強化混凝工藝深度處理含聚采油廢水＊

楊曙光喬瑞平，魏祥甲王　洋于豐瑋李海洋劉凱男楊　晨

（1.博天環境集團股份有限公司；2.博天（北京）環境設計研究院有限公司）

強化混凝工藝深度處理含聚采油廢水＊

楊曙光1喬瑞平1，2魏祥甲1王洋1于豐瑋2李海洋1劉凱男2楊晨2

（1.博天環境集團股份有限公司；2.博天（北京）環境設計研究院有限公司）

利用強化混凝工藝對含聚采油廢水進行深度處理。在以PFS作為主混凝劑，Potenflo1315和Potenflo1365作為助凝劑的強化混凝實驗中，分別考察了p H值、PFS投加濃度以及有機助凝劑Potenflo1365和Potenflo1315的投加濃度對含聚采油廢水的處理效果。實驗結果表明：在p H值為5.0時，當投加濃度為150 mg/L 的PFS與2.5 mg/L的Potenflo1365復配后，對含聚采油廢水的處理效果最佳，CODCr去除率達到88.8%，濁度去除率達到98.1%，經處理后廢水主要指標可以達到GB 8978—1996《污水綜合排放標準》一級標準。

含聚采油廢水；強化混凝；深度處理；CODCr濃度；色度；濁度

0　引 言

含聚采油廢水主要來源于已經進入中后期深度采油階段的油田［1-3］，隨著油田開發的不斷深入和三次采油技術的應用［4-5］，原油的含水率逐漸上升，部分油田采出油的含水率可達90%，因此在采油過程中將產生大量的含油廢水。由于在三次采油過程中，驅油液在配制時需加入大量部分水解的聚丙烯酰胺（Partially Hydrolyzed Polyacryamide，PHPAM），因此產生的含聚采油廢水具有黏度大、乳化程度高，油滴和固體懸浮物乳化穩定性強、油水分離難度大等特征［6-8］。而且PHPAM具有生物毒性，不易被微生物降解［9-11］，所以采用常規處理工藝處理含聚采油廢水很難達到排放標準或回注標準。目前處理含聚采油廢水的技術主要有混凝氣浮法、高級氧化法、生化處理法等［12-17］，但高級氧化 法成本較 高［18］，反應 條件有限制，生化法中微生物對環境有耐受性，而且PHPAM具有生物毒性，因此選擇何種方法處理該種廢水，在環保領域是一個急需解決的問題。

本文采用強化混凝技術處理含聚廢水。利用PFS和博天環境集團自主研發的混凝劑Potenflo1365、Potenflo1315等進行復配，對含聚采油廢水的處理進行了系統性的研究，為處理含聚采油廢水提供一種經濟高效的方法。

1　實 驗

1.1反應機理

混凝在廢水的處理中占有非常重要的地位，混凝過程是沉淀（或澄清）、過濾、氣浮等工藝的基礎。混凝包括凝聚和絮凝兩個過程，凝聚是指在水中加入某些溶解鹽類，使水中細小懸浮物或膠體微粒互相吸附結合而成較大顆粒，從水中沉淀下來的過程。絮凝是指由高分子物質吸附架橋作用而使微粒相互黏結的過程。具有凝聚和絮凝作用的水處理劑統稱為混凝劑。混凝沉淀法主要以去除SS為目的，同時削減部分CODCr濃度，減輕后續生物處理工藝進水的懸浮物負荷及有機污染物的負荷。

1.2儀器和材料

Orion 3-Star型精密p H計，CTL-12A COD速測儀，AL 104-IC電子天平，SH2-82A水浴振蕩器，1900C便攜式濁度儀，DH101烘箱，SC-04低速離心機。

實驗所用的藥劑硫酸、硝酸銀、硫酸汞為分析純試劑，聚合硫酸鐵（PFS）、陽離子Potenflo1365和Potenflo1315為博天環境集團自主研發藥劑。

廢水取自博天環境集團股份有限公司的某含聚采油廢水處理項目，廢水初始指標見表1。

表1　含聚采油廢水水質指標

1.3實驗方法

在室溫條件下（25℃），分別取100 m L廢水樣品置于250 m L錐形瓶中，調節廢水的p H值，在每份廢水樣品中分別加入混凝藥劑，以100～150 r/min轉速快速震蕩30 s，后置于搖床上以30～60 r/min的轉速震蕩30 min，再靜置30 min后，取樣品上清液測定CODCr、色度、濁度等水質指標以評價處理效果，確定最佳的混凝p H值和混凝藥劑加藥量。

1.4分析方法

色度采用GB 11903—89《水質色度的測定》稀釋倍數法測定；CODCr采用GB 11914—89《水質化學需氧量的測定重鉻酸鹽法》測定；p H值采用GB 6920—86《水質p H值的測定玻璃電極法》測定；濁度采用GB 13200—91《水質濁度的測定》；SS采用GB 11901—89《水質懸浮物的測定重量法》。

