一种去除油田注聚污水中聚合物的催化絮凝分离方法
【专利摘要】本发明属于油田污水的处理【技术领域】，具体为一种去除油田注聚污水中聚合物的催化絮凝分离方法。本方法针对油田含聚合物污水的水质特点，①首先调节污水的pH<7，将聚合物所带的官能团转变为酸性或弱酸性，使原本稳定的聚合物和胶体粒子稳定性降低；②在呈弱酸性的污水中加入少量聚胺类或聚季铵盐类阳离子有机高分子絮凝剂，使聚合物的稳定性降低，开始从溶液中析出；将析出的聚合物采用气浮或沉淀方法去除，澄清溶液再用无机高分子絮凝剂处理，将残留的絮体进一步去除后，即可将原污水中80%以上的聚合物去除，明显降低COD。本发明成本相对低廉，具有加药量少、效果明显等特点，对于解决油田注聚污水的达标排放具有重要意义。
【专利说明】一种去除油田注聚污水中聚合物的催化絮凝分离方法
【技术领域】
[0001]本发明属于油田含聚污水的处理【技术领域】，具体涉及一种去除油田注聚污水中聚合物的催化絮凝分离方法。
【背景技术】
[0002]现阶段，国内的各大油田的采油都已逐步的发展为三次采油，由于地下原油量的极大减少，为了保证采油的效率，三次采油采取了各种驱油的方法，而含聚污水就是利用高分子聚合物溶液(如阴离子聚丙烯酰胺等)驱油过程而产生的。含聚污水中的聚合物含量很高并且非常稳定，再加上其主要是难降解性的有机物，因而对污水的COD贡献最大；此外，由于此类污水经过了地层，水质相当的复杂，传统的污水处理方法需要投加大量的絮凝剂/混凝剂来降低出水的聚合物和COD值，其中，有机高分子絮凝剂的最少用量为lmg/L左右，价格较昂贵且不稳定；而无机高分子絮凝剂一般为2~3g/L，产生大量的底泥(泥量与总水量的体积比约为1/2);并且都不能满足去除聚合物的目的，从而也很难稳定的降低污水的C0D。因此，发明一种针对成本低、产生污泥少的油田含聚污水去除聚合物的技术方法就显得尤为重要。此对于油田含聚污水的处理具有不可替代的意义。
【发明内容】
[0003]为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种去除油田注聚污水中聚合物的催化絮凝分离方法，该方法工艺简单、加药量少、处理成本低、产生污泥量少同时处理效果好。
[0004]本发明提供一种去除油田注聚污水中聚合物的催化絮凝分离方法，该方法针对含聚合物污水的水质特点，首先调节污水的PH，使得pH〈7 ;再加入少量的聚胺类或聚季铵盐类阳离子有机高分子絮凝剂，并且将析出的聚合物从溶液中分离去除；剩下的溶液再用少量的无机高分子絮凝剂处理；具体步骤描述如下:
(1)用酸调节油田注聚污水的pH，使得pH值<7;
(2)向(I)得到的污水里投加0.1~0.4mg/L的聚胺类或聚季铵盐类阳离子有机高分子絮凝剂，搅拌15~20min，静置5~10min，析出聚合物；
(3)将(2)中析出的聚合物采用气浮或沉淀的方法从污水中分离去除，向剩余的污水中投加20(T400mg/L的无机高分子絮凝剂，搅拌l(Tl5min，静置2_5h，，经过脱聚出水，即实现了注聚污水中聚合物的分离。
[0005]上述步骤(1)中所述的pH值在5.05-6.87之间，所述酸为盐酸或者硫酸。
[0006]上述步骤(2)中的阳离子有机高分子絮凝剂为聚胺类或聚季铵盐类有机高分子絮凝剂中任意一种。聚胺类有机高分子絮凝剂例如C521，C581，C583，CA-2和PA-4000等；聚季铵盐类有机高分子絮凝剂，例如PQ-7，PQ-1l等。
[0007]上述步骤(3)中所述的无机高分子絮凝剂为聚合氯化铝铁(PAFC)或聚合氯化铝(PAC)。[0008]上述步骤(3)中所述的气浮的方法为电气浮或溶气气浮法。
[0009]上述步骤(2)中的搅拌速度为140(Tl700r/min ;步骤(3)中的搅拌为变速搅拌:由1700r/min 逐渐变为 1200r/min。[0010]该发明的基本原理描述如下:
首先，步骤(1)中调节pH〈7，其主要有以下几点作用，其一，将污水中大量的带有羧酸盐、磺酸盐的聚合物等转化为酸性聚合物，如图2所示，羧酸、磺酸等可以与聚胺类或季铵盐类物质直接发生反应，形成不溶性的盐，大大增加了溶解性聚合物的析出机会；其二，可以将溶液中大量存在的转化为CO2气体，一方面可充当气浮作用，另一方面可极大的减弱缓冲体系的作用；其三，大量的H+可以破坏水化层，并且极大的压缩双电层，使大量的有机物胶体粒子脱稳，从而易于析出。
