新疆油田污水处理离子调整剂的研究

唐 丽

新疆克拉玛依职业技术学院，新疆独山子 833600

新疆油田污水处理离子调整剂的研究

唐 丽

新疆克拉玛依职业技术学院，新疆独山子 833600

针对新疆油田含油污水处理现状及存在问题，通过大量的筛选和实验，研制出了新疆油田采出水处理离子调整剂配方系列。通过向污水中投加药剂，调整水中有关离子的量，除掉或减少某些引起腐蚀、结垢的离子，增加某些促进稳定的离子，可实现破乳除油、除悬浮物、控制腐蚀结垢、抑制细菌生长、净化和稳定水质的目的。

油田；采出水；离子调整剂

0 引言

新疆油田采出水处理系统存在的突出问题是：工艺不成熟，药剂不对路，处理成本高，管理难度大，油田污水处理达标率较低。先后开展了稠稀油混合污水和低温油田采出水处理达回注标准的药剂研究、稠油污水处理达排放标准的药剂研究、稠油污水处理达回用锅炉标准的药剂研究，使新疆油田具备了一个完整的采出水处理离子调整剂系列。

1 油田采出水胶体化学特性研究

调查研究发现新疆油田采出水油珠的特性具有与其他水处理胶体十分相似的特性，见表1。

表1 油珠与水中分散质颗粒粒径大小的比较/μm

城市给水胶体的 ξ 电位常在 -18 mV；城市生活污水的 ξ 电位常在 -23 mV；工业废水胶体的 ξ 电位随工业水性质不同，差异较大；新疆油田采出水油珠ξ电位在-22～ -30 mV 范围内，详见表2。

表2 新疆油田采出水特性

从表1和表2可以看出，油田采出水油珠具有水处理概念中胶体的一些特性，特别是胶体的带电特性，胶体颗粒带电的原因主要为：同晶互换；不溶氧化物摄入的H+或 OH-离子；有机物表面的基团离解；物质成分中阴阳离子间的不等量溶解；离子的特性吸附作用。这 5 种原因在水处理过程中同时存在，对不同水性分别起主导作用。由于油田采出水油珠的特性，我们认为有机物表面的基团离解和离子的特性吸附作用在油珠的带电特性方面起主导作用。

2 油田采出水处理离子调整剂研究

2.1 稠稀油污水处理达回注标准药剂的研究

克拉玛依采油三厂污水处理站来水较复杂，有三厂稀油污水、九区稠油污水及克浅 10 稠油污水。当开展现场试验研究时克浅 10 油田油水分离系统刚投产不久，将脱出污水输送到二油库处理时发现该污水性质异常（见表3），不仅原污水处理工艺处理不了这种污水，而且导致正在进行的现场试验也不能正常进行。经分析该污水含泥量高达 2 600 mg/L，静置 10 d 后，油、水、泥（SS）三相仍然不分层，非常稳定。为了脱稳，向该污水加入1∶1 的盐酸后存放 12 h，底部污泥的体积竟然占污水总体积的 15%。这种污水进入处理系统后，必将引起罐、管的堵塞。

表3 克浅 10 来水主要性质

2.1.1 药剂筛选与评价结果

2.1.1.1 确定处理药剂配方及其加入工序

经大量的试验，初步选定了处理工艺及药剂方案：先将克浅10的污水进行预处理，再与原采油三厂污水混合处理；同时还确定了每种方案的药剂配方、加入量、加入顺序和沉降速度，反应温度为 45 ～ 50 ℃。

试验结论：其一，克浅10 来水预处理的混合反应时间需 3 min，搅拌强度为 280 r/min，线速度 ≥ 1.0 m/s，沉降时间为 20 ～ 30 min（沉降速度为 0.9 cm/min）；其二，再与采油三厂污水混合后水混合反应时间需 40 ～ 60 s，搅拌强度为 120 r/min，线速度 ≥ 0.50 m/s，沉降时间20 ～ 30 min（沉降速度为 1.35 cm/min）。

