油田化學(xué)論文 油田污水處理化學(xué)藥劑概述及應(yīng)用-阿果石油供需網(wǎng)

1、油田化學(xué)論文/油田污水處理化學(xué)藥劑概述及應(yīng)用    資料整理來源 阿果石油供需網(wǎng)          摘  要隨著在原油生產(chǎn)過程中油田污水對(duì)環(huán)境的污染越來越嚴(yán)重，使得對(duì)油田污水處理變的尤為重要。本文首先對(duì)油田污水的來源、處理的意義進(jìn)行了介紹，然后對(duì)油田污水處理中所使用的各種化學(xué)藥劑的應(yīng)用機(jī)理、使用情況及開展方向等進(jìn)行論述。具體介紹了緩蝕劑、阻垢劑、殺菌劑、混凝劑、除氧劑幾種化學(xué)藥劑，并對(duì)油田化學(xué)藥劑應(yīng)用實(shí)例進(jìn)行了分析，最后對(duì)油田污水處理化學(xué)藥劑未來的開展趨勢進(jìn)行了展望

2、。關(guān)鍵詞：回注水；污水處理；緩蝕劑；阻垢劑；混凝劑目  錄摘  要. I目  錄. II第1章 概述. 11.1 油田污水的來源及污水處理的意義. 11.2 油田污水處理化學(xué)藥劑概述. 2第2章 化學(xué)藥劑在污水處理中的應(yīng)用. 32.1 緩蝕劑. 3 腐蝕及其危害. 3 緩蝕劑的類型及緩蝕機(jī)理. 3 緩蝕劑的選擇及應(yīng)用. 42.2 阻垢劑. 5 結(jié)垢及其危害. 5 化學(xué)防垢及阻垢劑的選擇. 52.3 殺菌劑. 7 污水處理中常見的細(xì)菌及其危害. 7 殺菌劑的種類及殺菌機(jī)理. 7 殺菌劑的選擇. 82.4 混凝劑. 9 混凝劑的定義. 9 絮凝劑. 92.5 除氧劑.

3、 12 除氧劑的除氧機(jī)理. 12 油田污水處理中常用除氧劑. 12第3章 油田污水化學(xué)藥劑應(yīng)用實(shí)例分析. 143.1 DWF絮凝劑的開發(fā)與應(yīng)用. 143.2 現(xiàn)場應(yīng)用實(shí)驗(yàn). 14第4章 油田污水處理化學(xué)藥劑的現(xiàn)狀及開展方向. 164.1 油田污水處理化學(xué)藥劑應(yīng)用存在的問題及開展方向. 16 絮凝劑. 16 殺菌劑. 16 防垢劑. 17 混凝劑. 174.2 油田污水處理化學(xué)藥劑前景展望. 17參考文獻(xiàn). 19致  謝. 20第1章 概述1.1 油田污水的來源及污水處理的意義在石油的生成、運(yùn)移和儲(chǔ)集的過程中，石油主要天然伴生物是水。根據(jù)油藏分布，在適宜的地點(diǎn)打上一定深度的專用注水井給

4、地層注人高壓水補(bǔ)充能量，保持地層壓力，驅(qū)動(dòng)原油從油井里開采出來的人工注水驅(qū)油技術(shù)是目前在提高采油速度和采收率方面應(yīng)用最廣泛的一項(xiàng)重要措施，全國各油田根本都采用注水開發(fā)方式?？孔匀荒芰康貙颖旧硖N(yùn)涵的彈性能量只能采出油藏儲(chǔ)量的1%10%。為了提高后續(xù)開采率，在油田處于旺盛期時(shí)就開始注水。在注水采油過程中，注人地下補(bǔ)充地層壓力的水和原油一起產(chǎn)出，經(jīng)過油水別離，產(chǎn)生大量油田污水?，F(xiàn)在我國陸上油田出油含水量已達(dá)80%90%。隨著油田開發(fā)時(shí)間的增長，產(chǎn)出的污水也隨之增多。假設(shè)將這些廢水直接排放，既浪費(fèi)珍貴的水資源，又造成嚴(yán)重的環(huán)境污染如果再將此水回注地層，補(bǔ)充地層壓力，這樣既防止環(huán)境污染，又實(shí)現(xiàn)了水資源的

5、循環(huán)利用。但這種污水經(jīng)過地層時(shí)攜帶了大量成分復(fù)雜的礦物質(zhì)，其中主要成分包括二價(jià)鈣離子、二價(jià)鎂離子、三價(jià)鐵離子、碳酸氫根離子、碳酸根離子、硫酸根離子、少量原油、硫化氫以及為有害細(xì)菌提供了滋生環(huán)境的大量有機(jī)雜質(zhì)等。這些物質(zhì)的含量根據(jù)不同地區(qū)的地質(zhì)特性略有不同。如將這種污水不經(jīng)處理直接注人地層，它們經(jīng)過一定的化學(xué)過程，將會(huì)引起注水管、抽油管的嚴(yán)重腐蝕或結(jié)垢，使地層空隙堵塞。腐蝕的結(jié)果是使注水管和抽油管洞蝕或破裂，結(jié)垢的結(jié)果是使抽油管、注水管逐漸堵塞，無法注水和采油，使造價(jià)昂貴的抽油井和注水井出現(xiàn)嚴(yán)重的事故發(fā)生在地層中的結(jié)垢，會(huì)破壞地層的滲透性，堵塞地層即垢堵，使原油產(chǎn)不出來，使整口井報(bào)廢。同時(shí)這種污