[0011]其次，步骤(2)中，聚胺类阳离子高分子有机絮凝剂的主要作用有2点，其一，该类物质带有大量的正电荷可以中和污水中带负电的聚合物，或者压缩聚合物的部分官能团所形成的双电层而使其脱稳；其二，可以在酸性条件下与聚合物发生反应，形成更为牢固的离子键，如图3所示；其三，可以架桥吸附酸性条件下已脱稳的较小胶体粒子。
[0012]最后，步骤(3)中需要将析出的聚合物与污水分离后，再向分离后的污水中投加少量的无机高分子絮凝剂；此种做法的主要依据在于若析出的聚合物存在于污水中，投加到污水中的无机高分子絮凝剂会与悬浮在污水中的聚胺类阳离子有机高分子絮凝剂和析出的脱稳聚合物发生某种络合或交联作用，从而降低无机高分子絮凝剂的絮凝作用效率，进而需增大无机高分子絮凝剂的用量才能保证最终的出水效果。
[0013]本发明的有益效果在于:方法工艺步骤简单，处理污水成本较低；同时加药量少，产生污泥量少，而处理效果明显，能有效去除污水中聚合物，有效降低化学需氧量(C0D)。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是本发明技术的工艺流程图。
[0015]图2是pH〈7条件下，聚合物单体存在示意图。
[0016]图3是酸性污水中聚合物单体与聚胺类或季铵盐类阳离子有机高分子絮凝剂的反应示意图。
[0017]图4是实施案例装置流程示意图。
[0018]附图标记:①-一级混凝单元(A，B) -电化学催化气浮单元-刮渣单元；④-二级混凝单元；? -沉淀单元。
【具体实施方式】
[0019]以下结合实施例对本发明进行详细说明，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似方法及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。
[0020]本发明主要是通过絮凝的方法将聚合物从含聚污水中析出，进而将析出物与污水分离，达到去除污水中聚合物含量和降低COD的目的；其中，所用到的药剂都是最为普遍和常用的，调节PH值采用普通的31wt%工业级的浓HCl或98wt%的浓H2SO4,聚胺类阳离子有机高分子絮凝剂采用的是凯米拉(Kemira)生产的C581 ;季铵盐类阳离子有机高分子絮凝剂采用的是苏州源泰润化工有限公司生产的PQ-7，无机高分子絮凝剂采用的是普通的聚合氯化铝铁(PAFC)和聚合氯化铝(PAC)。搅拌器采用普通的华鲁定时搅拌器(S7401型)。
[0021]本发明中的油田含聚污水，取自大庆油田，实施案例中将一定量的水样接入实验装置中，采用图1所示的工艺流程进行水样处理。图4所示为装置流程示意图，其中，在一级混凝单元A中调节pH值，B中投加有机高分子絮凝剂，在二级混凝单元④投加无机高分子絮凝剂；在电化学催化气浮单元②进一步促使聚合物脱稳析出；刮渣器③单元主要是为了及时清除析出的聚合物；沉淀单元⑤主要是为了保证最终出水的稳定性。
[0022]实施例1
1、取油田含聚污水，接入装置中；
2、调pH=6.87 (31wt%的HCl用量约为0.8mL/L)快速搅拌I~2min，搅拌速度为2000r/
min ；
3、加C581药0.40mg/L,中速搅拌，转速为1500r/min,搅拌15~20min，静置5~lOmin，使其在溶液中充分的反应并且借助催化气浮单元将析出的聚合物分离去除；
4、将3析出的聚合物分离后，取清液加入300mg/L的PAFC，搅拌15~20min，转速由1700r/min变为1200 r/min,再静置3h，取样测定其聚合物浓度和COD值。
[0023]实施例2
1、取油田含聚污水，接入装置中；
2、调pH=6.72(31 wt %的HCl用量约为1.0mL/L)快速搅拌I~2min，搅拌速度为2000r/
min ；
3、加C581药0.30mg/L,中速搅拌，转速为1500r/min,搅拌15~20min，静置5~lOmin，使其在溶液中充分的反应并且借助催化气浮单元将析出的聚合物分离去除；；
4、将3析出的聚合物分离后，取清液加入300mg/L的PAFC，先快后慢(转速由1700r/min变为1200 r/min)的搅拌15~20min，静置3h，取样测定其聚合物浓度和COD值。
