英買(mǎi)力氣田污水絮凝處理試驗研究

第29卷第6期石油化工應用Vol.29 No.62010年6月PETROCHEMICAL INDUSTRY APPLICATIONJune 2010英買(mǎi)力氣田污水絮凝處理試驗研究任青云',屈撐囤',劉武",晁宏洲2(1.西安石油大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院,陜西省環(huán)境污染控制技術(shù)與儲層保護重點(diǎn)實(shí)驗室,陜西西安710065;2.中國石油塔里木油田分公司,新疆庫爾勒841000)摘要:針對英買(mǎi) 力作業(yè)區氣田采出污水礦化度高、腐蝕性強、總鐵含量高硫化物含量低、細菌含量較低.pH值低的特點(diǎn),通過(guò)研究調整pH值、除鐵劑種類(lèi)及其用量、無(wú)機和有機絮凝劑種類(lèi)及其用量以及加藥間隔時(shí)間等的研究,對英買(mǎi)力氣田污水進(jìn)行絮凝處理。結果表明:當pH值為7.5、除鐵劑加量為25 mg/L、無(wú)機絮凝劑加量為80 m/L.有機絮凝劑加量為2.5 mg/L,有機絮凝劑與無(wú)機絮凝劑加藥間隔控制在30- 40s時(shí),處理后的污水的含鐵量、含油量.SS含量、腐蝕速率由處理前的18.1-19.5 mg/L.54.9 -64.3 mg/L .256.3-276.9 mgL.0.0897 mm/a分別下降到0.049-0.059 mg/L.2.0~5.5 mg/L. 7.2~9.6 mg/L.0.0103 mn/ao關(guān)鍵詞:氣田污水;絮凝;回注;除鋏中圖分類(lèi)號:TE99文獻標識碼:A文章編號:1673- -5285( 2010 )06 -0012-05Flocculent treatment study on yingmaili gasfieldproducted -waterREN Qingyun' ,QU Chengtun',LU Wur,CHAO Hongzhou2(1.Key Laboratory of Shanxi Province for Enrironment Pollution Control Technology &Reservoir Protection of 0ifield , College of Chemistry and Chemical Engineering, XianShiyou Uniwersiy, Xian Shanxi 710065 ,China; 2.Terimu 0ifield Company of Petrochina,Korla Xinjiang 841000, China)Abstract: The sewage of yingmaili gasfield producted-water has hypersalinity、putrescence、high total iron conter、low conten of sulfides and bacteria Jower pH value. The pH, de-ironagent and amount, inorganic and organic flocculating agent and interval of agent additive wereoptimized in the yingmaili gas field -producted water, the results indicated that pH 7.5, the :additive amounts of de -iron agent 25 mg/L,inorganic flocculating agent 80 mgL, organicflocculating agent 2.5 mg/L, and the interval of agent additive was 30- 40 s. The quality of thetreated water was stable,and iron content dropped from 18.1~19.5 mg/L to 