6、水不合理的回注和排放還會(huì)使地面設(shè)備不能正常工作，會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。因此，對(duì)油田污水進(jìn)行有效的處理，防止腐蝕、結(jié)垢和細(xì)菌的危害，具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。石油行業(yè)注水開發(fā)油田，隨著開采時(shí)間的延長采出污水量不斷增加，將油田污水處理后代替地下水進(jìn)行回注是循環(huán)利用水的一種方式。如果污水處理回注率為100%，即不管原油含水率多高，從油層采出的污水和地面處理、鉆井、作業(yè)過程排出的污水全部處理回注，那么注水量中只需要補(bǔ)充由于采油造成地層虧空的水量便可以了。這樣，不僅可以節(jié)省大量清水資源和取水設(shè)施的建設(shè)費(fèi)用，而且，使油田污水資源變廢為寶，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)開展，提高油田注水開發(fā)的總體經(jīng)濟(jì)效益。1.2 油田污水

7、處理化學(xué)藥劑概述在油田污水處理過程中，為形成防治設(shè)備及管線腐蝕、結(jié)垢、降低膠體、懸浮顆粒含量和抑制有害細(xì)菌增生等的環(huán)境條件，所參加的化學(xué)藥劑統(tǒng)稱為污水處理劑。主要有殺菌劑、阻垢劑、緩蝕劑、混凝劑和除氧劑等。從20世紀(jì)70年代起，我國將水處理劑應(yīng)用于工業(yè)冷卻水系統(tǒng)。油田含油污水處理處于初級(jí)階段，除了從國外引進(jìn)專門的藥劑外，多采用循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的水處理藥劑。所投加的的處理藥劑多為簡單的無機(jī)化合物，如石灰、二氧化碳、硫酸鐵、氯氣、亞硫酸鈉和無機(jī)磷酸鹽等。隨著油田開發(fā)水平的不斷提高和科技進(jìn)步，對(duì)水處理劑的要求也不斷提高，促進(jìn)了油田污水處理劑的更新和開展。為更有效的到達(dá)緩蝕、阻垢、殺菌和凈化的目的，更好

8、地降低污水對(duì)環(huán)境的污染，逐步開發(fā)研制了新型、高效的有機(jī)水處理劑，以及同時(shí)具有緩蝕阻垢或殺菌阻垢、殺菌除氧等多種功能的水處理劑。目前所使用的油田污水處理劑，以有機(jī)化合物為主，大都是幾種有機(jī)物化合的復(fù)合配方，從而彌補(bǔ)單一藥劑的局限性，提高油田污水吃處理效果。第2章 化學(xué)藥劑在污水處理中的應(yīng)用2.1 緩蝕劑 腐蝕及其危害金屬與周圍介質(zhì)接觸，由于化學(xué)或電化學(xué)原因引起的破壞稱為腐蝕。油田污水因其具有較高的礦化度、含有腐蝕性氣體H2S、CO2、O2和微生物SRB、TGB等特點(diǎn)，所以一般具有較高的腐蝕性，造成污水集輸管線、水處理設(shè)備、油水井及井下工具的腐蝕破壞。油田污水系統(tǒng)管線設(shè)備的嚴(yán)重腐蝕會(huì)影響油田生產(chǎn)系

9、統(tǒng)正常運(yùn)行，還會(huì)引起火災(zāi)，造成環(huán)境污染。個(gè)別油田污水腐蝕速度最高可達(dá)5mm/a以上，污水提升泵、管線和設(shè)備投產(chǎn)不到一年就因腐蝕更換或改造，既影響生成又污染環(huán)境，直接或間接影響到油田正常開發(fā)。因此，為減輕腐蝕，各油田都投入大量的人力物力，研究腐蝕及防腐問題，在生產(chǎn)時(shí)間中推廣應(yīng)用先進(jìn)防腐技術(shù)和措施。 緩蝕劑的類型及緩蝕機(jī)理緩蝕劑種類很多一般pH值在68范圍內(nèi)，屬于中性介質(zhì)，可用中性介質(zhì)緩蝕劑緩蝕。按作用機(jī)理，這類緩蝕劑可分成三類：1氧化膜型緩蝕劑：這類緩蝕劑是通過氧化產(chǎn)生致密的保護(hù)膜而起緩蝕作用的。重鉻酸鹽如Na2Cr2O7、K2Cr2O7，亞硝酸鹽如NaNO2、NH4NO2，鉬酸鹽如Na2MoO

10、4等，屬于這類緩蝕劑；2沉淀膜型緩蝕劑：這類緩蝕劑是通過在腐蝕電池的陽極和陰極外表上形成沉淀膜而起緩蝕作用。氫氧化鈉、碳酸鈉、磷酸二氫鈉、磷酸三鈉三聚磷酸鈉等，屬于這類緩蝕劑。3吸附膜型緩蝕劑：這類緩蝕劑是通過在腐蝕電池的陽極外表和陰極外表上行成吸附膜而起緩蝕作用的。烷基三甲基氯化銨、烷基氯化吡啶、聚氧乙烯烷基銨等，屬于這類緩蝕劑。由于除氧劑可以通過出去水中溶解氧而起緩蝕作用，殺菌劑可通過抑制水中硫酸鹽復(fù)原菌的繁殖而起緩蝕作用，因此，在某種意義上，這些化學(xué)劑都可看做緩蝕劑。 緩蝕劑的選擇及應(yīng)用1污水處理緩蝕劑的選擇緩蝕劑的種類很多，用途各異，必須根據(jù)腐蝕介質(zhì)的具體情況，查清腐蝕因素和機(jī)理，通過

