英买力气田污水絮凝处理试验研究

第29卷第6期石油化工应用Vol.29 No.62010年6月PETROCHEMICAL INDUSTRY APPLICATIONJune 2010英买力气田污水絮凝处理试验研究任青云',屈撑囤',刘武",晁宏洲2(1.西安石油大学化学化工学院,陕西省环境污染控制技术与储层保护重点实验室,陕西西安710065;2.中国石油塔里木油田分公司,新疆库尔勒841000)摘要:针对英买 力作业区气田采出污水矿化度高、腐蚀性强、总铁含量高硫化物含量低、细菌含量较低.pH值低的特点,通过研究调整pH值、除铁剂种类及其用量、无机和有机絮凝剂种类及其用量以及加药间隔时间等的研究,对英买力气田污水进行絮凝处理。结果表明:当pH值为7.5、除铁剂加量为25 mg/L、无机絮凝剂加量为80 m/L.有机絮凝剂加量为2.5 mg/L,有机絮凝剂与无机絮凝剂加药间隔控制在30- 40s时,处理后的污水的含铁量、含油量.SS含量、腐蚀速率由处理前的18.1-19.5 mg/L.54.9 -64.3 mg/L .256.3-276.9 mgL.0.0897 mm/a分别下降到0.049-0.059 mg/L.2.0~5.5 mg/L. 7.2~9.6 mg/L.0.0103 mn/ao关键词:气田污水;絮凝;回注;除铗中图分类号:TE99文献标识码:A文章编号: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中国煤化工HCNMHG*收稿日期:2010 -04-21基金项目:陕西省"13115”科技创新工程项目(20092DKC 61);西安市创新支撑计划-产学研合作促进工程[CXY09013(3)]。作者简介:任青云,女,西安石油大学在读硕士研究生,主要从事石油环境污染与控制技术方面的研究工作。第6期任青云等英买 力气田污水絮凝处理试验研究13塔里木油田英买力地区属于寒武一奥陶系地层.表1英买力气田采出水性质分析结果Tablel The result of quality analysis of waste water produced in碳酸盐岩缝洞型储层，其气田污水具有以下特点",Yingmaili gas field矿化度高、含铁高和腐蚀速率高,pH值低和细菌含指标结果离子种类舍量/(mg/L)量低。对于气田污水,国内外多采用回注方式进行处水温/C42-43clr96 664.5~102 912.8理,处理工艺主要是采用混凝沉降、气浮、过滤、精细)H.0过滤等单元技术组合的处理流程，并使气田污水中含油量/(mg/L) 54.9-64.3HCO,79.3-146.4悬浮物含量、含油量等含量达到《气田水回注方法》(SY/T 6596 -2004)的要求21。在上述处理工艺中存.S/(mg/L)256.3-276.9Ca7 443.8-8 080.1在以下问题:投加药品剂种类多(主要有混凝剂、杀总铁(mg/L)18.1-19.5Mg*925.0-1 678.6菌剂、清洗剂.脱氧剂、阻垢剂、缓蚀剂等)而且加量Fe*(m/L)13.8-18.5So2-363.2- 4003大，药剂之间的相互作用导致处理后水质的稳定性硫化物/( mgL)Na'K*51 203.3-55 913.1差。为了确保处理后水水质达标,解决气田污水腐蚀腐蚀逯率(mm/a)0.0897总矿化魔157 531.7-168 259.4结垢问题,文章通过优选pH值.除铁剂、无机和有TCB/(个/毫升)0'水型机絮凝剂复合使用,对英买力气田污水进行了絮凝SRB/(个毫升)处理。从表1中可以看出,污水含油量为549-643 mgL,总铁为181~195 mgL,SS含量为2563-2 769 mgL,TCB为101实验部分个/毫升,总矿化度为157 531.7-168 259.4 mg/L, 属于1.1 仪器及试剂高矿化度的CaCl2型水。主要试剂:聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁(PPS)、2.2 pH 值的优选聚丙烯酰氯(PAM)( 黏均相对分子质量为1 200万、在含油污水预处理过程中，pH 值的确定是关键”，800万、400万)为工业品;无水乙醇、石油醚硝酸银、通过加入合适的 pH值调节剂，既可以达到提高污水H2O2等均为AR试剂。pH值的目的，又可以除去污水中溶解的少量CO2和主要仪器:分析天平、UV2100型分光光度计、无菌HS 等腐蚀性气体。用NaOH将污水pH值调节至7.0~注射器微量加药器、六连搅拌器恒温箱。8.5,pH与调整后水的透光率间的关系(见表2)。污水:采自英买力气田联合站。