絮凝-吸附法处理气田含汞污水的实验研究

匡春燕 蒋洪 金伟 李延娜 徐菁

摘      要：絮凝-吸附法是将絮凝和吸附两种技术组合用于含汞气田水的处理。实验采用絮凝-吸附法处理KL气田的含汞污水，结果发现，对原水进行预处理：适当调节原水的pH值，加入90 mg/L的絮凝剂聚合氯化

铝（PAC），再加入2 mg/L助凝剂聚丙烯酰胺（PAM），污水再通过载银活性炭吸附进行深度处理，净化水中汞含量可低于50 ?g/L，符合我国气田含汞污水的排放标准。絮凝-吸附法处理气田含汞污水具有可行性，值

得进一步探究。

关  键  词：气田;含汞污水;絮凝-吸附法;活性炭

中图分类号：TQ 085       文献标识码： A       文章编号： 1671-0460（2019）08-1679-04

Abstract： The flocculation-adsorption method is a combination of flocculation and adsorption technologies for the treatment of mercury-containing gas field wastewater. This method was adopted to treat mercury-containing wastewater in KL gas field in the experiment. The wastewater was pretreated by adjusting the pH value appropriately， adding 90 mg/L flocculant polyaluminium chloride （PAC） and 2 mg/L coagulant aid polyacrylamide （PAM）， and then the wastewater was further treated by silver-loaded activated carbon adsorption. The results showed that the mercury content in treated water was reduced to less than 50 ?g/L， which accorded with the discharge standard in China. It is feasible to treat mercury-containing wastewater in gas field by flocculation-adsorption method.Key words： Gas field; Mercury-containing wastewater; Flocculation - adsorption; Activated carbon

汞是常温下唯一呈液态的金属，汞及其化合物具有高毒性和腐蚀性，同时汞具有挥发性及迁移性：含汞气田水中的汞进入生态圈会导致严重的环境污染。世界八大公害事件之一的日本水俣病事件就是由甲基汞污染食

物链引起的，该事件导致数万人受到危害[1]。我国气田含汞污水排放必須遵循GB 8978-1996《污水综合排放标准》的规定：含汞气田排放水中不得检测出烷基汞，总汞的含量不得高于50 ?g/L [2]。

1  絮凝-吸附法的应用现状

目前，国内外新开发的气田中汞含量较高，已经报道过的天然气汞含量较高的地区有东南亚、东欧、南美、北海及北非。M. Zettlitzer等[3]报道了德国北部气田的天然气中汞含量为4 000 ?g/m3，荷兰Rotliegend气

田天然气中汞含量为300～500 ?g/m3，Groningen气田天然气中汞含量为180～200 ?g/m3，我国海南福山油田生产的油田气中汞含量为100 ?g/m3，雅克拉凝析气田气中汞含量为31 ?g/m3，吉林油田公司松原采气厂长岭天

然气净化站天然气中汞含量为360 ?g/m3 [4，5]。天然气生产过程中伴随产生的气田水中汞含量也较高，气田水中汞的形态主要包括悬浮汞、有机汞（甲基汞、乙基汞）、无机汞和单质汞[6-8]。未经处理的气田水直

接排放会破坏生态环境、影响正常生产和危害操作人员的健康与安全。絮凝-吸附法是将絮凝和吸附两种技术组合用于含汞气田水的处理[9]。泰国国家石油管理局勘探生产公司曾采用絮凝-吸附法处理Bongkot气田排

出的含油、含汞气田水，处理后的净化水可以直接排入海水中，该方法可使处理后的排放水中油含量和汞含量达到泰国的相关排放标准[10]。Bongkot气田的应用实例表明：絮凝-吸附法处理气田含汞污水安全可靠、效果良好，值得借鉴和进一步探究、开发。

2  实验及方法

2.1  水质情况

2014年5月从KL气田中央处理厂液液分离器处取原水进行各项水质指标检测，检测项目主要包括pH值、汞含量、油含量、悬浮物含量及各种阴阳离子含量等。检测结果如表1所示。由表1可知，KL气田水水质成分较为复杂，属于CaCl2型含汞污水，总汞含量在52～651 μg/L之间，原水pH值在5.1 ～5.8之间，呈弱酸性。原水具有以下特点：

（1）原水中油含量高且变化幅度较大，其值在94～123 mg/L之间;

（2）原水中悬浮物含量较高，其值在99～260 mg/L之间;

（3）原水中总铁含量较高，且变化幅度较大，与水中的溶解氧接触后形成Fe3+易引起管线及设备的腐蚀。

分析可知，KL气田污水成分比较复杂、重金属离子（包括各种形态的汞）的含量较高，油含量、悬浮物含量较高，污水的pH值较低，存在一定的腐蚀问题。依据GB 8978-1996《污水综合排放标准》中的相关要求，该气田采出水的总汞含量高于允许的排放限值。

2.2  实验目的及方法

絮凝作为气田污水的预处理方法，吸附法作为低含汞污水的深度处理方法，将两者组合使用，可脱除污水中的油、悬浮物和各种形态的汞。实验旨在考察絮凝-吸附法对气田含汞污水的脱汞效果，同时测定水处理汞吸附剂对不同进水汞含量的适应性情况。

