关键词: 乳化油; 破乳剂; 复配方法; 气浮
当今社会的迅猛发展，使得物质需求大幅上涨， 石油的开采量同样日益剧增。我国的采油技术先后从复合驱采油过渡到三元驱采油，三元驱采油技术逐渐走向成熟，且三元驱采油的效率较高。但三元 驱采油工艺也给周边环境带来困扰，由于采油过程 中夹杂大量的表面活性剂使出水水质更复杂，聚合 物含量高、pH 值高、含油量高、水温高等特点，加大 了石油废水的处理难度［1］。聚合驱采油效率略低， 出水水质中掺杂着大量的油块，含油量较大、油味 重、乳化严重，水质较差［2］。两种采油技术的出水 处理都有一定难度。 乳化油中油的存在方式分为游离油、分散相油、 乳化油 3 种［3-4］。絮凝加气浮对游离油、分散相油处 理效果较好，对乳化油处理效果一般。破乳是关键一步［5-8］。 本文采用破乳剂、絮凝剂及助凝剂加气浮的处 理方式，对石油废水的达标处理提供依据。
1 实验部分
1． 1 药品与仪器
聚合氯化铝铁、聚合氯化铝、盐酸、硫酸铝、硫酸 亚铁均为分析纯; 聚丙烯酰胺( PAM，相对分子量2 000万，水解度 20% ) 、SLD 型破乳剂 H1 ( 成分以 高碳醇、丙二醇、丙三醇、多乙烯多胺为主) 、JS-8 型 破乳剂 R2( 成分以聚氧乙烯聚氧丙烯两段嵌段式为 主) 均为工业品。OIL460 型红外分光测油仪; JJ200 型电子天平;DK-S26 型恒温水浴锅; PHS-3C 型 pH 计; PQF-05 型 加压容气气浮设备; TS 型溶气释放器; 78-1 磁力加热搅拌器等。 聚合驱采油废水和三元驱采油废水，水质见 表 1。
1． 2 实验方法
混凝-气浮工艺流程见图 1。
对两种水样分别进行药剂筛选。絮凝剂比较了聚合氯化铝铁( PAFC) 、聚合氯化铝( PAC) 、硫酸 铝、硫酸亚铁 4 种药剂。利用破乳剂 H1、破乳剂 R2对两种废水进行破乳。在进行破乳和絮凝后投加PAM，找出 PAM 的最佳等电点进行后续实验。比较 4 种絮凝剂及 2 种破乳剂水中矾花情况，筛选出 药剂。
1． 3 含油量的测定
分别取三元驱采油废水和聚合驱采油废水各40 mL，放置于分液漏斗中，加入40 mL 四氯化碳，振 荡摇匀，静置 10 min，待溶液分层。取下层清液，用 红外分光测油仪测量含油量。
2 结果与讨论
2． 1 药剂的筛选
通过几组混凝实验可知，在处理三元驱废水时，聚合氯化铝( PAC) 效果较好，沉淀明显，沉淀物块状小，呈细微颗粒，溶液中间层无悬浮物体。 聚合氯化铝铁( PAFC) ，分层明显，矾花形成快，下 方沉淀物较大，但上层溶液有浮油出现，中间层水 质较清澈。硫酸铝沉淀相对较慢，但絮体密实，溶 液呈乳白色，处理效果与聚合氯化铝铁相似。硫 酸亚铁，沉淀较少，悬浮颗粒多漫布在溶液中，溶 液呈墨绿色，处理效果是 4 组中最差。以上药品 对处理聚合驱采油废水有相似现象。综合考虑，选用硫酸铝、聚合氯化铝铁、聚合氯化铝作为絮凝 剂进行后续实验。 破乳剂方面，H1 对聚合驱采油废水破乳效果更 佳，矾花形成速度较快，破乳效果更好。R2 对三元 驱采油废水处理明显。
2． 2 投加量对除油效果的影响
将 PAFC、PAC、硫酸铝各配制成浓度 30% 的溶 液( 3 种溶液) 。
2． 2． 1 三元驱采油废水
原液 500 mL( 经 40 ℃ 水 浴加热) 置于烧杯中，投加药剂溶液 pH 在 7 左右，实验结果见图 2。
由图 2 可知，随着投加量的加大，除油率逐渐提 高。PAFC 和硫酸铝在投加 4． 5 mL 时达到最佳效 果，含油量分别在 23 mg /L 和 16 mg /L。此时，沉淀较多，液体相对清澈。当投加量不足时，液体浑浊，沉淀不明显，含油量较大。当投加量过多时，溶液中 絮体较多，上清液较少，不利于实际应用。PAC 溶 液在投加 5 mL 时，达到最佳处理 效 果，含 油 量21 mg /L。主要原因为乳化油中带有负电荷，与投 加的具有阳离子型溶剂颗粒之间的相互作用，吸附架桥产生沉淀，具有破乳功能。
2． 2． 2 聚合驱采油废水