0.049~0.059 mg/L,ss content dropped from 256.3~276.9 mg/L to 7.2~9.6 mg/L,oil dropped from 54.9~64.3 mg/L to 2.0~5.5 mg/L, corrosion rate dropped from 0.0897 mm/a to 0.0103 mm/a, andmet the re- -injection water standards of recommended injection water quality.Key words: gasfield producted-water;flocculation;reinjection; de -ironing中國煤化工HCNMHG*收稿日期:2010 -04-21基金項目:陜西省"13115”科技創(chuàng )新工程項目(20092DKC 61);西安市創(chuàng )新支撐計劃-產(chǎn)學(xué)研合作促進(jìn)工程[CXY09013(3)]。作者簡(jiǎn)介:任青云,女,西安石油大學(xué)在讀碩士研究生,主要從事石油環(huán)境污染與控制技術(shù)方面的研究工作。第6期任青云等英買(mǎi) 力氣田污水絮凝處理試驗研究13塔里木油田英買(mǎi)力地區屬于寒武一奧陶系地層.表1英買(mǎi)力氣田采出水性質(zhì)分析結果Tablel The result of quality analysis of waste water produced in碳酸鹽巖縫洞型儲層，其氣田污水具有以下特點(diǎn)",Yingmaili gas field礦化度高、含鐵高和腐蝕速率高,pH值低和細菌含指標結果離子種類(lèi)舍量/(mg/L)量低。對于氣田污水,國內外多采用回注方式進(jìn)行處水溫/C42-43clr96 664.5~102 912.8理,處理工藝主要是采用混凝沉降、氣浮、過(guò)濾、精細)H.0過(guò)濾等單元技術(shù)組合的處理流程，并使氣田污水中含油量/(mg/L) 54.9-64.3HCO,79.3-146.4懸浮物含量、含油量等含量達到《氣田水回注方法》(SY/T 6596 -2004)的要求21。在上述處理工藝中存.S/(mg/L)256.3-276.9Ca7 443.8-8 080.1在以下問(wèn)題:投加藥品劑種類(lèi)多(主要有混凝劑、殺總鐵(mg/L)18.1-19.5Mg*925.0-1 678.6菌劑、清洗劑.脫氧劑、阻垢劑、緩蝕劑等)而且加量Fe*(m/L)13.8-18.5So2-363.2- 4003大，藥劑之間的相互作用導致處理后水質(zhì)的穩定性硫化物/( mgL)Na'K*51 203.3-55 913.1差。為了確保處理后水水質(zhì)達標,解決氣田污水腐蝕腐蝕逯率(mm/a)0.0897總礦化魔157 531.7-168 259.4結垢問(wèn)題,文章通過(guò)優(yōu)選pH值.除鐵劑、無(wú)機和有TCB/(個(gè)/毫升)0'水型機絮凝劑復合使用,對英買(mǎi)力氣田污水進(jìn)行了絮凝SRB/(個(gè)毫升)處理。從表1中可以看出,污水含油量為549-643 mgL,總鐵為181~195 mgL,SS含量為2563-2 769 mgL,TCB為101實(shí)驗部分個(gè)/毫升,總礦化度為157 531.7-168 259.4 mg/L, 屬于1.1 儀器及試劑高礦化度的CaCl2型水。主要試劑:聚合氯化鋁(PAC)、聚合硫酸鐵(PPS)、2.2 pH 值的優(yōu)選聚丙烯酰氯(PAM)( 黏均相對分子質(zhì)量為1 200萬(wàn)、在含油污水預處理過(guò)程中，pH 值的確定是關(guān)鍵”，800萬(wàn)、400萬(wàn))為工業(yè)品;無(wú)水乙醇、石油醚硝酸銀、通過(guò)加入合適的 pH值調節劑，既可以達到提高污水H2O2等均為AR試劑。pH值的目的，又可以除去污水中溶解的少量CO2和主要儀器:分析天平、UV2100型分光光度計、無(wú)菌HS 等腐蝕性氣體。