CN108249736B

CN108249736B - 一种油气田用污泥减量化药剂体系及其应用

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Publication number: CN108249736B
Application number: CN201810139543.XA
Authority: CN
Inventors: 李养池; 解永刚; 曾华; 田义; 马林; 杨杰; 刘海鹏
Original assignee: Shaanxi Senrui Petroleum Technology Development Co ltd
Current assignee: Shaanxi Senrui Petroleum Technology Development Co ltd
Priority date: 2018-02-11
Filing date: 2018-02-11
Publication date: 2021-12-14
Anticipated expiration: 2038-02-11
Also published as: CN108249736A

Abstract

本发明公开了一种油气田用污泥减量化药剂体系。这种污泥减量化药剂体系包括污污泥脱水剂、两性离子絮凝剂和离子调节剂，所述污泥脱水剂为阳离子型聚丙烯酰胺类聚合物，所述两性离子絮凝剂为阴离子型聚丙烯酰胺类共聚物，所述离子调节剂为含有机表面活性剂的复配物；所述污泥脱水剂的投加量为待处理所述污泥量的0.02～0.06％，所述两性离子絮凝剂的投加量为待处理所述污泥量的0.02～0.08％，所述离子调节剂为待处理所述污泥量的0.05～0.15％。所述油气田用污泥减量化药剂体系可有效实现油气田污泥中油、水、泥三相分离。

Description

一种油气田用污泥减量化药剂体系及其应用

技术领域

本发明属于油气田化学技术领域，具体涉及一种油气田用污泥减量化药剂体系。污泥减量化药剂体系包含三种药剂。此外，本发明还涉及这种污泥减量化药剂体系的应用。

背景技术

水是生命之源，我国长期以来对污水处理十分重视，但当前对污泥处理的重视程度还远远不够，污泥的处理情况并不理想。现阶段污泥处理的方式以填埋为主，只有少量污泥经过处理后用作肥料原料等。污泥填埋不仅浪费了大量的土地资源，而且很容易对环境造成二次污染，不符合目前所倡导的循环经济和绿色化学的发展趋势。

油气田污泥中含油以及大量的水分，通常含水率高达97.5～99.5％，致使污泥体积十分庞大，对后续处理工序和运输带来很大的困难并大幅增加了处理成本。因此，必须对污泥进行脱水处理，以减小污泥的体积。污泥颗粒表面带有大量的负电荷，颗粒之间由于静电斥力而相互排斥并稳定存在，难以发生凝集形成较大的颗粒，而且由于污泥具有较高的亲水性，导致污泥中所含有的大量水分难以被去除。所以，在污泥进行机械脱水处理之前，需要对污泥进行调理，使得污泥颗粒之间更容易发生凝聚而形成较大的絮体颗粒，以便去除污泥所含有的大量水分。调理污泥的方法已有多种，其中化学调理法由于具有操作简单、调理后污泥分离效果好等优点而被广泛应用。所谓化学调理法，就是向污泥中加入某种或某几种污泥脱水剂对污泥进行调理，通过改变污泥颗粒的性质，使污泥更容易脱去其中的水分。目前，最常用的污泥脱水剂是阳离子型聚丙烯酰胺(CPAM)，但这种聚丙烯酰胺在自然条件下难以降解，而且丙烯酰胺单体具有一定的毒性，易对环境造成二次污染。

因此，寻求一种既具有较好的污泥脱水性能，又对环境带来的影响较小，而且污泥处理费用也较低的新型污泥处理剂成为目前油气田污泥处理领域的研究热点。

发明内容

本发明针对油气田污泥难以处理，并且现有污泥处理剂的环保性差、处理效果不理想的技术缺陷，提供了一种油气田用污泥减量化药剂体系。本发明所述污泥减量化药剂体系包括污泥脱水剂、两性离子絮凝剂和离子调节剂，通过向含水污泥中添加污泥脱水剂、两性离子絮凝剂和离子调节剂，使得污泥快速形成污泥沉淀，且沉淀为大孔团状物质，极易渗出水分，经简单过滤即可有效地实现污泥与水分的完全分离，形成块状泥团。本发明污泥减量化药剂体系属于一种新型污泥处理剂，上述三种污泥减量化药剂配合使用，简化了污泥处理的操作过程，显著降低了污泥处理的成本，尤其适用于油气田污泥处理领域。

