聚合物驱含油污水的聚集特性
2015-07-13 10:14 分类：技术应用 来源： 中国污水处理工程网
在含油污水处理系统中，絮体和油珠的大小、形态在很大程度上影响着水处理流程的运行工况和出水水质，而污水中絮体和油珠的大小、形态又受到诸多因素的影响，如絮凝条件、油含量、固体悬浮物含量、聚合物浓度等。聚合物驱采油污水不同于一般的含油污水，除含有油、固体颗粒、无机盐和细菌等常规采油污水含有的物质外，还含有大量残余难降解的聚合物，使其具有乳化程度高、黏度大、携带泥沙量大、油滴初始粒径小的特点，其中粒径小于10 μm 的油滴占90%以上。此外污水中的聚合物还会干扰絮凝剂的使用效果，使絮凝作用变差。正是因为聚合物驱采油污水的这些特殊性质，增加了污水处理难度，使处理后出水中的油含量、悬浮固体含量严重超标。笔者模拟渤海JZ9-3 油田聚合物驱采油污水，研究了油含量、固体悬浮物含量、聚合物浓度对油珠及悬浮物的亚微观聚集形态、表面电荷及污水稳定性的影响，旨在探讨聚合物驱采油污水处理低效的原因。
1 实验部分
1.1 实验仪器和材料
仪器：LEICA BME 电子显微镜，上海徕卡显微系统有限公司;高剪切混合乳化机，江苏启东市长江化工机械有限公司;JS94H 型微电泳仪，上海中晨数字技术设备有限公司;AquafastⅡ型浊度仪，德国赛默电子公司;ZXP-30L 型自吸循环式配浆机，青岛海通达专用仪器厂。
材料：聚丙烯酰胺(PAM)，法国FP3640C，相对分子质量为2.3×107;钠搬土;标准原油，取自渤海 JZ9-3 油田;模拟矿化水(参照JZ9-3 油田聚合物驱采油污水水质分析结果配制)，其水质见表 1;JZ9-3 油田斜管隔油池入口水。
1.2 实验方法
1.2.1 模拟含油含聚污水的配制
称取一定量的PAM 溶于上述模拟矿化水中，充分静止自行溶胀24 h 后，搅拌均匀;再加入一定量的标准原油和钠搬土，于自吸式配浆机中以3 000 r/min 剪切40 min，加少量石油醚助溶，高速剪切使标准原油充分乳化，静止后弃去表面浮油待用。
1.2.2 测定方法
采用LEICA BME 电子显微镜观察油珠和絮体的聚集情况，并利用显微镜测微尺技术测定其尺寸大小，分析聚合物驱含油污水的聚集特性及亚微观结构;用Zeta 电位表示表面电荷，采用JS94H型微电泳仪进行测定; 采用污水浊度变化来判断污水稳定性，污水浊度采用AquafastⅡ 型浊度仪测定。
2 实验结果与讨论
2.1 聚合物浓度对油珠及悬浮物的聚集特性及表面电荷的影响
取配制好的模拟矿化水，加入不同量的聚丙烯酰胺及一定量的标准原油和钠搬土配制成模拟含聚含油污水，其中SS 为200 mg/L，含油量以实测含油量为准，实验温度为30 ℃。聚合物浓度对油珠及悬浮物的聚集特性及表面电荷的影响如表 2 所示。
由表 2 可知，在含油量相近、固体悬浮物含量一定的情况下，随着污水中聚合物浓度的增加，污水中的油珠、悬浮物絮体以及带电颗粒的Zeta 电位绝对值都有变大的趋势。这可能是由于聚合物的浓度增加，黏度增大，其包裹油珠、悬浮物的能力增强，从而使油珠、悬浮物絮体变大;另外，随聚合物浓度的增加，油水界面水膜强度增大，界面电荷增强，污水中的细小悬浮颗粒更易吸附于固液界面上，使Zeta 电位绝对值增大。界面膜强度和Zeta 电位绝对值增大时，乳状液稳定性高，污水处理难度加剧。
2.2 含油量对油珠及悬浮物的聚集特性及表面电荷的影响
向模拟矿化水中加入一定量的聚丙烯酰胺和钠搬土及不同量的标准原油配制成模拟含聚含油污水，其中聚合物质量浓度为300 mg/L，SS 为200 mg/L，含油量以实测含油量为准，实验温度为30 ℃。含油量对油珠及悬浮物的聚集特性及表面电荷的影响如 表 3 所示。
由表 3 可知，随着污水中含油量的增加，污水中的絮体和油珠均有变大的趋势，而Zeta 电位没有显著的改变。其原因可能是油含量增加，絮体黏附更多油珠体积变大，小油珠碰撞聚集几率增加，导致油珠变大。带电颗粒的Zeta 电位绝对值变化不明显，说明污水中聚合物浓度一定时，污水中的细小悬浮颗粒物和油珠的带电状况趋于稳定，也进一步表明聚合物才是影响Zeta 电位的主要原因之一，是影响污水处理效率的主要因素。
2.3 固体悬浮物含量对油珠及悬浮物的聚集特性及表面电荷的影响
