含交聯胍膠廢水與油田采出水摻混處理模擬試驗

　大慶油田采油九廠

含交聯胍膠廢水與油田采出水摻混處理模擬試驗

王學才大慶油田采油九廠

以交聯胍膠為主的施工作業產生的廢液按不同比例加入到水驅含油污水深度處理站污水中，模擬不同程度聯合站污水水質波動情況，在室內研究考察廢液含量對采出污水處理的影響規律。隨污水中廢液含量增加，污水的透光率和過濾性能接近線性降低。分析了廢液中交聯胍膠影響污水處理效果的機理。廢液含量對絮凝處理的影響規律為：對CPAM絮凝影響較大，含1%廢液污水最佳絮凝效果CPAM加劑量為10mg/L，其余水樣最佳絮凝效果加劑量均為20mg/L；對PAC絮凝影響較小，加劑量100mg/L以后，絮凝效果增加幅度減?。粚PAM與PAC復配絮凝影響基本符合廢液含量增大絮凝效果降低的規律，PAC加量超過50mg/L后，絮凝效果增加不明顯。

污水處理；水質波動；廢液含量；透光率；過濾性能；絮凝

油田生產后期采出液含水率逐漸增高，破乳后產生大量污水，污水成分極其復雜，含油、懸浮物、礦化度鹽類高，處理難度很大；因此，近些年針對油田污水的處理展開了大量的研究工作。

針對不同的采油區塊，為了盡可能提高采收率，采取了各種增效作業措施。這些增效作業的實施過程中，向地層注入了交聯胍膠、交聯聚丙烯酰胺、各種酸液等，施工作業結束后，盡管已采取措施將注入藥劑返出地面，但仍有大部分藥劑滯留地層，逐漸隨采出液進入聯合站處理系統，對聯合站的正常運行造成沖擊，甚至對污水處理、破乳造成嚴重影響。

以往的污水處理研究多是針對化學驅各種驅油劑的影響展開的[1-6]，對上述增效作業造成的地面污水處理問題研究很少[7]，迫切需要對這些作業藥劑影響地面處理系統的規律充分認識。本文將以交聯胍膠為主的施工作業產生的廢水按不同比例加入到聯合站污水中，模擬聯合站污水水質不同程度波動情況，室內研究考察其對采出污水處理的影響規律。

1　試驗

絮凝劑陽離子聚丙烯酰胺(CPAM)、聚合氯化鋁（PAC）均為油田使用商品水處理劑。

使用的儀器包括722型光柵分光光度計；BME100LX型高剪切混合乳化機；磁力加熱攪拌器；微量進樣器。

1.1水樣制備

取某水驅含油污水深度處理站加藥前污水和作業廢水（其中主要含交聯胍膠，以及少量的表面活性劑、固體懸浮顆粒、油類），兩水樣按一定比例進行混合，根據生產情況確定兩水樣混合比例，制備含廢液為1%、4%、7%、15%的四個水樣，考察各廢液含量對水處理的影響規律。

1.2水樣性質分析

由取樣分析結果可知，含胍膠污水的懸浮物含量高，含油少，透光率低，碳酸氫根含量高。水驅污水含油量高，懸浮物低，碳酸氫根含量低，但pH值高。具體分析結果見表1。

表1　水樣性質分析

1.3絮凝試驗方法

采用燒杯試驗方法，用磁力加熱攪拌器進行定時攪拌，在50mL的燒杯中，加入40mL含油污水，溫度45℃，預熱5min。在高速攪拌下(100～120r/min)用進樣器加入預定量的絮凝劑溶液，攪拌1min，然后降低轉速至60r/min，攪拌3min，水浴靜置2h后取上清液，用722型光柵分光光度計測定透光率和吸光度。

2　結果與討論

2.1水樣的透光率及過濾性能

測定了所制備的不同作業廢液含量污水水樣的透光率，結果見圖1。分析各水樣的過濾性能，取40mL水樣，經孔徑為0.45μm的濾膜過濾，得到過濾時間隨廢液含量的數據，見圖2。

圖1　不同廢液含量水樣的透光率

圖2　不同廢液含量水樣經0.45μm濾膜過濾時間

從圖1、圖2可見，不同含量的廢液與水驅含油污水深度處理站污水混合后，水樣的透光率不斷下降，通過孔徑0.45μm濾膜的過濾時間大幅度增加，且變化率基本呈線性關系，說明廢液對透光率和過渡性能影響很大。

2.2污水處理后透光率的變化規律

將不同作業廢液含量的水樣進行絮凝處理，分別考察了單獨使用無機絮凝劑聚合氯化鋁、有機絮凝劑陽離子聚丙烯酰胺及復配絮凝劑不同加量下的絮凝效果。室內采用燒杯試驗法研究含交聯胍膠的作業廢水對污水處理效果的影響規律，以此模擬水驅含油污水深度處理站污水水質波動情況，為聯合站污水處理系統的抗沖擊性提供數據參考。

