聚合物驅(qū)采油污水處理工藝
聚合物驅(qū)采油技術(shù)在提高原油采收率的同時(shí)，也隨之產(chǎn)生了大量的含聚采油污水。與水驅(qū)采油污水相比，聚驅(qū)采油污水最大的特點(diǎn)就是含有大量殘留的聚合物，其質(zhì)量濃度可高達(dá)500mg/L，相對(duì)分子質(zhì)量在2×106~5×106之間。注入聚合物在機(jī)械降解、化學(xué)降解和微生物降解的共同作用下，井口采出時(shí)分子量與注入時(shí)相比已有大幅的降低，不同油田、不同油井的聚合物分子量下降幅度存在一定的差異。
1、聚合物驅(qū)采油污水穩(wěn)定性分析
聚驅(qū)采油污水中含有的殘余聚合物，將會(huì)導(dǎo)致如下結(jié)果：
(1)采油污水粘度增大。在45℃時(shí)水驅(qū)采出水的粘度一般為0.6mPa.s，而聚合物驅(qū)采出水的粘度隨聚合物含量的增加而增大，當(dāng)聚合物質(zhì)量濃度從80mg/L增加到520mg/L時(shí)，污水粘度從0.8mPa.s增加到3.5mPa.s。采油污水粘度的增大會(huì)增加水中膠體顆粒的穩(wěn)定性，使得污水處理所需的自然沉降時(shí)間增加。
(2)采出水的油珠變小。粒徑測(cè)試發(fā)現(xiàn)聚合物驅(qū)采出水中油珠粒徑小于10μm的占90%以上，油珠粒徑中值為3~5μm，屬于典型的乳化油，單純用靜止沉降法難以去除，油水分離比較困難，處理后的污水中油含量較高。
(3)污水處理過(guò)程油泥產(chǎn)生量增加。聚合物是一種親水性的表面活性劑，對(duì)O/W型乳狀液起到了促進(jìn)的作用，另外由于聚合物吸附性較強(qiáng)，攜帶的泥沙量增大，含油污泥的產(chǎn)生量將會(huì)增加。
(4)油水界面膜強(qiáng)度增大。殘留聚合物在油水界面間的吸附和沉集,增加了油水界面膜的厚度和強(qiáng)度，降低了分散相和分散介質(zhì)界面的自由焓，使它們的聚結(jié)傾向降低，增加了乳狀液的穩(wěn)定性。
2、聚合物驅(qū)采油污水處理技術(shù)
2.1 重力分離技術(shù)
重力分離技術(shù)是利用油水密度差以及油水不相溶性,在靜止?fàn)顟B(tài)下實(shí)現(xiàn)油水分離的方法,此法適用于油珠粒徑大于60μm、乳化程度較低的含油污水，重力除油的主要設(shè)備有橫向流除油器、波紋板聚結(jié)油水分離器、聚集型油水分離器、立式除油罐和斜板式隔油池等。
2.2 水力旋轉(zhuǎn)技術(shù)
水力旋轉(zhuǎn)技術(shù)是利用離心力場(chǎng)來(lái)增大油珠在水中的浮力，從而提高油水分離效率，這是對(duì)重力分離的一種改進(jìn)，水力旋流器由圓筒渦旋段、同心縮頸段、細(xì)錐段和平行尾端組成，它具有除油效率高、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于海上油田采油平臺(tái)污水處理工藝中。
2.3 氣浮法
氣浮法是向含油污水中通入大量微小氣泡，使表面積比較大的氣泡與水中的油珠和懸浮物充分粘附，利用其密度小于水而上浮形成浮渣，從而達(dá)到油水分離的目的，它具有處理量大、產(chǎn)生的污泥量小和分離效率高的特點(diǎn)，常見(jiàn)的有加壓溶氣氣浮法、葉輪式氣浮法和射流式氣浮法。
2.4 過(guò)濾技術(shù)
過(guò)濾技術(shù)是讓含油污水流經(jīng)具有一定孔隙率的介質(zhì)，水中的分散油和懸浮物被截留在介質(zhì)表面或內(nèi)部而除去，其機(jī)理包括阻力截留、重力沉降和接觸絮凝。根據(jù)所用的過(guò)濾介質(zhì)不同，可將過(guò)濾分成格柵過(guò)濾、微孔過(guò)濾、膜過(guò)濾和深層過(guò)濾四類。聚驅(qū)采油污水處理中多使用深層過(guò)濾，采用的顆粒濾料以石英砂、無(wú)煙煤和核桃殼為主，深層過(guò)濾技術(shù)主要用于處理分散油，只有聚結(jié)沒(méi)有破乳作用，需定期對(duì)過(guò)濾器進(jìn)行反沖洗，否則容易造成濾料堵塞。
2.5 化學(xué)絮凝技術(shù)
化學(xué)絮凝技術(shù)是通過(guò)向聚驅(qū)采油污水中添加化學(xué)藥劑，使污染成分變成無(wú)害物質(zhì)，絮凝劑經(jīng)過(guò)水解后其膠團(tuán)帶有正電荷，與帶有負(fù)電荷的油珠進(jìn)行中和，經(jīng)過(guò)聚結(jié)后粒徑變大，在油水密度差的作用下達(dá)到油水分離的目的。絮凝劑分為無(wú)機(jī)、有機(jī)、復(fù)合及微生物絮凝劑四大類：無(wú)機(jī)絮凝劑具有良好的凝聚效果和脫色能力；有機(jī)高分子絮凝劑具有分子量高、絮凝效果好、對(duì)膠體物質(zhì)的吸附架橋能力強(qiáng)、藥劑投加量少等優(yōu)點(diǎn)，但也存在合成工藝復(fù)雜、處理成本較高的缺點(diǎn)；將兩者復(fù)配成無(wú)機(jī)-有機(jī)高分子復(fù)合絮凝劑，絮凝效果十分顯著；微生物絮凝劑是指微生物產(chǎn)生的具有絮凝活性的代謝產(chǎn)物，其絮凝沉淀性能良好、安全無(wú)毒、易于降解。