向模拟矿化水中加入一定量的聚丙烯酰胺和标准原油及不同量的钠搬土配制成模拟含聚含油污水，其中聚合物质量浓度为300 mg/L，含油量以实测含油量为准，实验温度为30 ℃。固体悬浮物含量对油珠及悬浮物的聚集特性及表面电荷的影响见 表 4。
由表 4 可知，随着污水中固体悬浮物含量的增加，污水中的油珠、悬浮物絮体变大，且大尺寸的絮体数量增加显著。其原因可能是固体悬浮物浓度增加，小颗粒增多，碰撞聚集的几率增加，导致体积变大;同时也可能有固体悬浮物黏附到油珠上或被油珠所包裹，导致油珠变大。说明水中悬浮物对絮体、油珠的聚集影响显著。但污水中悬浮物含量的变化对带电颗粒的Zeta 电位影响不显著，说明污水中聚合物含量一定时，在一定范围内增加悬浮物含量不会显著改变Zeta 电位，也进一步说明聚合物是通过影响污水Zeta 电位来影响污水稳定性，从而影响污水处理效率。
2.4 聚合物驱采出污水的聚集特性
取JZ9-3 斜管隔油池入口水2 000 mL，并分别加入100 mg/L 和200 mg/L 的聚丙烯酰胺，搅拌均匀，在55 ℃下放置不同的时间，测定不同时间下的污水浊度，结果如图 1 所示。
图 1 含聚污水在现场温度(55 ℃)下的稳定性研究
由图 1 可知，沉降20～30 min 后浊度基本不再变化，表明含聚污水的聚集特性较差，但稳定性很好;另外，采出污水中的聚合物浓度越高，其稳定性越好。原因是污水中聚合物的主体部分亲水性较好，分布在水相中，疏水基团伸入油相造成空间障碍，使油珠难以聚结，同时聚合物在油水界面间的吸附和沉集，增加了油水界面膜的厚度和强度，界面电荷增强，降低了分散相和分散介质界面自由焓，使聚结倾向降低，乳状液稳定性增加，使污水的浊度变化很小。具体参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。
3 结论
通过对聚合物驱含油污水聚集特性及表面电荷的研究得出：
(1)随着聚合物浓度或油含量的增加，污水中的油珠、絮体都有变大的趋势。
(2)随固体悬浮物含量的增加，污水中的絮体、油珠不仅有变大的趋势，且大尺寸的絮体数量显著增加。
(3)聚合物浓度越高，带电颗粒的Zeta 电位绝对值越高;而含油量、固体悬浮物含量增加，带电颗粒的Zeta 电位变化不明显，说明聚合物是影响Zeta 电位的主要原因之一。
(4)聚合物浓度越高，污水的稳定性越高，其浊度随时间的变化越小。
(5)污水Zeta 电位为负值，加入带正电荷的药剂对油珠和絮体的聚集较为有利。
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1 实验部分
1.1 实验仪器和材料
仪器：LEICA BME 电子显微镜，上海徕卡显微系统有限公司;高剪切混合乳化机，江苏启东市长江化工机械有限公司;JS94H 型微电泳仪，上海中晨数字技术设备有限公司;AquafastⅡ型浊度仪，德国赛默电子公司;ZXP-30L 型自吸循环式配浆机，青岛海通达专用仪器厂。
材料：聚丙烯酰胺(PAM)，法国FP3640C，相对分子质量为2.3×107;钠搬土;标准原油，取自渤海 JZ9-3 油田;模拟矿化水(参照JZ9-3 油田聚合物驱采油污水水质分析结果配制)，其水质见表 1;JZ9-3 油田斜管隔油池入口水。
1.2 实验方法
1.2.1 模拟含油含聚污水的配制
称取一定量的PAM 溶于上述模拟矿化水中，充分静止自行溶胀24 h 后，搅拌均匀;再加入一定量的标准原油和钠搬土，于自吸式配浆机中以3 000 r/min 剪切40 min，加少量石油醚助溶，高速剪切使标准原油充分乳化，静止后弃去表面浮油待用。
1.2.2 测定方法
采用LEICA BME 电子显微镜观察油珠和絮体的聚集情况，并利用显微镜测微尺技术测定其尺寸大小，分析聚合物驱含油污水的聚集特性及亚微观结构;用Zeta 电位表示表面电荷，采用JS94H型微电泳仪进行测定; 采用污水浊度变化来判断污水稳定性，污水浊度采用AquafastⅡ 型浊度仪测定。
2 实验结果与讨论
2.1 聚合物浓度对油珠及悬浮物的聚集特性及表面电荷的影响
取配制好的模拟矿化水，加入不同量的聚丙烯酰胺及一定量的标准原油和钠搬土配制成模拟含聚含油污水，其中SS 为200 mg/L，含油量以实测含油量为准，实验温度为30 ℃。聚合物浓度对油珠及悬浮物的聚集特性及表面电荷的影响如表 2 所示。