用NaOH將污水pH值調節至7.0~注射器微量加藥器、六連攪拌器恒溫箱。8.5,pH與調整后水的透光率間的關(guān)系(見(jiàn)表2)。污水:采自英買(mǎi)力氣田聯(lián)合站。表2不同pH對絮凝處理效果的影響1.2 試驗方法Table2 The efet of diferent pH on the focculation1.2.1懸浮物 含量、含油量按《碎屑巖油藏注水水質(zhì)推pH值上清液砂濾后遘光率/% 懸浮小絮體量沉降速度薦指標及分析方法》(SY/T 5329-1994)規定進(jìn)行;水中7.74.2較少較慢離子含量分析按照《油田水分析方法》(SYT5523-788.6較多較快2006 )規定進(jìn)行。8.8931.2.2污水 絮凝實(shí)驗按照《絮凝劑評定方法》(SY/T90.25796-1993)標準進(jìn)行;處理后水的細菌含量測定按從表2可以看出,pH由7.0升高到8.5時(shí),絮體生《碎屑巖油藏注水水質(zhì)推薦指標及分析方法》(SY/T成速度加快。.上層清液透光率逐漸增大,但是絮體生成5329--94)標準進(jìn)行;腐蝕速率測定按照《水處理劑緩量也在增加。這主要是pH提高后0H與水中的Ca'等蝕性能的測定旋轉掛片法》( HGT 2159- 1991 )標準高價(jià)離子發(fā)生了反應生成相應的氫氧化物沉淀。沉淀進(jìn)行。生成過(guò)程中對水中的懸浮顆粒有包裹作用，使得上清2實(shí)驗結果 與討論液透光率增大,但pH值升高污泥量隨之增大,因此綜合考慮中國煤化工2.1污水性質(zhì)分析YHCNMHG依據SYT 5329- -1994,SYT 5523- 2006方法對處英頭力米氣污水中總含鐵量高，其中最主要的為理前污水性質(zhì)進(jìn)行了分析,試驗結果(見(jiàn)表1)。二價(jià)鐵含量約為17.2 m/L。高含鐵的采油污水在輸送過(guò)程中加快了輸水設備的腐蝕速率,所以應去除。除鐵14石油化工應用2010 年第29卷劑的主要作用是通過(guò)氧化作用將二價(jià)鐵氧化為三價(jià)由表5可以看出,先加HO2除鐵再加入NaOH調鐵，通過(guò)pH值調節及在后續絮凝劑作用下把三價(jià)鐵節pH值時(shí),除鐵效果最好。這是由于HO2在酸性條件形成沉淀除去。下容易與污水中的鐵離子發(fā)生反應生成氫氧化鐵沉將污水pH值調到7.5,分別向其中加入20 mg/L淀,從而達到除鐵的目的。的H202和NaCl0的除鐵劑進(jìn)行除鐵,攪拌5min后,測2.4 無(wú)機絮凝劑的優(yōu)選定鐵的去除率,試驗結果(見(jiàn)表3)。當污水pH值為7.5、H202 加量為25 mg/L 時(shí)，無(wú)機絮凝劑PAC、PFS對絮凝處理結果的影響(見(jiàn)表3除鐵劑種類(lèi)對除鐵效果的影響Table3 The efet of frroban'styoe on the rale of eflrincey of iron removal表6)。項.目H(NaCIO表6 PACPFS 對絮凝處理效果的影響完全沉降時(shí)間/minTable6 The ffet of PAC and PFS on the flocculationFe"去除率1%10095.2項目PACPPS上清液遘光率/%80.872.1完全沉降 時(shí)間/min21.絮體大小/mm-22-懸浮絮體量較少較多由表3可以看出:加人同樣量的HO2和NaCl0上清液透光率1%89.592.5后,H2O2的除鐵效果明顯優(yōu)于NaCl0,除鐵率能達到.98.0 %以上，且產(chǎn)生懸浮絮體量較少。這是因為HO2從表6中可以看出，對于等量的PAC及PFS,用為弱酸性介質(zhì),加入后不會(huì )造成值上升,且不向水中引PFS處理后絮體較大,沉降速度較快,且處理后靜置人OH、Ca'等高價(jià)離子生成的的沉淀含量少。因此后15 min后的上清液透光率為92.5 %，效果優(yōu)于PAC。續的試驗中采用選取H2O2作為除鐵劑。這是由于PFS水解速度快,形成的絮體密度大間。