油田含聚污水聚合物臭氧法降解技术试验研究

纪艳娟，庄建全，郭鹏，邹俊松，林刚

（中国石化江苏油田分公司石油工程技术研究院，江苏扬州225009）

油田含聚污水聚合物臭氧法降解技术试验研究

纪艳娟，庄建全，郭鹏，邹俊松，林刚

（中国石化江苏油田分公司石油工程技术研究院，江苏扬州225009）

三次采油技术是油田开发后期稳油增产的主要措施，但随着三次采油技术推广应用，原油脱出污水含聚合物增加，含聚污水处理量也大幅度增加。含聚污水中原油乳化加剧、油水乳状液稳定性强，微生物大量繁殖、细菌超标，采用常规的物化技术难以处理。臭氧化法水处理，是以臭氧为氧化剂，通过在水中的溶解使O3或氧化性更为强烈的羟基自由基（·OH）和O-对水中复杂的有机物进行反应，使直链大分子断链成为小分子，或使环状分子开环成为直链分子并进一步使其氧化降解的过程。此项技术是一项较成熟完善，方便、安全、实用的废水深度处理技术，并且在生活废水处理中有成功的应用。通过自主研发的室内臭氧试验装置，配置不同浓度的聚合物，进行模拟试验，为油田含聚污水处理技术提供依据。

油田含聚污水；聚合物；臭氧法；室内试验

聚合物驱采油技术是一种有效提高石油采收率的强化采油方法，在保证我国油田原油稳产中发挥着不可替代的重要作用。但是，含聚采出液处理，特别是含聚污水处理目前仍然是国内油田污水处理领域的一个普遍存在的难题。含聚采出液由于其中聚合物的存在导致其乳状液稳定性增强，破乳困难，同时由于含聚污水粘度的增大使得污水泥砂携带量增加，界面膜变得更稳定，也加大了其处理的难度。油田含聚污水处理方法中目前在油田规模化应用主要有重力技术、气浮选技术、化学絮凝技术等，存在问题主要表现为：（1）污水含氧量上升，腐蚀速率增大，（2）浮渣量大且不易处理，（3）处理后水质指标仍达不到低渗透油藏注水水质指标。因此，研究出适宜三次采油产出液的处理技术迫在眉睫。而聚合物是造成三次采油污水难以处理的首要因素。如果能把聚合物降解掉，三次采油污水难处理的问题将会得到解决。

臭氧化法水处理，是以臭氧为氧化剂，通过在水中的溶解使O3或氧化性更为强烈的羟基自由基（·OH）和O-对水中复杂的有机物进行反应，使直链大分子断链成为小分子，或使环状分子开环成为直链分子并进一步使其氧化降解的过程。此项技术是一项较成熟完善，方便、安全、实用的废水深度处理技术，并且在生活废水处理中有成功的应用。因此开展了臭氧法降解聚合物的室内试验。

1　试验材料和方法

1.1试验水样

笔者配制了质量浓度为100 mg/L的聚合物溶液（相对分子质量为1 200万，油田注聚合物现场用水，未经任何处理）开展试验。

1.2试验设备

臭氧发生器：NLO-20型臭氧发生器；臭氧产量：20 g/h；处理水量：0.5 t/h；臭氧浓度：150 g/m3；氧气气量：0.15 m3/h；电压：220 V；功率：200 W；反应器：由304不锈钢制成，圆筒状，直径：30 cm，高：59 cm，装水42 kg。

气液混合器选用射流式混合反应器。

1.3试验流程

臭氧氧化室内试验装置具有氧化发生系统、浓度检测系统、氧化水反应系统、污水反应系统四大系统。

1.4水样浊度的测定

水样的浊度使用HACH公司的2100Q浊度仪测定。

1.5水样COD的测定

重铬酸钾标准测定COD的范围为50 mg/L～500 mg/L，测试水样中的氯离子含量应小于2000 mg/L。而油田含油污水中常常含油高达10 000 mg/L以上的氯离子，国标中的K2CrO7法已不适用。所以采用适合于高含氯污水的COD测试方法，其主要特点是先加AgSO4-H2SO4，使样品中的氯离子与硫酸银反应，生成白色氯化银沉淀，这是为了代替国标法中的HgSO4去除污水中氯离子，减少其对COD检测的干扰［1］。

1.6水样聚合物含量的测定

聚合物含量测定采用淀粉-碘化镉分光光度法。其原理是HPAM与Br2反应生成溴代酰胺，过来的溴用还原剂甲酸钠除去，溴代酰胺在pH值为5.0的酸性条件下与淀粉碘化镉反应生成蓝色三点-淀粉络合物，在580 nm处测其吸光度，吸光度与HPAM质量浓度成正比。

1.7臭氧浓度的测定

臭氧浓度在线监测，气相选用紫外吸收类测试仪器，水相选择膜臭氧电极类测试仪器。

2　试验结果与分析

2.1浊度变化情况

浊度是指水中悬浮物及胶体状态的微粒对光线透过时所发生的阻碍程度，是水质参数之一，主要是反应水的清亮程度，是比较直观的现象，所以以浊度变化来作为考察降解试验是否有效的一个重要依据。

臭氧法处理含聚污水过程中，含聚污水浊度的变化情况（见图1）。从图1可以看出，未经处理的含聚污水浊度为537NTU，随着试验的进行，含聚污水的浊度下降很快，反应60 min时，浊度为53.1NTU，浊度降低达90%以上。

图1　污水浊度变化情况

2.2COD及聚合物去除情况

含聚污水COD变化情况（见图2），可以看出，随着时间的变化，COD下降很快，跟聚合物变化情况（见图3）是一致的，说明臭氧能够有效的降解污水中的聚合物，在反应3 h后，聚合物去除率可达到80%。

图2　COD变化情况

图3　聚合物去除情况

3　结论及下步建议

（1）臭氧氧化法提供了一种降解污水聚含物的新思路及方法。

（2）CODcr、聚合物去除率与时间T的关系，通臭氧时间越长，处理效果越好，但从经济角度考虑，应选择一个合理时间。

（3）从试验结果来看，单一的臭氧氧化效率不高，建议下步开展催化氧化研究，用各种催化方法强化臭氧单元的氧化能力［2］，从而提高臭氧处理效率。

［1］杨帆，庄建全，纪艳娟，等.含油污水可生化性及试验方法研究［J］.复杂油气藏，2012，5（3）：77-79+86.

［2］唐绍彬.水处理过程中的催化臭氧化催化剂的分析设计［D］.哈尔滨工业大学，2006.

［3］利用臭氧氧化提高石油化工废水可生化性的研究［C］.中国精细化工协会第二届水处理化学品行业年会论文集.

［4］陈荣，饶良玉.油田含聚污水聚合物降解技术室内实验研究［J］.工业水处理，2012，32（6）：77-79.

［5］刘新亮，蔺爱国，尹海亮，等.超声波降解含聚油田污水的研究［J］.工业水处理，2014，34（3）：71-74.

10.3969/j.issn.1673-5285.2015.06.032

TE357.46

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1673-5285（2015）06-0117-02

2015－03-20