王 瑞 常州大學(xué)石油工程學(xué)院

PAMDX有機(jī)絮凝劑用于遼河油田污水處理實(shí)驗(yàn)

王 瑞 常州大學(xué)石油工程學(xué)院

有機(jī)絮凝劑是油田污水處理常用的化學(xué)處理藥劑之一。針對(duì)遼河油田污水實(shí)際特征，制備聚丙烯酸共聚物有機(jī)絮凝劑（PAMDX)并進(jìn)行絮凝性能實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在LH—A12區(qū)塊同一條件下，PAM、PAC等絮凝劑使用劑量在80～120 mg/L時(shí)才會(huì)有較好的絮凝效果，但是透光率依然較差。而PAMDX的使用劑量?jī)H僅為7 mg/L左右就可以達(dá)到最佳的絮凝性能。PAMDX污水處理絮凝性能效果好，控制好絮凝條件的情況下，COD去除率、污油去除率都可以達(dá)到90%以上，透光率最高可以達(dá)到70%，污水處理效果十分明顯。

有機(jī)絮凝劑；污水處理；去油率；COD去除率；透光率；實(shí)驗(yàn)

目前國(guó)內(nèi)外含油污水處理用絮凝劑主要有機(jī)絮凝劑、無(wú)機(jī)絮凝劑和復(fù)合絮凝劑。有機(jī)絮凝劑一般分為天然高分子絮凝劑和合成高分子絮凝劑。天然高分子絮凝劑主要包括淀粉、木質(zhì)素、纖維素、含膠質(zhì)物、多糖類、蛋白質(zhì)等系列物質(zhì);合成高分子絮凝劑主要有聚丙烯酰胺、聚二甲基二烯丙基氯化銨及其衍生物等[1]。

本文研究制備了聚丙烯酸共聚物有機(jī)絮凝劑（以下簡(jiǎn)稱PAMDX），給出其制備方法、絮凝機(jī)理，并針對(duì)遼河油田L(fēng)H—A12區(qū)塊含油污水進(jìn)行室內(nèi)效果評(píng)價(jià)。

1 有機(jī)絮凝劑的制備及絮凝機(jī)理

1.1 有機(jī)絮凝劑的制備

本文聚丙烯酸共聚物絮凝劑的制備主要采用丙烯酰胺（AM）和N，N-二甲基氨基丙烯酸乙酯（DX）作為主要藥劑進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)生產(chǎn)，采用反相乳聚合法進(jìn)行合成。具體制備過(guò)程如下：

（1）按照絮凝劑制備要求安裝實(shí)驗(yàn)平臺(tái)裝置，先向制備燒杯中加入200 mL蒸餾水，2 mL濃硫酸，對(duì)其攪拌均勻至室溫狀態(tài)。

（2）向燒杯中加入一定量的丙烯酰胺和N，N-二甲基氨基丙烯酸乙酯，再次進(jìn)行攪勻。

（3）加入硫酸調(diào)節(jié)溶液的pH值至4.5～4.8左右，再向其中加入250 g環(huán)己烷和10 g硬脂肪酸酯，然后放入恒溫水箱調(diào)節(jié)溫度到60度，高速攪拌30 min，再中速調(diào)節(jié)。

（4）取一定量的過(guò)硫酸鉀均勻溶于水中，通過(guò)漏斗慢慢滴入燒杯中，確保加入時(shí)間持續(xù)1 h左右滴完。

（5）等溶液混合反應(yīng)完成后即得到絮凝劑粗產(chǎn)品，靜置不動(dòng)分層后的下層即為乳白色的絮凝劑；然后通過(guò)條件實(shí)驗(yàn)法分析其受外界影響因素最小的條件，重新按照上述步驟實(shí)驗(yàn)，得到高效的聚丙烯酸共聚物絮凝劑。

1.2 絮凝劑的機(jī)理

制備的聚丙烯酸共聚物絮凝劑處理含油污水有多項(xiàng)功能，包括吸附、中和、反應(yīng)等[2]，本文對(duì)其絮凝機(jī)理進(jìn)行分析，歸納為3個(gè)方面：①電化學(xué)機(jī)理，絮凝劑PAMDX游離狀態(tài)形成的陽(yáng)離子可以與污水中的帶負(fù)電荷膠體粒子相互吸引，最終促使膠體粒子凝聚沉降分離出來(lái)；②吸附中和機(jī)理，污水中的膠體粒子被PAMDX絮凝劑吸附中和其帶有的部分電荷后，減少了靜電排斥力，使其更加容易與其他離子相互結(jié)合，從而發(fā)生穩(wěn)定沉淀；③吸附架橋機(jī)理，PAMDX絮凝劑含有的酰胺基、脂基等活性化學(xué)基團(tuán)都可以與污水中多個(gè)粒子和膠體相互作用，可促使膠粒表面飽和形成再穩(wěn)定現(xiàn)象。

