絮凝-吸附法處理氣田含汞污水的實驗研究

匡春燕 蔣洪 金偉 李延娜 徐菁

摘? ? ? 要：絮凝-吸附法是將絮凝和吸附兩種技術組合用于含汞氣田水的處理。實驗采用絮凝-吸附法處理KL氣田的含汞污水，結果發現，對原水進行預處理：適當調節原水的pH值，加入90 mg/L的絮凝劑聚合氯化

鋁（PAC），再加入2 mg/L助凝劑聚丙烯酰胺（PAM），污水再通過載銀活性炭吸附進行深度處理，凈化水中汞含量可低于50 ?g/L，符合我國氣田含汞污水的排放標準。絮凝-吸附法處理氣田含汞污水具有可行性，值

得進一步探究。

關? 鍵? 詞：氣田;含汞污水;絮凝-吸附法;活性炭

中圖分類號：TQ 085? ? ? ?文獻標識碼： A? ? ? ?文章編號： 1671-0460（2019）08-1679-04

Abstract： The flocculation-adsorption method is a combination of flocculation and adsorption technologies for the treatment of mercury-containing gas field wastewater. This method was?adopted to treat mercury-containing wastewater in KL gas field in the experiment. The wastewater was pretreated by adjusting the pH value appropriately， adding 90 mg/L flocculant?polyaluminium chloride （PAC） and 2 mg/L coagulant aid polyacrylamide （PAM）， and then the wastewater was further treated by silver-loaded activated carbon adsorption. The results showed that?the mercury content in treated water was reduced to less than 50 ?g/L， which accorded with the discharge standard in China. It is feasible to treat mercury-containing wastewater in gas?field by flocculation-adsorption method.Key words： Gas field; Mercury-containing wastewater; Flocculation - adsorption; Activated carbon

汞是常溫下唯一呈液態的金屬，汞及其化合物具有高毒性和腐蝕性，同時汞具有揮發性及遷移性：含汞氣田水中的汞進入生態圈會導致嚴重的環境污染。世界八大公害事件之一的日本水俁病事件就是由甲基汞污染食

物鏈引起的，該事件導致數萬人受到危害[1]。我國氣田含汞污水排放必須遵循GB 8978-1996《污水綜合排放標準》的規定：含汞氣田排放水中不得檢測出烷基汞，總汞的含量不得高于50 ?g/L [2]。

1? 絮凝-吸附法的應用現狀

目前，國內外新開發的氣田中汞含量較高，已經報道過的天然氣汞含量較高的地區有東南亞、東歐、南美、北海及北非。M. Zettlitzer等[3]報道了德國北部氣田的天然氣中汞含量為4 000 ?g/m3，荷蘭Rotliegend氣

田天然氣中汞含量為300～500 ?g/m3，Groningen氣田天然氣中汞含量為180～200 ?g/m3，我國海南福山油田生產的油田氣中汞含量為100 ?g/m3，雅克拉凝析氣田氣中汞含量為31 ?g/m3，吉林油田公司松原采氣廠長嶺天

然氣凈化站天然氣中汞含量為360 ?g/m3 [4，5]。天然氣生產過程中伴隨產生的氣田水中汞含量也較高，氣田水中汞的形態主要包括懸浮汞、有機汞（甲基汞、乙基汞）、無機汞和單質汞[6-8]。未經處理的氣田水直

接排放會破壞生態環境、影響正常生產和危害操作人員的健康與安全。絮凝-吸附法是將絮凝和吸附兩種技術組合用于含汞氣田水的處理[9]。泰國國家石油管理局勘探生產公司曾采用絮凝-吸附法處理Bongkot氣田排

出的含油、含汞氣田水，處理后的凈化水可以直接排入海水中，該方法可使處理后的排放水中油含量和汞含量達到泰國的相關排放標準[10]。Bongkot氣田的應用實例表明：絮凝-吸附法處理氣田含汞污水安全可靠、效果良好，值得借鑒和進一步探究、開發。

2? 實驗及方法

2.1? 水質情況

2014年5月從KL氣田中央處理廠液液分離器處取原水進行各項水質指標檢測，檢測項目主要包括pH值、汞含量、油含量、懸浮物含量及各種陰陽離子含量等。檢測結果如表1所示。由表1可知，KL氣田水水質成分較為復雜，屬于CaCl2型含汞污水，總汞含量在52～651 μg/L之間，原水pH值在5.1 ～5.8之間，呈弱酸性。原水具有以下特點：

（1）原水中油含量高且變化幅度較大，其值在94～123 mg/L之間;

（2）原水中懸浮物含量較高，其值在99～260 mg/L之間;

（3）原水中總鐵含量較高，且變化幅度較大，與水中的溶解氧接觸后形成Fe3+易引起管線及設備的腐蝕。

分析可知，KL氣田污水成分比較復雜、重金屬離子（包括各種形態的汞）的含量較高，油含量、懸浮物含量較高，污水的pH值較低，存在一定的腐蝕問題。依據GB 8978-1996《污水綜合排放標準》中的相關要求，該氣田采出水的總汞含量高于允許的排放限值。

