目的 对破乳絮凝法处理油田稠油污水的技术进行了实验研究 ,优选出高效絮凝剂 ,并确定出工艺条件.方法 通过投加破乳剂和絮凝剂对稠油污水进行混凝沉淀实验, 以稠油污水的油及悬浮物含量为考察指标, 优选处理效果较好的破乳剂和絮凝剂,根据单因素实验和正交实验确定出工艺参数.结果 实验表明 ,破乳剂 T-1 和絮凝剂 P-3 对油田稠油污水具有良好的处理效果 ,其最佳实验条件为 :先投加110 mL/L破乳剂 T-1 ,以350 r/min的速度搅拌2 min ,再投加40 mL/L絮凝剂 P-3 ,以200 r/min的速度搅拌3 min ,静止沉淀50 min .结论 投加破乳剂T-1 、絮凝剂 P-3 处理稠油污水,悬浮物及油的去除率分别达到 95 %和 85 %以上 ,满足后序处理工艺的水质要求.
关键词:
稠油污水;破乳剂 ;絮凝剂 ;反应条件
0 引 言
稠油污水是油田采油废水的一种 ,多为水包油型乳化液 , 稳定性强 .稠油污水中悬浮物含量高,油水密度差小,具有较大的黏滞性, 水温较高,并且成分复杂多变 .稠油污水处理工艺流程就其实质而言, 就是除油 、除悬浮物 、除硬度和除二氧化硅等工艺的优化组合 .除油工艺主要包括混凝沉淀 、气浮等, 去除绝大部分的悬浮油, 为后段的过滤系统、软化系统和生物处理系统创造有利条件.除油效果的好坏取决于高效净水药剂.笔者主要介绍投加 T-1 高效破乳剂和 P-3 絮凝剂处理辽河油田稠油污水的实验研究成果, 为稠油污水的预处理提供技术依据 .
1 试验部分
1.1 仪器与试剂
试验采用仪器主要有:六联搅拌机、酸度计、分光光度计、恒温水浴锅等.采用药剂有 :盐酸(1 +1)、石油醚、无水硫酸钠、聚合氯化铝(质量分数为 0.5 %)、三氯化铁(质量分数为 1 %)、聚丙烯酰胺(1 000 阴, 质量分数为 0.2 %)、T-1(体积分数为 1 %, 主要成分聚铝、除油剂)、P-3(体积分数为 1 %,主要成分聚丙烯酰胺).
1.2 试验水样和实验方法
稠油污水取自辽河油田欢喜岭联合站沉降罐出水, 水中油的质量浓度为10 ～ 25 mg/L , SS 的质量浓度为 20 ～ 60 mg/L , pH 为 7.8 ～ 8.5 .试验时每次取处理水样400 mL ,加入500 mL烧杯中,投加一定量的破乳剂 ,以一定的速度搅拌一定时间 ,然后投加絮凝剂,以一定的速度搅拌一定时间,静置沉降一定时间,最后取处理后的清水测悬浮物含量 、油含量.
2 结果与讨论
2.1 破乳剂和絮凝剂的选择
2.1.1 破乳剂的选择
每次取试验水 样400 mL , 分别 投加 T-1 、PAC 、FeCl3 3 种药剂, 以350 r/min 的速度搅拌2 min ,沉淀60 min , 取处理后的清水测油 、SS , 试验结果见图 1 、图 2 .
由图 1 、图 2 可见 , T-1 对稠油污水的处理效果明显好于 PAC 和 FeCl3 , 因此采用 T-1 .2.1.2 絮凝剂的选择每次取试验水样 400 mL , 先投加 T-1 , 以350 r/min的速度搅拌2 min , 然后再分别投加 P-3 、PAM 20 mL , 沉淀60 min , 取处理后的清水测油、SS ,试验结果见图 3 、图 4 .
由图 3 、图 4 可见 P-3 效果好于 PAM ,本实验确定用 T-1 和 P-3 处理稠油污水 .T-1 破乳剂含有可以提高油、水聚结能力的特殊成分 ,使水中的乳化油迅速破乳 ,从水中释放出来, 在絮凝剂 P-3的吸附架桥的作用下 ,形成大颗粒上浮 ,在重力场的作用下达到沉降分离的目的 .
2.2 最佳反应条件的确定
2.2.1 T-1 投加量的影响
取水样 400 mL ,改变 T-1 的加入量, 其他条件同 2.1.2 .实验结果见图 5 .