2 室內(nèi)實(shí)驗(yàn)

2.1 有機(jī)絮凝劑的絮凝性能實(shí)驗(yàn)

建立PAMDX絮凝劑的絮凝性能實(shí)驗(yàn)方法及平臺(tái)，以測(cè)定油田污水中的含油量、化學(xué)需氧量、透光率等3項(xiàng)指標(biāo)，判定PAMDX的絮凝性能[3]。該實(shí)驗(yàn)選取遼河油田L(fēng)H—A12區(qū)塊采出污水作為樣本，原水樣的化學(xué)需氧量為715 mg/L，含油量為80 mg/L，總礦化度為289 3.6 mg/L，pH值為8.6，污水顏色為乳白色，顯現(xiàn)略微黃色，其中還含有苯、硝基苯和污泥等顆粒物。

該實(shí)驗(yàn)主要測(cè)定絮凝劑加入前后油田污水中的3項(xiàng)絮凝指標(biāo)變化情況。

2.1.1 污水含油量的測(cè)定

首先根據(jù)試驗(yàn)藥劑配備標(biāo)準(zhǔn)油并據(jù)此制作出含油量標(biāo)準(zhǔn)曲線；其次取一定的油田污水水樣加入硫酸酸化，用四氯化碳反應(yīng)后分層，對(duì)其進(jìn)行萃取過(guò)濾；然后用四氯化碳洗滌直至標(biāo)線，最后用注射器取樣讀出吸光度，以此在標(biāo)準(zhǔn)油曲線上面讀出油的濃度，依據(jù)GBT16782—1999標(biāo)準(zhǔn)，污水中的含油量表達(dá)為

式中m為多次取樣讀取污水含油量的平均值（mg/L）；V1為萃取液的定容體積（mL）；V為污水水樣的體積（mL）。

2.1.2 化學(xué)需氧量COD的測(cè)定

根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)并按照滴定測(cè)試原理，首先在盛放污水的錐形瓶中加入重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液、硫酸汞和顆粒狀玻璃珠，連接冷凝管后慢慢加入一定量的硫酸—硫酸銀溶液，搖動(dòng)均勻后加熱至沸騰并回流2 h；待其冷卻后用水沖洗冷凝管；然后加入指示劑，用硫酸亞鐵銨滴定使其從黃色慢慢轉(zhuǎn)變成紅褐色為止，記錄滴定液用量；最后用蒸餾水按上述步驟進(jìn)行同樣的空白試驗(yàn)，記錄滴定液用量，計(jì)算化學(xué)需氧量為

式中C為硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度（mol/L）；V0為空白試驗(yàn)時(shí)滴定溶液用量（mL）；V1污水絮凝實(shí)驗(yàn)時(shí)滴定液用量（mL）。

2.1.3 水樣透光率測(cè)定

采用721分光光度計(jì)對(duì)油田污水原水樣和加入絮凝劑絮凝沉淀后的上層清液水樣進(jìn)行測(cè)定，確定最大吸收波長(zhǎng)λnm，以蒸餾水為對(duì)比參照物，分別測(cè)定水樣前后的透光率。

具體實(shí)驗(yàn)時(shí)先配備好PAMDX絮凝劑，然后將LH—A12區(qū)塊污水樣本加入到燒杯中，滴入PAMDX絮凝劑，攪拌至均勻確保絮凝劑充分?jǐn)U散，靜置后對(duì)其進(jìn)行三項(xiàng)指標(biāo)測(cè)量。

2.2 有機(jī)絮凝劑的絮凝條件實(shí)驗(yàn)

在考慮有機(jī)絮凝劑絮凝效果的同時(shí)，還需要綜合考慮絮凝劑的使用條件、使用藥劑量等條件因素，只有使用條件簡(jiǎn)單、用量少、效果好才能保證成本低且符合油田實(shí)際生產(chǎn)需要[4]，本文從去油率、COD去除率、透光率等3個(gè)指標(biāo)因素對(duì)PAMDX絮凝劑的絮凝性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析。

