聚合物驅采油污水深度凈化技術的研究.pdf

1、聚合物驅采油污水(ORWPF)是伴隨油田聚合物驅油技術的應用而出現(xiàn)的一種新型采油污水。它除含有石油烴類、固體顆粒、無機鹽等常規(guī)采油污水含有的物質外，還含有大量殘余的聚丙烯酰胺(PAM)，其相對分子質量為4×106～5×106。ORWPF是一種乳化程度較高、難以生物降解的有機廢水。經(jīng)油田現(xiàn)有工藝（沉降或浮選-過濾）處理后，ORWPF達不到油田回注水質標準的要求，無法回注，外排又嚴重污染環(huán)境。針對這個問題，根據(jù)處理后污水去向的不同，本文在保

2、留油田現(xiàn)有處理工藝的基礎上，采用不同工藝對ORWPF進行了深度處理研究。
　　針對處理后ORWPF用于回注的要求，在保留油田現(xiàn)有處理工藝的基礎上，本文采用“改性纖維球過濾-O3/UV/H2O2氧化-超濾”工藝對其進行深度處理。在回注深度處理工藝中，改性纖維球過濾單元的功能主要是去除ORWFP中的油和懸浮物。研究結果表明，改性纖維球過濾單元可以在較高的過濾速度下穩(wěn)定運行。過濾出水中油濃度不超過7.27mg/L，油的去除率可以達到77

3、.56％；改性纖維球過濾可以顯著減低ORWPF中懸浮物的濃度，其出水中懸浮物濃度≤6.81mg/L，懸浮物去除率為84.17%；改性纖維球過濾出水中顆粒粒徑中值為3.11μm，較處理前減小了59.53%。但改性纖維球過濾對ORWPF中大量存在的PAM沒有去除作用。采用氣水聯(lián)合反沖洗可以實現(xiàn)濾料的清洗再生，反沖洗氣體和水流強度分別為16.72L/m2·s和5.22 L/m2·s，反沖洗時間為15～20min。雖然改性纖維球過濾對油和懸浮物

4、的去除效果明顯，但其出水中懸浮物濃度和顆粒粒徑中值仍然沒有達到油田注水標準的要求。
　　在回注深度處理工藝中，采用O3/UV/H2O2處理單元對改性纖維球過濾出水進行進一步處理，主要去除ORWPF中的PAM和部分石油烴類有機物。研究發(fā)現(xiàn)，H2O2和O3投加量、PAM初始濃度、紫外輻照強度和pH是影響PAM氧化降解的重要因素。通過對O3/UV/H2O2氧化PAM反應的動力學分析，發(fā)現(xiàn)該反應符合準一級動力學規(guī)律，計算得到該反應的表觀速

5、率常數(shù)與主要影響因素之間的關系，確定了O3/UV/H2O2體系氧化PAM的反應宏觀動力學方程。實驗結果表明，在PAM初始濃度為103.18mg/L、H2O2和O3投加量分別是165mg/h和230.2mg/h、紫外輻照強度為2.2 mw/cm2、pH7的條件下，反應60min后，PAM的轉化率可以達到62.60%，其相對分子質量可以降至10000以內。
　　在回注深度處理合工藝中，采用超濾膜對O3/UV/H2O2處理單元的出水進行

6、深度處理，進一步去除污水中不達標的懸浮物和顆粒。研究發(fā)現(xiàn)，在超濾過程中，操作壓力、操作溫度和污水的pH都會對膜的通量產生影響，一般的膜通量隨操作壓力、操作溫度和pH的增加而增大，但高操作壓力下，膜通量衰減的較快。采用超濾出水對膜進行反洗的效果好于使用自來水，使用0.5%氫氧化鈉溶液基本可以實現(xiàn)膜的徹底清洗。超濾對污水中殘余的懸浮物和細微顆粒有很好的過濾效果，其出水懸浮物濃度降至2mg/L左右， ORWPF中顆粒的粒徑中值可以降至1.3μ

7、m以下，完全可以達到回注水標準的要求。
　　采用人造巖芯模擬實驗考察回注深度處理工藝中各單元出水對巖芯滲透率的傷害程度。實驗結果表明，各處理單元的出水對人造巖芯滲透率的傷害程度依次顯著降低，均明顯低于深度處理前ORWPF對巖芯滲透率的傷害程度。現(xiàn)場實驗中，回注深度處理工藝的出水（超濾出水）對高、中、低滲透層巖芯滲透率傷害程度均低于30%，較深度處理前分別減輕了74.33%、75.15%和78.77%，達到了油田生產的要求。

8、　　針對ORWPF處理后外排的要求，在保留油田現(xiàn)有處理工藝的基礎上，本文采用“移動床生物膜反應器-O3/UV/H2O2氧化”工藝對ORWPF進行深度處理。在外排深度處理工藝中，移動床生物膜反應器(MBBR)單元的主要功能為降解ORWPF中的石油烴類物質，降低污水的COD。研究發(fā)現(xiàn)，MBBR可以在較寬的溫度范圍內穩(wěn)定運行。在25℃，水力停留時間為9h的條件下，經(jīng)MBBR處理，ORWPF的COD從326.15mg/L降至210.43mg/L

9、，去除率為35.48%；在進水油濃度為12.25～210mg/L的范圍內，MBBR出水油濃度不高于10mg/L，油的去除率維持在90%以上。但MBBR對ORWPF中的PAM沒有去除作用，處理前后其濃度和分子量均沒有變化。
　　ORWPF經(jīng)MBBR處理后，其COD仍未達標，因此采用O3/UV/H2O2體系對MBBR出水進行進一步處理。實驗發(fā)現(xiàn)，在O3和H2O2投加量分別為154.95mg/h和225.63mg/h、紫外光強為2.2