混凝-氣浮法處理采油廢水
我國的采油技術先后從復合驅采油過渡到三元驅采油，三元驅采油技術逐漸走向成熟，且三元驅采油的效率較高。但三元驅采油工藝也給周邊環(huán)境帶來困擾，由于采油過程中夾雜大量的表面活性劑使出水水質更復雜，聚合物含量高、pH值高、含油量高、水溫高等特點，加大了石油廢水的處理難度。聚合驅采油效率略低，出水水質中摻雜著大量的油塊，含油量較大、油味重、乳化嚴重，水質較差。兩種采油技術的出水處理都有一定難度。
乳化油中油的存在方式分為游離油、分散相油、乳化油3種。絮凝加氣浮對游離油、分散相油處理效果較好，對乳化油處理效果一般。破乳是關鍵一步。
本文采用破乳劑、絮凝劑及助凝劑加氣浮的處理方式，對石油廢水的達標處理提供依據(jù)。
1、實驗部分
1.1 藥品與儀器
聚合氯化鋁鐵、聚合氯化鋁、鹽酸、硫酸鋁、硫酸亞鐵均為分析純;聚丙烯酰胺(PAM，相對分子量2000萬，水解度20%)、SLD型破乳劑H1(成分以高碳醇、丙二醇、丙三醇、多乙烯多胺為主)、JS-8型破乳劑R2(成分以聚氧乙烯聚氧丙烯兩段嵌段式為主)均為工業(yè)品。
OIL460型紅外分光測油儀;JJ200型電子天平;DK-S26型恒溫水浴鍋;PHS-3C型pH計;PQF-05型加壓容氣氣浮設備;TS型溶氣釋放器;78-1磁力加熱攪拌器等。
聚合驅采油廢水和三元驅采油廢水，水質見表1。
1.2 實驗方法
混凝-氣浮工藝流程見圖1。
對兩種水樣分別進行藥劑篩選。絮凝劑比較了聚合氯化鋁鐵(PAFC)、聚合氯化鋁(PAC)、硫酸鋁、硫酸亞鐵4種藥劑。利用破乳劑H1、破乳劑R2對兩種廢水進行破乳。在進行破乳和絮凝后投加PAM，找出PAM的最佳等電點進行后續(xù)實驗。比較4種絮凝劑及2種破乳劑水中礬花情況，篩選出藥劑。
1.3 含油量的測定
分別取三元驅采油廢水和聚合驅采油廢水各40mL，放置于分液漏斗中，加入40mL四氯化碳，振蕩搖勻，靜置10min，待溶液分層。取下層清液，用紅外分光測油儀測量含油量。
2、結果與討論
2.1 藥劑的篩選
通過幾組混凝實驗可知，在處理三元驅廢水時，聚合氯化鋁(PAC)效果較好，沉淀明顯，沉淀物塊狀小，呈細微顆粒，溶液中間層無懸浮物體。聚合氯化鋁鐵(PAFC)，分層明顯，礬花形成快，下方沉淀物較大，但上層溶液有浮油出現(xiàn)，中間層水質較清澈。硫酸鋁沉淀相對較慢，但絮體密實，溶液呈乳白色，處理效果與聚合氯化鋁鐵相似。硫酸亞鐵，沉淀較少，懸浮顆粒多漫布在溶液中，溶液呈墨綠色，處理效果是4組中最差。以上藥品對處理聚合驅采油廢水有相似現(xiàn)象。綜合考慮，選用硫酸鋁、聚合氯化鋁鐵、聚合氯化鋁作為絮凝劑進行后續(xù)實驗。
破乳劑方面，H1對聚合驅采油廢水破乳效果更佳，礬花形成速度較快，破乳效果更好。R2對三元驅采油廢水處理明顯。
2.2 投加量對除油效果的影響
將PAFC、PAC、硫酸鋁各配制成濃度30%的溶液(3種溶液)。
2.2.1 三元驅采油廢水
原液500mL(經(jīng)40℃水浴加熱)置于燒杯中，投加藥劑溶液pH在7左右，實驗結果見圖2。
由圖2可知，隨著投加量的加大，除油率逐漸提高。PAFC和硫酸鋁在投加4.5mL時達到最佳效果，含油量分別在23mg/L和16mg/L。此時，沉淀較多，液體相對清澈。當投加量不足時，液體渾濁，沉淀不明顯，含油量較大。當投加量過多時，溶液中絮體較多，上清液較少，不利于實際應用。PAC溶液在投加5mL時，達到最佳處理效果，含油量21mg/L。主要原因為乳化油中帶有負電荷，與投加的具有陽離子型溶劑顆粒之間的相互作用，吸附架橋產(chǎn)生沉淀，具有破乳功能。
