非離子/陰離子復配清水劑處理含聚采油污水研究

王玉

(中海石油(中國)有限公司 天津分公司，天津 300452)

隨著聚驅采油的擴大，采出污水中有殘余聚合物返出，污水含聚增大了油水界面膜穩定性，使采油污水處理難度加大。清水劑除油是處理采油污水的主要方法之一[1-5]。處理含聚采油污水清水劑類型包括陽離子型[6-7]、陰離子型[8-9]和非離子型等[10-13]。陽離子型清水劑加量大、析出的污泥量多，影響工藝設備的正常運行[6-7]；因而陰離子型、非離子型清水劑以及其復配體系處理含聚含油污水已受到廣泛關注[8-10]。本文建立了一種清水劑性能動態實驗評價方法，研究了陰離子、非離子型清水劑處理含聚采油污水的除油效果，優化的組合清水劑能高效處理含聚采油污水，除油率達99.9%。

1 實驗部分

1.1 材料與儀器

含聚采油污水(模擬現場污水，礦化度9 581.62 mg/L，聚合物含量180.0 mg/L，油含量800.0～4 300.0 mg/L，ζ電位值-23.17 mV)；非離子清水劑DPEO和RPEO(分子式分別為D(PO)x(EO)y(PO)z-H及R(PO)x(EO)y(PO)z-H，式中EO聚氧乙烯，PO聚氧丙烯，R脂肪醇，D多乙烯多胺，分子量分別為300～500萬及600～1 000萬)實驗室自行合成；陰離子清水劑CH-1(有效成分ZnCl2，含量60%)、陰離子清水劑CH-2和CH-3(均為陰離子聚丙烯酰胺，分子量分別為500～1 000萬及1 000～1 500萬)均由四川光亞科技公司提供。

模擬現場污水處理流程設計了一套含聚采油污水處理動態裝置及實驗流程：包括污水緩沖罐(18 L)、 斜板除油器(斜角45°，L485 mm×B165 mm×H185 mm)、氣浮選器(L300 mm×B150 mm×H200 mm)、雙介質過濾器(填充核桃殼和石英砂)；FM25高剪切分散乳化機；UV2450紫外可見分光光度計。

1.2 實驗方法及流程

實驗流程見圖1。首先將配制好的含聚采油污水加熱至60 ℃后輸入攪拌配液罐，設置好污水泵排量，啟動污水泵輸入含聚采油污水，同時在加藥點加入清水劑，待含聚采油污水流動平穩后，同時在流程中的4個取樣點取樣檢測含油量，污水含油量檢測方法參考SY/T 0530—2011《油田采出水中含油量測定方法》。流程動態參數設置如下：污水泵排量290 mL/min，斜板除油器停留時間20 min；氣浮器進氣量為330 mL/min，氣浮器污水停留時間為13 min。 上述流程控制參數可以改變泵排量進行相應的圖調整。

圖1 清水劑處理采油污水動態評價實驗流程Fig.1 Dynamic evaluation experiment process of oil production wastewater with water clarifiers

2 結果與討論

2.1 非離子清水劑的加藥位置

以圖1流程中取樣點d(污水出口)為采樣點，非離子清水劑DPEO和RPEO加藥位置與含聚采油污水處理效果關系見圖2。

圖2 非離子清水劑加入位置與污水除油率變化趨勢Fig.2 Trend of non-ionic water addition position and oil removal rate of sewage

由圖2可知，當藥劑加量為150 mg/L時，清水劑DPEO和RPEO選擇不同的加藥位置對含聚采油污水的處理效果具有一定影響。在加藥位置1、加藥位置2和加藥位置3加入時，清水劑DPEO和RPEO處理含聚采油污水的除油率分別在92.5%～93.7%和96.8%～96.9%范圍內，可見在加藥位置1、加藥位置2和加藥位置3加入時，清水劑DPEO和RPEO的除油效果較理想且變化小。清水劑DPEO和RPEO在加藥位置4加入時，污水的除油率僅為87.2%和91.7%，明顯低于加藥位置1、加藥位置2和加藥位置3處加入時的處理效果。加藥位置1加入清水劑時操作簡單易行，加藥點以加藥位置1為優。

2.2 非離子清水劑的除油效果

加藥位置選定為流程圖中加藥位置1，清水劑DPEO和RPEO處理含聚采油污水沿流程除油率變化趨勢見圖3。

圖3 非離子清水劑處理采油污水的除油效果Fig.3 Effect of non-ionic water clarifiers be treatment on oil-producing sewage