而pH為7.5.HO2加量對除鐵處理效果的影響(見(jiàn)PAC 水解速度慢形成的絮體大但是密度低。因此后續表4)。實(shí)驗選PFS作為無(wú)機絮凝劑。改變PFS加量,觀(guān)察PFS加量對絮凝處理效果的表4除鐵劑加量對除鐵效果的影響影響,結果(見(jiàn)表7)。Table4 The ffet of frroban consumption on the Trate ofeficiency of iron removal表7 PFS 加量對絮凝效果的影響加藥量Fe去除率15min后上清液Table7 The ffet of PFS's amount on the floculation/(mg/L)絮體量- ，加藥量 絮體大小 15min后 上清液 懸浮絮沉降1588.6半透明/mm速度2097半遺明7.21~2較透明6.3較慢2598.9半透明.0.84079.5較慢.3099.2明81.2s02-3透明82.6校多較快由表4可以看出,隨著(zhù)除鐵劑加量的增加,二價(jià)鐵802~3透明.86.2去除率不斷升高,H202加量15~30 mg/L時(shí)，. 上清液的005.9透光率由73.5 %提高到81.2 % ,綜合考慮處理效果和從表7可以看出，隨著(zhù)PFS加量由20 mg/增大成本,確定H2O2加量應控制為25 mg/L。到80 mg/L，上清液沙濾后的濁度由76.3 %升高到改變pH調節劑與H2O2的加藥次序,且H2O2的加86.2 %,當加量超過(guò)80 mg/L時(shí),透光率有所降低。這量為25 mg/L,除鐵效果試驗結果(見(jiàn)表5)。是因為PFS加量過(guò)多,污水pH下降,且污水中Fe+殘表S加藥次序對除鐵效果的影響留量增大,影響了處理后水的水質(zhì)。因此，PFS 的用量Table5 The efeet of order of chemical dosing on the rate of確定中國煤化工度較快,絮體密實(shí)efiriency of iron removal且處瑪CNMHGFo加藥次序Fe去除率/%.上清液透光率1% 懸浮 絮體量2.5MH有L系深川日幾始NaOH+H2O3調節pH值為7.5, H2O2 加量為25 mg/L, PPS 加H2O+NaOH86.3量為80 mg/L,加入1.0 mg/L的陰離子PAM和陽(yáng)離子第6期任青云等英買(mǎi) 氣田污水絮凝處理試驗研究15PAM,攪拌后觀(guān)察其絮凝效果,靜置15 min砂濾后測離子PAM(1 200 萬(wàn))兼有表面“電中和"和“橋聯(lián)”機理，其上清液透光率,實(shí)驗結果(見(jiàn)表8)。加入體系后能夠通過(guò)“橋聯(lián)”作用迅速形成體積大的絮表8陰離子PAM和陽(yáng)離子PAM絮凝效果對比體,加快沉降、分離的速度,濃度增大,"橋聯(lián)"作用增強,Table8Flocculation contrast between anion PAM and cation PAM而加量高于1.5 mg/L 時(shí),對絮體形成速度的增效作用項目.PAM(陰)PAM(陽(yáng))減弱,而且隨著(zhù)藥劑用量加大,水處理的成本也增加。完全沉降時(shí)間/min4表10 PAM( 1200)加藥對絮凝處理效果的影響絮體大小/mm2-3Table10 The elet of cation PAM( 100.000IdoiInn on theflocrulation tratment懸浮絮體量較多較少加藥量絮體大小15min后 上清液 懸浮沉降上清液透光率/%89.294.1/(m/L)/mm上清液遺光率1% 絮體量從表6可知,PAM(陽(yáng))明顯優(yōu)于PAM(陰),使用.51-2渾濁91.2較慢PAM(陽(yáng))處理后,絮體較大且沉降速度較快,同時(shí)上清較清94.2液砂濾后透光率也明顯大于PAM(陰)。這主要是由于98.