为达到上述目的，本发明采取下述技术方案。

本发明给出一种油气田用污泥减量化药剂体系。这种污泥减量化药剂体系包括污泥脱水剂、两性离子絮凝剂和离子调节剂，所述污泥脱水剂为阳离子型聚丙烯酰胺类聚合物，所述两性离子絮凝剂为阴离子型聚丙烯酰胺类共聚物，所述离子调节剂为含有机表面活性剂的复配物；所述污泥脱水剂的投加量为待处理所述污泥量的0.02～0.06％，所述两性离子调节剂的投加量为待处理所述污泥量的0.02～0.08％，所述离子调节剂为待处理所述污泥量的0.05～0.15％。

根据本发明的具体实施方式，所述污泥脱水剂由聚合单体在水相中通过分散聚合反应制备，所述聚合单体选用丙烯酰胺(AM)、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)与二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)，在所述分散聚合反应中所述聚合单体的单体总浓度为10～30％。

进一步地，制备所述污泥脱水剂的物料还包括分散稳定剂和引发剂，所述分散稳定剂选用聚丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，所述引发剂选用过硫酸钾，以重量百分比计，所述分散稳定剂在所述分散聚合反应中的投料量为0.8～2％，所述引发剂在所述分散聚合反应中的投料量为0.3～0.7％；所述水相选用质量分数为20％的硫酸铵水溶液。

本发明所述污泥脱水剂属阳离子型聚丙烯酰胺类污泥脱水剂的一种，是采用水相中的分散聚合技术，以丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和二甲基二烯丙基氯化铵三种单体为原料，分散稳定剂为聚丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(PDCA)，选择过硫酸钾为引发剂，在硫酸铵水溶液中制备的。具体而言，制备所述污泥脱水剂的所述分散聚合反应过程为：将所述硫酸铵水溶液称泵入反应釜中，加热反应釜并开启搅拌，反应温度设定为30～50℃，依次加入所述聚合单体、分散稳定剂和引发剂，所得污泥脱水剂的相对分子量为400～900万。

根据本发明的具体实施方式，所述两性离子絮凝剂属阴离子型聚丙烯酰胺类共聚物，其制备物料包括丙烯酰胺、丙烯酸钠、氢氧化钠和水，所述丙烯酰胺、丙烯酸钠的投料质量比1:1。

进一步地，本发明还给出了所述两性离子絮凝剂的制备方法。具体而言，所述两性离子絮凝剂的制备过程为：将水量的一半泵入1#反应釜，加热1#反应釜并开启搅拌，反应温度设定为25～35℃，向1#反应釜中加入丙烯酰胺后继续搅拌至完全溶解；将另一半水量的水泵入2#反应釜，开启搅拌，向2#反应釜中加入丙烯酸钠后继续搅拌至完全溶解；将2#反应釜中溶解的丙烯酸钠溶液泵入1#反应釜，同时加入氢氧化钠，反应时间不低于3小时。

根据本发明的具体实施方式，本发明所述污泥减量化药剂体系还包括离子调节剂，所述离子调节剂为无机小分子和表面活性剂的复配产物，其制备物料包括破乳剂AE8051、十二烷基苯磺酸钠、氢氧化钠和水，所述破乳剂AE8051、十二烷基苯磺酸钠的投料质量比1:1。

进一步地，本发明还给出了所述离子调节剂的制备方法。具体而言，所述离子调节剂的制备过程为：将水量的一半泵入反应釜，加热反应釜并开启搅拌，反应温度设定为25～35℃，向反应釜中加入氢氧化钠后继续搅拌至完全溶解；将另一半水量的水泵入反应釜，向反应釜中加入AE8051和十二烷基苯磺酸钠，搅拌反应1小时。

根据本发明的具体实施方式，作为优选，在所述聚合单体中，所述丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵与二甲基二烯丙基氯化铵的质量比为0.5～4。