由圖3可知，清水劑DPEO和RPEO都能顯著降低含聚采油污水的含油量，其加量為150 mg/L時，出口污水(取樣點d)的含油量分別為49.8，37.0 mg/L。 在圖1的處理流程中，斜板除油器的除油效果最明顯，當DPEO和RPEO的加量為150 mg/L時，斜板除油器出口污水(取樣點b)含油量分別為87.2，81.6 mg/L，除油率分別達94.7%和93.4%。其加量為100 mg/L時，DPEO和RPEO處理含聚采油污水的除油率分別為87.0%和97.0%(取樣點d)，可見RPEO的除油效果更優；將RPEO加量由100 mg/L提高到150 mg/L時，其除油率由97.0%變化至97.1%，基本不變，可見RPEO加量為100 mg/L即可達到較高的除油率。RPEO是一種聚醚類高分子清水劑，主要是通過改變油水界面性質，促進油珠的相互聚并，在除油過程中還可除去部分吸附在油珠表面的細小固體微粒[5，11]。

2.3 陰離子清水劑加藥位置

以圖1流程中取樣點d(污水出口)為采樣點，3種陰離子清水劑CH-1、CH-2和CH-3的加藥點與污水除油效果變化見圖4。

圖4 陰離子清水劑加藥位置與采油污水除油率變化趨勢Fig.4 Trend of anion water addition position and oil removal rate of oil-producing sewage

由圖4可知，當加量為150 mg/L時，陰離子清水劑CH-1、CH-2和CH-3在加藥位置2加入時污水除油效果較優，除油率分別達到91.7%，95.0%，91.3%。選擇加藥位置1、加藥位置3和加藥位置4加入時，陰離子清水劑CH-1、CH-2和CH-3處理效果相對較差，除油率分別為86.5%～91.5%，85.7%～93.9%和86.1%～91.0%。陰離子清水劑的加藥點在加藥位置2效果最優。

2.4 陰離子清水劑處理污水除油效果

加藥位置選定為圖1流程中加藥位置2，陰離子清水劑CH-1、CH-2和CH-3處理含聚采油污水沿流程效果見圖5。

由圖5可知，清水劑CH-1、CH-2和CH-3可以明顯降低含聚采油污水的含油量，當加量為150 mg/L時，清水劑CH-1、CH-2和CH-3處理含油污水的除油率(取樣點d)分別為91.7%，95.0%和91.3%，以清水劑CH-2除油率最優。在圖1的處理流程中，加入陰離子清水劑CH-2后，含聚采油污水流經取樣點a、取樣點b、取樣點c及取樣點d時，其含油量依次降低，除油率分別為66.4%，85.8%，93.8%和95.0%，可見斜板除油器(取樣點b)、氣浮選器(取樣點c)和雙介質過濾器(取樣點d)諸處理單元對提高除油率均有一定作用。

圖5 陰離子清水劑處理采油污水的除油效果Fig.5 Effect of anionic water clarifiers on the treatment of oil-producing sewage

2.5 非離子清水劑和陰離子清水劑復配處理含聚采油污水效果

將效果最優的非離子清水劑RPEO和陰離子清水劑CH-2按不同比例進行復配，以復配清水劑加藥，不同比例復配清水劑的處理效果見圖6；非離子清水劑RPEO加藥位置選定為加藥位置1，陰離子清水劑CH-2加藥位置選定為加藥位置2。

圖6 復配清水劑處理采油污水的除油效果Fig.6 Effect of anionic water clarifiers on the treatment of oil-producing sewage

由圖6可知，非離子清水劑RPEO和陰離子清水劑CH-2經復配后可以顯著提高含聚采油污水的處理效果。對比圖3和圖5結果可知，當藥劑加量為150 mg/L時，單一非離子清水劑RPEO和單一陰離子清水劑CH-2處理含聚采油污水的除油率分別為97.1%和95.0%；對比圖6可知，當復配清水劑總加量為150 mg/L時，采用“75 mg/L RPEO+75 mg/L CH-2”和“100 mg/L RPEO+50 mg/L CH-2”復配方式處理含聚采油污水的除油率分別達99.5%和99.9%，復配清水劑處理含聚采油污水的效率更優，以“100 mg/L RPEO+50 mg/L CH-2”復配清水劑的處理效果最佳；在斜板除油器出口污水(取樣點b)的除油率達到99.8%，可有效減輕流程后續單元設備氣浮選器和雙介質過濾器的處理負荷。

3 結論

(1)加藥位置對非離子清水劑DPEO和RPEO處理含聚采油污水的效果有影響，其最優加藥位置為加藥位置1。非離子清水劑RPEO的除油效果優于DPEO，藥劑加量為150 mg/L時，RPEO處理含聚采油污水的除油率達97.1%。

(2)陰離子清水劑CH-1、CH-2和CH-3的最優加藥位置為加藥位置2；CH-2的除油效果優于CH-1和CH-3，當藥劑加量150 mg/L時，CH-2處理含聚采油污水的除油率達95.0%。

(3)非離子清水劑RPEO和陰離子清水劑CH-2復配后可以顯著提高含聚采油污水的處理效果；采用“100 mg/L RPEO+50 mg/L CH-2”復配清水劑處理含聚采油污水的除油率達99.9%。

(4) “100 mg/L RPEO+50 mg/L CH-2”復配清水劑處理含聚采油污水時，斜板除油器單元的除油效果極佳，出油率達到99.8%。