2.2.2 聚合驅采油廢水
實驗方法同上，結果見圖3。
由圖3可知，PAFC和硫酸鋁在投加4.5mL時，含油量最低，為24mg/L和12mg/L，投加5mLPAC時，含油量18mg/L。
2.3 破乳劑的選擇
取聚合驅采油廢水和三元驅采油廢水各100mL于燒杯中(A號燒杯為聚合驅采油廢水，B號燒杯為三元驅采油廢水)，燒杯中分別滴加2種破乳劑。滴加H1型破乳劑1mL時，A號燒杯中出現(xiàn)明顯礬花，B號燒杯中礬花較少。待溶液靜置10min后，取液面下方2cm處較清澈液體40mL，經(jīng)四氯化碳萃取，用紅外分光測油儀測量其含油量。相同方法，燒杯中滴加R2型破乳劑，測量其含油量，結果見表2。
由表2可知，H1型破乳劑對聚合驅采油廢水起到較好的處理效果，R2型破乳劑更適合處理三元驅采油廢水。
2.4 助凝劑選擇
取三元驅采油廢水置于2個燒杯中(液體500mL，pH值7左右)，投加4.5mL硫酸鋁及5mLPAC，待充分混合后投加PAM，濃度為0.25%。同樣方法應用于聚合驅采油廢水。實驗結果見圖4、圖5。
由圖4、圖5可知，對于兩種廢水，硫酸鋁+PAM的除油效果好于PAC+PAM，用量均為3mL。
2.5 pH對除油效果的影響
將上述3種藥劑濃度均調制為30%。裝有500mL含油廢水的燒杯中投加5mL藥劑，調節(jié)pH，攪拌溶液，待充分反應后，測量含油量，實驗結果見圖6、圖7。
由圖6、圖7可知，PAFC與PAC的最佳pH相似，在6～8有較好的處理效果，絮體相對較好，出水清澈。硫酸鋁的最佳范圍為8～10，油的去除率高，絮體較大，對溶液的色度有一定去除效果。
2.6 混凝加氣浮實驗
綜合以上實驗，選用PAFC、PAC、硫酸鋁作為絮凝劑。選用H1型破乳劑處理聚合驅采油廢水，選用R2型破乳劑處理三元驅采油廢水。三元驅采油廢水500mL，先滴加破乳劑進行破乳，待礬花出現(xiàn)，投加絮凝劑PAFC4.5mL，滴加少量助凝劑PAM，找出最佳等電點，啟動氣浮裝置，對溶液進行氣浮處理，觀察溶液狀態(tài)。發(fā)現(xiàn)以PAFC作為絮凝劑時，氣浮產(chǎn)生的絮體較少，通過投加陽離子性助凝劑PAM找出最佳等電點效果并不理想。在絮凝劑選用PAC時，同樣操作方法，發(fā)現(xiàn)氣浮產(chǎn)生的懸浮物體少，大部分伴在溶液中，固液分離較困難。選用硫酸鋁作為絮凝劑時，有較多的懸浮物上升漂浮于水面，且下方溶液澄清無絮體殘留。綜上可知，選用聚合氯化鋁鐵(PAFC)、聚合氯化鋁2種絮凝劑對該工藝處理原水樣無顯著效果，所以，絮凝劑選擇硫酸鋁，結果見表3、表4。
3、結論
(1)藥劑選擇為硫酸鋁加破乳劑，該復配方法優(yōu)于單一的使用絮凝劑，對后續(xù)的氣浮法及乳化油去除率有較高的成效，油去除率達到97.5%，含油量降至5.2mg/L。硫酸鋁作為常見的絮凝劑，價格低廉且較適應于該含油廢水，投入成本低，產(chǎn)生的絮體結實。
(2)在原水500mL，投加硫酸鋁及破乳劑的情況下，加入PAM3mL時，可提高絮凝效果，產(chǎn)生的絮體更加大而密實，浮升狀態(tài)更好，易于后續(xù)的處理。調節(jié)pH值更加完善含油量的處理效果，當pH值為8左右，處理效果最佳。
(3)選用的氣浮工藝，氣浮裝置在水中形成的微小氣泡與水中含油的懸浮顆粒黏附，由于絮體密度小于水的密度，利用浮力作用由下而上浮于水面，要好于沉淀法去除水中油，提升了除油效率。懸于水面的絮體通過刮渣板刮掉，適用于實際生產(chǎn)。(來源：遼寧石油化工大學環(huán)境生物工程學院，中國石油天然氣股份有限公司撫順石化分公司)