另一方面，本发明还给出了所述油气田用污泥减量化药剂体系的用途或应用。具体而言，所述油气田用污泥减量化药剂体系在油气田污泥中油、水、泥三相分离的应用。

与现有污泥处理剂相比，本发明所述油气田用污泥减量化药剂体系至少具有如下的有益效果或优点。

本发明所述污泥减量化药剂体系包括配合使用的污泥脱水剂、两性离子絮凝剂和离子调节剂。污泥脱水剂是采用分散聚合技术制得的阳离子的大分子氨类聚合物，相对分子量为400～900万，主要起电性综合、吸附架桥、缠绕包裹污泥颗粒等作用。两性离子絮凝剂是丙烯酰胺、丙烯酸钠在碱性条件下形成的有机高分子物质，主要起去胶体表面水化作用，并有架桥吸附，网捕聚结沉降等作用。离子调节剂含有表面活性剂，即破乳剂AE8051和十二烷基苯磺酸钠，主要作用为综合污泥颗粒表面电荷，压缩双电层，使吸附在污泥颗粒表面的凝析油或原油破乳分离。上述污泥脱水剂、两性离子絮凝剂和离子调节剂配合使用，所述污泥脱水剂的投加量为待处理所述污泥量的0.02～0.06％，所述两性离子絮凝剂的投加量为待处理所述污泥量的0.02～0.08％，所述离子调节剂为待处理所述污泥量的0.05～0.15％，达到污泥聚结成团，油、泥、水三相分离，实现污泥减量的目的。

附图说明

图1是丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和二甲基二烯丙基氯化铵三种单体在分散聚合反应中的单体总浓度对污泥脱水剂相对分子质量的影响曲线图。

图2是在污泥脱水剂的三种单体中，丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵与二甲基二烯丙基氯化铵的质量比对分散聚合反应的影响曲线图。

图3是分散稳定剂聚丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵用量对污泥脱水剂相对分子质量的影响曲线图。

图4是引发剂过硫酸钾用量对污泥脱水剂相对分子质量的影响曲线图。

图5是反应温度对污泥脱水剂相对分子质量的影响曲线图。

图6是污泥比阻测定试验中，投加污泥脱水剂、两性离子絮凝剂和离子调节剂后的t/v与v的线性关系图，其中，t/v为纵坐标，单位为秒/立方米；v为横坐标，单位为立方米。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明做进一步说明，需要说明的是下述的实施例仅是本发明其中的例子，不代表本发明所限定的权利保护范围，本发明的权利保护范围以权利要求书为准。

实施例1，污泥脱水剂的制备

本实施例的污泥脱水剂，属于阳离子型聚丙烯酰胺类污泥脱水剂的一种。污泥脱水剂是通过水相中的分散聚合技术，以丙烯酰胺(AM)、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)和二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)三种单体为原料，聚丙稀铣氧乙基三甲基氯化铵(PDCA)为分散稳定剂，选择过硫酸钾为引发剂，在硫酸铵水溶液中制备而成的。具体而言，所述污泥脱水剂的制备方法描述为：将所述硫酸铵水溶液称泵入反应釜中，加热反应釜并开启搅拌，反应温度设定为30～50℃，依次加入所述聚合单体、分散稳定剂和引发剂，控制反应使得所得污泥脱水剂的相对分子量为400～900万。

上述污泥脱水剂的聚合单体选用丙烯酰胺(AM)、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)与二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)，经在水相中的分散聚合反应，其共聚物可表示为P(AM-DAC-DMDAAC)。丙烯酰胺单体具有一定的毒性，易对环境造成二次污染，经分散聚合反应，从而减少了丙烯酰胺(AM)的含量，在一定程度上降低了P(AM-DAC-DMDAAC)对环境的污染。另一方面，通过水相中的分散聚合技术，采用对环境无污染的硫酸铵溶液为分散介质，而不是对环境有污染的有机溶剂，所以合成出来的P(AM-DAC-DMDAAC)对环境基本上无不良影响或者影响小。

发明人在细致、严谨地研究污泥脱水剂的制备过程发现，单体总浓度、单体质量比、分散稳定剂用量、引发剂用量和反应温度等因素都会对分散聚合反应产生影响。为了寻求制备污泥脱水剂的优化方案，本实施例通过单因素试验法，考察了单体总浓度、单体质量比、分散稳定剂用量、引发剂用量和反应温度等因素对分散聚合反应的影响。

(1)单体总浓度对分散聚合反应的影响

单体总浓度对水相中的分散聚合反应的作用是非常重要的，单体总浓度的增加有利于提高分散聚合反应速度。

为了简化试验过程，在固定其他反应条件不变的前提下，设定丙烯酰胺(AM)、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)与二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)的单体质量比m(DAC):m(DMDAAC):m(AM)＝2:1:1，分散稳定剂聚丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(PDCA)的浓度为1.2％，引发剂过硫酸钾的浓度为0.5％，所述水相选用质量分数为20％的硫酸铵水溶液，反应温度为35℃。本实施例通过改变分散聚合物体系中的单体总浓度，考察单体总浓度对分散聚合反应的影响，结果如图1所示。