圖3為廢液含量對CPAM絮凝效果的影響。從圖3可看出，隨CPAM加劑量增加，均有一最佳加劑量。這是絮凝劑的較普遍規律，因為絮凝劑帶陽離子電荷，能中和油珠和懸浮物表面負電，使其脫穩除去，但隨著電荷中和完成后，繼續加大絮凝劑量，會使正電荷過量，同時起到靜電斥力的作用，因此絮凝效果又降低。

含1%廢液污水最佳絮凝效果CPAM加劑量為10mg/L；其他幾個廢液含量的污水及水驅含油污水深度處理站污水，最佳絮凝效果加劑量均為20mg/L。而且在20mg/L加劑量時，處理水透光率從高到低的順序為：含15%廢液＞含7%廢液＞含4%廢液＞聯合站污水。從總體透光率隨絮凝加劑量變化規律看，可以將5個水樣分為處理效果和規律接近的兩組：聯合站污水、廢液含量1%、4%為一組，廢液含量7%、15%為一組。

圖3　廢液含量對CPAM絮凝的影響

圖4為廢液含量對絮凝劑PAC絮凝效果的影響規律。用PAC對各水樣絮凝處理，當加劑量達到100mg/L以后，再增大藥劑量，絮凝效果增加不明顯?；痉戏蹬乓毫吭龃笮跄Ч档偷囊幝?。在PAC低于100mg/L時，含廢液7%、15%水樣的絮凝效果較差且透光率相差較大，加劑量大于100mg/L后，各水樣透光率較接近。同樣PAC加劑量下，含廢液15%水樣的透光率均最低，這證明了廢液對污水絮凝處理具有不良影響。

圖4　廢液含量對PAC絮凝的影響

無機絮凝劑PAC與有機絮凝劑CPAM復配使用能提高污水處理效果，因此考察了二者不同的復配比例下各水樣的處理效果規律。用PAC+2mg/L CPAM復配處理各水樣，各水樣基本符合絮凝效果隨返廢液量增大而變差的規律，如圖5所示。當PAC加量50mg/L時，透光率的提高速度變慢。

圖6中增大了復配藥劑中CPAM的加量，用PAC+5mg/LCPAM復配絮凝劑處理各水樣，其結果也基本符合隨廢液量增大絮凝效果變差的規律。是當PAC加量50mg/L時，透光率的升高變慢，且此加劑量下，廢液含量4%、7%、15%的三個水樣透光率非常接近，在圖5中也能看到這種趨勢。聯合站污水與含廢液1%的水樣透光率非常接近。

圖5　廢液含量對PAC+2mg/LCPAM復配絮凝的影響

圖6　廢液含量對PAC+5mg/LCPAM復配絮凝的影響

2.3機理分析

油田增效作業形成的廢液中主要成分為交聯胍膠，它是影響污水處理效果的主要因素，因此對其影響的機理加以分析。

胍膠是半乳甘露聚糖結構，分子主鏈是甘露糖，側鏈是半乳糖基，半乳糖與甘露糖的鏈節比為1∶2，相對分子質量約為20萬。這種環狀的結構單元使其具有一定剛性，羥丙基改性胍膠提高了水溶解性。胍膠分子中的順式羥基與有機硼交聯劑解離后的硼酸根B(OH)4-形成相對穩定的氫鍵，形成分子間適度交聯體型分子結構。交聯胍膠在施工過程中經歷了化學破膠以及地層的剪切作用，主要使交聯鍵及糖苷鍵斷裂，形成的交聯胍膠碎片部分溶于水，部分以懸浮物形式存在。

交聯胍膠碎片與胍膠分子相比結構變化不大，一些醇羥基仍有氫鍵活性，與絮凝劑的作用較弱，絮凝處理比較困難。不溶的交聯胍膠增加了水中懸浮物含量。采出液中乳化油珠和懸浮物帶負電，交聯胍膠增大了擴散雙電層的排斥力和穩定性，阻礙油珠與懸浮物顆粒的布朗運動，使其難聚并，因此處理難度顯著增大。

3　結論

廢液含量對水驅含油污水深度處理站污水透光率和過濾性能有影響，隨廢液含量增加，對透光率和過濾性能的影響接近線性增大。

廢液含量對絮凝處理的影響具有一定規律：

（1）對CPAM絮凝影響，處理效果差別較大，且均有一最佳絮凝效果加劑量，數據波動較大。含1%廢液污水最佳絮凝效果CPAM加劑量為10mg/L，其余水樣最佳絮凝效果加劑量均為20mg/L。

（2）對PAC絮凝影響，當加劑量達到100mg/L以后，再增大藥劑量，絮凝效果增加不明顯；基本符合廢液含量增大絮凝效果降低的規律；廢液含量對PAC處理效果影響不大。

（3）對CPAM與PAC復配絮凝影響，基本符合廢液含量增大絮凝效果降低的規律；PAC加量超過50mg/L后，絮凝效果增加不明顯。

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（0459）4494900、wangxuecai@petrochina.com.cn

（欄目主持楊軍）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.12.008

王學才：工程師，2007年畢業于東北石油大學資源勘察工程專業，現任大慶油田有限責任公司第九采油廠新站采油作業區副大隊長。

2015-05-05