[0024]实施例3
1、取油田含聚污水，接入装置中；
2、调pH=6.12(31 wt %的HCl用量约为1.2mL/L)快速搅拌I~2min，搅拌速度为2000r/
min ；
3、加C581药0.20mg/L,中速搅拌，转速为1500r/min,搅拌15~20min，静置5~lOmin，使其在溶液中充分的反应并且借助催化气浮单元将析出的聚合物分离去除；；
4、将3析出的聚合物分离后，取清液加入300mg/L的PAFC，先快后慢(转速由1700r/min变为1200 r/min)的搅拌15~20min，静置3h，取样测定其聚合物浓度和COD值。
[0025]实施例4
1、取油田含聚污水，接入装置中；
2、调pH=5.08(31 wt %的HCl用量约为1.6mL/L)快速搅拌I~2min，搅拌速度为2000r/
min ；
3、加C581药0.10mg/L,中速搅拌，转速为1500r/min,搅拌15~20min，静置5~lOmin，使使其在溶液中充分的反应并且借助催化气浮单元将析出的聚合物分离去除；
4、将3析出的聚合物分离后，取清液加入300mg/L的PAFC，先快后慢(转速由1700r/min变为1200 r/min)的搅拌15~20min，静置3h，取样测定其聚合物浓度和COD值。
[0026]实施例51、取油田含聚污水，接入装置中；
2、调pH=6.73 (31wt%的HCl用量约为0.8mL/L)快速搅拌I~2min，搅拌速度为2000r/
min ；
3、加C581药0.30mg/L,中速搅拌，转速为1500r/min,搅拌15~20min，静置5~lOmin，使其在溶液中充分的反应并且借助催化气浮单元将析出的聚合物分离去除；
4、将3析出的聚合物分离 后，取清液加入200mg/L的PAFC，先快后慢(转速由1700r/min变为1200 r/min)的搅拌15~20min，静置3h，取样测定其聚合物浓度和COD值。
[0027]实施例6
1、取油田含聚污水，接入装置中；
2、调pH=6.82(31 wt %的HCl用量约为0.8mL/L)快速搅拌I~2min，搅拌速度为2000r/
min ；
3、加C581药0.3mg/L,中速搅拌，转速为1500r/min，搅拌15~20min，静置5~lOmin，使使其在溶液中充分的反应并且借助催化气浮单元将析出的聚合物分离去除；
4、将3析出的聚合物分离后，取清液加入400mg/L的PAFC，先快后慢(转速由1700r/min变为1200 r/min)的搅拌15~20min，静置3h，取样测定其聚合物浓度和COD值。
[0028]实施例7
1、取油田含聚污水，接入装置中；
2、调pH=6.62(98wt %的HCl用量约为0.2mL/L)快速搅拌I~2min，搅拌速度为2000r/
min ；
3、加C581药0.3mg/L,中速搅拌，转速为1500r/min，搅拌15~20min，静置5~lOmin，使使其在溶液中充分的反应并且借助催化气浮单元将析出的聚合物分离去除；
4、将3析出的聚合物分离后，取清液加入300mg/L的PAFC，先快后慢(转速由1700r/min变为1200 r/min)的搅拌15~20min，静置3h，取样测定其聚合物浓度和COD值。
[0029]实施例8
1、取油田含聚污水，接入装置中；
2、调pH=6.85(31 wt %的HCl用量约为0.8mL/L)快速搅拌I~2min，搅拌速度为2000r/
min ；
3、加PQ-7药0.4mg/L，中速搅拌，转速为1500r/min，搅拌15~20min，静置5~lOmin，使其在溶液中充分的反应并且借助催化气浮单元将析出的聚合物分离去除；
4、将3析出的聚合物分离后，取清液加入300mg/L的PAFC，先快后慢(转速由1700r/min变为1200 r/min)的搅拌15~20min，静置3h，取样测定其聚合物浓度和COD值。
[0030]实施例9
1、取油田含聚污水，接入装置中；
2、调pH=5.97(31 wt %的HCl用量约为0.8mL/L)快速搅拌I~2min，搅拌速度为2000r/
min ；
3、加PQ-7药0.3mg/L，中速搅拌，转速为1500r/min，搅拌15~20min，静置5~lOmin，使其在溶液中充分的反应并且借助催化气浮单元将析出的聚合物分离去除；