从图1可知，在所述聚合单体的单体总浓度为10～30％范围，聚合产物P(AM-DAC-DMDAAC)的相对分子质量随单体总浓度的增加并非呈现持续上升的趋势，而是呈现出先升高后降低的趋势，聚合产物P(AM-DAC-DMDAAC)的相对分子质量的变化范围为200～900万，其最大值出现在单体总浓度为20％时。发明人结合现场的应用得知，聚合产物P(AM-DAC-DMDAAC)的相对分子质量越大，其对污泥油、泥、水三相分离的效果越好。因此，聚合产物P(AM-DAC-DMDAAC)的相对分子质量应选择在适宜的相对分子质量范围。

(2)单体质量比对分散聚合反应的影响

在固定其他反应条件不变的前提下，设定丙烯酰胺(AM)、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)与二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)的单体总浓度为20％，分散稳定剂聚丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(PDCA)的浓度为1.2％，引发剂过硫酸钾的浓度为0.5％，所述水相选用质量分数为20％的硫酸铵水溶液，反应温度为35℃。本实施例通过改变丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)与二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)的质量比，并考察其对分散聚合反应的影响，结果如图2所示。

丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)与二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)单体质量比范围为0.5～4。从图2可知，随着丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)与二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)的质量比的增加，聚合产物P(AM-DAC-DMDAAC)的相对分子质量呈现出逐渐增大的趋势。也就是说，在丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)和二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)这两种阳离子单体的配比中，丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)的含量越高，越有利于聚合产物的相对分子质量的增大(400～900万)。但丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)的生产成本高，综合考虑聚合产物的相对分子质量和生产成本等因素，选择DAC与DMDAAC的质量比为2：1较为合适。

(3)分散稳定剂用量对分散聚合反应的影响

分散稳定剂的用量对分散聚合反应的影响是十分重要的，其对分散体系的粘度以及聚合粒子的分散稳定性都起着决定性的作用，因此，有必要考察分散稳定剂用量对聚合反应的影响情况。

在固定其他反应条件不变的前提下，设定丙烯酰胺(AM)、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)与二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)的单体总浓度为20％，单体质量比m(DAC):m(DMDAAC):m(AM)＝2:1:1，引发剂过硫酸钾的浓度为0.5％，所述水相选用质量分数为20％的硫酸铵水溶液，反应温度为35℃。本实施例通过改变分散稳定剂聚丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(PDCA)的用量，考察分散稳定剂用量对聚合反应的影响，结果如图3所示。

分散稳定剂用量考察范围为0.8～2％，从图3可知，随着分散稳定剂聚丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(PDCA)用量的增加，聚合产物P(AM-DAC-DMDAAC)的相对分子质量先升后降，变化范围为500～900万。当分散稳定剂用量为1.2％时，聚合产物的相对分子质量最高。

(4)引发剂用量对分散聚合反应的影响

在分散聚合反应中，引发剂的作用至关重要，是聚合反应的活性中心，其用量直接影响着聚合反应的进行程度和聚合产物的相对分子质量。所以，有必要考察引发剂用量对聚合反应的影响情况。

在固定其他反应条件不变的前提下，设定丙烯酰胺(AM)、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)与二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)的单体总浓度为20％，单体质量比m(DAC):m(DMDAAC):m(AM)＝2:1:1，分散稳定剂聚丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(PDCA)的浓度为1.2％，所述水相选用质量分数为20％的硫酸铵水溶液，反应温度为35℃。本实施例通过改变引发剂过硫酸钾的用量，考察引发剂用量对聚合反应的影响，结果如图4所示。

引发剂用量考察范围为0.3～0.7％，从图4可知，随着引发剂过硫酸钾用量的不断增加，聚合产物P(AM-DAC-DMDAAC)相对分子质量先增大后减小(500～800万)。在引发剂过硫酸钾的浓度在0.5％时，聚合产物相对分子质量最大。

