弱碱三元复合驱含油污泥的絮凝降水处理 4页

大庆石油学院学报第35卷第4期2011年8月JOURNALOFDAQINGPETROLEUMINSTITUTEVo1．35No．4Aug．2011弱碱三元复合驱含油污泥的絮凝降水处理张艳丽(大庆油田有限责任公司第六采油厂，黑龙江大庆163114)摘要：采用絮凝剂，对油田污水处理过程产生的絮凝污泥进行处理，考察絮凝处理温度、pH值、处理时间等因素对污泥含水率的影响，以及部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)和阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)对絮凝含油污泥处理效果，评价KMnO4、FeCI。、Tsg、Yhg等4种絮凝助剂处理效果．结果表明：污泥含水率随处理温度和pH值的升高而先下降后升高，随处理时间的延长先下降后基本不变；部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)对絮凝污泥的处理效果优于阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)，优选助剂Tsg与HPAM共同使用，污泥含水率由98．91降至45．32，污泥密度增加．关键词：絮凝污泥；污泥含水率；有机絮凝剂；絮凝助剂中图分类号：TE992，X74文献标识码：A文章编号：1000—1891(2011)04—0067—040引言随着对油田开采力度的增大，我国部分油田已进入三次采油的阶段，在向地层注入化学剂提高原油采收率的同时，也造成油田污水黏度高，不易破乳．用絮凝剂处理后，产生的絮凝污泥含水量、含油量很高，体积分数约占污水处理量的8～12，并且处理困难，在某些污水处理厂，甚至将整个建设费用的70用于处理污泥的设施投入l_】]．因此，需要对絮凝污泥预处理，降低含水量和含油量，以减轻污泥处理设备的负荷．目前油田含油污泥的处理方法主要有萃取分离、化学处理、热处置和生物处理法l_4j．对于油田污水处理产生的絮凝污泥的处理，鲜有专门的报道．采用化学处理法处理含油污泥时，使用无机絮凝剂价格低，单独使用可以增加絮体的强度，但是加剂质量浓度大，絮体不够密实，且需要有特定的pH和离子强度范围_7]．因此，需要与有机絮凝剂复配使用，能够达到很好的污泥脱水效果，可以较强地压缩颗粒的双电层，使颗粒更易聚集．如ZhaoYQ等研究CaSO·2H。O(石膏)与聚合物联合处理含油污泥，无机助剂和有机絮凝剂的共同使用较单独使用有机絮凝剂效果好，含油污泥含水率降低7．1_】．LeeCH等考察复合絮凝剂的处理效果，当向非离子聚合物中加入含Ca抖的阳离子调理剂时，比较单独使用非离子聚合物有更好的脱水性能l】引．陈银广等用表面活性剂、FeC1。和石灰共同处理含油污泥，结果表明三者共同使用后可以使污泥含水率降低至78．92，比较不加表面活性剂污泥含水率降低6．00_】．WangJS等用T204、FeC1。和CPAM处理剂共同处理污泥，比较单独使用其中一种处理剂的加剂量均减少，脱水能力更强[5]．笔者采用硫酸铝处理强碱及弱碱三元复合驱含油污水得到的絮凝污泥，利用化学絮凝法对絮凝污泥进行处理，考察水处理条件及污泥处理条件对絮凝污泥性质的影响规律．1实验试剂及仪器(1)试剂．KMnO：分析纯，广东汕头市西陇化工厂；FeC1。：分析纯，天津石英钟厂霸州市化工厂；硫酸铝、部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)和阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)：现场提供；Tsg、Yhg：实验室制备．(2)仪器．800型离心机：上海手术器械制造厂；722型光栅分光光度计：山东高密分析仪器厂．收稿日期：201l—Ol一28；审稿人：曹广胜；编辑：任志平基金项目：黑龙江省自然科学基金项目(B200912)作者简介：张艳丽(1971一)，女，硕士，工程师，主要从事三次采油方面的研究\n大庆石油学院学报第35卷2011年2实验方法2．