CN105417781B - 一种高含油含聚污水的处理方法 - Google Patents

一种高含油含聚污水的处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高含油含聚污水的处理方法。该处理方法包括如下步骤：1)向高含油含聚污水中加入反相破乳剂，并混合均匀；2)向步骤1)处理后的污水中加入弱阳离子型/非离子型复配清水剂，并混合均匀，即实现对所述含聚污水的净化；所述弱阳离子型/非离子型复配清水剂由弱阳离子型清水剂与非离子型清水剂组成。本发明高含油含聚污水处理方法实现了高含油含聚污水中常规乳化油和复杂乳化油的有效去除，反相破乳剂和清水剂的效果得到充分发挥，实现了功能的协同增效，具有如下优点：(1)清水、除油效果优于单用反相破乳剂或清水剂；(2)药剂使用量较单一清水剂大幅降低；(3)可有效处理高含油量的含聚污水；(4)不改变原有的污水处理流程，与现场工艺的适应性好。

Description

一种高含油含聚污水的处理方法
技术领域
本发明涉及一种高含油含聚污水的处理方法，属于石油领域。
背景技术
随着聚合物驱油技术在我国各大油田的推广应用，聚合物驱采出液的处理量越来越大，产出聚合物浓度也越来越高，由此带来的污水处理难度不断增大。目前，油田采用的驱油聚合物主要为阴离子型聚丙烯酰胺，注入地下经剪切、水解后成为分子量在十万到百万级别的高水解度、强电负性的聚合物。这些残留的阴离子聚合物对污水的性质和组成带来了极大的影响：一方面，增加了污水的粘度，且随产出聚合物含量的增加而大幅增加，污水粘度的增大使得污水中胶体颗粒的稳定性提高，使油珠上浮和悬浮固体颗粒沉降的速率下降，彼此间相互碰撞的几率大幅降低，导致污水处理所需的自然沉降时间增长，油滴聚并困难，难以沉降去除。另一方面，强电负性的聚合物会吸附在油水界面，形成空间障碍并形成扩散双电层，抑制液滴相互聚结；同时使油水界面膜强度和界面电荷显著增强，导致油水乳化程度高、油珠粒径变小，易于形成更稳定的乳状液体系，油水界面难以破坏。上述两方面的原因共同造成了含聚污水的高含油量、高悬浮固体含量的特点，严重干扰了传统清水剂(又称絮凝剂)的使用效果，不仅使絮凝作用变差，而且使污水处理药剂的用量大幅增加。
高含油含聚污水的含油量很高，大都在3000mg/L以上，部分甚至高达6000mg/L～8000mg/L，研究发现(靖波，张健，檀国荣等。海上油田含聚污水中原油状态分析[J]。油田化学，2014，31(2)：295-298)乳化油含量占高含油含聚污水中稳定存在原油量的90％以上。此外，高含油含聚污水中的油水乳化状态已不再是单纯的水包油型(O/W)，而是更为复杂油包水型(W/O)、油包水包油型(O/W/O)等多相体系。因此，针对高含油含聚污水的处理需要从微观油相区域和水相区域两方面进行，即对微观油相区域中的复杂乳化油进行破乳脱水处理，对水相区域中的水包油型乳化油进行清水除油除悬浮物处理。目前，研究人员针对清水剂开展的研究工作大多侧重于对水相中的水包油型乳化油的破坏。由于传统的破乳剂为油溶性药剂，而清水剂为水溶性药剂，因此该方法存在破乳剂和清水剂的溶解分散性问题，影响了每种药剂的效果发挥，并导致药剂消耗量增加。此外，该油水综合处理剂中的破乳剂是针对原油的破乳脱水，并不是专门针对污水中的复杂乳化油，因此污水处理效果依然取决于后续的清水剂。
由此可知，针对高含油含聚污水的处理，对微观油相区域中的复杂乳化油及水相区域中的水包油型乳化油的处理至关重要，目前尚无针对此方面的报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种高含油含聚污水的处理方法，本发明利用两类具有不同作用机理的水溶性反相破乳剂和弱阳离子型/非离子型复配清水剂，根据各自的功能特点和高含油含聚污水中乳化油的不同状态，分阶段适时加入，实现对微观油相区域中的复杂乳化油及水相区域中的水包油型乳化油的有效处理，从而实现除油和净水效果，并大幅度降低药剂消耗量。
本发明所提供的高含油含聚污水的处理方法，包括如下步骤：
1)向高含油含聚污水中加入反相破乳剂，并混合均匀；
2)向步骤1)处理后的污水中加入弱阳离子型/非离子型复配清水剂，并混合均匀，即实现对所述高含油含聚污水的净化；
所述弱阳离子型/非离子型复配清水剂由弱阳离子型清水剂与非离子型清水剂组成。