11、試驗(yàn)找出具有針對(duì)性的緩蝕劑，才能找到較好的防腐效果。選擇緩蝕劑必須遵循一下幾點(diǎn)：1確定腐蝕原因：對(duì)于油田生產(chǎn)系統(tǒng)，腐蝕的主要原因不外乎pH值、含鹽量、H2S、CO2、O2、細(xì)菌等。但必須找出腐蝕的主要原因，測定各氣體的溶解量，分析腐蝕介質(zhì)的離子組成、腐蝕產(chǎn)物。對(duì)于抑制H2S腐蝕可選用吡啶類和脂肪胺類吸附性緩蝕劑；防治CO2腐蝕可用咪唑啉類緩蝕劑。2進(jìn)行室內(nèi)評(píng)價(jià)：根據(jù)腐蝕原因準(zhǔn)備幾種緩蝕劑，先在室內(nèi)評(píng)選緩蝕率高的緩蝕劑及其用量，然后在現(xiàn)場應(yīng)用。室內(nèi)評(píng)價(jià)一般采用掛片試驗(yàn)法。3現(xiàn)場試驗(yàn)確定緩蝕劑用量和加藥方式：設(shè)立緩蝕檢測點(diǎn)，隨時(shí)檢測緩蝕速度，以便調(diào)整、改良緩蝕劑品種、加藥量和加藥方式。4進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技

12、術(shù)指標(biāo)比擬：對(duì)緩蝕劑的價(jià)格、用量、毒性及緩蝕率進(jìn)行全面分析，選擇相對(duì)緩蝕率較高，本錢較低，對(duì)環(huán)境污染輕的緩蝕劑品種。2油田污水處理系統(tǒng)常用緩蝕劑油田污水處理系統(tǒng)的緩蝕劑品種繁多，來源復(fù)雜，緩蝕效果差異也較大。對(duì)于油田污水處理系統(tǒng)防腐效果較好的緩蝕劑有含氮的有機(jī)化合物，脂肪胺及其鹽類，酰胺及縻唑啉類等。如中原油田現(xiàn)用的緩蝕劑XHZ-1，為咪唑啉類和季銨鹽的復(fù)配產(chǎn)品，投加量50mg/L就能使緩蝕率到達(dá)80%以上。油田污水處注水系統(tǒng)常用的緩蝕劑有：伯胺類、仲胺類、二胺類、聚胺類、酰胺類、季銨鹽類和咪唑啉類等。2.2 阻垢劑 結(jié)垢及其危害油田注水系統(tǒng)結(jié)垢是一個(gè)普遍存在的問題，結(jié)垢可發(fā)生在生產(chǎn)系統(tǒng)的多個(gè)

13、部位或環(huán)節(jié)。水垢的形成主要取決于其中鹽類是否過飽和以及鹽類結(jié)晶的生長過程。影響結(jié)垢的主要因素是水的成分和類型。油田污水處理系統(tǒng)形成的水垢，除了碳酸鈣、硫酸鈣、硫酸鋇等無機(jī)化合物外，還有有機(jī)質(zhì)和腐蝕產(chǎn)物及粘土等。生產(chǎn)中所形成的堵塞物實(shí)質(zhì)上是由水垢、有機(jī)質(zhì)和腐蝕產(chǎn)物組成的混合物。油田生產(chǎn)系統(tǒng)結(jié)垢是經(jīng)常發(fā)生的事，特別是污水輸送管線、污水處理設(shè)備和注水設(shè)備、管線結(jié)垢嚴(yán)重，使管線有效直徑減少外表狀況惡化摩足增大、能耗增加；水垢造成水流阻力增大、注水能耗增高，設(shè)備和管道局部腐蝕，如果在注水地層和生產(chǎn)井內(nèi)形成水垢，還會(huì)引起嚴(yán)重的地層傷害，可能導(dǎo)致油水井過早報(bào)廢；結(jié)垢還會(huì)影響正常生產(chǎn)，增加生產(chǎn)本錢，甚至被迫停

14、產(chǎn)。 化學(xué)防垢及阻垢劑的選擇1化學(xué)防垢機(jī)理1分散作用低分子量的聚合物一般具有較高的電荷密度，可產(chǎn)生離子間斥力。共聚物還具有外表活性功能，它們在水溶液中把膠體顆粒包圍起來，呈穩(wěn)定狀態(tài)。膠體顆粒的核心也包括CaCO3和CaSO4等晶體，因此起到防垢的作用。2螯合和絡(luò)合作用防垢劑把能形成沉淀的金屬離子Ca2+、Mg2+、Ba2+變成可溶性的螯合離子或絡(luò)合離子，從而抑制金屬離子和陰離子CO32-、SO42-結(jié)合生成成沉淀。如ATMP和EDTA即屬這類防垢劑。3絮凝作用阻垢劑把水中的CaCO3及CaSO4晶核的膠體顆粒吸附在高分子聚合物的長連上，結(jié)合成礬花懸浮在水中，發(fā)揮阻垢作用。如聚丙烯酰胺和聚丙烯酸

