藥量過大,復配藥劑的酸性和鐵、鋁等水解產(chǎn)物使溶液的p H迅速降低,超出混凝的最佳p H范圍[12].另外,由于復配藥劑加藥量增加,處理廢水的藥劑成本和沉淀的污泥量增加,工程運行費用也同樣增加,因此復配藥劑最佳投藥量確定為300 mg/L.

圖1 硅藻土及硅藻土加聚合氯化鋁處理聚合物驅采油污水效果Fig.1 Effect of diatomite and diatomite+PAC on polymer-drive oil recovery wastewater

圖2 加藥量對聚合物驅采油污水處理效果的影響Fig.2 Effect of amount on polymer-drive oil recovery wastewater

3.2 復配比

復合藥劑復配比對聚合物驅采油污水處理效果的影響見圖3.由圖3可以看出:當硅藻土與聚合氯化鋁的復配比為11∶1(質量比)時,油去除率達到70.65%,處理效果最佳.當復配比較小時,聚合氯化鋁的投加量相對較多,主要起絮凝作用的是聚合氯化鋁;隨著復配比的增加,硅藻土投加量相對增加,聚合氯化鋁所攜帶的正電荷和硅藻土所攜帶的負電荷同時實現(xiàn)對正電荷和負電荷膠體顆粒的脫穩(wěn),處理效果大幅度提高.

3.3 混合攪拌速度

復合藥劑混合攪拌速度對聚合物驅采油污水處理效果的影響見圖4.由圖4可以看出:當混合攪拌速度為350 r/min時,復配藥劑的油去除率達到71.57%,處理效果最佳.如果攪拌速度過高,則把污水中已經(jīng)形成的大片絮體打碎而又重新分散到水中,不能下沉,處理效率反而下降[13].

圖3 復配比對聚合物驅采油污水處理效果的影響Fig.3 Effect of allocated proportion on polymerdrive oil recovery wastewater

圖4 混合攪拌速度對聚合物驅采油污水處理效果的影響Fig.4 Effect of mix stir rate on polymer-drive oil recovery wastewater

3.4 p H

復合藥劑p H對聚合物驅采油污水處理效果的影響見圖5.由圖5可以看出:當水樣p H為7.0時,復配藥劑的油去除率最高,達到70.96%;當水樣p H過高或過低時,處理效率下降.這主要與復配離子的水解有關[14],考慮原水p H接近7.0,因此不需要調整p H.

3.5 沉淀時間

復合藥劑沉淀時間對聚合物驅采油污水處理效果的影響見圖6.由圖6可以看出:當沉淀時間為30 min時,復配藥劑的油去除率達到70.61%.隨著沉淀時間增加,雖然油去除率有所提高,但提高幅度不大;同時,混凝沉降容器的體積相應增加,投資也增加,因此沉淀時間確定為30 min.

圖5 p H對聚合物驅采油污水處理效果的影響Fig.5 Effect of p H on polymer-drive oil recovery wastewater

圖6 沉淀時間對聚合物驅采油污水處理效果的影響Fig.6 Effect of precipitation time on polymerdrive oil recovery wastewater

利用硅藻土與聚合氯化鋁復配藥劑處理大慶油田某聯(lián)合站采油廢水,含油污水的油去除率可達70%左右,相比傳統(tǒng)的吸附或者混凝實驗效果好,是完全可行的.

4 結論

(1)比較單獨硅藻土與硅藻土加聚合氯化鋁復配藥劑聚合物驅采油污水處理效果:聚合氯化鋁與硅藻土復配藥劑效果更好,油去除率可以達到69.23%.

(2)硅藻土加聚合氯化鋁的復配藥劑實驗的最優(yōu)處理條件:投加量為300 mg/L,復配比為11∶1(質量比),混合攪拌速度為350 r/min,水樣p H為7.0時,沉淀時間為30 min.

[1] 王中國,張繼紅,張志明,等.聚合物驅后凝膠與二元復合體系段塞式交替注入驅油效果[J].東北石油大學學報,2012,36(4):54-59.

Wang Zhongguo,Zhang Jihong,Zhang Zhiming et al.Effects of binary complex system with alternating slug injection flooding after gel polymer flooding[J].Journal of Northeast Petroleum University,2012,36(4):54-59.