上述的处理方法中，步骤1)中，在人工摇晃或机械振荡的条件下混合均匀，所述人工摇晃或机械振荡的时间可为1min～2min，如1min或2min；
步骤2)中，在人工摇晃或机械振荡的条件下混合均匀，所述人工摇晃或机械振荡的时间可为30s～2min，如1min或2min；
步骤1)和步骤2)均可在40℃～80℃的条件下进行，如在65℃的条件下进行。
上述的处理方法中，步骤1)中，所述反相破乳剂可为阳离子聚(氧乙丙烯基)氯化铵，数均分子量可为2000～15000，如10000，阳离子度可为20％～40％，如30％；
所述反相破乳剂用于对高含油污水中的油包水(W/O)、油包水包油(O/W/O)等复杂乳化油进行处理。
上述的处理方法中，所述反相破乳剂的使用量可为20mg/L～60mg/L所述含聚污水，具体可为20mg/L～50mg/L所述含聚污水、20mg/L～30mg/L所述含聚污水、20mg/L所述含聚污水、30mg/L所述含聚污水、50mg/L所述含聚污水或60mg/L所述含聚污水。
上述的处理方法中，步骤2)中，所述弱阳离子型清水剂可为弱阳离子聚丙烯酰胺、弱阳离子聚二甲基二烯丙基氯化铵和弱阳离子聚(丙烯酰胺基-丙烯酰氧乙基)三甲基氯化铵中至少一种；
所述弱阳离子聚丙烯酰胺的数均分子量可为300万～600万，具体可为300万，阳离子度可为15％～25％，具体可为20％；
所述弱阳离子聚二甲基二烯丙基氯化铵的数均分子量可为20万～30万，具体可为30万，阳离子度可为15％～25％，具体可为15％；
所述弱阳离子聚(丙烯酰胺基-丙烯酰氧乙基)三甲基氯化铵的数均分子量可为100万～300万，具体可为为100万，阳离子度可为15％～25％，具体可为25％。
上述的处理方法中，所述非离子型清水剂可为聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯嵌段聚醚和/或聚氧丙烯-聚氧乙烯共聚物，
所述聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯嵌段聚醚的数均分子量可为1万～10万，如1玩玩；
所述聚氧丙烯-聚氧乙烯共聚物的数均分子量可为1万～10万，如10万。
上述的处理方法中，所述弱阳离子型/非离子型复配清水剂用于对浮油、水包油型(O/W)乳化油和悬浮颗粒进行处理。
上述的处理方法中，所述弱阳离子型/非离子型复配清水剂中，所述弱阳离子型清水剂与所述非离子型清水剂的质量比可为2～5：1，具体可为2～4：1、2～3：1、2：1、3：1、4：1或5：1。
上述的处理方法中，所述弱阳离子型/非离子型复配清水剂的使用量可为50mg/L～150mg/L所述含聚污水，具体可为50mg/L～100mg/L所述含聚污水、50mg/L～80mg/L所述含聚污水、80mg/L～150mg/L所述含聚污水、50mg/L所述含聚污水、80mg/L所述含聚污水、100mg/L所述含聚污水或150mg/L所述含聚污水。
上述的处理方法中，所述反相破乳剂和所述弱阳离子型/非离子型复配清水剂的总使用量可为110mg/L～200mg/L所述含聚污水，具体可为110mg/L～170mg/L所述含聚污水、110mg/L～130mg/L所述含聚污水、130mg/L～170mg/L所述含聚污水、110mg/L所述含聚污水、130mg/L所述含聚污水或170mg/L所述含聚污水。
上述的处理方法中，所述含聚污水的含油量可为3000mg/L～7000mg/L，如5600mg/L，含聚量为100mg/L～500mg/L，如160mg/L。
上述的处理方法中，向所述含聚污水中加入所述弱阳离子型/非离子型复配清水剂之前，将所述含聚污水置于40℃～80℃的水浴中保温0.5小时～2小时，如在65℃的水浴中保温0.5小时。
本发明提供的高含油含聚污水处理方法，通过组合利用不同作用机理的反相破乳剂和弱阳离子型/非离子型复配清水剂，根据药剂功能特点分步处理含油污水中的乳化油，充分发挥药剂的处理效果：第一步，针对高含油污水中的油包水(W/O)、油包水包油(O/W/O)等复杂乳化油，加入水溶性反相破乳剂，利用其油水界面活性和对界面膜的破坏能力，促使复杂乳化油的油水界面膜破裂进而使乳滴不断聚并，减少复杂乳化油滴的数量并形成较大油滴。第二步，针对含聚污水中的浮油、分散油、水包油型(O/W)乳化油，以及第一步中发生相转化而形成的新水包油，利用非离子型清水剂来进一步降低油水界面膜强度，促使油滴间、悬浮微粒间的有效聚并和聚集，并利用弱阳离子型清水剂来压缩破坏双电层，通过其吸附架桥作用实现油滴和悬浮物的凝聚，形成较大絮体上浮，从而达到清水、除油和除悬的目的。