15、鈉等。4晶核變形作用在形成晶體垢的過程中，有機(jī)高分子聚合物進(jìn)入晶體結(jié)構(gòu)，破壞了晶體正常生長，從而使晶體發(fā)生畸變，改變了原來的規(guī)那么結(jié)構(gòu)，使晶體不再繼續(xù)增大，從而防止或減輕結(jié)垢。2阻垢劑的選擇中選擇阻垢劑時(shí)，應(yīng)考慮一下因素：1垢的化學(xué)組成分析垢樣的主要成分，找出成垢的主要離子，如是碳酸鈣還是硫酸鈣垢，然后又針對(duì)性的選擇阻垢劑，取得良好的阻垢效果。2結(jié)垢的嚴(yán)重程度許多阻垢劑的效果受過飽和程度的影響。當(dāng)單位體積中只有少量的垢形成時(shí)，許多阻垢劑都有好的效果，在結(jié)垢速度高時(shí)，就要根據(jù)結(jié)垢的嚴(yán)重程度來選擇阻垢劑及其投加量，這時(shí)可根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的評(píng)價(jià)結(jié)果來指導(dǎo)選擇有效的阻垢劑。3溫度阻垢劑通常是隨溫度的升高而降

16、低其效果，沒種阻垢劑都有一個(gè)上限溫度，超過此溫度時(shí)，其阻垢效果就會(huì)明顯減小，甚至失效。4與其他污水處理劑的配伍性阻垢劑與系統(tǒng)種的其他藥劑如殺菌劑、緩蝕劑、除氧劑，是否其反響而抵消各自的效果，這一點(diǎn)很重要，選擇時(shí)一定要考慮阻垢劑與其他藥劑的配伍性。3油田常用的防垢劑1無機(jī)磷酸鹽主要有磷酸三鈉Na3PO4、焦磷酸四鈉Na4P2O7、三聚磷酸鈉Na5P3O10和六偏磷酸鈉NaPO3。這類藥劑價(jià)格低，防CaCO3垢較有效。但是易于水解產(chǎn)生正磷酸鹽，可與鈣離子反響生成不溶解的磷酸鈣，隨著水溫的提高，水解速度加快，使用最高溫度為80。2有機(jī)磷主要有氨基三甲叉磷酸ATMP、乙二胺四甲叉磷酸EDTMP、羥基乙

17、叉二磷酸鈉HEDP等。這類藥劑不易水解，使用溫度高達(dá)100以上。投加量比擬低有較好防垢效果，并且與其他污水處理劑配伍性較好，是廣泛應(yīng)用的阻垢劑類型。3聚合物主要有聚丙烯酸PPA、聚丙烯酰胺PMA、聚馬來酸酐HPMA等，其中聚馬來酸酐防止CaSO4 、BaSO4垢效果好。4復(fù)配型復(fù)合物幾種作用不同的單劑按一定比例混合在一起，只要相互間不發(fā)生反響，無抵消作用，且各自發(fā)揮自己的特點(diǎn)，都可復(fù)配成復(fù)合物使用。2.3 殺菌劑 污水處理中常見的細(xì)菌及其危害隨著油田的開發(fā)，原油含水不斷升高。為了保護(hù)環(huán)境和維持地層產(chǎn)能，多年來將污水處理后回注已成常規(guī)?；刈⑽鬯仨毻斗艢⒕鷦┻M(jìn)行處理。這是由于污水中含有多種有害成

18、分如硫酸鹽復(fù)原菌SRB、腐生菌TGB、鐵細(xì)菌和其它有機(jī)物質(zhì)。硫酸鹽復(fù)原菌屬厭氧菌，是一種普遍存在的細(xì)菌，在高礦化度、較高壓力和較高溫度下都能生存，最宜生長溫度為2040，它繁殖時(shí)將污水中的硫酸鹽復(fù)原成硫化物和原子態(tài)氧。硫酸鹽復(fù)原菌常存在于水流不快處和死水區(qū)如流速低的管線、沖洗罐、原油存儲(chǔ)罐以及罐的結(jié)垢沉淀處或有機(jī)物殘?jiān)旅妗Ａ蛩猁}復(fù)原菌在鋼鐵外表繁殖，將加速鋼鐵的局部腐蝕，引起地下、地面生產(chǎn)管線穿孔。硫酸鹽復(fù)原菌產(chǎn)生的黑色粘稠殘?jiān)鼤?huì)堵塞地層孔道，降低注水量，對(duì)原油生產(chǎn)造成影響。污水中的有機(jī)物和硫酸鹽復(fù)原菌繁殖產(chǎn)物對(duì)喜氧細(xì)菌如腐生菌、鐵細(xì)菌的繁殖創(chuàng)造了有利條件。腐生菌是一種非單群菌落，它產(chǎn)生的致

19、密粘液常附著在管線和設(shè)備上，吸附水中的懸浮物、沉淀物，造成注水系統(tǒng)的過濾器堵塞和設(shè)備腐蝕，同樣降低注水量，影響原油生產(chǎn)。 殺菌劑的種類及殺菌機(jī)理1殺菌劑種類按殺菌劑的化學(xué)成分可分為無機(jī)殺菌劑和有機(jī)殺菌劑兩大類。無機(jī)殺菌劑有：氯、臭氧、次氯酸鈉等。有機(jī)殺菌劑有：季銨鹽、有機(jī)氯類、而硫氰基甲烷、戊二醛等。按殺菌機(jī)理可分為氧化性殺菌劑和非氧化性殺菌劑。氯、次氯酸鈉等屬于氧化性殺菌劑，季銨鹽、戊二醛屬于非氧化性殺菌劑。2殺菌機(jī)理殺菌劑的殺菌機(jī)理可分為以下三種：1滲透殺傷或分解菌體內(nèi)電解質(zhì)；2抑制細(xì)菌的新陳代謝過程，如抑制蛋白質(zhì)合成；3氧化絡(luò)合細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)的生化過程。氧化性殺菌劑。如氯、臭氧等均為強(qiáng)氧化劑

