论污水处理高效反相破乳剂应用分析

徐欣

【摘  要】随着油田的进一步开发，油田采出液的含水明显升高，采出液中水包油（O/W）乳状液所占比重越来越大，O/W 乳状液的乳化程度相对更加严重，油水界面结构更加复杂，从而破乳脱水难度也将更大，单一的油溶性破乳剂已很难满足实际应用需求，常需要配合使用反相破乳剂以达到理想的油水分离效果。

【关键词】污水处理;反相破乳剂;油水界面

1 反相破乳剂破乳机理

反相破乳剂的破乳过程分为 3 个步骤：乳滴聚集，界面膜破裂和乳滴聚并。乳滴聚集即反相破乳剂可以降低水滴间的静电斥力，中和水珠表面所带负电荷，针对这种负电性，加入带有相反电荷的物质中和电荷，压缩破坏双电层，削弱界面膜强度，促进水滴互相接触和聚集，并形成桥联和絮凝作用，使乳状液的稳定性变差，乳化液滴相互碰撞聚集，达到破乳、油水分离的目的。

界面膜破裂即反相破乳剂具有的表面活性剂，可以取代天然乳化剂，吸附于油水界面膜上，构成新的界面膜，降低原有界面膜的强度和稳定性;其反相作用可使乳液在 W/O 型和 O/W 型之间互相转换，在反相过程中，界面膜容易破裂从而加速破乳。乳滴聚并过程中，聚集成团的液滴合成一个直径更大的大液滴，导致液滴数目减少，从油相中逐步沉积出来，最后造成乳状液破坏。

针对其作用机理，高效反相破乳剂的开发应从以下几个方向入手：有很强的正电性，足以中和乳化剂形成的负电荷;有很强的絮凝能力，能够把乳状液微粒絮凝起来，便于形成大的絮团;有很强的表面活性，可以降低乳状液的界面能。

2 污水处理用反相破乳剂应用现状

近年来，随着油田采出液中水包油乳状液的比重增大，导致其破乳脱水难度进一步增加。为解决此问题，国内外各油田都在针对本油田的现场工况、油水物性进行研制开发高效污水处理用反相破乳剂，以下是目前已经报道的反相破乳剂的应用情况。

非聚醚类新型高效反相破乳剂 BH-532，在某油田应用效果良好。反相破乳剂 BH-532 为丙烯酸酯共聚物，该药剂以苯乙烯（ST）、丙烯酸乙酯（EA）、甲基丙烯酸（MAA）和丙烯酰胺（AM）为原料，利用乳液聚合法制得。以除油率为主要指标对该药剂的净水性能进行考察，发现该药剂净水性能良好。在油田开展试验，在加注量为 30 mg/L 时水系统各级设备出口水中含油值均有明显下降，同时水系统药剂清水剂及絮凝剂加注量有不同程度降低，核桃壳出口及缓冲罐出口水质稳定含油值低于 10 mg/L，满足排放标准。

油田某平台污水处理量大，设备体积小，处理时间短，对水处理药剂效果要求极高，长期应用进口药剂。以聚丙烯酰胺为主要原料，合成了一种高效净水反相破乳剂 TS-F7601，净水效果良好。使用该药剂在现场开展试验，当加注浓度为 52 mg/L～54 mg/L 时，水处理效果良好，平台流程运行稳定，配合现场破乳剂及清水剂使用时，注水含油均值<50 mg/L，满足油田注水要求。

针对二元驱采出污水净水困难的特性进行分析，发现乳状液净水困难的主要原因是聚合物与表面活性剂的协同作用使乳状液稳定，难以破乳。针对采出液的特性，以丙烯酰胺、N，N-亚甲基双丙烯酰胺和自制阳离子单体MB-50 为原料，制得反相破乳剂 WRD-34。对该药剂的净水性能进行考察，以除油率为主要指标，发现该药剂对二元驱污水除油率达到 82.6 %，净水效果好于其他常用药剂。

