油田污水处理用浮选剂的研究与应用

李世洪 张涛 孙岩 刁松涛

摘要：浮选剂是油田污水气浮净化工艺中必须配套添加的化学药剂之一。其效率受气泡与颗粒的碰撞、吸附效率有关。分别选择与处理污水匹配的表面活性剂、高分子化合物、助电解质等功能组分并通过优化复配比，可以获得针对性强、效率高的浮选剂。

关键词：油田污水;气浮;浮选剂;表面活性剂

1 前言

油田污水中一般含有大量的原油、悬浮固体。在回注或外排前，必须对污水进行净化处理，并达到规定的标准要求。

污水净化主要有沉降分离、过滤、气浮等工艺，配合不同工艺，需要添加不同的化学药剂。

配合沉降分离工艺：需要添加反相破乳剂，使以乳化形式存在的原油充分破乳，为沉降分离创造必要条件;在悬浮固体含量较高时，需要添加絮凝剂，将粒径微小、调试分散的悬浮颗粒聚并，提高分离效率。

过滤分离工艺：需要添加絮凝剂、助凝剂，在聚并调试分散的微波固体颗粒的同时，改善絮体的过滤性能。

气浮分离工艺：需要添加浮选剂，提高欲分离分散颗粒与气泡的结合效率，实现污水中分散原油、固体颗粒的高效分离。

在三种污水净化工艺中，气浮分离具有占地面积小、分离效率高等优点，在海外油田中得到了比较广泛的应用。

2 浮选剂的作用机理

2.1 气浮过程的组成

污水的气浮过程，由三个过程组成：

     气泡与悬浮油滴、悬浮固体颗粒碰撞;

     气泡与悬浮油滴、悬浮固体颗粒粘附;

     气泡携带油滴、悬浮固体颗粒上浮了。

2.2 气浮效率影响因素

气浮除油和机械杂质的效率取决于气泡与油滴、悬浮固体颗粒的碰撞效率和粘附效率。即：除油（机械杂质）率=碰撞效率×粘附效率

2.2.1 碰撞效率

碰撞效率符合经验公式（1）：

2.2.3 气浮效率影响因素

通过对式（1）和（2）中参数分析，影响气浮效率的主要因素如下：

气泡大小：气泡直径变小，有利于提高碰撞效率;

油滴大小：油滴直径变大，有利于提高碰撞效率;

双电层：悬浮颗粒表面的双电层的存在，降低气泡与悬浮颗粒的粘附效率;

温度：温度升高，会降低气泡与悬浮颗粒的粘附效率。

3 浮选剂的研究与应用

3.1 浮选剂组成研究

根据气浮效率的影响因素分析，浮选剂的理想组份中应该包括如下特性的化学药剂。

（1）表面活性剂：通过选择与污水匹配的表面活性剂，最大限度地降低污水表面张力，为降低气泡直径和提高气泡稳定性创新条件。

（2）高分子化合物：根据污水中颗粒的粒径分布、颗粒的主要组成特点，选择合适的高分子化合物，对分散的颗粒进行有效聚并，提高分散颗粒的粒径并可提高与气泡的结合效率。

（3）助电解质：根据污水颗粒的带电性质，选择适用的助电解质，以消除分散颗粒表面吸附的雙电层，提高碰撞与粘附效率。

在对各组分进行研究并确定后，通过正交实验设计，对各组分的配比进行了优化，研发出DFL浮选剂。

3.2 性能评价

针对海外某油田污水，对DFL浮选剂进行了适用性评价。

3.2.1 污水组成

污水基本组成见表1。

该污水具有高矿化度、高氯离子的组成特点，水中含油量、机械杂质含量波动较大的特点。

3.2.2DFL浮选剂性能评价

根据水质组成，利用该油田原油配制模拟水，进行药剂性能评价。

3.2.2.1 温度实验

实验条件：

实验结果：

实验结果见表2。

3.2.2.2 加药量实验

实验条件：

     模拟水：水中含油40mg/L，悬浮物含量30mg/L;水中含油 250mg/L，悬浮物含量50mg/L

     温度：30℃

     加药量：10mg/L，30mg/L，50mg/L，75mg/L，100mg/L

     浮选剂：DFLA-R-1

实验结果：

实验结果见表3。

4 结论

浮选剂的效率受气泡与分散颗粒的碰撞和吸附效率的影响;

通过选择与目标污水匹配的表面活性剂、高分子化合物及助电解质，可以得到适用、高效的浮选剂。

DFL浮选剂对高矿化度污水中水中含油、机械杂质含量的波动具有很好的适应性。