1絮凝污泥制备按文献Elo3方法制备油田污水，把NaCO。改为200mg／I的NaOH即为强碱三元驱污水，采用硫酸铝处理污水，静置2h后，将下层水放出．上层即为弱碱三元驱絮凝污泥或强碱三元驱絮凝污泥，其存放时间不应超过48h．2．2絮凝污泥参数测定在已知质量的烧杯内放入絮凝污泥，称其湿重；再将其置于105C恒温烘箱中烘干至质量不再变化；根据挥发水的质量计算污泥含水率；根据残留的固体质量计算污泥的含固率．3实验结果分析使用CPAM为絮凝剂对含油污泥进行处理，考察反应条件对污泥含水率的影响规律．3．1处理温度取一定质量的絮凝污泥于比色管中，分别放入30、35、4O、45、50。C的水浴中预热10rain；再分别向其中加入质量浓度为0．25g／L的有机絮凝剂CPAM，震荡5O次；接着恒温反应30rain；离心分离再干燥，测定其含水率，絮凝污泥的pH值为7．5，结果见图1．由图1可见，随着处理温度的升高，污泥含水率呈现先下降而后升高的趋势．原因是随温度升高，絮凝剂cPAM能够与污泥有很好地接触，絮凝效果变好，絮凝后污泥含水率降低；当处理温度过高时，絮凝污泥粒子的热运动变得剧烈，使得其在加入絮凝剂后所形成的絮体结构松散，不利于水的脱出，导致絮凝污泥含水率升高．因此，选择最佳处理温度为4o℃．3．2pH值将絮凝污泥的pH值分别调至5、6、7、8、9，然后取一定质量的絮凝污泥于比色管中，放入4O。C的水浴预热10rain；再向其中加入质量浓度为0．25g／[的有机絮凝剂CPAM，震荡5O次，放回水浴反应30rain，离心分离再干燥，测定其含水率，结果见图2．由图2可见，随着pH值的升高，污泥含水率呈现先下降而后升高的趋势．原因是随着pH值升高，絮凝剂CPAM分子链由卷曲变为伸展，絮凝效果变好，当pH值过高时，CPAM分子链上带的正电荷被OH包围，造成絮凝效果变差，污泥含水率升高；当pH值为7时，絮凝效果最好，CPAM分子链较伸展，受OH影响小，吸附架桥作用强，释放污泥中包裹的水，降低污泥的含水率．因此，选择最佳PH值为7．10O·098·()羹96．0钿94O92．09图1处理温度对含油污泥含水率的影响图2pH值对含油污泥含水率的影响3．3处理时间将絮凝污泥的pH值调至7，然后取一定质量的絮凝污泥于比色管中，40。C水浴预热10rain；再向其中加入质量浓度为0．25g／i的有机絮凝剂CPAM，震荡5O次，放回水浴反应，每5rain取出一个比色管中的污泥，离心分离并干燥，测定其含水率，结果见图3．由图3可见，随处理时间的延长，污泥含水率下降至94左右不再明显降低，说明此时絮凝剂的反应程度达到最大．因此，选择最佳处理时间为20rain．\n第4期张艳丽：弱碱三元复合驱含油污泥的絮凝降水处理4有机絮凝剂和助剂4．1有机絮凝剂考察CPAM和HPAM对絮凝含油污泥的作用效果，当絮凝含油污泥pH值为7、处理温度为4O℃、处理时间为20min时，絮凝剂质量浓度对污泥含水率的影响见图4．由图4可见，随着絮凝剂质量浓度的增加，污泥的含水率呈现先降低后升高的趋势，并且存在一个最佳絮凝剂质量浓度，此时污泥变得结实、体积减小且成块状分布在比色管底部，同时分离的水较为澄清，污泥的含水率最低．继续增加絮凝剂质量浓度，污泥变得结实，体积基本不变，成块状分布在比色管底，分离的水仍然澄清，但黏度变大并且流动性变差，导致含水率上升．因此，HPAM的处理效果要好于CPAM的．95．O94．594．O93．5褂93o苌．钿92．592．091．591．ooo．05o．1Oo．15O．2OO．25O．3O0．35O．4O絮凝剂质量浓度／(g·L)图3处理时间对含油污泥含水率的影响图4絮凝剂质量浓度对含油污泥含水率的影响4．2助剂在污泥处理过程中，加入合适的助剂能够提高絮凝剂的处理效果．这里对KMnO、FeC1。、Tsg、Yhg等4种助剂进行评价．按照3．1，先加入助剂振荡，然后加入质量浓度为0．15g／I的絮凝剂HPAM；再震荡50次，4O℃水浴中放置20min，离心分离并干燥，测定其含水率，结果见图5．由图5可见，污泥含水率随助剂质量浓度的增大，含水率呈现先下降后上升的趋势，其中Tsg的处理效果最佳．