实验方法同上，结果见 图 3。
由图 3 可知，PAFC 和硫酸铝在投加 4． 5 mL时，含 油 量 最 低，为 24 mg /L 和 12 mg /L，投 加5 mL PAC时，含油量 18 mg /L。
2． 3 破乳剂的选择
取聚 合 驱 采 油 废 水 和 三 元 驱 采 油 废 水 各100 mL于烧杯中( A 号烧杯为聚合驱采油废水，B 号 烧杯为三元驱采油废水) ，烧杯中分别滴加 2 种破 乳剂。滴加 H1 型破乳剂 1 mL 时，A 号烧杯中出现 明显矾 花，B 号 烧 杯 中 矾 花 较 少。待 溶 液 静 置10 min后，取液面下方 2 cm 处较清澈液体 40 mL，经 四氯化碳萃取，用红外分光测油仪测量其含油量。 相同方法，烧杯中滴加 R2 型破乳剂，测量其含油 量，结果见表 2。
由表 2 可知，H1 型破乳剂对聚合驱采油废水起 到较好的处理效果，R2 型破乳剂更适合处理三元驱 采油废水。
2． 4 助凝剂选择
取三元驱采油废水置于 2 个 烧 杯 中 ( 液 体500 mL，pH 值 7 左右) ，投加 4． 5 mL 硫酸铝及 5 mL PAC，待充分混合后投加 PAM，浓度为 0． 25% 。同样方法应用于聚合驱采油废水。实验结果见图 4、 图 5。
由图 4、图 5 可知，对于两种废水，硫酸铝 +PAM 的除油效果好于 PAC + PAM，用量均为 3 mL。
2． 5 pH 对除油效果的影响
将上述 3 种药剂浓度均调制为 30% 。装有500 mL含油废水的烧杯中投加 5 mL 药剂，调节 pH，搅拌溶液，待充分反应后，测量含油量，实验结果见 图 6、图 7。
由图 6、图 7 可知，PAFC 与 PAC 的最佳 pH 相 似，在 6 ～ 8 有较好的处理效果，絮体相对较好，出水 清澈。硫酸铝的最佳范围为 8 ～ 10，油的去除率高， 絮体较大，对溶液的色度有一定去除效果。
2． 6 混凝加气浮实验
综合以上实验，选用 PAFC、PAC、硫酸铝作为絮凝剂。选用 H1 型破乳剂处理聚合驱采油废水，选 用 R2 型破乳剂处理三元驱采油废水。三元驱采油废水 500 mL，先滴加破乳剂进行破乳，待矾花出现， 投加絮凝剂 PAFC 4． 5 mL，滴加少量助凝剂 PAM， 找出最佳等电点，启动气浮装置，对溶液进行气浮处理，观察溶液状态。发现以 PAFC 作为絮凝剂时，气 浮产生的絮体较少，通过投加阳离子性助凝剂 PAM找出最佳等电点效果并不理想。在絮凝剂选用PAC 时，同样操作方法，发现气浮产生的悬浮物体 少，大部分伴在溶液中，固液分离较困难。选用硫酸 铝作为絮凝剂时，有较多的悬浮物上升漂浮于水面， 且下方溶液澄清无絮体残留。综上可知，选用聚合氯化铝铁( PAFC) 、聚合氯化铝 2 种絮凝剂对该工艺 处理原水样无显著效果，所以，絮凝剂选择硫酸铝， 结果见表 3、表 4。
3 结论
( 1) 药剂选择为硫酸铝加破乳剂，该复配方法 优于单一的使用絮凝剂，对后续的气浮法及乳化油去除率有较高的成效，油去除率达到 97． 5% ，含油量降至 5． 2 mg /L。硫酸铝作为常见的絮凝剂，价格 低廉且较适应于该含油废水，投入成本低，产生的絮 体结实。
( 2) 在原水 500 mL，投加硫酸铝及破乳剂的情 况下，加入 PAM 3 mL 时，可提高絮凝效果，产生的 絮体更加大而密实，浮升状态更好，易于后续的处 理。调节 pH 值更加完善含油量的处理效果，当 pH值为 8 左右，处理效果最佳。
( 3) 选用的气浮工艺，气浮装置在水中形成的微小气泡与水中含油的悬浮颗粒黏附，由于絮体密 度小于水的密度，利用浮力作用由下而上浮于水面， 要好于沉淀法去除水中油，提升了除油效率。悬于 水面的絮体通过刮渣板刮掉，适用于实际生产。
原标题：混凝-气浮法在采油废水处理中的应用研究
原作者：王孝，李长波，赵纪豪，赵国峥，廉畅
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