20、，通過強(qiáng)氧化作用破壞細(xì)菌細(xì)胞結(jié)構(gòu)，或氧化細(xì)胞結(jié)構(gòu)中的一些活性基團(tuán)而發(fā)揮殺菌作用。非氧化性殺菌劑。如季銨鹽除能降低外表張力外，還能選擇性地吸附到菌體上，在細(xì)胞外表形成一層高濃度的離子團(tuán)，直接影響細(xì)胞膜的正常功能。細(xì)胞膜是選擇透過性膜，調(diào)節(jié)著細(xì)胞內(nèi)外的離子平衡，起到離子出入、能量轉(zhuǎn)換及輸送功能，細(xì)胞膜被殺菌劑破壞后，就使蛋白質(zhì)變性，抑制酶的生物活性，從而抑制細(xì)菌的生長繁殖。 殺菌劑的選擇1殺菌劑的選擇1選擇殺菌劑要根據(jù)不同的水質(zhì)及細(xì)菌的種類，特別是pH值。因?yàn)楫?dāng)pH值較高時(shí)，不宜用氯氣等氧化性殺菌劑，而季銨鹽類殺菌劑pH值越高越好。當(dāng)水中含F(xiàn)e2+和H2S時(shí)，不宜使用氧化性殺菌劑，因?yàn)椴粌H增加氧化

21、性殺菌劑用量，而且影響污水處理的水質(zhì)；2殺菌劑要與其他水處理劑配伍，不能與其他水處理劑反響相互抵消其效果；3殺菌劑要具有良好的溶解性，參加殺菌劑后不至于影響水質(zhì)，即不能增加水中的膠體顆粒數(shù)，殺菌劑能均勻溶解于水中，且清澈透明；4同一個(gè)污水處理系統(tǒng)應(yīng)間隔選用不同種類的殺菌劑，以免細(xì)菌產(chǎn)生抗藥性，確保殺菌劑的效果；5殺菌劑最好是高效低毒，易降解，無環(huán)境污染。2.4 混凝劑 混凝劑的定義污水中的固體懸浮物、膠體顆?？捎没炷齽┏鋈?。能使水中固體懸浮物形成絮凝物而下沉的物質(zhì)叫混凝劑。由于固體懸浮顆粒外表帶服電荷，互相排斥，所以不易聚結(jié)下沉。為使這些固體懸浮顆粒易于聚結(jié)下沉，混凝劑應(yīng)具有兩個(gè)作用：以上中和

22、固體懸浮顆粒外表負(fù)電荷；另一個(gè)是使失去負(fù)電荷的固體懸浮顆粒迅速聚結(jié)下沉。起前一個(gè)作用的化學(xué)藥劑為凝聚劑，起后一個(gè)作用的化學(xué)藥劑為絮凝劑。 絮凝劑絮凝劑是用來使溶液中的溶質(zhì)、膠體或者懸浮物顆粒產(chǎn)生絮狀沉淀的物質(zhì)，在固液別離和水處理過程中，用以提高微細(xì)固體物的沉降和過濾效果，被廣泛應(yīng)用于化工、礦業(yè)、環(huán)保等領(lǐng)域。絮凝劑主要是有機(jī)非離子型和陰離子型的水溶性聚合物。如聚丙烯酰胺、聚乙二醇、羧甲基淀粉、羧乙基淀粉、羧乙基纖維素等。隨著工業(yè)的開展，水污染的情況日益嚴(yán)重，水的凈化處理顯得越來越重要。水的凈化處理方法有許多種，如生化、離子交換、吸附、化學(xué)氧化、電滲析等，但“絮凝沉淀法被普遍認(rèn)為是一種較為有效的預(yù)

23、處理方法。隨著科學(xué)技術(shù)的開展，絮凝劑的種類也日益豐富，根據(jù)化學(xué)成分的不同，可分為無機(jī)、有機(jī)和微生物絮凝劑。1絮凝劑的作用機(jī)理1使膠體凝聚的方法 參加帶相反電荷的膠體，此時(shí)水中原有膠體和參加膠體發(fā)生電中和，使兩種膠體的負(fù)電位都減少。 添加和膠粒電荷符號(hào)相反的高價(jià)離子，從而降低膠粒的負(fù)電位，因?yàn)楦邇r(jià)反離子較易由擴(kuò)散層進(jìn)入到吸附層。2水質(zhì)在凈化過程中的三種反響機(jī)理 凝結(jié)作用。微細(xì)粒子的外表電荷經(jīng)中和后，利用粒子與粒子之間彼此微弱的吸引力而形成凝集作用，這種力量非常薄弱，容易受到機(jī)械力的破壞。凝結(jié)作用可借助化學(xué)藥劑的參加而完成，現(xiàn)在所使用的聚合鋁型凈水劑就是依靠中和粒子上的電荷而凝聚的。 架橋作用。在