2.1.1.2 处理后的水质可以达到局颁注水标准

处理后污水悬浮微粒聚结并迅速下沉于底部，乳化油破乳上浮至水面，水澄清透明，透光率达 90% 左右，含油小于 10 mg/L，见表4。

表4 处理前后主要水质指标

2.1.2 经离子调整剂处理后水的稳定性

试验污水温度为 45 ℃，加人 A、B、C 三组份，反应彻底后沉降静置一定时间，再过滤，测定来水和滤后水的腐蚀与结垢倾向，见表5和表6。

表5 处理前后腐蚀倾向与细菌含量

表6 处理后水的结垢倾向

上述数据表明：处理后水的腐蚀与结垢倾向均降低了。

2.2 低温油田采出水处理达回注标准药剂的研究

克拉玛依采油二厂是新疆油田最大的采油厂，全厂每天产出污水约 1.2 万 m3，全部在该厂污水站处理成注入水。但是 81#站污水具有水温低（18 ～ 20 ℃）、悬浮物含量高的特点，增加了污水处理难度，导致注水水质长期不能达标，污水水质指标见表7。

表7 污水水质指标

2.2.1 离子调整剂对ξ电位的影响

将离子调整剂以不同浓度加入到 81# 站含油污水中，用ξ电位仪测定不同药剂及加量对颗粒电位值的影响及变化，见表8、表9。

表8 离子调整剂A剂加药浓度变化对 ξ 电位的影响

表9 离子调整剂 B 剂加药浓度变化对 ξ 电位的影响

上述数据表明：随着 A 剂及 B 剂加量增加，胶体颗粒的 ξ 电位值的电负性逐渐变小，加入 B 剂与 C 剂后，胶体颗粒的 ξ 电位值的电负性也呈变小的趋势，表明胶体的稳定性能受到破坏。

2.2.2 A、B、C 剂对污水浊度及透光率的影响

药剂投加后测定污水的透光率是反映药剂破胶或破乳效果好坏的重要标志，通常透光率大于 70% 时说明药剂破胶或破乳效果好。A剂加药浓度变化对污水浊度及透光率的影响见表10。

表10 A 剂加药浓度变化对污水浊度及透光率的影响

表10数据表明 A 剂最低加药质量浓度为 250 mg/L时，能够使污水浊度在 15 min 内由 302 降至 10.4、透光率由 21.5% 增加至 92.5%，其净化效果明显。

对 B 剂及 C 剂的加药浓度变化对污水浊度及透光率的影响也进行了试验，结果表明，随着 B 剂加药浓度的增加，降低浊度及除油能力并不一定随之增加，而最佳加药质量浓度为 50 ～ 100 mg/L；C 剂最佳加药质量浓度为 8 ～ 10 mg/L。

2.2.3 A、B、C 剂除油及除 SS 效果评价

试验方法同上。取含油污水，温度为20℃，加入不同量的 A 剂，搅拌混合一定时间，然后加入一定量的 B 剂充分混合，加入一定量的的 C 剂，沉降静置一段时间后取上层清液测定含油量与固体悬浮物含量，实验结果见表11。

表11 A 剂加药浓度变化对除油及除 SS 效果的影响/（mg/L）

2.2.4 离子调整剂处理后水水质指标测定

试验时取污水，温度为 20 ℃、加入 A、B、C 三组份，加量分别为 250、80、8 mg/L，每种组份加入时需间隔一定时间并按一定的浓度进行混合，反应彻底后沉降静置一定时间再过滤，过滤后加入 SDJ-E4 剂 10 mg/L。测定来水和滤后水的各项水质指标，见表12。

表12 处理前后水质指标测定

2.3 稠油污水处理达排放及回用锅炉标准的药剂研究

与稀油污水相比，稠油污水性质具有以下特性：油水密度差甚小；粘滞性特别大；油粒表面呈现较高的负电性；温度高；成分复杂、物理化学性质不稳定；乳化严重。六九区稠油污水仅 pH 值、总碱度、总溶解固体和二氧化硅四项指标基本达到要求外，其余五项均超标。需要研究出针对含油量、悬浮物、总硬度、含氧量的处理工艺与药剂。