原因是Tsg固体的大分子颗粒与污泥形成胶体体系，Tsg固体大颗粒作为胶体中心，加入有机絮凝剂后，有机絮凝剂更容易与胶体发生吸附架桥作用，使污泥体系的含水率大大降低．图5助剂质量浓度对絮凝含油污泥含水率的影响采用化学絮凝法处理絮凝含油污泥性质见表1．由表1可见，含油污泥经过处理后，含水率大幅降低，最低达到45．32；含固率大幅增加，最高达到54．68oA；污泥的pH值基本不变；密度增大；污泥沉在容器底部．\n大庆石油学院学报第35卷2011年表1化学絮凝法处理含油污泥性质5结论(1)采用有机絮凝剂，对油田污水处理过程中产生的絮凝污泥进行处理，以降低污泥含水率，减轻污泥处理装置的负荷．(2)含油污泥含水率随处理温度和pH值的增加呈现先降低而后升高的趋势，其最佳反应温度为40℃、pH值为7；含油污泥含水率随处理时间的延长呈现先下降后平缓的趋势，最佳处理时间为20rain．(3)评价CPAM和HPAM对絮凝污泥的作用效果，HPAM的絮凝效果好于CPAM的，污泥含水率随絮凝剂质量浓度的增加呈现先降低后升高的趋势．(4)评价KMnO、FeC1。、Tsg、Yhg等4种絮凝助剂，污泥含水率随助剂质量浓度的增加呈现先下降后升高的趋势，其中助剂Tsg的处理效果最好．(5)采用化学絮凝法处理弱碱三元驱含油污泥，含水率从98．91降至45．32；处理强碱三元驱污泥，含水率从98．529／6降至48．67，同时污泥密度增加．参考文献：[1]陈世朋，张景来．污水处理中的污泥脱水技术研究进展[J3．污染防治技术，2006，23(1)：23—26．E2]KrishnamurthyS，ViraraghananT．Chemicalconditioningfordewateringmunicipalwastewatersludges[J]．EnergySources，2005，27(1)：1I3—122．[3]孙景欣，刘晓艳，毛国成，等．油田含油污泥处理技术研究进展[J]．中国资源综合利用，2006，24(6)：18-22．[43王闪闪，刘宏菊，张洋洋．化学破乳法处理孤东油田含油污泥的实验研究[J]．2007，21(5)：28—30．[5]WangJS，LiuJC，LeeDJ．DualconditioningofsludgeutilizingpolyampholyteLJ]．JournalofEnvironmentalEngineering，2005，131(12)：1659一l666．[63马静，赵晓非，朱威，等．三元复合驱污水的无机絮凝剂处理效果研究[J]．工业用水与废水，2010，41(3)：62—6s．g7]余兰兰，钟秦．由活性污泥制备的活性炭吸附剂的性质及应用_J]．大庆石油学院学报，2005，29(5)：64—66．[8]曹广胜，佟乐，胡仪，等．基于污水悬浮颗粒Zeta电位的絮凝剂用量优化[J]．大庆石油学院学报，2009，33(1)：1720．[9]李世金，陈广义，吕士森．含油污水深度处理站微机监控系统[J]．大庆石油学院学报，1996，20(3)：儿4—117．[10]陈颖，崔军明，王宝辉，等．光催化氧化降解水中聚丙烯酰胺的可行性研究[J]．大庆石油学院学报，2001，25(2)：82—83．[11]YoungParkK，Kyu—HongA，KyuMaengS，eta1．Feasibilityofsludgeozonationforstabilizationandconditioningozone[J]．ScienceandEngineering，2003，25(1)：73～80．[12]ZhaoYQ，BacheDH．ConditioningofalumsludgewithpolymerandgypsumColloidsandSurfacesAEJ]．PhysicochemicalandEngineeringAspects，2001，194(3)：213—220．[13]LeeCH，LiuJC．Enhancedsludgedewateringbydualpolylectrolytesconditioning[J]．Wat，Res．，2000，34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