(5)反应温度对分散聚合反应的影响

在固定其他反应条件不变的前提下，设定丙烯酰胺(AM)、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)与二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)的单体总浓度为20％，单体质量比m(DAC):m(DMDAAC):m(AM)＝2:1:1，分散稳定剂聚丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(PDCA)的浓度为1.2％，引发剂过硫酸钾的浓度为0.5％，所述水相选用质量分数为20％的硫酸铵水溶液。反应温度选定范围30～50℃，结果如图5所示。从图5可知，随着反应温度的升高，聚合产物P(AM-DAC-DMDAAC)的相对分子质量先升后降(500～800万)，在聚合反应温度为35℃时，聚合产物相对分子质量最大。

在上述单因素试验的基础上，本实施例给出了污泥脱水剂的配方。所述污泥脱水剂的配方组分包括聚合单体丙烯酰胺(AM)、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)与二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)，分散稳定剂聚丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(PDCA)，引发剂过硫酸钾，提供水相环境的质量分数为20％的硫酸铵水溶液。上述各组分以重量百分比计，污泥脱水剂的配方示意如下：

进一步优选地，污泥脱水剂的最佳的合成条件：单体总浓度为20％，单体质量比m(DAC):m(DMDAAC):m(AM)＝2:1:1，分散介质硫酸铵水溶液的浓度为20％，分散稳定剂聚丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(PDCA)的浓度为1.2％，引发剂过硫酸铵的浓度为0.5％，反应温度为35℃。在最佳合成条件下，聚合产物P(AM-DAC-DMDAAC)的相对质量在680～900万之间，阳离子度在13％～30％之间。

所述污泥脱水剂的制备方法：将所述20％硫酸铵水溶液称足量泵入反应釜中，加热反应釜至反应温度30～50℃，并开启搅拌，依次加入所述聚合单体丙烯酰胺(AM)、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)与二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)，分散稳定剂聚丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(PDCA)，引发剂过硫酸钾，控制所得污泥脱水剂的相对分子量为400～900万。采用上述方法制备的污泥脱水剂为白色粘稠液体，pH值范围为6～8，粘度大于5mpa.s。

实施例2，两性离子絮凝剂的制备

两性离子絮凝剂属于阴离子型聚丙烯酰胺类共聚物，其制备物料包括丙烯酰胺、丙烯酸钠、氢氧化钠和水，所述丙烯酰胺、丙烯酸钠的投料质量比1:1。上述各组分以重量百分比计，两性离子絮凝剂的配方示意如下：

所述两性离子絮凝剂的制备方法：将水量的一半泵入1#反应釜，加热1#反应釜并开启搅拌，反应温度设定为25～35℃，向1#反应釜中加入丙烯酰胺后继续搅拌至完全溶解；将另一半水量的水泵入2#反应釜，开启搅拌，向2#反应釜中加入丙烯酸钠后继续搅拌至完全溶解；将2#反应釜中溶解的丙烯酸钠溶液泵入1#反应釜，同时加入氢氧化钠，反应时间不低于3小时。

采用上述方法制备的两性离子絮凝剂均为大分子物质，通过自身的网状结构可以聚结大量污泥，同时通过阴阳离子结合将未能沉降的少量污泥聚结，达到完全捕获污泥的目的。两性离子絮凝剂为白色粘稠液体，pH值范围为6～8，粘度为大于40mpa.s。

实施例3，离子调节剂的制备

离子调节剂为无机小分子和有机表面活性剂复配而成，其主要作用为综合污泥颗粒表面电荷，压缩双电层，使吸附在污泥颗粒表面的凝析油或原油破乳分离。制备离子调节剂的物料包括破乳剂AE8051、十二烷基苯磺酸钠、氢氧化钠和水，所述破乳剂AE8051、十二烷基苯磺酸钠的投料质量比1:1。上述各组分以重量百分比计，离子调节剂的配方示意如下：

破乳剂AE8051为一种市售表面活性剂，起着破坏油泥乳化界面，加速油，泥，水三相分离的作用。本实施例的破乳剂AE8051购自山东滨化集团。

所述离子调节剂的制备方法：将水量的一半泵入反应釜，加热反应釜并开启搅拌，反应温度设定为25～35℃，向反应釜中加入氢氧化钠后继续搅拌至完全溶解；将另一半水量的水泵入反应釜，向反应釜中加入AE8051和十二烷基苯磺酸钠，搅拌反应1小时。用上述方法制备的离子调节剂外观为无色至淡黄色透明液体，pH值为13～14。