由表 2 可知，在含油量相近、固体悬浮物含量一定的情况下，随着污水中聚合物浓度的增加，污水中的油珠、悬浮物絮体以及带电颗粒的Zeta 电位绝对值都有变大的趋势。这可能是由于聚合物的浓度增加，黏度增大，其包裹油珠、悬浮物的能力增强，从而使油珠、悬浮物絮体变大;另外，随聚合物浓度的增加，油水界面水膜强度增大，界面电荷增强，污水中的细小悬浮颗粒更易吸附于固液界面上，使Zeta 电位绝对值增大。界面膜强度和Zeta 电位绝对值增大时，乳状液稳定性高，污水处理难度加剧。
2.2 含油量对油珠及悬浮物的聚集特性及表面电荷的影响
向模拟矿化水中加入一定量的聚丙烯酰胺和钠搬土及不同量的标准原油配制成模拟含聚含油污水，其中聚合物质量浓度为300 mg/L，SS 为200 mg/L，含油量以实测含油量为准，实验温度为30 ℃。含油量对油珠及悬浮物的聚集特性及表面电荷的影响如 表 3 所示。
由表 3 可知，随着污水中含油量的增加，污水中的絮体和油珠均有变大的趋势，而Zeta 电位没有显著的改变。其原因可能是油含量增加，絮体黏附更多油珠体积变大，小油珠碰撞聚集几率增加，导致油珠变大。带电颗粒的Zeta 电位绝对值变化不明显，说明污水中聚合物浓度一定时，污水中的细小悬浮颗粒物和油珠的带电状况趋于稳定，也进一步表明聚合物才是影响Zeta 电位的主要原因之一，是影响污水处理效率的主要因素。
2.3 固体悬浮物含量对油珠及悬浮物的聚集特性及表面电荷的影响
向模拟矿化水中加入一定量的聚丙烯酰胺和标准原油及不同量的钠搬土配制成模拟含聚含油污水，其中聚合物质量浓度为300 mg/L，含油量以实测含油量为准，实验温度为30 ℃。固体悬浮物含量对油珠及悬浮物的聚集特性及表面电荷的影响见 表 4。
由表 4 可知，随着污水中固体悬浮物含量的增加，污水中的油珠、悬浮物絮体变大，且大尺寸的絮体数量增加显著。其原因可能是固体悬浮物浓度增加，小颗粒增多，碰撞聚集的几率增加，导致体积变大;同时也可能有固体悬浮物黏附到油珠上或被油珠所包裹，导致油珠变大。说明水中悬浮物对絮体、油珠的聚集影响显著。但污水中悬浮物含量的变化对带电颗粒的Zeta 电位影响不显著，说明污水中聚合物含量一定时，在一定范围内增加悬浮物含量不会显著改变Zeta 电位，也进一步说明聚合物是通过影响污水Zeta 电位来影响污水稳定性，从而影响污水处理效率。
2.4 聚合物驱采出污水的聚集特性
取JZ9-3 斜管隔油池入口水2 000 mL，并分别加入100 mg/L 和200 mg/L 的聚丙烯酰胺，搅拌均匀，在55 ℃下放置不同的时间，测定不同时间下的污水浊度，结果如图 1 所示。
图 1 含聚污水在现场温度(55 ℃)下的稳定性研究
由图 1 可知，沉降20～30 min 后浊度基本不再变化，表明含聚污水的聚集特性较差，但稳定性很好;另外，采出污水中的聚合物浓度越高，其稳定性越好。原因是污水中聚合物的主体部分亲水性较好，分布在水相中，疏水基团伸入油相造成空间障碍，使油珠难以聚结，同时聚合物在油水界面间的吸附和沉集，增加了油水界面膜的厚度和强度，界面电荷增强，降低了分散相和分散介质界面自由焓，使聚结倾向降低，乳状液稳定性增加，使污水的浊度变化很小。具体参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。
3 结论
通过对聚合物驱含油污水聚集特性及表面电荷的研究得出：
(1)随着聚合物浓度或油含量的增加，污水中的油珠、絮体都有变大的趋势。
(2)随固体悬浮物含量的增加，污水中的絮体、油珠不仅有变大的趋势，且大尺寸的絮体数量显著增加。
(3)聚合物浓度越高，带电颗粒的Zeta 电位绝对值越高;而含油量、固体悬浮物含量增加，带电颗粒的Zeta 电位变化不明显，说明聚合物是影响Zeta 电位的主要原因之一。
(4)聚合物浓度越高，污水的稳定性越高，其浊度随时间的变化越小。
(5)污水Zeta 电位为负值，加入带正电荷的药剂对油珠和絮体的聚集较为有利。
有污水需要处理的单位，如需了解完整污水处理方案或报价，可以通过污水宝发布方案报价海选公告；全国几千家环保公司供您选择，污水宝资深工程师团队帮您寻找最省钱的污水处理方案，货比三家花最少的钱将污水处理达标。
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刀型闸阀的简介