油田污水混凝处理技术

油田污水混凝处理技术*随着我国油田的不断开发，大部分油田已经进入开发中后期，产出液的平均综合含水率达80%，导致大量油田污水的产生。油田污水的污染物成分包括石油、泥沙以及各种化学药剂成分。近年来由于聚合物驱的广泛应用，采油污水中含有大量的胶状悬浮固体和油珠，致使污水处理难度增大。絮凝法是处理高浊度、高色度废水的最基本方法之一。混凝处理技术关键在于根据废水的性质，选择合适的絮凝剂。目前混凝剂可以大致分为无机和有机两种。1.无机混凝剂铝盐是最传统、应用最广泛的混凝剂。简单的铝盐如硫酸铝、氧化铝和明矾等,其主要作用机理是通过对水中胶体颗粒的压缩双电层作用、吸附电中和作用、吸附架桥作用及沉淀物卷扫作用,从而使胶体颗粒脱稳凝聚。尽管铝盐被广泛使用,但铝是低毒物质，传统的铝盐有被其它无机盐或铝系高分子混凝剂取代的趋势。聚合氯化铝(PAC)是常用的铝系高分子混凝剂,对高浊度、低浊度、高色度及低温水都有较好的混凝效果,PAC的效能在许多方面优于明矾等传统铝盐,其投加量小,絮凝体形成速度快且颗粒大而重,易沉淀,反应沉淀时间短,对原水水温及pH值的适用范围广(59)。除PAC外,还有聚合硫酸铝(PAS)、聚合磷酸铝(PAP)等高分子铝盐。铁盐是铝盐的主要替代品,采用铁盐作为混凝剂,不仅安全无毒,避免二次污染,而且具有混凝能力强、矾花大、沉降快、水温和pH值适用范围广、价格便宜等优点。尤其是在低温条件下,铁盐的混凝效果明显优于铝盐。但其腐蚀性强,对设备要求高,且铁盐混凝剂中的Fe3+与水中腐殖质等有机物可形成水溶性污染物。简单的铁盐主要是氯化铁、硫酸亚铁等。与铝盐类似,铁盐也从简单的低分子混凝剂向高分子混凝剂方向发展。除PFS以外,还有聚磷酸铁(PFP)、聚磷氯化铁(PPFC)、聚硫酸氯化铁(PASC)等复合型混凝剂。2.有机混凝剂人工合成有机高分子混凝剂以聚丙烯酰胺为代表。由于分子量大、分子官能团多、用量小、品种多等，其在市场上占有绝对优势，也是近年来发展比较迅速的方向之一。但是由于近年来价格上涨以及高分子混凝剂残留单体毒性是否对人体产生长期影响等问题限制了它的使用。在近代水处理中,通过化学改性的天然高分子,活性基团点多,结构多样化等特点,尤为突出的是它安全无毒,具有良好的“环境可接受性”。但此类混凝剂由于电荷密度较小,分子量较低,且易发生生物降解而失去絮凝活性等缺点,其使用少于合成高分子混凝剂。微生物混凝剂是继无机混凝剂和有机混凝剂之后出现的一种新型、自然降解的水处理剂。它具有高效、无毒、无二次污染的特点，是符合环境友好的一种混凝剂。但是该技术目前多处于试验阶段，未能应用于实际生产。废水处理的絮凝剂基本要求是絮凝效果好，能产生大的絮凝固渣，便于分离，对人体无健康危害，价格便宜，容易制备等。絮凝剂在废水絮凝处理过程中占有重要的地位，为达到理想的效果，针对不同的水质，选择或者开发合适的絮凝剂是不可缺少的工作。美国环境署首先提出了强化混凝的概念。常用的混凝剂可以通过增大药剂量、适宜的助凝技术和添加絮体改良助剂挖掘混凝潜力。也可以通过调整水动力条件、调节PH来优化混凝反应条件。根据无机、有机絮凝剂不同的作用机理, 利用其协同效应, 将多种类型絮凝剂作为复剂配合使用, 这也是污水进行混凝处理的一种基本方法。研究证实混凝剂体系有很好的处理效果。如对铝盐和铁盐合成的聚合絮凝剂的研究，考察了加入量、废水 值大小、反应时间等对废水处理的影响，研究显示混合铝铁聚合絮凝剂具有良好的处理效果，通过对铝盐和硅盐合成的聚硅酸铝絮凝剂加入量、酸碱强度、反应时间等对废水处理的影响也显其潜在的应用价值。各油田或区块的水质成分复杂、差异较大,处理后回注水的水质要求也不一样,因此处理工艺应有所选择。长庆油田井场废水主要包括洗井废水、压裂返排废水、钻井废液等，此类废水具有以下特点： 主要污染物为石油类及悬浮物，含量在200-1000mg/L； 废水中的有机物通常为具有毒性并难于生化降解的高分子水溶性聚合物,CODCr浓度3000-8000mg/L； 废水黏度在3-20mPa*s，有一定的恶臭味，色度较大。由于长庆油田井场废水的上述特点，现有的絮凝剂如PAC、PAFC及PAM等絮凝效果难以达到相关要求，有必要研发出具有针对性的絮凝剂。根据长庆油田的井场废水特点，以高效脱色、降黏、去除悬浮物、减少COD 为主要目的，研制出了JCFS-1、JCFS-2及JCFS-3三种絮凝剂。新研制的絮凝剂在使用过程中，可以与无机混凝剂如聚合氯化铝、聚合硫酸铁以及氧化剂等联合或配合使用。经过与普通PAM 相比，对井场废水的处理效果都有不同程度的提高，尤其是对色度及石油类的去除比常规PAM去除率提高了50左右，悬浮物及COD的去除率亦分别提高了20和30。现场应用表明，新研制的絮凝剂对井场废水色度的去除率在98左右，悬浮物的去除率在96左右，COD的去除率达到50以上，具有良好的应用效果。新研发絮凝剂与常规PAM对比纵观混凝剂的发展历史可以看出,水处理混凝剂经历了从最初的传统混凝剂,到无机高分子混凝剂,再到有机高分子混凝剂;从简单的天然有机高分子混凝剂,到合成的有机高分子混凝剂,再到天然改性有机高分子混凝剂;从化学混凝剂,到具有生态安全性能的微生物混凝剂,即当前混凝剂的发展趋势是高分子化、复合化和多功能化。为了进一步提高混凝剂使用的经济效益、社会效益和环境效益,今后研究的重点应放在复合型高分子混凝剂的研制、天然高分子物质及其改性产品的应用、微生物混凝剂的开发及新产品和传统混凝剂的结合应用上。参考文献1 蒋继辉，周立辉，黄彬，赵敏，任小荣.油田井场废水高效絮凝剂研究与应用 J.油气田环境保护,2010,22(5):37-40.2 宋丰明,李新华. 水处理混凝剂的发展和展望J.科教前沿，2009，13：4353 吴耀国，姜向春，吉青杰.强化混凝技术的研究进展J.工业水处理，2005，25（10）：9-13.4 赵林,徐玉霞,马超,占程程. 油田污水处理高分子