2.2.1 絮凝劑對(duì)去油性能的影響

在其他外界因素條件相同的情況下，在油田污水中加入不同用量的PAMDX、PAM、PAC絮凝劑，分別測(cè)定不同藥劑用量條件下去油率指標(biāo)。從圖1可以看出，在PAMDX絮凝劑用量（按液體用量計(jì)算，以下相同）為7 mg/L時(shí)，油田污水中的去油率達(dá)到最高，這說(shuō)明用量為7 mg/L時(shí)該有機(jī)絮凝劑的絮凝性能最好。即使PAM、PAC投藥量增加很多，也只產(chǎn)生少量絮體，幾乎沒有絮凝效果，實(shí)際上該兩種傳統(tǒng)絮凝劑在用量為100 mg/L，達(dá)到最佳絮凝效果時(shí)相比，本文未作增加藥量試驗(yàn)，總體來(lái)看，PAMDX絮凝劑用量少，去油效果好。

圖1PAMDX、PAM和PAC的去油率對(duì)比

2.2.2 絮凝劑對(duì)COD去除性能的影響

在其他外界因素條件相同的情況下，在油田污水中加入不同用量的PAMDX、PAM、PAC絮凝劑，分別測(cè)定不同藥劑用量條件下油田污水中COD去除率指標(biāo)。從圖2可以看出，在油田污水加入PAMDX、PAM、PAC絮凝劑，隨著用藥量增加，COD去除率增大，但是PAMDX比PAM、PAC的COD去除效果明顯好很多，實(shí)際上該兩種傳統(tǒng)絮凝劑在用量為90 mg/L時(shí)，才能達(dá)到最佳去除效果（30%左右），對(duì)比可知，PAMDX絮凝劑用藥量最少，絮凝效果最好。

圖2PAMDX、PAM和PAC的COD去除率對(duì)比

2.2.3 絮凝劑對(duì)污水處理透光性能的影響

在其他外界因素條件相同的情況下，在油田污水中加入不同劑量的PAMDX、PAM和PAC絮凝劑，分別測(cè)定不同藥劑用量條件下油田污水中透光率指標(biāo)。從圖3可以看出，透光效果隨著用藥量增加而增大，但是PAMDX比PAM、PAC的透光率處理效果明顯好很多，實(shí)際上該兩種傳統(tǒng)絮凝劑在用量為90 mg/L時(shí)，才能達(dá)到最佳透光效果的透光率（30%左右），對(duì)比可知，PAMDX絮凝劑通光率最好。

圖3PAMDX、PAM和PAC的透光率對(duì)比

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論

對(duì)比PAM、PAC等絮凝劑，對(duì)PAMDX絮凝劑絮凝性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。

在LH—A12區(qū)塊同一條件下，PAM、PAC等絮凝劑使用劑量在80～120 mg/L時(shí)才會(huì)有較好的絮凝效果，但是透光率依然較差。而PAMDX的使用劑量?jī)H為7 mg/L左右就可以達(dá)到最佳的絮凝性能。

PAMDX污水處理絮凝性能效果好，控制好絮凝條件的情況下，COD去除率、污油去除率都可以達(dá)到90%以上，透光率最高也可以達(dá)到70%左右，污水處理效果十分明顯。

通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)可以得出結(jié)論：PAMDX是一種綜合絮凝性能比PAM、PAC、陽(yáng)離子淀粉等絮凝劑使用效果更好的絮凝劑，可以在油田污水處理中進(jìn)行推廣應(yīng)用。

[1]倪巖，李玉文．水處理有機(jī)絮凝劑中合成有機(jī)高分子絮凝劑的研究與發(fā)展[J]．內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì)，2011（13）：22-25．

[2]王強(qiáng)林，李旭祥．有機(jī)高分子絮凝劑的研究現(xiàn)狀[J]．精細(xì)與專用化學(xué)品，2013（21）：17-19．

[3]張瑞祥．有機(jī)高分子絮凝劑的制備及對(duì)含油廢水的處理研究[D]．西安：長(zhǎng)安大學(xué)碩士論文，2006．

[4]竇建芝，王曉艷，張立志．干粉絮凝劑用于油田污水處理[J]．油氣田地面工程，2014，33（8）：40-41．

（欄目主持楊軍）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.4.006