实施例4，污泥减量化药剂体系的室内评价

(1)污泥比阻

污泥比阻，是指在一定的过滤压力下过滤时，单位质量的污泥在单位过滤面积上所受到的阻力。污泥比阻越大，过滤效果越差。

1.1污泥式样配置

取现场污泥，测试前摇匀，含固量在5～10％之间，如含固量太高则加水稀释至所需的污泥含固量。

1.2测定过程

取上述污泥式样1000ml放入搅拌器中，分别加入污泥脱水剂、两性离子絮凝剂和离子调节剂，污泥脱水剂、两性离子絮凝剂和离子调节剂的投加量分别为0.05％、0.05％、0.1％。

打开搅拌器，调整转速为120r/min，搅拌30s；慢速搅拌60r/min搅拌60s，静置10min。准确称量蒸发皿和滤纸的总重量。在布氏漏斗内放入滤纸，并用少量的水将滤纸润湿，开启真空泵，使已经润湿的滤纸紧贴在漏斗后关闭真空泵。开启真空泵，调节压力为0.05MPa并保持恒压，将调好的污泥倒入布氏漏斗中进行抽滤，同时启动计时秒表，记录5s、10s、20s、30s、40s、50s、60s时的滤液体积。

将已称重的装有污泥的蒸发皿放入温度为105±2℃的电热恒温干燥箱内烘干2小时，取出后在干燥器内冷却半小时后称重，重复上述操作，直至连续两次称量质量差值小于0.002g为止，即为干污泥和蒸发皿的总质量。

1.3计算方法

上式为污泥比阻的计算公式，式中

r表示污泥比阻(m/kg)；

b表示斜率；

A表示过滤面积(m²)；

P表示过滤压差(Pa)；

μ表示液动力粘滞系数(mPa.s)；

ω表示单位体积滤液对应滤饼干固体重量(kg/m³)。

1.4测试数据

依据上述步骤测定的试验数据见表1。投加污泥脱水剂、两性离子絮凝剂和离子调节剂后的t/v与v的线性关系见图6。

表1污泥比阻的试验数据

采用上述相同的方法，针对上述的污泥式样，分别测定了污泥脱水剂、两性离子絮凝剂和离子调节剂不同上述投加量的污泥比阻，其测试数据见表2。

表2污泥比阻的试验数据

综合表1和表2可以得知，与不加药剂的污泥式样相比，加入污泥脱水剂、两性离子絮凝剂和离子调节剂后，污泥比阻显著的降低，说明向污泥式样中加入污泥减量化药剂，可以达到污泥减量的目的。

(2)污泥SVI

污泥SVI，即污泥指数，是污泥容积指数的简写，表示每克干污泥所形成的沉淀污泥所占有的容积，单位是ml/g。

2.1操作过程

事先称量蒸发皿和滤纸的总质量m₀，将上述1.2测定过程中已经经过污泥捕捉剂调理并搅拌的污泥倒入1000ml量筒中，静置沉降1h后，分离游离水，读取沉淀污泥体积V，然后将污泥倒入真空抽滤装置中，在0.05MPa压力下抽滤10min后，将污泥并放入干燥的蒸发皿中，放入烘箱中在温度105±2℃内干燥2小时，取出蒸发皿放入干燥器内冷却半小时，用电子天平称量蒸发皿和干污泥的总质量，重复上述操作，直至连续两次称量质量差值小于0.02g为止，即为干污泥和蒸发皿的总质量m₂。

2.2计算公式

污泥SVI的计算公式为：

2.3测试数据

污泥减量化药剂体系不同投加量下的污泥指数测定数据，见表3。

表3污泥减量化药剂体系不同投加量下的污泥指数测定数据

从表3可知，在未加药剂的空白试验中，污泥指数为98.5，在添加三种药剂后，污泥指数明显下降，最低降至4.2ml/g，说明该体系能够对污泥体积进行大量的压缩，达到污泥减量的目的。

实施例4，污泥减量化药剂体系的现场评价

以米脂某污泥处理厂为例，现场验证污泥减量化药剂对现场污泥的适应性和可操作性。针对不同批次的待处理污泥，污泥脱水剂、两性离子絮凝剂和离子调节剂的投加量设计见表4，与之相对应的处理数据见表5。

