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稠油废水破乳剂的研究进展

文章来源: 发表时间:2019-11-06 15:37

水处理网讯:[ 摘要] 介绍了必发88娱乐稠油废水的来历、特色和乳化成因,总述了稠油废水破乳剂的研讨进展,剖析了不同破乳剂的破乳机理和优缺点,并对破乳剂的发展方向进行了展望和主张。

[ 关键词] 稠油废水;破乳剂;环氧氯丙烷-二甲胺聚合物;聚二甲基二烯丙基氯化铵;废水处理

我国稠油储量非常丰富[1],稠油的挖掘量与加工量巨大,在稠油挖掘、贮存、运送和加工处理进程中会发作许多含有稠油的废水[2],称之为稠油废水。稠油废水的矿藏油含量高,且以浮油、乳化油为主,收回利用价值高,因而稠油废水的破乳处理既要进步出水水质,又要统筹资源的收回[3]。

现在含油废水破乳常选用的办法有热法[4]、电化学法[5]、化学法[6]、微生物法[7]、物化法[8],或几种办法联合运用[9]。参加化学药剂是运用现有的沉降和过滤设备最简略且最有用的破乳办法[10]。可用破乳剂有4类,即电解质、低分子醇、表面活性剂和聚合物[11],其间聚合物因具有电中和、絮凝和吸附架桥等功用而成为工艺首选[12]。

本文介绍了稠油废水的来历、稠油废水破乳剂的研讨进展及破乳机理,并对破乳剂的发展方向进行了展望和主张。

1 稠油废水特征

1.1 来历杂乱、品种繁复

跟着稠油挖掘进入中后期及各种增产办法的施行,稠油废水品种和数量大幅添加,稠油废水乳液的安稳性越来越强[13],别离难度大幅添加。稠油废水的来历首要有采出液别离水[14]、蒸汽辅佐重力驱油(SAGD)废水[15]、稠油废水深度处理回用排放的尾水(如浮渣脱水、过滤浓水、离子交换酸碱废水等)[16-17]、洗油管废水及其他杂排水,水质日趋杂乱。

1.2 乳化严峻、安稳性强

稠油废水中含有的污染物首要是矿藏油、无机黏土矿藏和稠油挖掘、储运和处理中参加的破乳剂、降黏剂、灭菌剂、阻垢缓蚀剂等有机表面活性剂[18];稠油中含有的胶质、沥青质和有机酸等带有极性基团,具有必定的表面活性,其结构黏稠,是一种天然的乳化剂,可使稠油构成乳液。环烷酸盐,特别是环烷酸钠是高亲水化合物,简略导致构成水包油型乳化液[19]。乳液的安稳性和破乳的有用性与芳烃的含量也有很强的相关性[20]。人工组成的表面活性剂下降了油水界面膜的强度,使污水的安稳性增强[21]。管道运送中参加以利于运送的降黏剂、乳化剂等表面活性剂以及泵和管道机械外力的拌和效果,使稠油乳液愈加安稳,添加了废水处理的难度[22]。

1.3 油水密度差小、乳化油含量高、破乳难度大

稠油废水是典型的水包油型乳液,归于高含油、高乳化、高COD、高悬浮物、有机组成杂乱的废水[23]。所含污油黏度高,密度接近于水[24](辽河油田杜84稠油密度高达0.997 g/cm3)[1],凝点高,胶质和沥青质含量超越原油总质量的30%以上。稠油废水中乳化油含量高、粒径小、安稳性强[25],因而破乳难度大。

2 稠油废水破乳剂的研讨进展

我国是世界上稠油的首要产地,稠油挖掘与加工技能世界抢先,稠油废水的处理研讨也在世界上处于抢先地位。

2.1 环氧氯丙烷-二甲胺系列聚合物

环氧氯丙烷与二甲胺系列聚合物是水溶性阳离子高分子聚合物,具有正电荷密度高、水溶性好、相对分子质量易于控制、高效无毒、造价低价等长处,可广泛运用于水处理范畴,受到了国内外水处理界的高度重视[26-27]。该类聚合物既可作为废水处理的主絮凝剂、助凝剂,也可作为含油废水破乳剂[12]。

赵林等[28]选用环氧氯丙烷、二甲胺和交联剂乙二胺组成聚阳离子季铵盐型破乳剂HEY-M,处理辽河油田欢四联稠油废水,除油功率大于96%。

SAGD是超稠油进步采收率的有用办法,但采出水含油量高、乳化严峻、安稳性强,传统的破乳剂很难到达要求。我国石油勘探开发研讨院的张锁兵等[29-31]选用多元醇、环氧氯丙烷组成了氯代聚醚,再用二甲胺进行季铵盐化,得到有用含量约60%的GBED-08、GBEDE-08、GBEDL-08的聚醚季铵盐系列破乳剂。运用该药剂处理辽河油田SAGD超稠油废水,除油率达99%以上。该药剂带有很强的正电荷和较高的相对分子质量,有较强的中和电荷、吸附桥联和絮凝聚结等功用,处理超稠油 SAGD 采出水效果好[32]、除油速率快,且该药剂热安稳性强[33]。

与其他类型聚合物比较,该类药剂在含氯分散相的水分散体中运用时不与氯化物起效果,不会下降絮凝效果[26],而且污泥体积小、剂量少,可节约本钱25%~30%[12]。

2.2 二甲基二烯丙基氯化铵系列聚合物

二甲基二烯丙基氯化铵的聚合物是一种具有特别功用的水溶性阳离子型高分子资料,已广泛用于石油挖掘、造纸、水处理、医药、纺织及食物等工业。20世纪60年代起,美国、西德、波兰、日本等国就开端了对该产品的研讨[34],到80~90年代逐步构成热门[35],国内外许多学者对此进行了深入研讨[12,36-37]。