4、将3析出的聚合物分离后，取清液加入300mg/L的PAFC，先快后慢(转速由1700r/min变为1200 r/min)的搅拌15~20min，静置3h，取样测定其聚合物浓度和COD值。[0031]实施例10
1、取油田含聚污水，接入装置中；
2、调pH=5.05(31 wt %的HCl用量约为0.8mL/L)快速搅拌I~2min，搅拌速度为2000r/min ；
3、加PQ-7药0.2mg/L，中速搅拌，转速为1500r/min，搅拌15~20min，静置5~lOmin，使其在溶液中充分的反应并且借助催化气浮单元将析出的聚合物分离去除；
4、将3析出的聚合物分离后，取清液加入300mg/L的PAFC，先快后慢(转速由1700r/min变为1200 r/min)的搅拌15~20min，静置3h，取样测定其聚合物浓度和COD值。
[0032]实施例11
1、取油田含聚污水，接入装置中；
2、调pH=6.69(98wt %的HCl用量约为0.2mL/L)快速搅拌I~2min，搅拌速度为2000r/
min ；
3、加PQ-7药0.4mg/L，中速搅拌，转速为1500r/min，搅拌15~20min，静置5~lOmin，使其在溶液中充分的反应并且借助催化气浮单元将析出的聚合物分离去除；
4、将3析出的聚合物分离后，取清液加入300mg/L的PAC，先快后慢(转速由1700r/min变为1200 r/min)的搅拌15~20min，静置3h，取样测定其聚合物浓度和COD值。
[0033]实施例12
1、取油田含聚污水，接入装置中；
2、调pH=6.79(31 wt %的HCl用量约为0.8mL/L)快速搅拌I~2min，搅拌速度为2000r/min ；
3、加PQ-7药0.4mg/L，中速搅拌，转速为1500r/min，搅拌15~20min，静置5~lOmin，使其在溶液中充分的反应并且借助催化气浮单元将析出的聚合物分离去除；
4、将3析出的聚合物分离后，取清液加入200mg/L的PAC，先快后慢(转速由1700r/min变为1200 r/min)的搅拌15~20min，静置3h，取样测定其聚合物浓度和COD值。
[0034]实施例1-12测得的原水和处理之后水样的聚合物浓度和COD值见表1。
【权利要求】
1.一种去除油田注聚污水中聚合物的催化絮凝分离方法，其特征在于：具体步骤如下：(1)用酸调节油田注聚污水的pH，使得pH值<7;(2)向（1)的污水里投加0.ro. 4mg/L的聚胺类或聚季铵盐类阳离子有机高分子絮凝 剂，并继续搅拌15?20min，再静置5?10min，析出聚合物；(3)将（2)中析出的聚合物采用气浮或沉淀的方法从污水中分离去除，再向剩余的污水 中投加20(T400mg/L的无机高分子絮凝剂，之后继续搅拌l(Tl5min，再静置2_5h，经过脱聚 出水，即实现了注聚污水中聚合物的分离。
2.根据权利要求1所述的催化絮凝分离方法，其特征在于：步骤（1)中所述的pH值在 5. 05飞.87之间；所述酸为盐酸或者硫酸。
3.根据权利要求1所述的催化絮凝分离方法，其特征在于：步骤（2)中的阳离子有机高 分子絮凝剂为 c521，C581，C583, CA-2, PA-4000, PQ-7 或 PQ-11 的任意一种。
4.根据权利要求1所述的催化絮凝分离方法，其特征在于：步骤（3)中所述的无机高分 子絮凝剂为聚合氯化铝铁或聚合氯化铝。
5.根据权利要求1所述的催化絮凝分离方法，其特征在于：步骤（2)中采用的阳离子有 机高分子絮凝剂为C581絮凝剂；步骤（3)中所述的无机高分子絮凝剂为聚合氯化铝铁或聚 合氯化铝。
6.根据权利要求1所述的催化絮凝分离方法，其特征在于：步骤（2)中的搅拌速度为 140(Tl700r/min ;步骤（3)中的搅拌为变速搅拌：由1700r/min逐渐变为1200r/min。
【文档编号】C02F9/04GK103539291SQ201310550418
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年11月8日 优先权日:2013年11月8日
【发明者】董滨, 蒋生健, 许颖, 沈丹妮 申请人:上海睿岛节能环保科技有限公司