較快陽(yáng)離子型的聚丙烯酰胺在水中對膠粒有較強的吸附結.098.1合力,同時(shí)它是線(xiàn)型高分子,在溶液中能充分伸展,能2.6有機絮凝劑 與無(wú)機絮凝劑投加次序優(yōu)選很好的發(fā)揮吸附架橋和電中和的脫穩作用，同時(shí)在水調節污水pH值為7.5,H202加量為25 mg/L,將中陽(yáng)離子聚丙烯酰胺水解使酰胺基團轉化為羧酸基PFS與PAM(1200萬(wàn))復合處理:PFS加量為80mg/L,團,與鐵鹽復合,使絮凝效果更加顯著(zhù)。因此后續的實(shí)PAM( 1200萬(wàn))用量為2.5 mg/L的條件下,改變兩者的驗使用陽(yáng)離子PAM。加入次序,攪拌后絮凝結果(見(jiàn)表11)。調節pH值為7.5, H2O2加量為25 m/L, PFS加表11 PFS 與PAM( 1200萬(wàn))復合處理對絮凝效果影響量為80 mg/L,觀(guān)察不同相對分子質(zhì)量的PAM進(jìn)行對Tablell Results of PAC and PAM composite poessing experiments絮凝處理效果的影響,結果(見(jiàn)表9)。加藥次序加藥量上清液 沉降 絮體大小水色表9陽(yáng)離子PAM相對分子質(zhì)對絮凝處理效果的影響/1(m/L)透光率/% 速度PFS+PAM實(shí)驗敗果80+2.598.02~3Table9 The ffect of moleculur weight of cation PAM on theflocculation treatmentPAM+PFS 實(shí)驗效果2.5+8080.8混濁相對完全沉降絮體大小上清液從表11中可以看出,先加PFS后加PAM(1200分子質(zhì)量時(shí)間/min透光率/%PAM(400)萬(wàn))的處理效果較好,作用迅速形成體積大的絮體,加快沉降、分離的速度,濃度增大,處理后透光率較大。這PAM(800) .2-93.4PAM( 1 200)主要是因為PFS水解后得到多種絡(luò )離子,其通過(guò)壓縮雙電層及電性中和使污水中的許多穩定的膠體粒子或在同樣加藥量的情況下，PAM(1 200)處理效果者細小油珠脫穩和凝 聚,生成小絮體,但粒徑較小不足最好，主要是因為隨著(zhù)相對分子質(zhì)量的增大,PAM的以迅速 自主沉降;而陽(yáng)離子PAM(1 200萬(wàn))兼電性中吸附架橋作用增強,同時(shí)粘度升高,細微絮體的布朗運和橋聯(lián)機理", 加入體系后其高分子的長(cháng)鏈可以把上述動(dòng)減弱,彼此的接觸碰撞機會(huì )減少,聚沉效果在這兩種小絮體通過(guò)靜電引力、 范德華力及氫鍵力搭橋聯(lián)結為趨勢的共同作用下,產(chǎn)生了峰值效應”。因此,后繼實(shí)驗更大的絮凝體 ,加快沉降.分離的速度心。因此,后續實(shí)中選用PAM(1 200萬(wàn))為有機絮凝劑。驗中加藥次序為:先加PFS后加PAM(1 200萬(wàn))。調節污水pH值為7.5,H2O2加量為25 mg/L,PFS 2.7 有機、無(wú)機絮凝劑復 合使用加藥間隔優(yōu)選加量為80 mg/L時(shí)，分別向其中加入0.5~2.0 mg/L的在污水化學(xué)絮凝處理過(guò)程中，因加入無(wú)機絮凝劑陽(yáng)離子PAM(1 200 萬(wàn)),絮凝處理結果(見(jiàn)表10)。由后對繁中國煤化工，所以當有機絮凝表10可知,在PAM(1 200萬(wàn))用量為2.5 mg/L時(shí),生劑與無(wú)YHCN M H G慮加藥間隔時(shí)間與成的絮體較大，處理后上清液的透光率達到98.0 %，絮體的生 成時(shí)間、復臺效果、租在大小、沉降時(shí)間等的且沉降速度加快,絮體較大,懸浮絮體較少,因此后續關(guān)系,使絮凝復合效果最佳。PFS與PAM(1200萬(wàn))加試驗中PAM(1 200 萬(wàn))用量為2.5 mg/L。這主要是陽(yáng)藥間隔 對處理效果的影響(見(jiàn)表12)。