Chen等[38]选用丙烯酰胺和二烯丙基二甲基氯化铵组成相对分子质量(6~7)×106、阳离子度为40%、60%和80%的破乳剂。处理辽河石化分公司超稠油废水的实验标明:在剂量相同的情况下,阳离子度越低,去除率越高,在阳离子度40%、最佳参加量15 mg/L的条件下,破乳后油含量低于600mg/L,悬浮物去除率大于65%。

二甲基二烯丙基氯化铵的聚合物是一种线型结构的水溶性聚季铵盐,具有正电荷密度高、水溶性好、高效无毒、造价低价、相对分子质量易于控制、pH 适用范围广、阳离子单元结构安稳等许多长处[39]。

2.3 PAMAM树形分子型破乳剂

清华大学周贵忠等[40-41]经过维护与反维护的办法,组成了PAMAM树形分子高效破乳剂用于辽河油田稠油废水的处理。在温度为20 ℃、pH为4.8~10.57、参加量为20 mg/L的条件下,除油率达96.9%。

2.4 复配型

类型不同的破乳剂的破乳机理不同,因而一般趋向于复配运用。

2.4.1 两种资料复配

张振华等[42]用聚丙烯酰胺与甲醛及二甲胺反响,然后用硫酸二甲酯季铵化,得到阳离子絮凝剂,再与优选出的多元醇聚氧丙烯聚氧乙烯醚破乳剂进行复配,处理辽河油田曙一区超稠油废水。结果标明,该絮凝剂与破乳剂二者之间有协同效果,能有用地进步破乳剂的破乳效果,下降机杂中的油含量,并削减药剂的参加量。

宋建平等[43]研发的高分子复合絮凝剂TC-2由A剂和B剂在必定压力、温度下共聚而成,高分子成分首要为阴离子、非离子、阳离子共聚物和一种含有多种功用基团的水溶性高聚物。TC-2 高分子复合絮凝剂易溶于水,在水中发作多种阳离子、多种高价多羟基络合物及亲油性基团,具有强化破乳和高效絮凝效果,一起兼有缓蚀、灭菌和除硫成效,对油田挖掘后期杂乱水质废水和稠油废水具有杰出处理效果,可到达污水回注要求。

2.4.2 3种及3种以上资料复配

张万东等[44]开发的高效破乳剂HL-005包括A、B、C3组分,组分A是丙烯酰胺及其衍生物的共聚物与聚季铵、聚醚科学复配而成,组分B与C是功能各异的助凝剂。该破乳剂处理辽河油田曙一区杜84超稠油废水的结果标明:在原工艺条件下,运用该药剂A与C两组分复合先对废水进行预处理,然后再用A与B两组分复合对废水进行净化,出水到达出产要求。

2.5 其他

长江大学赵林等[45]发明晰一种水溶性丙烯酸改性高分子破乳剂,在65 ℃、pH6.5~7.0、参加量80 mg/L的条件下,可将稠油废水的含油量从100mg/L降至20 mg/L,悬浮物质量浓度降至15 mg/L以下。

朱剑钊[46]以甲醛、丙酮、多胺及其他助剂为质料,组成破乳剂KW-04,处理新疆红浅和九区稠油废水。实验结果标明,在参加量10~30 mg/L、温度80 ℃、处理时刻10~30 min的条件下,除油率大于90%,产品质料易购、组成工艺简略。

王临红等[47]组成的聚醚类高分子破乳剂,密度为1.8 g/cm3,固含量为98%。用该破乳剂处理辽河油田曙一区杜84稠油废水,适合参加量为20~40mg/L,与同类产品比较,用量少,除油好。

王业等[48]开发了阳离子型聚合物破乳剂TJ-1,处理辽河油田欢四联稠油废水,关于不同水质的废水,当破乳剂参加量到达30 mL/L以上时,破乳后废水中的油含量可安稳在300~350 mg/L。

3 破乳机理及发展趋势

稠油废水电荷为负,而破乳剂一般为高分子阳离子聚电解质,参加后发作电荷中和,紧缩损坏双电层,削弱界面膜强度,使得乳化液滴彼此磕碰聚结破乳。然后是经过桥联和絮凝效果[12],构成粒径大的油珠,在水的浮力效果下逐步从水中别离出来,然后到达破乳的意图[49]。

有机高分子阳离子聚合物的长处是高效、速度快、本钱低,但会在出水中残留,影响后续工艺的处理,特别是生物处理。破乳剂一般趋向复配运用,可增强破乳效果,发挥协同效果,以进步处理效果和下降本钱[50]。应大力发展过滤、旋流别离等物理处理工艺,削减化学药剂的运用。

4 结语

稠油废水来历广泛、成分杂乱、油水密度差小且含天然和人工参加的乳化剂,乳液安稳性强,难以别离。现在运用的破乳剂首要有环氧氯丙烷-二甲胺系列高分子阳离子聚合物、二甲基二烯丙基氯化铵系列高分子阳离子聚合物、PAMAM及复配等类型。稠油废水的破乳机理首先是电荷中和,然后经过桥联和絮凝效果完成油水别离。有机破乳剂易在废水中残留,对后续工艺特别是生化处理发作晦气影响,因而应加强环保型破乳剂的开发与运用,并大力发展过滤、旋流别离等物理处理工艺。

原标题:稠油废水破乳剂的研讨进展