2.6 電絮凝法
電絮凝法是利用鋁或鐵等可溶性電極在電流作用下，溶解生成鋁或鐵的氫氧化物，再通過(guò)其氫氧化物的凝聚性來(lái)凝聚水中的膠體物質(zhì)，從而使污水獲得凈化的一種電化學(xué)方法。電絮凝技術(shù)可以有效降低聚驅(qū)采油污水的粘度、含油量、濁度等，但是存在能耗高、電解過(guò)程產(chǎn)生氫氣、溶液電導(dǎo)率不穩(wěn)定的缺點(diǎn)，還會(huì)形成部分廢渣。因此，需要進(jìn)一步對(duì)電極材料、極化方式及其影響因素進(jìn)行研究，三維電極是在二維電解槽電極間裝填粒狀或其他碎屑狀材料并使其表面帶電，與普通二維電極相比，三維電極的面體比增加，具有較高電流效率
2.7 生物法
生物法是利用微生物的代謝生化作用，將聚驅(qū)采油污水中呈溶解、膠體狀態(tài)的復(fù)雜有害的有機(jī)污染物質(zhì)，轉(zhuǎn)化分解為穩(wěn)定的無(wú)害物質(zhì)。生物法分好氧法和厭氧法兩類，均是比較成熟的工藝，其中好氧技術(shù)主要包括活性污泥法、SBR法、生物膜法、氧化塘法等形式；厭氧處理工藝根據(jù)處理設(shè)備的不同，則可分為厭氧接觸、厭氧生物濾池、升流式厭氧污泥床、厭氧生物轉(zhuǎn)盤(pán)等處理方法。
2.8 多級(jí)串聯(lián)組合工藝
聚驅(qū)油田現(xiàn)場(chǎng)采油污水處理工藝一般是上述技術(shù)的串聯(lián)組合，綜合發(fā)揮上述幾種方法的分離特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，從而最終達(dá)到符合標(biāo)準(zhǔn)的污水處理效果。王玉為高效快速處理聚驅(qū)采油污水，采用不同清水劑，按照海上平臺(tái)污水處理流程包括緩沖罐、斜板除油器、氣浮選器及雙介質(zhì)過(guò)濾器等處理單元組成的工藝流程，進(jìn)行了海上油田現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，結(jié)果表明：非離子清水劑RPEO的除油率優(yōu)于DPEO，陰離子清水劑CH-2的除油率優(yōu)于CH-1和CH-3，RPEO和CH-2的除油率分別為97.1%和95.0%，優(yōu)化后的復(fù)配型清水劑（100mg/LRPEO+50mg/LCH-2)處理海上油田現(xiàn)場(chǎng)聚驅(qū)采油污水，其除油率達(dá)99.9%。
3、總結(jié)及展望
重力沉降、水力旋轉(zhuǎn)、氣浮、過(guò)濾、化學(xué)絮凝等方法及其組合工藝，是大多數(shù)聚驅(qū)油田進(jìn)行采油污水處理的常用技術(shù)，雖然這些工藝發(fā)展成熟、經(jīng)濟(jì)有效，但還是存在一些不足。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，一些高新的聚驅(qū)采油污水處理技術(shù)將得到深入研究，如膜分離、超臨界水氧化、光催化氧化等技術(shù)。
膜分離技術(shù)是目前研究的熱點(diǎn)，包括微膜、超濾膜、納濾膜及反滲透膜等形式，主要應(yīng)用于稠油油田和低滲油田的采出污水處理。姚海博等研究了超濾膜過(guò)濾處理含聚污水時(shí)聚合物濃度對(duì)膜通量的影響，通過(guò)對(duì)過(guò)濾后被原水污染的膜纖維進(jìn)行化學(xué)清洗，對(duì)污染膜表面和斷面進(jìn)行掃描電鏡分析，優(yōu)選得到污染膜的化學(xué)清洗方案。超臨界水氧化技術(shù)是一種可實(shí)現(xiàn)對(duì)多種有機(jī)廢物進(jìn)行深度氧化處理的技術(shù)，通過(guò)氧化作用將聚驅(qū)污水中的石油類完全氧化為清潔的H2O、CO2和其他無(wú)害小分子，研究人員正嘗試將催化劑引入超臨界水氧化工藝過(guò)程。光催化氧化技術(shù)在處理工農(nóng)業(yè)廢水和防治大氣污染方面都取得了很好的效果，在處理聚驅(qū)油田采油污水方面，通常是與其他技術(shù)相互結(jié)合，使污水中的石油類得到有效降解。曾卉等采用高級(jí)氧化工藝，輔以沉淀、氣浮及過(guò)濾，處理某油田聚合物驅(qū)采油污水，結(jié)果表明：該工藝對(duì)COD去除率為93.6%，聚合物去除率約90.3%，石油類去除率約97.6%，懸浮物去除率為90.4%，出水水質(zhì)可達(dá)油田回注水標(biāo)準(zhǔn)。（來(lái)源：中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司）