16石油化工應用2010年第29卷表12加藥時(shí)間間隔對處理效果的影響水質(zhì)(見(jiàn)表13)可以看出,經(jīng)過(guò)絮凝處理后的氣田污水，Table12 The lflet of dfent dosing intervals on the flculation treatment處理前后離子種類(lèi)、比例沒(méi)有發(fā)生明顯變化,水質(zhì)比較時(shí)間間隔沉降時(shí)間絮體大小 15min后 上清液 懸浮絮穩定,能達到回注水水質(zhì)標準。/min/mm上清液透光率/%體量201-2豐透明94.2較多302-3透明98.03 結論4098.2少量97.9(1)英買(mǎi)力氣田采出污水礦化度高,為CaCl型,從表12中可以看出,當時(shí)間間隔在20-40 s時(shí),隨氯離子含量高,pH較低,具有較強的腐蝕性;著(zhù)時(shí)間間隔的增大,絮體大小逐漸變大,懸浮小絮體的(2)對英買(mǎi)力采出水絮凝處理的最佳實(shí)驗條件為:量逐漸減少,處理后清液的濁度逐漸下降;當時(shí)間間隔pH值為7.5;除鐵劑H202 加量為25 mg/L;無(wú)機絮凝劑超過(guò)40 s時(shí),絮體在較大速度梯度攪拌的作用下,生成PFS加量為80 mg/L;有機絮凝劑陽(yáng)離子PAM( 1200的小絮體又被打碎重新絮凝,導致氣田污水中的膠體發(fā)萬(wàn))加量為2.5 mg/L;加藥間隔在30-~40s之間;生再穩現象,不能更好的與有機絮凝劑復合，絮體粒徑.(3)在上述條件下,處理后的水質(zhì)含鐵量由18.1~變小,處理效果再次變差。因此,有機絮凝劑與無(wú)機絮凝19.5 m/L下降到0.049-0.059 m/L,SS 含量由256.3~劑加藥間隔為30--40 s,絮體粒徑可達到絮凝沉降要求。2769 mgL降到72- 9.6 mgL,含油量由54.9 643 mg/L下降到2.0~5.5 mg/L,腐蝕速率由0.0897 mm/a 降低到2.8處理后水的各項指標依據SY/T 5329- -1994,SY/T 5523- -2006方法對處0.0103 mn/a, 能達到回注水水質(zhì)標準。理后污水性質(zhì)進(jìn)行了分析。結果(見(jiàn)表13)。參考文獻:表13處理后污水水質(zhì)分析結果[1] 高運宗,等.塔里木油田污水處理技術(shù)研究[J]石油規劃設_Table13 The result of quality analysis of treated waste waler計,2007,18(3):30-33.指標離子種類(lèi)含量(mg/L)[2]董國永,石油環(huán)保技 術(shù)進(jìn)展[M].北京:石油工業(yè)出版社,2006:50- -54.H15r97 705.9-98 318.5[3]游曉宏.混凝技術(shù)及其發(fā)展[J].工業(yè)水處理2002.22(11):9.舍油量/(mg/L)2.0-5.5CO321.0 -29.8[4]昊芳云,陳進(jìn)富 趙朝成等石油環(huán)境工程[M].北京:石油工SS/(mgL)7.2-9.6HCO;56.9-91.5業(yè)出版社,2002:74-75.總鐵(mg/L) 0.049-0.059Ca”t7 365.9-7 827.6[5]常青.水處理絮凝學(xué)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2003.4.Fel"(mg/L)0.023-0.11Mg”"876.0-943.4[6] 陳宗淇.膠體與界面化學(xué)[M].北京:高等教育出版社,硫化物(mg/L)357.3-386.82001:205.腐蝕速率(nm/a)0.0103Nar/K* .52 927.19-53 727.13[7] 屈撐囤,王新強,謝娟，等陽(yáng)離子聚合物處理油田采油污水研SRB/(個(gè)/毫升)0總礦化廑159 794.8-160 801.6究[J]西安石油大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)2006, 21(2): 23 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