表2不同pH对絮凝处理效果的影响1.2 试验方法Table2 The efet of diferent pH on the focculation1.2.1悬浮物 含量、含油量按《碎屑岩油藏注水水质推pH值上清液砂滤后遘光率/% 悬浮小絮体量沉降速度荐指标及分析方法》(SY/T 5329-1994)规定进行;水中7.74.2较少较慢离子含量分析按照《油田水分析方法》(SYT5523-788.6较多较快2006 )规定进行。8.8931.2.2污水 絮凝实验按照《絮凝剂评定方法》(SY/T90.25796-1993)标准进行;处理后水的细菌含量测定按从表2可以看出,pH由7.0升高到8.5时,絮体生《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法》(SY/T成速度加快。.上层清液透光率逐渐增大,但是絮体生成5329--94)标准进行;腐蚀速率测定按照《水处理剂缓量也在增加。这主要是pH提高后0H与水中的Ca'等蚀性能的测定旋转挂片法》( HGT 2159- 1991 )标准高价离子发生了反应生成相应的氢氧化物沉淀。沉淀进行。生成过程中对水中的悬浮颗粒有包裹作用，使得上清2实验结果 与讨论液透光率增大,但pH值升高污泥量随之增大,因此综合考虑中国煤化工2.1污水性质分析YHCNMHG依据SYT 5329- -1994,SYT 5523- 2006方法对处英头力米气污水中总含铁量高，其中最主要的为理前污水性质进行了分析,试验结果(见表1)。二价铁含量约为17.2 m/L。高含铁的采油污水在输送过程中加快了输水设备的腐蚀速率,所以应去除。除铁14石油化工应用2010 年第29卷剂的主要作用是通过氧化作用将二价铁氧化为三价由表5可以看出,先加HO2除铁再加入NaOH调铁，通过pH值调节及在后续絮凝剂作用下把三价铁节pH值时,除铁效果最好。这是由于HO2在酸性条件形成沉淀除去。下容易与污水中的铁离子发生反应生成氢氧化铁沉将污水pH值调到7.5,分别向其中加入20 mg/L淀,从而达到除铁的目的。的H202和NaCl0的除铁剂进行除铁,搅拌5min后,测2.4 无机絮凝剂的优选定铁的去除率,试验结果(见表3)。当污水pH值为7.5、H202 加量为25 mg/L 时，无机絮凝剂PAC、PFS对絮凝处理结果的影响(见表3除铁剂种类对除铁效果的影响Table3 The efet of frroban'styoe on the rale of eflrincey of iron removal表6)。项.目H(NaCIO表6 PACPFS 对絮凝处理效果的影响完全沉降时间/minTable6 The ffet of PAC and PFS on the flocculationFe"去除率1%10095.2项目PACPPS上清液遘光率/%80.872.1完全沉降 时间/min21.絮体大小/mm-22-悬浮絮体量较少较多由表3可以看出:加人同样量的HO2和NaCl0上清液透光率1%89.592.5后,H2O2的除铁效果明显优于NaCl0,除铁率能达到.98.0 %以上，且产生悬浮絮体量较少。这是因为HO2从表6中可以看出，对于等量的PAC及PFS,用为弱酸性介质,加入后不会造成值上升,且不向水中引PFS处理后絮体较大,沉降速度较快,且处理后静置人OH、Ca'等高价离子生成的的沉淀含量少。因此后15 min后的上清液透光率为92.5 %，效果优于PAC。续的试验中采用选取H2O2作为除铁剂。这是由于PFS水解速度快,形成的絮体密度大间。而pH为7.5.HO2加量对除铁处理效果的影响(见PAC 水解速度慢形成的絮体大但是密度低。因此后续表4)。实验选PFS作为无机絮凝剂。改变PFS加量,观察PFS加量对絮凝处理效果的表4除铁剂加量对除铁效果的影响影响,结果(见表7)。Table4 The ffet of frroban consumption on the Trate ofeficiency of iron removal表7 PFS 加量对絮凝效果的影响加药量Fe去除率15min后上清液Table7 The ffet of PFS's amount on the floculation/(mg/L)絮体量- ，加药量 絮体大小 15min后 上清液 悬浮絮沉降1588.6半透明/mm速度2097半遗明7.21~2较透明6.3较慢2598.9半透明.0.84079.5較慢.3099.2明81.2s02-3透明82.6校多较快由表4可以看出,随着除铁剂加量的增加,二价铁802~3透明.86.2去除率不断升高,H202加量15~30 mg/L时，. 上清液的005.9透光率由73.5 %提高到81.2 % ,综合考虑处理效果和从表7可以看出，随着PFS加量由20 mg/增大成本,确定H2O2加量应控制为25 mg/L。