[2] 夏福軍,張寶良,鄧述波.聚合物驅采油水處理工藝研究[J].油氣田保護,2001,11(3):34-36.

Xia Fujun,Zhang Baoliang,Deng Shubo.Study on disposal process for produced water of polymer flooding[J].Environmental Protection of Oil&Gas Fields,2001,11(3):34-36.

[3] 趙曉非,劉立新,王玉嬋,等.殘留聚丙烯酰胺質量濃度對聚驅污水絮凝處理的影響[J].大慶石油學院學報,2007,31(3):65-67.

Zhao Xiaofei,Liu Lixin,Wang Yuchan.Residual effects of the concentration of polyacrylamide polymer flooding sewage treatment flocculation[J].Journal of Daqing Petroieum Institute,2007,31(3):65-67.

[4] Shawabkeh R A,Tutunji M F.Experimental study and modeling of basic dye sorption by diatomaceous clay[J].Applied Clay Science,2003,24:111-120.

[5] Wen-Tien Tsai,Chi-Wei Lai,Kuo-Jong Hsien.Characterization and adsorption properties of diatomaceous earth modified by hydrofluoric acid etching[J].Journal of Colloid and Interface Science,2006,297:749-754.

[6] AL-DEGS Y M,Khraisheh M A,Tutunji M F.Sorption of lead ion on diatomite and manganese oxides modified diatomite[J].Wat.Res.2001,35(15):3724-3728.

[7] Hideyuki Nakamura,Yuzo Tomonaga,Kana Miyata,et al.Reaction of polycyclic aromatic hydrocarbons adsorbed on silica in aqueous chlorine[J].Environ.Sci.Technol,2007,41:2190-2195.

[8] 王代芝,倪琳.改性硅藻土處理含銅廢水的試驗研究[J].工業(yè)用水與廢水,2012,43(6):33-35.

Wang Daizhi,Ni Lin.Experimental study on copper-containlng wastewater treatment by modified diatomit[J].Industrial Water and Wastewate,2012,43(6):33-35.

[9] 張尊舉,張仁志,倫海波.改性硅藻土對城市污水的深度處理[J].工業(yè)安全與環(huán)保,2013,39(8):8-12.

Zhang Zunju,Zhang Renzhi,Lun Haibo.Advanced treatment of municipal wastewater using modified diatenaite[J].Industrial Safety and Environmental Protection,2013,39(8):8-12.

[10] 羅智文,陳琳.硅藻土的吸附機理和研究現(xiàn)狀[J].內(nèi)江科技,2008(9):110-123.

Luo Zhiwen,Chen Lin.Adsorption and research status mechanism of diatomite[J].Neijiang Technology,2008(9):110-123.

[11] 蔣小紅,俞文熙.改性硅藻土處理城市污水技術的可行性研究[J].環(huán)境科學與技術,2007,30(3):76-78.

Jiang Xiaohong,Yu Wenxi.Feasibility study on modified diatomite treatment municipal wastewater[J].Environmental Science&Technology,2007,30(3):76-78.

[12] 賀明和,吳純德.硅藻土與混凝劑復配處理城鎮(zhèn)生活污水的研究[J].工業(yè)水處理,2005,25(5):25-28.

He Minghe,Wu Chunde.Study on the treatment of town domistic sewage with the compounds of diatomite and general coagulants[J].Industrial Water Treatment,2005,25(5):25-28.

[13] 寧奎,張喜瑞.混凝法處理采油污水的研究與應用[J].水處理技術,2001,27(2):112-114.

Ning Kui,Zhang Xirui.Treatment of wastewater-extracting oil by flocculating method[J].Technology of Water Treatment,2001,27(2):112-114.

[14] 張秋花,徐曉軍.硅藻土復配混凝劑預處理橡膠促進劑廢水的研究[J].非金屬礦,2009,32(2):82-86.

Zhang Qiuhua,Xu Xiaojun.Study on pretreatment of rubber assistant wastewater by diatomite composite coagulant[J].Non-Metallic Mines,2009,32(2):82-86.

TE357.4;TE991.2

A

2095- 4107(2014)01- 0076- 04

DOI 10.3969/j.issn.2095-4107.2014.01.011

2013- 10- 18;編輯:任志平

陳 平(1979-),男,碩士,講師,主要從事工業(yè)廢水處理方面的研究.