2.2? 實驗目的及方法

絮凝作為氣田污水的預處理方法，吸附法作為低含汞污水的深度處理方法，將兩者組合使用，可脫除污水中的油、懸浮物和各種形態的汞。實驗旨在考察絮凝-吸附法對氣田含汞污水的脫汞效果，同時測定水處理汞吸附劑對不同進水汞含量的適應性情況。

目前，常用的水處理汞吸附劑有改性活性炭（載硫/載銀活性炭），活性炭纖維、Thiol-SAMMS、硅質材料及相關改性吸附劑等。考慮到改性活性炭成本較低，容易與水分離且再生方便，實驗選用改性活性炭（載銀活性炭）作為汞吸附劑，可通過活性炭上負載的功能基團（單質銀）對汞進行吸附，載銀活性炭的性能參數如表2所示。

采用絮凝-吸附法處理氣田含汞污水，首先對原水進行預處理：適當調節原水的pH值，加入90 mg/L的絮凝劑聚合氯化鋁（PAC），再加入2 mg/L助凝劑聚丙烯酰胺（PAM），通過加劑絮凝預處理去除氣田污水中大部分的油、懸浮物、單質汞及含汞懸浮物;預處理后的污水再經汞吸附裝置進行深度處理，去除污水中殘留的汞。實驗采用測汞儀測定原水、原水預處理后進入汞吸附裝置的污水、凈化水的汞含量，考察該絮凝-吸附法對氣田水中汞的去除效果及水處理汞吸附劑對不同進水汞含量的適應性。

2.3? 實驗裝置及測汞儀

汞吸附實驗裝置主要由入口泵（型號：ASP5526）、緩沖罐、高效過濾器、汞吸附裝置（吸附柱規格為Φ150×1 340，吸附劑為載銀活性炭）、流量計和壓力表等組成。小試實驗裝置如圖1所示，載銀活性炭吸附脫汞

的實驗流程如圖2所示。

實驗采用俄羅斯LUMEX公司生產的RA-915+汞分析儀對汞含量進行檢測，該儀器及配套組件如圖3所示。RA-915+塞曼效應汞分析儀采用原子吸收原理和賽曼效應高頻調制偏振光等世界領先技術，適合于野外現場作業，

可以在完全不需要樣品預處理和汞吸附富集的情況下，對固體、液體、氣體樣品直接進行總汞含量的測定。該儀器具有檢測速度快、分析成本低廉、效率極高、精度高、操作方便、性價比高等優點。

2.4? 脫汞效果的測定

2014年5月28日至2014年6月1日在KL氣田現場對小試實驗裝置進行調試和運行。將10L載銀活性炭裝入汞吸附實驗裝置中，取中央處理廠液液分離器處的原水，首先測定原水中的汞含量并記錄。對原水進行絮凝加劑預處理，定期取預處理后進入汞吸附實驗裝置的污水，測定其汞含量并記錄，將進水流量設定為30 L/h（即停留時間為20 min），定期取凈化水，測定其汞含量并記錄。小試實驗結果表明：原水中的總汞含量為122～285?μg/L，預處理后進入汞吸附實驗裝置的污水汞含量為16.7～120 ?g/L，處理后凈化水中總汞含量為0.19～4.5 μg/L，凈化水汞含量低于50 ?g/L，符合我國氣田含汞污水的排放標準（總汞的含量不高于50 ?g/L）。小試實驗裝置處理氣田水的脫汞效果如表3所示。

（1）氣田含汞污水經加劑絮凝預處理后，原水的汞含量大幅度降低，但仍高于允許排放限值，需進一步處理去除殘余的汞;

（2）預處理后的污水經汞吸附實驗裝置吸附，深度處理后，凈化水中的汞含量低于50 ?g/L，符合我國氣田含汞污水排放標準。

（3）針對不同汞含量的進水，凈化水中的汞含量呈現一定程度的波動（汞含量在16.7～120 ?g/L的范圍內），但均低于50 ?g/L的排放標準，說明載銀活性炭對不同進水汞含量的適應性較強，汞去除率高，絮凝-吸附法

處理氣田含汞污水具有可行性。

3? 結束語

氣田含汞污水的危害巨大，研究含汞污水處理方法，為含汞氣田污水處理選擇適當的脫汞方法提供依據，對保護人員健康、環境安全和防止汞污染具有重要的工程應用價值。小試實驗結果表明，絮凝-吸附法處理氣田含汞污水具有可行性，值得進一步探究。

參考文獻：

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[10]Dr. Teerapon Soponkanabhorn， Anthony John Keeling. Bongkot Floating Storage and offloading facility Mercury contaminated wastewater treatment and disposal[C]. SPE 73958， 2002.