到80 mg/L，上清液沙滤后的浊度由76.3 %升高到改变pH调节剂与H2O2的加药次序,且H2O2的加86.2 %,当加量超过80 mg/L时,透光率有所降低。这量为25 mg/L,除铁效果试验结果(见表5)。是因为PFS加量过多,污水pH下降,且污水中Fe+残表S加药次序对除铁效果的影响留量增大,影响了处理后水的水质。因此，PFS 的用量Table5 The efeet of order of chemical dosing on the rate of确定中国煤化工度较快,絮体密实efiriency of iron removal且处玛CNMHGFo加药次序Fe去除率/%.上清液透光率1% 悬浮 絮体量2.5MH有L系深川日几始NaOH+H2O3调节pH值为7.5, H2O2 加量为25 mg/L, PPS 加H2O+NaOH86.3量为80 mg/L,加入1.0 mg/L的阴离子PAM和阳离子第6期任青云等英买 气田污水絮凝处理试验研究15PAM,搅拌后观察其絮凝效果,静置15 min砂滤后测离子PAM(1 200 万)兼有表面“电中和"和“桥联”机理，其上清液透光率,实验结果(见表8)。加入体系后能够通过“桥联”作用迅速形成体积大的絮表8阴离子PAM和阳离子PAM絮凝效果对比体,加快沉降、分离的速度,浓度增大,"桥联"作用增强,Table8Flocculation contrast between anion PAM and cation PAM而加量高于1.5 mg/L 时,对絮体形成速度的增效作用项目.PAM(阴)PAM(阳)减弱,而且随着药剂用量加大,水处理的成本也增加。完全沉降时间/min4表10 PAM( 1200)加药对絮凝处理效果的影响絮体大小/mm2-3Table10 The elet of cation PAM( 100.000IdoiInn on theflocrulation tratment悬浮絮体量较多较少加药量絮体大小15min后 上清液 悬浮沉降上清液透光率/%89.294.1/(m/L)/mm上清液遗光率1% 絮体量从表6可知,PAM(阳)明显优于PAM(阴),使用.51-2浑浊91.2较慢PAM(阳)处理后,絮体较大且沉降速度较快,同时上清较清94.2液砂滤后透光率也明显大于PAM(阴)。这主要是由于98.较快阳离子型的聚丙烯酰胺在水中对胶粒有较强的吸附结.098.1合力,同时它是线型高分子,在溶液中能充分伸展,能2.6有机絮凝剂 与无机絮凝剂投加次序优选很好的发挥吸附架桥和电中和的脱稳作用，同时在水调节污水pH值为7.5,H202加量为25 mg/L,将中阳离子聚丙烯酰胺水解使酰胺基团转化为羧酸基PFS与PAM(1200万)复合处理:PFS加量为80mg/L,团,与铁盐复合,使絮凝效果更加显著。因此后续的实PAM( 1200万)用量为2.5 mg/L的条件下,改变两者的验使用阳离子PAM。加入次序,搅拌后絮凝结果(见表11)。调节pH值为7.5, H2O2加量为25 m/L, PFS加表11 PFS 与PAM( 1200万)复合处理对絮凝效果影响量为80 mg/L,观察不同相对分子质量的PAM进行对Tablell Results of PAC and PAM composite poessing experiments絮凝处理效果的影响,结果(见表9)。加药次序加药量上清液 沉降 絮体大小水色表9阳离子PAM相对分子质对絮凝处理效果的影响/1(m/L)透光率/% 速度PFS+PAM实验败果80+2.598.02~3Table9 The ffect of moleculur weight of cation PAM on theflocculation treatmentPAM+PFS 实验效果2.5+8080.8混浊相对完全沉降絮体大小上清液从表11中可以看出,先加PFS后加PAM(1200分子质量时间/min透光率/%PAM(400)万)的处理效果较好,作用迅速形成体积大的絮体,加快沉降、分离的速度,浓度增大,处理后透光率较大。这PAM(800) .2-93.4PAM( 1 200)主要是因为PFS水解后得到多种络离子,其通过压缩双电层及电性中和使污水中的许多稳定的胶体粒子或在同样加药量的情况下，PAM(1 200)处理效果者细小油珠脱稳和凝 聚,生成小絮体,但粒径较小不足最好，主要是因为随着相对分子质量的增大,PAM的以迅速 自主沉降;而阳离子PAM(1 200万)兼电性中吸附架桥作用增强,同时粘度升高,细微絮体的布朗运和桥联机理", 加入体系后其高分子的长链可以把上述动减弱,彼此的接触碰撞机会减少,聚沉效果在这两种小絮体通过静电引力、 范德华力及氢键力搭桥联结为趋势的共同作用下,产生了峰值效应”。