聚丙烯酰胺在采油污水深度处理中对超滤的影响

2014-06-15孙恩呈李岚王巧凤魏玉梅席琦

油气田环境保护 2014年2期

关键词：超滤膜丙烯酰胺污水

孙恩呈李岚王巧凤魏玉梅席琦

（中国石化股份有限公司胜利油田分公司技术检测中心）

聚丙烯酰胺在采油污水深度处理中对超滤的影响

孙恩呈李岚王巧凤魏玉梅席琦

（中国石化股份有限公司胜利油田分公司技术检测中心）

聚丙烯酰胺是影响膜分离技术在聚合物驱采油污水处理中的重要因素之一。通过含聚采油污水膜处理工艺的中试试验，分析水中聚丙烯酰胺浓度对超滤运行及处理效果的影响，试验结果表明：当超滤进水中聚丙烯酰胺浓度约为2.4 mg／L时，超滤运行正常，产水率较稳定，因此建议超滤进水中聚丙烯酰胺含量不应高于2.4 mg／L。

聚丙烯酰胺；采油污水；深度处理；超滤

0 引言

随着我国部分油田步入开发中后期，聚合物驱油成为三次采油的主要方式之一。大量的剩余含聚采油污水需进行回灌，不仅花费大量资金，还浪费大量资源，进行采油污水的综合利用是今后的一个发展方向［1-3］。在利用膜分离技术进行含聚采油污水深度处理过程中，聚丙烯酰胺使油的乳化情况更加严重，降低了去油效果，同时使膜更易堵塞。膜污染不仅会降低膜的透水通量［4］，还会缩短膜的使用寿命，恶化分离性能，进而导致产水率降低，极大限制了膜分离技术在采油污水处理中的实际应用。

文章通过含聚采油污水膜处理工艺的中试试验，分析聚丙烯酰胺对超滤膜的影响，提出含聚采油污水深度处理中超滤工艺的聚丙烯酰胺最高浓度限值，为工程应用提供参考。

1 试验

采油污水深度处理中试试验工艺流程为：

采油污水处理站出水→预处理→超滤。

超滤工艺段采用聚偏氟乙烯（PVDF）超滤膜。

试验装置每天连续运行24 h，进行连续4个月的现场试验。试验过程中每日跟踪监测试验参数并监测超滤出水水质，利用预处理工艺段调整超滤进水中聚丙烯酰胺浓度，分析不同聚丙烯酰胺浓度对超滤运行的影响。

2 结果与讨论

2.1 进水聚丙烯酰胺浓度为23 mg／L左右时

控制超滤进水中聚丙烯酰胺浓度在23 mg／L左右，连续运行约一个月，超滤工艺段产水率和进水压力随运行时间变化的情况见图1。

图1 超滤运行情况

运行期间聚丙烯酰胺的监测结果显示超滤进水聚丙烯酰胺平均浓度为22.5 mg／L。结合运行期间聚丙烯酰胺的监测结果可看出：聚丙烯酰胺浓度较高，超滤段对聚丙烯酰胺的截留率也较高，大约为53.5%，说明有大量聚丙烯酰胺被超滤膜截留，发生了较严重的堵塞，进水压力迅速上升，产水率波动较大，约为58.1%～80.5%。经过化学清洗后，进水压力显著降低，但膜堵塞的情况很快再次出现，造成进水压力上升。由此可见，超滤进水聚丙烯酰胺浓度在23 mg／L左右时，膜堵塞的情况严重，导致进水压力升高，影响了超滤工艺段的有效运行，需要通过频繁的清洗才能保证相对稳定的产水率。

2.2 进水聚丙烯酰胺浓度为19 mg／L左右时

控制超滤进水中聚丙烯酰胺浓度在19 mg／L左右，连续运行约一个月，运行情况见图2。

如图2所示，当超滤进水中聚丙烯酰胺浓度控制在19 mg／L左右时，超滤段进水压力在0.115 MPa左右，运行5 d后进水压力出现剧烈波动，进水压力最高增加至0.140 MPa左右。随着进水压力的变化，超滤段产水率则呈现阶段性逐渐下降的趋势，监测1～5 d时，超滤段产水率在80%左右。随着进水压力迅速上升，产水率波动较大，为60.8%～85．3%。运行期间，超滤工艺段进水的聚丙烯酰胺浓度在19 mg／L左右，超滤膜对聚丙烯酰胺的截留率约为74%，说明大量聚丙烯酰胺被超滤膜截留。由此可见，当超滤进水聚丙烯酰胺浓度在19 mg／L左右时，由于浓度偏高，造成了一定的膜堵塞，导致进水压力升高和相应产水率的下降，影响了超滤工艺段的有效运行。

图2 超滤运行情况

2.3 进水聚丙烯酰胺浓度为5.8 mg／L左右时

控制超滤进水中聚丙烯酰胺浓度在5.8 mg／L左右，连续运行约一个月，超滤工艺段产水率和进水压力随运行时间变化的情况见图3。

根据运行期间的聚丙烯酰胺的监测结果，超滤进水聚丙烯酰胺浓度在5.8 mg／L左右，超滤膜对聚丙烯酰胺截留率较低，约为30.5%。结合聚丙烯酰胺监测数据，说明膜对聚丙烯酰胺的截留作用较弱，通过化学清洗后，能够保持稳定的产水率，但膜堵塞的情况很快再次出现，造成进水压力上升。由此可见，超滤进水聚丙烯酰胺浓度在5.8 mg／L左右时，膜堵塞的情况仍然较严重，需要通过频繁清洗才能保持稳定的产水率。

2.4 进水聚丙烯酰胺浓度为2.4 mg／L左右时

控制超滤进水中聚丙烯酰胺浓度在2.4 mg／L左右，连续运行约一个月，运行情况见图4。

图4 超滤运行情况

如图4所示，当超滤进水中聚丙烯酰胺浓度控制在2.4 mg／L左右时，超滤段对聚丙烯酰胺的截留率在13%左右，说明超滤膜对低浓度聚丙烯酰胺的去除和截留效果不明显，膜堵塞现象不突出。超滤段进水压力在12 d后升高至0.03 MPa并在后续运行过程保持稳定。而产水率在1～12 d不稳定，在82%上下波动，运行12 d后产水率稍有波动后趋于稳定，最终维持在82.78%。由此可见，当进水聚丙烯酰胺浓度在2.4 mg／L时，超滤工艺段运行较稳定。