油田产液乳化严重，污水系统流程停留时间短，净水十分困难。根据该油田产液性质，有针对性开发的具有星状结构的阳离子聚季铵盐类反相破乳剂 TS-786A，不仅具备快速破乳效果同时有良好的净水效果。现场评价时该药剂净水效果良好，使用该药剂在现场开展试验，当加注浓度为 5 mg/L 时，缓冲罐出口水中含油值为 24.1 mg/L，比试验前降低 26 %，满足排海标准。现场使用的反相破乳剂 TS-761L 为聚季铵盐与聚铝复配药剂。近年来，随着该油田开采，产液含水率上升，液量明显提高，在原有设备应用的条件下，污水系统停留时间减少，处理压力增加，原有反相破乳剂已经不能达到污水处理标准。针对现场问题开发出了三代枝状聚胺类阳离子反相破乳剂KYOR，对其除油率进行考察，发现支化度最高的 3.0代聚酰胺-胺制备的 KYOR-3 的除油效果最好。选择该药剂与现场在用破乳剂 DGF-18B 共同开展试验，该药剂在加注浓度为 30 mg/L 的情况下，注水含油值达到 17.8 mg/L，比试验前降低 91 %，同时粒径中值和悬浮物固体含量达标，水质满足该油田注水标准。

污水處理站污水组成复杂，上游开展提产作业、加注药剂种类繁多均造成其污水处理难度增大，难以达到注水标准。针对乳化液成分复杂、含有机械杂质影响脱水的特性开发出的反相破乳剂 BH-1，该药剂采用无机和有机高分子反应制得，具备恰当的活性基团同时絮凝能力较好。现场开展试验，加注浓度为 100 mg/L 时，回注水中含油值为 15.8 mg/L、机械杂质为 2.1 mg/L，满足含油污水回注标准。

研制开发的反相破乳剂 CW-01，该药剂为阳离子聚醚类药剂，可通过卷扫及架桥作用快速实现油水分离，起到净化水质的效果。该药剂是国内最早的自主研发反相破乳剂，在胜利油田、新疆油田和南阳油田均取得了较好的污水脱油处理效果。中国石油大学开发的阳离子聚多胺类反相破乳剂 PEA-01，破乳及净水效果良好，通过改变原材料比例合成最佳产物，考察该药剂在不同浓度下的净水效果，可看出该药剂在最佳加注浓度 60 mg/L 下净水效果优于 CW-01。

针对稠油的油品性质，且污水高含油的特点，研制开发了一种由甲醛、丙酮、多胺为原料合成的反相破乳剂 KW-04，该药剂通过碰撞聚结机理使小油珠变成大油珠，而实现油水分离。对其净水性能进行考察，发现在最优处理条件下除油率均可达到 90 %以上。随着油田进一步开采，产液性质出现变化，原有反相破乳剂已无法满足流程需求，针对污水性质及处理流程进行药剂优化，开发出反相破乳剂 PDM-1，当加入 30 mg/L 时，外排污水含油均值从 1 995 mg/L 最低降到 230 mg/L，应用效果良好。

油田随原油开采含水率明显提高，为满足产油要求，产液量也同步增加。为此，该油田产生大量含油污水，在处理工艺保持不变的情况下设备停留时间大幅减少，造成处理难度极大提升。

开发阳离子聚醚类反相破乳剂RD-1，可以快速实现油水分离并起到净水效果，采用该药剂针对油田各区块进行室内效果评价，该药剂在脱水速度、脱水率及净水效果各方面均优于现场在用药剂。选取该药剂在采油厂开展现场试验，该药剂性能明显优于在用药剂，不但降低原油含水率，提高污水水质，还可以降低设备温度，减少药剂加注浓度。

3 结语

随着油田的 O/W 型乳状液乳化程度加重，处理难度也急剧增加。虽然目前反相破乳剂的研制及应用取得了阶段进步，但新型高效反相破乳剂还有待于进一步开发。新型反相破乳剂的研制方向为非聚醚类及阳离子型高效反相破乳剂;将破乳、清水、杀菌等多功能集于一身多功能处理剂、生物破乳剂及生物絮凝剂。

参考文献：

[1]郝玉兰，程焱召，张荣明.聚阳离子腐植酸的合成与破乳性能研究[J].科学技术与工程，2011，11（36）：9085-9087.

[2]任海晶，李俊华，刘彦锋，等.新型高效原油破乳剂SHY405的研制及其在小河集输站的应用[J].广东化工，2011，38（12）：23-24.

[3]李志国，丁涌，左毅，等.稀油处理站低温高效脱水技术[J].油气田地面工程，2011，30（12）：28-30.