24、兩個(gè)或多個(gè)固體細(xì)微粒子間，利用絮凝劑起架橋作用，使細(xì)微粒子聚集較大的顆粒的絮體，有機(jī)絮凝劑那么主要依靠架橋作用使粒子沉降。 沉降作用。絮體一旦形成，便需在靜止?fàn)顟B(tài)下借重力而沉降，由絮體沉降的快慢可測知形成絮體的大小。如果絮體具有足夠的沉降速度，能于較短時(shí)間在沉降區(qū)完全沉淀下來，那么可得非常清澈的水質(zhì)。2無機(jī)絮凝劑分類無機(jī)絮凝劑是最早使用的第一代絮凝劑，它應(yīng)用范圍非常廣泛。按金屬鹽可分為鋁鹽系及鐵鹽系兩類；按陰離子成分又可分為鹽酸鹽系和硫酸鹽系兩類；按分子量的大小可分為低分子系和高分子系兩類。無機(jī)高分子絮凝劑的研制與開發(fā)已經(jīng)由單純的聚合鋁、聚合鐵開展到在聚合鋁、聚合鐵中引入硅酸離子，或者在聚合鋁

25、、聚合鐵或聚硅酸中引入單種金屬離子Al、Fe，或同時(shí)引入這兩種金屬離子或多種金屬離子Al、Fe、Ca等。現(xiàn)在開發(fā)的產(chǎn)品已經(jīng)開展到與有機(jī)高分子復(fù)合。1聚鋁類無機(jī)高分子絮凝劑一般認(rèn)為聚鋁是一種高效的無機(jī)高分子，是指Al3+鹽到AlOH3間的一系列準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)物質(zhì)，即二鋁到十三鋁的羥基絡(luò)合物。它的研究開發(fā)對(duì)整個(gè)無機(jī)高分子絮凝劑的開展產(chǎn)生著極大的影響。聚鋁是一系列的準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)物，環(huán)境條件的變化會(huì)使它發(fā)生脫穩(wěn)現(xiàn)象，脫穩(wěn)即絮凝。通常，聚合鋁的鹽基度越高，絮凝效果越強(qiáng)，但過高時(shí)將失去穩(wěn)定而生成難溶解的氫氧化鋁沉淀，導(dǎo)致絮凝效果降低。鹽基度以75%85%為最正確。2聚鐵類無機(jī)高分子絮凝劑我國聚合鐵研制始于20世紀(jì)80年

26、代初，首先研制出聚合硫酸鐵PFS。PFS是在硫酸鐵分子族的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中插入羥基后所形成的一種無機(jī)高分子絮凝劑，可有效去處水中的懸浮物、有機(jī)物、硫化物、亞硝酸鹽、膠體及金屬離子，具有除臭、破乳及污泥脫水等功能，對(duì)浮游微生物也有較好的去除效果。PFS處理含油污水效果遠(yuǎn)比硫酸亞鐵顯著，且對(duì)金屬設(shè)備的腐蝕性也大大降低，其缺乏之處是產(chǎn)生的污泥量較多、出水帶色。3硅酸鹽類無機(jī)高分子絮凝劑聚合硅酸和活化硅酸屬陰離子型絮凝劑，其作用機(jī)理是靠分子鏈上的陰離子活性基團(tuán)與膠體微粒外表間的范得華力、氫鍵作用而引起的吸附架橋作用，而不具有電中和作用。聚硅酸絮凝劑是一種應(yīng)用較早的絮凝劑。聚硅酸是用中和法即由硅酸鈉在加酸條件

27、下水解、聚合反響到一定程度的中間產(chǎn)物。由于硅酸溶膠具有強(qiáng)烈的縮聚作用，隨縮聚反響的進(jìn)行，分子量不斷增大，最終轉(zhuǎn)化為高分子凝膠，失去其混凝活性。因而活性硅酸不能長期存放，必須現(xiàn)場配置使用，從而降低其實(shí)用性。不穩(wěn)定性和陰離子性等特性在一定程度上制約了活性硅酸在廢水處理中的應(yīng)用。于是，人們研制出聚硅酸鹽絮凝劑，聚硅酸鹽是一類新型無機(jī)高分子絮凝劑，是在聚硅酸即活化硅酸和傳統(tǒng)的鋁鹽、鐵鹽等絮凝劑的根本上開展起來的聚硅鋁酸與金屬鋁鐵鹽的復(fù)合產(chǎn)物1。3有機(jī)絮凝劑有機(jī)高分子絮凝劑與無機(jī)絮凝劑相比，具有用量少，絮凝速度快，受共存鹽類、介質(zhì)pH及環(huán)境溫度的影響小，生成污泥量少，脫色性好等優(yōu)點(diǎn)。但缺點(diǎn)是有些有機(jī)高分

28、子絮凝劑的水解、降解產(chǎn)物有毒，生產(chǎn)本錢較高。所以，現(xiàn)多以有機(jī)高分子絮凝劑與無機(jī)高分子絮凝劑配合使用，或者添加無機(jī)鹽與污染物電荷中和，來促進(jìn)有機(jī)高分子絮凝劑的作用。依據(jù)化學(xué)成分，有機(jī)絮凝劑可分為合成有機(jī)高分子絮凝劑和天然有機(jī)高分子絮凝劑兩大類。1合成有機(jī)高分子絮凝劑合成有機(jī)高分子絮凝劑多為水溶性的聚合物，具有相對(duì)分子質(zhì)量大、分子鏈官能團(tuán)多的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，按其所帶的電荷不同，可分為陽離子型、陰離子型、非離子型和兩性絮凝劑，在水處理中，使用較多的是陽離子、陰離子和非離子型聚合物；主要有聚丙烯酰胺、磺化聚乙烯苯、聚乙烯醚等系列，其中以聚丙烯酰胺系列應(yīng)用最為廣泛，在市場上占有絕對(duì)優(yōu)勢。2天然有機(jī)高分子絮凝劑

