PAMDX有机絮凝剂用于辽河油田污水处理实验

王 瑞 常州大学石油工程学院

PAMDX有机絮凝剂用于辽河油田污水处理实验

王 瑞 常州大学石油工程学院

有机絮凝剂是油田污水处理常用的化学处理药剂之一。针对辽河油田污水实际特征，制备聚丙烯酸共聚物有机絮凝剂（PAMDX)并进行絮凝性能实验。实验结果表明：在LH—A12区块同一条件下，PAM、PAC等絮凝剂使用剂量在80～120 mg/L时才会有较好的絮凝效果，但是透光率依然较差。而PAMDX的使用剂量仅仅为7 mg/L左右就可以达到最佳的絮凝性能。PAMDX污水处理絮凝性能效果好，控制好絮凝条件的情况下，COD去除率、污油去除率都可以达到90%以上，透光率最高可以达到70%，污水处理效果十分明显。

有机絮凝剂；污水处理；去油率；COD去除率；透光率；实验

目前国内外含油污水处理用絮凝剂主要有机絮凝剂、无机絮凝剂和复合絮凝剂。有机絮凝剂一般分为天然高分子絮凝剂和合成高分子絮凝剂。天然高分子絮凝剂主要包括淀粉、木质素、纤维素、含胶质物、多糖类、蛋白质等系列物质;合成高分子絮凝剂主要有聚丙烯酰胺、聚二甲基二烯丙基氯化铵及其衍生物等[1]。

本文研究制备了聚丙烯酸共聚物有机絮凝剂（以下简称PAMDX），给出其制备方法、絮凝机理，并针对辽河油田LH—A12区块含油污水进行室内效果评价。

1 有机絮凝剂的制备及絮凝机理

1.1 有机絮凝剂的制备

本文聚丙烯酸共聚物絮凝剂的制备主要采用丙烯酰胺（AM）和N，N-二甲基氨基丙烯酸乙酯（DX）作为主要药剂进行化学反应生产，采用反相乳聚合法进行合成。具体制备过程如下：

（1）按照絮凝剂制备要求安装实验平台装置，先向制备烧杯中加入200 mL蒸馏水，2 mL浓硫酸，对其搅拌均匀至室温状态。

（2）向烧杯中加入一定量的丙烯酰胺和N，N-二甲基氨基丙烯酸乙酯，再次进行搅匀。

（3）加入硫酸调节溶液的pH值至4.5～4.8左右，再向其中加入250 g环己烷和10 g硬脂肪酸酯，然后放入恒温水箱调节温度到60度，高速搅拌30 min，再中速调节。

（4）取一定量的过硫酸钾均匀溶于水中，通过漏斗慢慢滴入烧杯中，确保加入时间持续1 h左右滴完。

（5）等溶液混合反应完成后即得到絮凝剂粗产品，静置不动分层后的下层即为乳白色的絮凝剂；然后通过条件实验法分析其受外界影响因素最小的条件，重新按照上述步骤实验，得到高效的聚丙烯酸共聚物絮凝剂。

1.2 絮凝剂的机理

制备的聚丙烯酸共聚物絮凝剂处理含油污水有多项功能，包括吸附、中和、反应等[2]，本文对其絮凝机理进行分析，归纳为3个方面：①电化学机理，絮凝剂PAMDX游离状态形成的阳离子可以与污水中的带负电荷胶体粒子相互吸引，最终促使胶体粒子凝聚沉降分离出来；②吸附中和机理，污水中的胶体粒子被PAMDX絮凝剂吸附中和其带有的部分电荷后，减少了静电排斥力，使其更加容易与其他离子相互结合，从而发生稳定沉淀；③吸附架桥机理，PAMDX絮凝剂含有的酰胺基、脂基等活性化学基团都可以与污水中多个粒子和胶体相互作用，可促使胶粒表面饱和形成再稳定现象。

2 室内实验

2.1 有机絮凝剂的絮凝性能实验

建立PAMDX絮凝剂的絮凝性能实验方法及平台，以测定油田污水中的含油量、化学需氧量、透光率等3项指标，判定PAMDX的絮凝性能[3]。该实验选取辽河油田LH—A12区块采出污水作为样本，原水样的化学需氧量为715 mg/L，含油量为80 mg/L，总矿化度为289 3.6 mg/L，pH值为8.6，污水颜色为乳白色，显现略微黄色，其中还含有苯、硝基苯和污泥等颗粒物。

该实验主要测定絮凝剂加入前后油田污水中的3项絮凝指标变化情况。

2.1.1 污水含油量的测定

首先根据试验药剂配备标准油并据此制作出含油量标准曲线；其次取一定的油田污水水样加入硫酸酸化，用四氯化碳反应后分层，对其进行萃取过滤；然后用四氯化碳洗涤直至标线，最后用注射器取样读出吸光度，以此在标准油曲线上面读出油的浓度，依据GBT16782—1999标准，污水中的含油量表达为