表4污泥减量化药剂体系的现场投加量

加药时间	处理量	污泥脱水剂	两性离子絮凝剂	离子调节剂
					9.20	0.8m<sup>3</sup>	0.02％	0.03％	0.10％
9.21	0.6m<sup>3</sup>	0.05％	0.05％	0.10％
					9.22	1.0m<sup>3</sup>	0.03％	0.03％	0.08％
9.23	0.7m<sup>3</sup>	0.03％	0.03％	0.08％
					9.24	0.8m<sup>3</sup>	0.05％	0.05％	0.10％

表5污泥减量化药剂体系现场处理污泥的数据

注：压滤4罐因为含泥量太大，测定含泥量在25～30％之间，加药后絮凝物颗粒凝结较小；压滤2罐含泥量较小，测定含泥量在8％左右，加药后，立刻絮凝，矾花粗大沉降较快；第一罐泥来自污泥卸车平台污泥坑，底部沉积沉泥较多；第二罐来自污水罐区污泥坑，污泥沉积时间短。

通过上述数据(表5)可知，污泥减量化药剂对于减少污泥体积效果明显，对含泥量在10％左右时，沉降快，反应迅速，效果好，在含泥量过大时，应适当提高污泥减量化药剂的加量，以达到更好的污泥处理效果。

上面结合实施例对本发明做了进一步的叙述，但本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims

1.一种油气田用污泥减量化药剂体系，其特征在于，所述污泥减量化药剂体系包括污泥脱水剂、两性离子絮凝剂和离子调节剂，所述污泥脱水剂为阳离子型聚丙烯酰胺类聚合物，所述两性离子絮凝剂为阴离子型聚丙烯酰胺类共聚物，所述离子调节剂为含有机表面活性剂的复配物；所述污泥脱水剂的投加量为待处理所述污泥量的0.02～0.06％，所述两性离子絮凝剂的投加量为待处理所述污泥量的0.02～0.08％，所述离子调节剂为待处理所述污泥量的0.05～0.15％；

所述污泥脱水剂由聚合单体在水相中通过分散聚合反应制备，所述聚合单体选用丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵与二甲基二烯丙基氯化铵，在所述分散聚合反应中所述聚合单体的单体总浓度为10～30％；在所述聚合单体中，所述丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵与二甲基二烯丙基氯化铵的质量比为0.5～4；

制备所述污泥脱水剂的物料还包括分散稳定剂和引发剂，所述分散稳定剂选用聚丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，所述引发剂选用过硫酸钾，以重量百分比计，所述分散稳定剂在所述分散聚合反应中的投料量为0.8～2％，所述引发剂在所述分散聚合反应中的投料量为0.3～0.7％；所述水相选用质量分数为20％的硫酸铵水溶液；制备所述污泥脱水剂的所述分散聚合反应过程为：将所述硫酸铵水溶液称泵入反应釜中，加热反应釜并开启搅拌，反应温度设定为30～50℃，依次加入所述聚合单体、分散稳定剂和引发剂，所得污泥脱水剂的相对分子量为400～900万；

所述两性离子絮凝剂的制备物料包括丙烯酰胺、丙烯酸钠、氢氧化钠和水，所述丙烯酰胺、丙烯酸钠的投料质量比1:1；所述两性离子絮凝剂的制备过程为：将水量的一半泵入1#反应釜，加热1#反应釜并开启搅拌，反应温度设定为25～35℃，向1#反应釜中加入丙烯酰胺后继续搅拌至完全溶解；将另一半水量的水泵入2#反应釜，开启搅拌，向2#反应釜中加入丙烯酸钠后继续搅拌至完全溶解；将2#反应釜中溶解的丙烯酸钠溶液泵入1#反应釜，同时加入氢氧化钠，反应时间不低于3小时；

所述离子调节剂的制备物料包括破乳剂AE8051、十二烷基苯磺酸钠、氢氧化钠和水，所述破乳剂AE8051、十二烷基苯磺酸钠的投料质量比1:1；所述离子调节剂的制备过程为：将水量的一半泵入反应釜，加热反应釜并开启搅拌，反应温度设定为25～35℃，向反应釜中加入氢氧化钠后继续搅拌至完全溶解；将另一半水量的水泵入反应釜，向反应釜中加入AE8051和十二烷基苯磺酸钠，搅拌反应1小时。

2.权利要求1所述的油气田用污泥减量化药剂体系在油气田污泥中油、水、泥三相分离的应用，应用方法为分别加入污泥脱水剂、两性离子絮凝剂和离子调节剂相应的投加量，再进行搅拌。