2　混凝法實驗結果與討論

2.1p H值

分別量取100 m L水樣于6個250 m L錐形瓶中，用0.1 mol/L硫酸分別調整廢水p H值至3.00，3.45，3.92，4.49，5.00，5.50，廢水中PFS的投加濃度為150 mg/L。按照2.2中所述實驗方法進行混凝反應后測定廢水CODCr、色度和濁度等指標。實驗結果如圖1所示。

圖1　pH值對CODCr、色度、濁度去除率的影響

由圖1可見，在p H值為5.0時，CODCr濃度由初始的360.4mg/L降至57.2mg/L，去除率為84.1%；色度由初始的160倍降至10倍，去除率為93.8%；濁度去除率為97.9%。這主要是因為PFS 在p H值為5.0條件下在水中形成的絡合物，能夠促進該廢水樣品中膠體和懸浮物凝聚和沉淀。繼續降低反應p H值，CODCr、色度及濁度的去除率增加不明顯，同時酸的投加濃度升高，因此單獨投加PFS的最佳p H值為5.0。

2.2PFS投加濃度

反應在常溫下進行，用0.1 mol/L硫酸調整廢水p H值至5.0，每份廢水中PFS的投加濃度分別為50，100，150，200，250，300 mg/L。按照2.2中所述實驗所述方法進行混凝反應后，測定廢水CODCr、色度、濁度等指標。實驗結果如圖2所示。

圖2　PFS投加濃度對CODCr、色度、濁度去除效果的影響

由圖2可見，隨PFS投加濃度增加，處理后廢水CODCr、色度和濁度的去除率逐漸增大，當投加濃度大于150 mg/L，各個指標的去除率變化趨勢減緩。這是因為，當PFS的投加濃度不足時，膠體顆粒的電位降較小，無法有效地碰撞而形成較大的顆粒，增大濃度有利于大顆粒的形成。當PFS投加濃度為150 mg/L時，CODCr濃度由初始的360.4 mg/L降至57.1 mg/L，去除率為84.2%；色度由初始的160倍降至20倍，去除率為87.5%；濁度去除率為98.2%。繼續增加PFS投加濃度，廢水各項指標的去除率效果增加不顯著，故選擇最佳PFS投加濃度為150 mg/L。

2.3Potenflo1365投加濃度

反應在常溫下進行，用0.1 mol/L硫酸調整廢水p H值至5.0，每份廢水中PFS的投加濃度均為150 mg/L，攪拌30 s后向每份廢水中投加有機絮凝劑Potenflo1365，投加濃度分別為0，0.5，1.0，1.5，2.0，2.5，3.0和3.5 mg/L。按照2.2中所述實驗方法進行混凝反應后，測定廢水CODCr、色度、濁度。實驗結果如圖3所示。

圖3　PotenfIo1365投加濃度對　CODCr、色度、濁度去除率的影響

由圖3可見，隨著Potenflo1365投加濃度增大，處理后廢水CODCr去除率先增后減，當Potenflo1365投加濃度為0.5mg/L時，CODCr濃度由初始的360.4 mg/L降至40.2mg/L，去除率為88.8%，CODCr去除率變化最大。當Potenflo1365投加濃度大于0.5mg/L時，CODCr去除率增大不明顯，因此Potenflo1365與PFS復配最適投加濃度為0.5 mg/L。

2.4Potenflo1315投加濃度

反應在常溫下進行，用0.1 mol/L硫酸調整廢水p H值至5.0后，每份廢水中PFS的投加濃度為150 mg/L，攪拌30 s后向每份廢水中投加Potenflo1315，投加濃度分別為0.5，1.0，1.5，2.0，2.5，3.0 mg/L。按照2.2中所述實驗方法進行混凝反應后，測定廢水CODCr、色度、濁度。實驗結果如圖4所示。

圖4　與PFS復配的PotenfIo1315投加濃度對　CODCr、色度、濁度去除率的影響

由圖4可見，廢水樣品的CODCr、色度、濁度的去除率隨著Potenflo1315的投加濃度增大呈現先增后減的趨勢，當Potenflo1315投加濃度達到2.0 mg/L時，CODCr濃度由初始的360.4 mg/L降至29.0 mg/L，去除率為92.0%，色度由160倍降低到4倍，去除率為97.5%，濁度由28.8 NTU降低至0.65 NTU，去除率為97.7%，繼續增加Potenflo1315的投加濃度，則各項指標的去除率增加不顯著甚至有所降低，故Potenflo1315與PFS復配的最佳投加濃度為2.0 mg/L。

2.5Potenflo1365與Potenflo1315投加濃度對廢水混凝促進效果比較

反應在常溫下進行，量取1 200 m L廢水，用0.1 mol/L硫酸調整廢水p H值至5.0，將其等分為12份，每份廢水中PFS的投加濃度為150 mg/L，攪拌30 s后向每份廢水分別中投加Potenflo1315和Potenflo1365，投加濃度依次為0.5，1.0，1.5，2.0，2.5，3.0 mg/L。按照2.2中所述實驗方法進行混凝反應后，測定廢水CODCr進行比較。實驗結果如圖5所示。