式中m为多次取样读取污水含油量的平均值（mg/L）；V1为萃取液的定容体积（mL）；V为污水水样的体积（mL）。

2.1.2 化学需氧量COD的测定

根据行业标准并按照滴定测试原理，首先在盛放污水的锥形瓶中加入重铬酸钾标准溶液、硫酸汞和颗粒状玻璃珠，连接冷凝管后慢慢加入一定量的硫酸—硫酸银溶液，摇动均匀后加热至沸腾并回流2 h；待其冷却后用水冲洗冷凝管；然后加入指示剂，用硫酸亚铁铵滴定使其从黄色慢慢转变成红褐色为止，记录滴定液用量；最后用蒸馏水按上述步骤进行同样的空白试验，记录滴定液用量，计算化学需氧量为

式中C为硫酸亚铁铵标准溶液的浓度（mol/L）；V0为空白试验时滴定溶液用量（mL）；V1污水絮凝实验时滴定液用量（mL）。

2.1.3 水样透光率测定

采用721分光光度计对油田污水原水样和加入絮凝剂絮凝沉淀后的上层清液水样进行测定，确定最大吸收波长λnm，以蒸馏水为对比参照物，分别测定水样前后的透光率。

具体实验时先配备好PAMDX絮凝剂，然后将LH—A12区块污水样本加入到烧杯中，滴入PAMDX絮凝剂，搅拌至均匀确保絮凝剂充分扩散，静置后对其进行三项指标测量。

2.2 有机絮凝剂的絮凝条件实验

在考虑有机絮凝剂絮凝效果的同时，还需要综合考虑絮凝剂的使用条件、使用药剂量等条件因素，只有使用条件简单、用量少、效果好才能保证成本低且符合油田实际生产需要[4]，本文从去油率、COD去除率、透光率等3个指标因素对PAMDX絮凝剂的絮凝性能进行实验分析。

2.2.1 絮凝剂对去油性能的影响

在其他外界因素条件相同的情况下，在油田污水中加入不同用量的PAMDX、PAM、PAC絮凝剂，分别测定不同药剂用量条件下去油率指标。从图1可以看出，在PAMDX絮凝剂用量（按液体用量计算，以下相同）为7 mg/L时，油田污水中的去油率达到最高，这说明用量为7 mg/L时该有机絮凝剂的絮凝性能最好。即使PAM、PAC投药量增加很多，也只产生少量絮体，几乎没有絮凝效果，实际上该两种传统絮凝剂在用量为100 mg/L，达到最佳絮凝效果时相比，本文未作增加药量试验，总体来看，PAMDX絮凝剂用量少，去油效果好。

图1PAMDX、PAM和PAC的去油率对比

2.2.2 絮凝剂对COD去除性能的影响

在其他外界因素条件相同的情况下，在油田污水中加入不同用量的PAMDX、PAM、PAC絮凝剂，分别测定不同药剂用量条件下油田污水中COD去除率指标。从图2可以看出，在油田污水加入PAMDX、PAM、PAC絮凝剂，随着用药量增加，COD去除率增大，但是PAMDX比PAM、PAC的COD去除效果明显好很多，实际上该两种传统絮凝剂在用量为90 mg/L时，才能达到最佳去除效果（30%左右），对比可知，PAMDX絮凝剂用药量最少，絮凝效果最好。

图2PAMDX、PAM和PAC的COD去除率对比

2.2.3 絮凝剂对污水处理透光性能的影响

在其他外界因素条件相同的情况下，在油田污水中加入不同剂量的PAMDX、PAM和PAC絮凝剂，分别测定不同药剂用量条件下油田污水中透光率指标。从图3可以看出，透光效果随着用药量增加而增大，但是PAMDX比PAM、PAC的透光率处理效果明显好很多，实际上该两种传统絮凝剂在用量为90 mg/L时，才能达到最佳透光效果的透光率（30%左右），对比可知，PAMDX絮凝剂通光率最好。

图3PAMDX、PAM和PAC的透光率对比

3 实验结果讨论

对比PAM、PAC等絮凝剂，对PAMDX絮凝剂絮凝性能实验结果进行分析。

在LH—A12区块同一条件下，PAM、PAC等絮凝剂使用剂量在80～120 mg/L时才会有较好的絮凝效果，但是透光率依然较差。而PAMDX的使用剂量仅为7 mg/L左右就可以达到最佳的絮凝性能。

PAMDX污水处理絮凝性能效果好，控制好絮凝条件的情况下，COD去除率、污油去除率都可以达到90%以上，透光率最高也可以达到70%左右，污水处理效果十分明显。

通过上述实验可以得出结论：PAMDX是一种综合絮凝性能比PAM、PAC、阳离子淀粉等絮凝剂使用效果更好的絮凝剂，可以在油田污水处理中进行推广应用。

[1]倪岩，李玉文．水处理有机絮凝剂中合成有机高分子絮凝剂的研究与发展[J]．内蒙古科技与经济，2011（13）：22-25．

[2]王强林，李旭祥．有机高分子絮凝剂的研究现状[J]．精细与专用化学品，2013（21）：17-19．

[3]张瑞祥．有机高分子絮凝剂的制备及对含油废水的处理研究[D]．西安：长安大学硕士论文，2006．

[4]窦建芝，王晓艳，张立志．干粉絮凝剂用于油田污水处理[J]．油气田地面工程，2014，33（8）：40-41．

（栏目主持杨军）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.4.006