目前，常用的水处理汞吸附剂有改性活性炭（载硫/载银活性炭），活性炭纤维、Thiol-SAMMS、硅质材料及相关改性吸附剂等。考虑到改性活性炭成本较低，容易与水分离且再生方便，实验选用改性活性炭（载银活性炭）作为汞吸附剂，可通过活性炭上负载的功能基团（单质银）对汞进行吸附，载银活性炭的性能参数如表2所示。

采用絮凝-吸附法处理气田含汞污水，首先对原水进行预处理：适当调节原水的pH值，加入90 mg/L的絮凝剂聚合氯化铝（PAC），再加入2 mg/L助凝剂聚丙烯酰胺（PAM），通过加剂絮凝预处理去除气田污水中大部分的油、悬浮物、单质汞及含汞悬浮物;预处理后的污水再经汞吸附装置进行深度处理，去除污水中残留的汞。实验采用测汞仪测定原水、原水预处理后进入汞吸附装置的污水、凈化水的汞含量，考察该絮凝-吸附法对气田水中汞的去除效果及水处理汞吸附剂对不同进水汞含量的适应性。

2.3  实验装置及测汞仪

汞吸附实验装置主要由入口泵（型号：ASP5526）、缓冲罐、高效过滤器、汞吸附装置（吸附柱规格为Φ150×1 340，吸附剂为载银活性炭）、流量计和压力表等组成。小试实验装置如图1所示，载银活性炭吸附脱汞

的实验流程如图2所示。

实验采用俄罗斯LUMEX公司生产的RA-915+汞分析仪对汞含量进行检测，该仪器及配套组件如图3所示。RA-915+塞曼效应汞分析仪采用原子吸收原理和赛曼效应高频调制偏振光等世界领先技术，适合于野外现场作业，

可以在完全不需要样品预处理和汞吸附富集的情况下，对固体、液体、气体样品直接进行总汞含量的测定。该仪器具有检测速度快、分析成本低廉、效率极高、精度高、操作方便、性价比高等优点。

2.4  脱汞效果的测定

2014年5月28日至2014年6月1日在KL气田现场对小试实验装置进行调试和运行。将10L载银活性炭装入汞吸附实验装置中，取中央处理厂液液分离器处的原水，首先测定原水中的汞含量并记录。对原水进行絮凝加剂预处理，定期取预处理后进入汞吸附实验装置的污水，测定其汞含量并记录，将进水流量设定为30 L/h（即停留时间为20 min），定期取净化水，测定其汞含量并记录。小试实验结果表明：原水中的总汞含量为122～285 μg/L，预处理后进入汞吸附实验装置的污水汞含量为16.7～120 ?g/L，处理后净化水中总汞含量为0.19～4.5 μg/L，净化水汞含量低于50 ?g/L，符合我国气田含汞污水的排放标准（总汞的含量不高于50 ?g/L）。小试实验装置处理气田水的脱汞效果如表3所示。

（1）气田含汞污水经加剂絮凝预处理后，原水的汞含量大幅度降低，但仍高于允许排放限值，需进一步处理去除残余的汞;

（2）预处理后的污水经汞吸附实验装置吸附，深度处理后，净化水中的汞含量低于50 ?g/L，符合我国气田含汞污水排放标准。

（3）针对不同汞含量的进水，净化水中的汞含量呈现一定程度的波动（汞含量在16.7～120 ?g/L的范围内），但均低于50 ?g/L的排放标准，说明载银活性炭对不同进水汞含量的适应性较强，汞去除率高，絮凝-吸附法

处理气田含汞污水具有可行性。

3  结束语

气田含汞污水的危害巨大，研究含汞污水处理方法，为含汞气田污水处理选择适当的脱汞方法提供依据，对保护人员健康、环境安全和防止汞污染具有重要的工程应用价值。小试实验结果表明，絮凝-吸附法处理气田含汞污水具有可行性，值得进一步探究。

参考文献：

[1]匡春燕，蒋洪，乔在朋. 含汞气田污水脱汞新技术[J]. 油气田环境保护， 2015，25 （2）： 24-26.

[2]GB 8978-1996，污水综合排放标准[S]. 北京：中国标准出版社，1998.

[3]Zettlitzer M， Sch?ler H F， Eiden R， et al. Determination of elemental， inorganic and organic mercury in north German gas condensates and formation brines[C].SPE international symposium

on oilfield chemistry，1997： 509-516.

[4]夏静森， 王遇冬， 王立超. 海南福山油田天然气脱汞技术[J]. 天然气工业， 2007， 27（7）： 127-130.

[5]李明， 付秀勇， 叶帆. 雅克拉集气处理站脱汞工艺流程改造[J]. 石油与天然气化工， 2010， 39（2）： 112-114.

[6]张峰，李森，刘涛，等. 气田水中汞的赋予形态分析及其脱除方法[J]. 科学技术与工程， 2016， 34（16）：321-324.

[7]徐磊， 宋昌盛， 王宸. 原子荧光光谱法测定汽油中的汞含量[J]. 当代化工， 2017， 46 （07）： 1498-1500.

[8]严启团，唐楚寒，王淑英，等.气田水中汞的形态分析[J]. 当代化工，2018，47（04）：848-850.

[9]王阳，李重剑. 迪那2气田含汞污水的处理[J]. 油气田地面工程，2012，31（2）：4-6.

[10]Dr. Teerapon Soponkanabhorn， Anthony John Keeling. Bongkot Floating Storage and offloading facility Mercury contaminated wastewater treatment and disposal[C]. SPE 73958， 2002.