29、天然有機(jī)高分子絮凝劑有純天然的，但大多數(shù)還是經(jīng)化學(xué)改性而成。此類絮凝劑原料來源廣泛，價(jià)格廉價(jià)，無毒，易于降解和再生，具有巨大的開發(fā)潛能。在20世紀(jì)80年代以來，國外學(xué)者就開始了對(duì)天然有機(jī)高分子改性絮凝劑的研發(fā)。目前，此類絮凝劑的產(chǎn)量約占高分子絮凝劑產(chǎn)量的20%。他們的研究開發(fā)為天然資源的利用以及生產(chǎn)無毒絮凝劑開辟了新途徑。按其原料來源不同，一般可分為淀粉衍生物、纖維素衍生物、植物膠改性產(chǎn)物、多聚糖類及蛋白質(zhì)類改性產(chǎn)物等，其中最具開展?jié)摿Φ氖撬苄缘矸垩苌锖投嗑厶歉男孕跄齽?。2.5 除氧劑 除氧劑的除氧機(jī)理在污水處理過程中，由于隔氧措施不徹底，或清污水混合處理，都有可能使系統(tǒng)中含有不同程度的

30、溶解氧。由于溶解氧是加劇腐蝕的主要因素之一，尤其在高礦化度的油田污水處理系統(tǒng)中，即使很低的溶解氧含量，也會(huì)引起嚴(yán)重的腐蝕。當(dāng)系統(tǒng)中同時(shí)存在二氧化碳和硫化氫時(shí)，二者互相作用使腐蝕更加嚴(yán)重。因此，防止氧進(jìn)入系統(tǒng)或把已進(jìn)入系統(tǒng)的溶解氧出除去，降低系統(tǒng)腐蝕已成為污水處理過程的重要局部。油田污水處理系統(tǒng)中采用的除氧劑多為亞硫酸鹽Na2SO3、NH4HSO3、SO2。這些除氧劑的除氧機(jī)理是利用水中的溶解氧，把SO32-氧化成SO42-從而把溶解氧除去。除氧反響受水的pH值和催化劑的影響很大，一般情況下，pH值越高反響越快；催化劑鎳鹽、鈷鹽能加快除氧劑與溶解氧的反響速度。 油田污水處理中常用除氧劑1二氧化硫

31、二氧化硫通常是在具有壓力的鋼瓶里，以液化氣形式提供應(yīng)現(xiàn)場。催化劑加到除氧劑的上游，理論上1份溶解氧需要4份二氧化硫。二氧化硫的主要特點(diǎn)是價(jià)格低，缺點(diǎn)是需要特殊的處理設(shè)備，需分別參加催化劑。2亞硫酸鈉亞硫酸鈉一般制成含催化劑的固體粉末，到現(xiàn)場用清水溶解后使用。理論上每1份溶解氧需消耗8份亞硫酸鈉。亞硫酸鈉的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格低，運(yùn)輸方便；缺點(diǎn)是溶液不防凍，液體和蒸汽有毒性、腐蝕性，與空氣中氧反響降低除氧效率。3亞硫酸氫鈉亞硫酸氫鈉可制成含催化劑的粉末，也可制成含催化劑的濃縮液35%。理論上每1份溶解氧需消耗份亞硫酸氫鈉。亞硫酸氫鈉的優(yōu)點(diǎn)是可制成濃縮液，在高礦化度的鹽水中反響速率快，缺點(diǎn)是具有毒性和腐蝕性

32、。4亞硫酸氫銨亞硫酸氫銨可制成粉末或濃縮液70%，理論上每1份溶解氧需消耗份亞硫酸氫銨。亞硫酸氫銨的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格低，可制成高濃縮液。缺點(diǎn)是具有毒性和腐蝕性。5聯(lián)氨在常溫下，聯(lián)氨與氧的反響較緩慢，但在90以上那么反響迅速，因此聯(lián)氨主要用于高溫除氧。聯(lián)氨作為除氧劑的優(yōu)點(diǎn)是除氧效率高，不影響水質(zhì)，缺點(diǎn)是價(jià)格昂貴3。第3章 油田污水化學(xué)藥劑應(yīng)用實(shí)例分析油田采出污水處理是油氣開采過程中的重要環(huán)節(jié)處理后如水質(zhì)達(dá)不到回注水及外排指標(biāo)將直接影響油田的穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)節(jié)能降耗與生態(tài)環(huán)境大港油田通過開發(fā)新型絮凝劑，取得了較好的采出污水處理效果。3.1 DWF絮凝劑的開發(fā)與應(yīng)用采出污水處理工藝中混凝過程混合凝聚和絮凝是應(yīng)用最