稠油污水水质与热采锅炉水质标准、注水水质标准要求的比较见表13、14。

表13 稠油污水水质与热采锅炉水质标准的比较

表14 稠油污水水质与注水水质标准的比较

2.3.1 离子调整剂的处理效果评价

通过对常规污水处理药剂的处理效果进行评价，认为常规污水处理药剂在使用效果方面存在加药量较大、处理效果不理想、处理成本偏高的缺点。为此，我们研制了离子调整剂系列组份。

2.3.1.1 A、B、C 组份对污水浊度、透光率的影响

试验温度为 55 ℃，加入 A 、B 及 C 组份后，上层清液测定浊度与透光率详见表15。

表15 A 剂加药浓度变化对对浊度及透光率的影响

表15数据表明 A 组份最低加 150 mg/L 时 15 min后能够使污水浊度由 320 降至 9.1，透光率由 21.5% 增至 88.6%，其净化效果明显。A 组份合适的加药质量浓度为 150 mg/L。

同样我们分别做了 B、C 组份加药浓度的影响实验，得出合适加药质量浓度范围：B组份为 50 ～ 100 mg/L，C 组份为 8 ～ 10 mg/L。

2.3.1.2 A、B、C 组份除油、除固体悬浮物效果评价

试验温度为 55 ℃，加 A、 B 及 C 组份，上层清液按标准 SY/T5329-94 测定含油量与固体悬浮物含量，结果见表16。

表16数据表明，离子调整剂组份除油和除悬浮物颗粒的性能优越，A 加药质量浓度为 200 ～ 300 mg/L时，处理后含油量接近 0，SS 量小于 5.2 mg/L。

表16 A 剂加药浓度变化对除油、除SS效果的影响/（mg/L）

2.3.2 A、B、C 组份除油、除固体悬浮物效果评价

与其他常用净水剂比较，离子调整剂不仅具有净化污水的性能，还具备调整污水中的离子含量、消除污水中的结垢因子与腐蚀因子、稳定水性质的作用。我们对离子调整剂对污水的结垢与腐蚀的影响进行了试验评价。

试验时取六九区稠油混合污水，温度为 55℃，A、B、C 三组份加量分别为 150、75、8 mg/L，每种组份加入时需间隔一定时间并按一定的浓度进行混合，反应彻底后沉降静置一定时间再过滤，测定来水和滤后水的腐蚀与结垢倾向，结果见表17、18。数据表明：处理后的水其腐蚀与结垢倾向降低。

表17 处理前后腐蚀倾向评价

表18 处理后水的结垢倾向

3 结束语

针对新疆油田污水水质特点，研制了离子调整剂系列，并结合处理工艺，很好地解决了稠、稀油混合污水处理达标回注、低温油田采出处理达标回注、稠油污水处理达标排放及回用锅炉等问题，取得了良好的应用效果。

[1]李化民，苏显举．油田含油污水处理 [M]．北京：石油工业出版社，1994．

[2]刘冰．优化技术措施改善污水处理效果 [J]．油气田地面工程， 2005，8（24）：20-23．

[3]王辉．百口泉地下水源含石油量分析方法浅析 [J]．新疆石油科技，2005，15（3）：14-15．

[4]唐丽.新疆油田稠油污水处理回用蒸汽锅炉的跟踪研究 [J].石油工程建设，2012,（6）：86-87.

Study on Ion Adjustment Agent Used in Sewage Treatment in Xinjiang Oilfield

Tang Li
Karamay Vocational and Technical College,Dushanzi 833600,China

The formula series of ion adjustment agents are exploited for treating the oil bearing sewage in Xinjiang Oilfield through a number of selections and experiments.The agents are added to the oil bearing water to adjust the quantity of ions by removing or reducing some ions causing corrosion and scaling,and addding some ions improving stability.The water quality can be purified and stabilized by using the adjents for breaking emulsion,removing oil and suspended solids,controlling corrosion and scaling and inhibiting the growth of bacteria.

oilfield;produced water;ion adjustment agent

10.3969/j.issn.1001-2206.2014.01.016

唐 丽（1965-），女，上海嘉定人，副教授，2007年毕业于西安石油大学化学工程专业，硕士，主要从事油田应用化学和钻井液研究工作。

2012-11-21