因此,后继实验更大的絮凝体 ,加快沉降.分离的速度心。因此,后续实中选用PAM(1 200万)为有机絮凝剂。验中加药次序为:先加PFS后加PAM(1 200万)。调节污水pH值为7.5,H2O2加量为25 mg/L,PFS 2.7 有机、无机絮凝剂复 合使用加药间隔优选加量为80 mg/L时，分别向其中加入0.5~2.0 mg/L的在污水化学絮凝处理过程中，因加入无机絮凝剂阳离子PAM(1 200 万),絮凝处理结果(见表10)。由后对繁中国煤化工，所以当有机絮凝表10可知,在PAM(1 200万)用量为2.5 mg/L时,生剂与无YHCN M H G虑加药间隔时间与成的絮体较大，处理后上清液的透光率达到98.0 %，絮体的生 成时间、复台效果、租在大小、沉降时间等的且沉降速度加快,絮体较大,悬浮絮体较少,因此后续关系,使絮凝复合效果最佳。PFS与PAM(1200万)加试验中PAM(1 200 万)用量为2.5 mg/L。这主要是阳药间隔 对处理效果的影响(见表12)。16石油化工应用2010年第29卷表12加药时间间隔对处理效果的影响水质(见表13)可以看出,经过絮凝处理后的气田污水，Table12 The lflet of dfent dosing intervals on the flculation treatment处理前后离子种类、比例没有发生明显变化,水质比较时间间隔沉降时间絮体大小 15min后 上清液 悬浮絮稳定,能达到回注水水质标准。/min/mm上清液透光率/%体量201-2丰透明94.2较多302-3透明98.03 结论4098.2少量97.9(1)英买力气田采出污水矿化度高,为CaCl型,从表12中可以看出,当时间间隔在20-40 s时,随氯离子含量高,pH较低,具有较强的腐蚀性;着时间间隔的增大,絮体大小逐渐变大,悬浮小絮体的(2)对英买力采出水絮凝处理的最佳实验条件为:量逐渐减少,处理后清液的浊度逐渐下降;当时间间隔pH值为7.5;除铁剂H202 加量为25 mg/L;无机絮凝剂超过40 s时,絮体在较大速度梯度搅拌的作用下,生成PFS加量为80 mg/L;有机絮凝剂阳离子PAM( 1200的小絮体又被打碎重新絮凝,导致气田污水中的胶体发万)加量为2.5 mg/L;加药间隔在30-~40s之间;生再稳现象,不能更好的与有机絮凝剂复合，絮体粒径.(3)在上述条件下,处理后的水质含铁量由18.1~变小,处理效果再次变差。因此,有机絮凝剂与无机絮凝19.5 m/L下降到0.049-0.059 m/L,SS 含量由256.3~剂加药间隔为30--40 s,絮体粒径可达到絮凝沉降要求。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,腐蚀速率由0.0897 mm/a 降低到2.8处理后水的各项指标依据SY/T 5329- -1994,SY/T 5523- -2006方法对处0.0103 mn/a, 能达到回注水水质标准。理后污水性质进行了分析。结果(见表13)。参考文献:表13处理后污水水质分析结果[1] 高运宗,等.塔里木油田污水处理技术研究[J]石油规划设_Table13 The result of quality analysis of treated waste waler计,2007,18(3):30-33.指标离子种类含量(mg/L)[2]董国永,石油环保技 术进展[M].北京:石油工业出版社,2006:50- -54.H15r97 705.9-98 318.5[3]游晓宏.混凝技术及其发展[J].工业水处理2002.22(11):9.舍油量/(mg/L)2.0-5.5CO321.0 -29.8[4]昊芳云,陈进富 赵朝成等石油环境工程[M].北京:石油工SS/(mgL)7.2-9.6HCO;56.9-91.5业出版社,2002:74-75.总铁(mg/L) 0.049-0.059Ca”t7 365.9-7 827.6[5]常青.水处理絮凝学[M].北京:化学工业出版社,2003.4.Fel"(mg/L)0.023-0.11Mg”"876.0-943.4[6] 陈宗淇.胶体与界面化学[M].北京:高等教育出版社,硫化物(mg/L)357.3-386.82001:205.腐蚀速率(nm/a)0.0103Nar/K* .52 927.19-53 727.13[7] 屈撑囤,王新强,谢娟，等阳离子聚合物处理油田采油污水研SRB/(个/毫升)0总矿化廑159 794.8-160 801.6究[J]西安石油大学学报(自然科学版)2006, 21(2): 23 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