33、普遍的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一決定著后續(xù)流程的運(yùn)行工況最終出水質(zhì)量和本錢目前其他行業(yè)廢水處理主要為混絮凝沉降過濾工藝而油田采出污水處理量大水溫也較高，高溫會(huì)導(dǎo)致劇烈的熱運(yùn)動(dòng)很難實(shí)現(xiàn)混絮凝沉降較適宜采用混絮凝直接過濾工藝但直接過濾技術(shù)對(duì)絮凝劑的性能要求較高要求絮凝劑必須耐高速拌動(dòng)與高流速否那么投加的藥劑將直接穿過濾層起不到絮凝攔截作用結(jié)合油田污水處理工藝現(xiàn)狀大港油田開發(fā)研制了DWF型油田污水直接過濾絮凝劑。DWF絮凝劑是一種由無機(jī)高分子和有機(jī)高分子陽離子絮凝劑復(fù)配而成的高效水質(zhì)凈化劑投加到水中能與水中帶負(fù)電的膠體粒子快速發(fā)生電中和凝聚及吸附橋架等物理化學(xué)作用并可在較高流動(dòng)狀態(tài)下使水中的膠體粒子聚結(jié)形成較粗實(shí)

34、的懸浮顆粒無需沉降別離直接在過濾條件下使油滴和機(jī)械雜質(zhì)被攔截去除該藥劑與傳統(tǒng)配方藥劑相比一是克服了單一無機(jī)絮凝劑pH值偏低對(duì)加藥設(shè)備與管線的腐蝕二是與無機(jī)有機(jī)凈水藥劑分處加藥相比既可減少1臺(tái)加藥泵及電耗又可防止兩處加藥量不匹配影響水質(zhì)三是藥劑為固體較其他水劑運(yùn)輸方便四是在較高流速條件下能產(chǎn)生絮凝在高濾速條件下能起到助濾作用實(shí)現(xiàn)了油田污水直接絮凝過濾五是直接過濾可防止油污對(duì)濾料的污染。3.2 現(xiàn)場應(yīng)用實(shí)驗(yàn)在東二站污水處理系統(tǒng)對(duì)DWF絮凝劑進(jìn)行了現(xiàn)場投加試驗(yàn)加藥量為20mg/L時(shí)過濾器出口平均油含量由加藥前的降至懸浮固體含量由降至油含量和懸浮固體含量分別降低了65%和70%除油去懸浮固體效果顯著4

35、。第4章 油田污水處理化學(xué)藥劑的現(xiàn)狀及開展方向4.1 油田污水處理化學(xué)藥劑應(yīng)用存在的問題及開展方向 絮凝劑應(yīng)用絮凝劑處理聚合物驅(qū)含油污水時(shí)，由于污水中含有陰離子型的聚丙烯酰胺，投加陽離子有機(jī)絮凝劑后易產(chǎn)生膠狀物質(zhì)，這種膠狀物質(zhì)的黏性很大，很容易與濾料粘結(jié)在一起，反沖洗時(shí)很難沖洗干凈，隨著時(shí)間的延續(xù)，這種膠狀物質(zhì)在濾料頂部的積累會(huì)導(dǎo)致過濾器處理能力的下降，嚴(yán)重時(shí)會(huì)堵塞過濾器，影響生產(chǎn)。針對(duì)這一問題在絮凝劑的選擇上，應(yīng)使用與聚合物配伍性良好的藥劑。近年來含聚污水中使用的絮凝劑仍為陽離子型絮凝劑，技術(shù)上只是改良但沒有大的突破，建議開展新型絮凝劑的研制工作，特別是針對(duì)含聚污水配伍性問題研制非陽離子型絮

36、凝劑。 殺菌劑目前油田很多站都不加殺菌劑，這是油田細(xì)菌大量滋生的主要原因。即使是投加殺菌劑的站，各廠為控制藥劑費(fèi)用，將殺菌劑的加藥量控制得很低，很難滿足有效殺菌濃度。殺菌劑品種單一，不能實(shí)現(xiàn)不同品種的交替加藥，不利于整個(gè)油田的細(xì)菌控制，這是殺菌劑使用中的潛在問題。通過對(duì)油井計(jì)量間轉(zhuǎn)油站聯(lián)合站污水站注水站注水井整個(gè)地面系統(tǒng)硫酸鹽復(fù)原菌分布情況分析發(fā)現(xiàn)，油井和計(jì)量間來液中SRB數(shù)量并不高，SRB數(shù)量是從轉(zhuǎn)油站或聯(lián)合站開始升高的。針對(duì)上述現(xiàn)狀，建議殺菌劑實(shí)施兩點(diǎn)加藥方式：第一點(diǎn)設(shè)置在轉(zhuǎn)油站，有效控制細(xì)菌在地面系統(tǒng)的繁殖，防止硫化物的產(chǎn)生；第二點(diǎn)設(shè)置在污水站，確?；刈⑽鬯械募?xì)菌滿足指標(biāo)要求。加大殺菌劑研究力度，擴(kuò)大殺菌劑品種，確保多品種殺菌劑在油田同時(shí)使用5。 防垢劑由于一些轉(zhuǎn)油站在摻水中存在不投加防垢劑、投加量不夠或所投加的防垢劑與水質(zhì)特性不匹配等問題，導(dǎo)致目前地面油井摻水系統(tǒng)結(jié)垢問題比擬嚴(yán)重，特別是老區(qū)各采油廠一般二年左右就需要全面清洗系統(tǒng)、更新管線。除垢不僅投入大量資金，還影響正常生產(chǎn)。解決結(jié)垢問題最經(jīng)濟(jì)有效的措施是投加防垢劑，針對(duì)油田結(jié)垢嚴(yán)重問題建議：發(fā)現(xiàn)結(jié)垢問題的各站均應(yīng)投加防垢劑；投加防垢劑前，首先分析結(jié)垢原因和結(jié)垢類型，據(jù)此確定防垢劑的種類和投加量。 混凝劑油田污