本发明提供的高含油含聚污水处理方法实现了高含油含聚污水中常规乳化油和复杂乳化油的有效去除，反相破乳剂和清水剂的效果得到充分发挥，实现了功能的协同增效，具有如下优点：
(1)清水、除油效果优于单用反相破乳剂或清水剂；
(2)药剂使用量较单一清水剂大幅降低；
(3)可有效处理高含油量的含聚污水；
(4)不改变原有的污水处理流程，与现场工艺的适应性好。
附图说明
图1为实施例1～4和对比例1～2的含聚污水处理实验的效果照片。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
下述实施例中所用的含聚污水为注聚油田现场污水，产出聚合物浓度为160mg/L左右，含油量约为5600mg/L。污水含油量采用InfraCal CVH水中含油分析仪测定，参考企业标准Q/HS 2042-2008；浊度采用Model 2100P便携式型浊度仪测定，参考行业标准SY/T5523-2006。
所用反相破乳剂为阳离子聚(氧乙丙烯基)氯化铵，产品型号TEPMELLS RTS-2207(巴斯夫股份公司)，数均分子量为10000，阳离子度为30％，由德国米勒化学工业公司提供。
所用非离子型清水剂包括两种：聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯嵌段聚醚，数均分子量1万左右；聚氧丙烯-聚氧乙烯共聚物；数均分子量为10万。上述两种非离子型清水剂均由四川光亚聚合物化工有限公司提供。
所用弱阳离子型清水剂包括三种：弱阳离子聚丙烯酰胺，数均分子量为300万，阳离子度为20％；弱阳离子聚二甲基二烯丙基氯化铵，数均分子量30万，阳离子度为15％；弱阳离子聚(丙烯酰胺基-丙烯酰氧乙基)三甲基氯化铵，数均分子量100万，阳离子度为25％。上述三种弱阳离子型清水剂均由法国爱森(SNF)公司提供。
实施例1、
取100mL油田现场含聚污水，置于65℃水浴中恒温半小时，下述各处理温度为65℃。加入20mg/L的阳离子聚醚型季铵盐，人工摇晃1min后再加入150mg/L的弱阳离子聚丙烯酰胺/聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯嵌段聚醚复配清水剂(质量比为2：1)，人工摇晃1min后观察水色和絮体，测定污水的含油量和浊度。
实施例2、
取100mL油田现场含聚污水，置于65℃水浴中恒温半小时，下述各处理温度为65℃。加入30mg/L的阳离子聚醚型季铵盐，机械振荡1min后再加入100mg/L的弱阳离子聚二甲基二烯丙基氯化铵/聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯嵌段聚醚复配清水剂(质量比为3：1)，机械振荡1min后观察水色和絮体，测定污水的含油量和浊度。
实施例3、
取100mL油田现场含聚污水，置于65℃水浴中恒温半小时，下述各处理温度为65℃。加入50mg/L的阳离子聚醚型季铵盐，人工摇晃2min后再加入80mg/L的弱阳离子聚二甲基二烯丙基氯化铵/聚氧丙烯-聚氧乙烯共聚物复配清水剂(质量比为4：1)，人工摇晃1min后观察水色和絮体，测定污水的含油量和浊度。
实施例4、
取100mL油田现场含聚污水，置于65℃水浴中恒温半小时，下述各处理温度为65℃。加入60mg/L的阳离子聚醚型季铵盐，机械振荡1min后再加入50mg/L的弱阳离子聚(丙烯酰胺基-丙烯酰氧乙基)三甲基氯化铵/聚氧丙烯-聚氧乙烯共聚物复配清水剂(质量比为5：1)，机械振荡2min后观察水色和絮体，测定污水的含油量和浊度。
对比例1、
取100mL油田现场含聚污水，置于65℃水浴中恒温半小时，下述处理温度为65℃。加入200mg/L的弱阳离子聚(丙烯酰胺基-丙烯酰氧乙基)三甲基氯化铵/聚氧丙烯-聚氧乙烯共聚物复配清水剂，人工摇晃3min，观察水色和絮体，测定污水的含油量和浊度。
对比例2、
取100mL油田现场含聚污水，置于65℃水浴中恒温半小时。下述处理温度为65℃。加入200mg/L的阳离子聚醚型季铵盐，机械振荡3min，观察水色和絮体，测定污水的含油量和浊度。