从图 5 可得出 T-1 投药量44 mL时, 对废水中的悬浮物及油的去除率最高.投加量太少时反应不充分 ,加入量过大时 ,去除效果有所下降 .
2.2.2 P-3 投加量的影响
改变 P-3 的加入量 , 其他条件同 2.2.1(T-1投药量 44 mL).实验结果见图 6 .
从图 6 可得出P-3 投药量16 mL时 ,对废水中的悬浮物及油的去除率较高.再增加加药量 ,处理效果提高不明显.这是由于投加量太少时反应不充分 ,而投药量过多时,污水中的微粒被过多吸附的药剂所包围, 反而失去同其他微粒架桥结合的可能性,处于稳定状态,不易凝聚、破乳沉降 .
2.2.3 pH 值的影响
以H2SO4(5 %)、NaOH(5 %)调节废水的pH ,其他条件同 2.2.2 .实验结果见图 7 .
由图 7 可知, 当 pH 值在 7.5 ～ 8.5 时, 药剂对稠油污水中悬浮物及油的去除率最高 ,且絮体沉降速度快 .实验所用的辽河油田水样的 pH 值恰好在 7.8 ～ 8.5 内 ,所以此稠油污水在絮凝处理时不必调节 pH 值 .
2.2.4 搅拌强度及搅拌时间的影响
改变 搅拌强度及 搅拌时间 , 其 他条件同2.2.2 .实验结果见图 8 、图 9 .
从图 8 、图 9 中的数据可知 , 搅拌强度为150 r/min , 搅拌时间为3 min时, 对悬浮物和油的去除效果最好 .当搅拌强 度小于150 r/min , 搅拌时间少于3 min时,药剂对采油废水中的乳化油颗粒不能达到充分的破乳作用和絮凝作用 ,废水中的粒子不能充分地发生碰撞而絮凝沉降 ;而当搅拌强度大于200 r/min , 搅拌时间多于4 min时, 虽然破乳很充分 ,但由于搅拌强度太大、搅拌时间过长,把废水中本已形成的大片絮体打碎又重新分散到水中, 不能下沉 ,从而影响了处理效果 ,处理效率反而下降 .
2.2.5 沉淀时间的影响
改变沉淀时间, 其他条件同 2.2.2 .实验结果见图 10 .
从图 10 可以看出,悬浮物沉淀时间比油上浮所需的时间短, 大约40 min就完成了沉淀.沉淀时间为50 min时, 油的去除率达到最高 ,再增加时间去除率不再提高.因此沉淀时间取50 min即可 .
3 最佳组合条件的验证实验
在上述单因素实验基础上 ,进行正交实验.正交实验的结果表明 , 得到影响处理效果的主次因素顺序 :T-1 投加量>沉淀时间 >搅拌强度 >P-3投加量 >搅拌时间 .最佳实验条件:处理400 mL稠油污水需加44 mL T-1 , 以350 r/min的速度快速搅拌2 min ,再加入16 mL P-3 ,以200 r/min的速度慢速搅拌3 min ,沉淀50 min .取不同批次的水样在最佳条件下再做四组实验,以验证这些条件对稠油污水的处理效果 ,结果见表 1 .
由表 1 可以看出 ,在最佳实验条件下处理不同批次的水样 ,悬浮物和油去除率高而且稳定,表明药剂的选择 ,实验条件的优化是成功的.
4 结 论
(1)T-1 、P-3 处理辽河油田稠油污水的效果优于常规药剂 , 悬浮物及油的去除率分别达到95 %和 85 %以上 .
(2)处理辽河油田稠油污水最佳工艺参数 :投加110 mL/L 破乳剂 T-1 , 搅拌强度350 r/min , 搅拌2 min 后, 投加40 mL/L 絮凝剂 P-3 , 搅拌强度200 r/min , 搅拌3 min ,沉淀时间为50 min .
(3)除油系统是整个稠油污水处理流程中的基础和关键 ,药剂 T-1 和 P-3 的选择大大提高了悬浮物和油的去除率 ,为后段的过滤系统、软化系统和生物处理系统创造了有利条件, 是很好的一级处理工艺.
原标题：破乳絮凝法处理稠油污水
原作者：李亚峰 ,张晓颖 ,班福忱
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