圖5　與PFS復配的PotenfIo1315和PotenfIo1365投加濃度對　CODCr去除率的影響

由圖5可見，Potenflo1365與Potenflo1315分別與PFS復配后對廢水CODCr去除率的最大值相差不大，但Potenflo1365的最適投加濃度為0.5 mg/L，而Potenflo1315的最適投加濃度為2.0 mg/L，為前者的4倍，Potenflo1365的市場價格為40 000元/t，Potenflo1315的市場價格為50 000元/t，采用potenflo1365助凝劑與采用Potenflo1315助凝劑相比，每立方米水樣可節省0.08元。

3　結 論

①采用聚合硫酸鐵作為主混凝劑對含聚采油廢水進行混凝處理實驗時，最佳p H值為5.0、PFS最佳投加濃度為150 mg/L。

②PFS與Potenflo1365復配和PFS與Potenflo1315復配均能使處理后廢水的主要污染指標能夠達到GB 8978—1996《污染物綜合排放標準》一級排放標準。但每處理1 t廢水，PFS與Potenflo1365復配的藥劑比PFS與Potenflo1315復配藥劑節省成本約0.08元，因此更適宜采用PFS與Potenflo1365復配的藥劑處理含聚廢水。

［1］ 沈震，李雪梅，王蓉，等.油田采油廢水回注處理技術研究新進展［J］.廣東化工，2012，39（18）：69-70.

［2］ 尉小明，劉喜林，沈光偉，等.誘導作用在油田二次采油中的應用［J］.應用化工，2002，36（6）：26-29.

［3］ 胡永樂，王燕靈，楊思玉，等.注水油田高含水后期開發技術方針的調整［J］.石油學報，2004，25（5）：65-69.

［4］ 張學佳，紀巍，康志軍，等.三元復合驅采油技術進展［J］.杭州化工，2009，39（2）：5-8.

［5］ 孫煥泉.勝利油田三次采油技術的實踐與認識［J］.石油勘探與開發，2006，33（3）：262-266.

［6］ 陳榮，饒良玉.油田含聚污水聚合物降解技術室內實驗研究［J］.工業水處理，2012，32（6）：77-79.

［7］ 溫沁雪，趙曄.油田含聚丙烯酰胺廢水處理研究進展［J］.化工環保，2009，29（1）：39-42.

［8］ 包木太，陳慶國，王娜，等.油田污水中聚丙烯酰胺（HPAM）的降解機理研究［J］.高分子通報，2008（2）：1-9.

［9］ 梁偉，趙修太，韓有祥，等.油田含聚污水處理與利用方法技術探討［J］.工業水處理，2010，30（10）：1-5.

［10］詹亞力，杜娜，郭紹輝.我國聚合物驅采出水處理方法研究進展［J］.油氣田環境保護，2003，13（1）：19-23.

［11］王海洋.含聚采油污水絮凝處理實驗研究［J］.污染防治技術，2014，27（1）：1-4.

［12］譚文捷，黨偉，唐志偉，等.氣浮技術在含聚廢水處理中的應用研究［J］.給水排水，2010，36（增刊1）：223-225.

［13］馬煒寧，卞衛國，馬宏瑞，等.反應吸附—氣浮—深層過濾工藝處理油田含聚廢水［J］.給水排水，2010，36（5）：67-69.

［14］陳進富，李忠濤，李海平，等.采油廢水的有機構成及其CODCr的處理技術研究［J］.石油與天然氣化工，2001，30 （1）：47-49.

［15］王寶輝，孔凡貴，張鐵鍇，等.高鐵酸鉀氧化去除油田污水中聚丙烯酰胺的研究［J］.工業水處理，2004，24（1）：21-23.

［16］邵強，閆光緒，郭紹輝.Fenton試劑處理油田含聚污水中聚丙烯酰胺的試驗研究［J］.能源環境保護，2007，21 （3）：37-42.

［17］王海峰，包木太，耿雪麗，等.油田含聚合物污水生化處理室內模擬研究［J］.西南石油大學學報（自然科學版），2008，30（1）：109-111.

［18］江傳春，肖蓉蓉，楊平.高級氧化技術在水處理中的研究進展［J］.水處理技術，2011，37（7）：12-16.

10.3969/j.issn.1005-3158.2015.06.006

1005-3158（2015）06-0023-03

2015-01-06）

（編輯 石津銘）

博天環境集團股份有限公司創新領域前沿項目（Y-01-14-02）。

楊曙光，2011年畢業于河北科技師范學院，現在博天環境集團股份有限公司從事水污染控制技術研究工作。通信地址：北京市密云縣經濟技術開發區康寶路2號博元裝備，101500