表1和图1分别是实施例1～4和对比例1～2的含聚污水处理实验数据和效果照片。实施例1～4的总加药浓度为110mg/L～170mg/L(分别为170mg/L、130mg/L、130mg/L和110mg/L))，处理后的污水含油量大幅降低至37mg/L～64mg/L(分别为37mg/L、53mg/L、59mg/L和64mg/L)，水色为透明无色，浊度在11～20NTU(分别为11NTU、16NTU、18NTU和20NTU)，表明本发明提供的含聚污水处理方法具有良好的的清水、除油和除悬效果。
对比例1为只加入复配清水剂而不加入反相破乳剂，对比例2为只加入反相破乳剂而不加入复配清水剂，加药浓度均为200mg/L。与实施例4相比，虽然加药浓度增加了近一半，但对比例1和2处理后的效果均不理想，含油量(分别为168mg/L和242mg/L)和浊度(分别为93NTU和123NTU)依然很高。由此说明，单独采用反相破乳剂或复配清水剂的效果均不如二者配合使用。本发明提供的处理方法，可有效的处理高含油含聚污水，不仅充分发挥了药剂的清水除油效果，而且降低了药剂综合用量。
表1实施例1～4和对比例1～2的污水处理实验数据

Claims (3)

1.一种高含油含聚污水的处理方法，包括如下步骤：
1)向含聚污水中加入反相破乳剂，并混合均匀；
所述含聚污水的含油量为3000mg/L～7000mg/L，含聚量为100mg/L～500mg/L；
所述反相破乳剂为阳离子聚(氧乙丙烯基)氯化铵，数均分子量为2000～15000，阳离子度为20％～40％；
所述反相破乳剂的使用量为20mg/L～60mg/L所述含聚污水；
2)向步骤1)处理后的污水中加入弱阳离子型/非离子型复配清水剂，并混合均匀，即实现对所述含聚污水的净化；
所述弱阳离子型/非离子型复配清水剂由弱阳离子型清水剂与非离子型清水剂组成，所述弱阳离子型清水剂与所述非离子型清水剂的质量比为2～5：1；
所述弱阳离子型/非离子型复配清水剂的使用量为50mg/L～150mg/L所述含聚污水；
所述反相破乳剂和所述弱阳离子型/非离子型复配清水剂的总使用量为110mg/L～200mg/L所述含聚污水；
所述弱阳离子型清水剂为弱阳离子聚丙烯酰胺、弱阳离子聚二甲基二烯丙基氯化铵和弱阳离子聚(丙烯酰胺基-丙烯酰氧乙基)三甲基氯化铵中至少一种；
所述弱阳离子聚丙烯酰胺的数均分子量为300万～600万，阳离子度为15％～25％；
所述弱阳离子聚二甲基二烯丙基氯化铵的数均分子量为20万～30万，阳离子度为15％～25％；
所述弱阳离子聚(丙烯酰胺基-丙烯酰氧乙基)三甲基氯化铵的数均分子量为100万～300万，阳离子度为15％～25％；
所述非离子型清水剂为聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯嵌段聚醚和/或聚氧丙烯-聚氧乙烯共聚物，
所述聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯嵌段聚醚的数均分子量为1万～10万；
所述聚氧丙烯-聚氧乙烯共聚物的数均分子量为1万～10万。
2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：步骤1)中，在人工摇晃或机械振荡的条件下混合均匀，所述人工摇晃或机械振荡的时间为1min～2min；
步骤2)中，在人工摇晃或机械振荡的条件下混合均匀，所述人工摇晃或机械振荡的时间为30s～2min；
步骤1)和步骤2)均在40℃～80℃的条件下进行。
3.根据权利要求1或2所述的处理方法，其特征在于：向所述含聚污水中加入所述弱阳离子型/非离子型复配清水剂之前，将所述含聚污水置于40℃～80℃的水浴中保温0.5小时～2小时。
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利用絮凝剂提高聚合物驱采出液脱水效果;卢磊等;《山东大学学报（理学版）》;20061231(第6期);第115页左栏1段至第117页右栏第3段 *
聚合物驱稠油破乳剂合成与复配实验研究;檀国荣等;《化学工程师》;20120430(第4期);50-55 *

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