石油与天然气化工  2023, Vol. 52 Issue (4): 126-129
引用本文
赛努拜尔·艾尼, 张则俊, 孙福泰, 宋晓龙, 李慧敏, 胡承军. 污水处理药剂对含油污泥产生量的影响[J]. 石油与天然气化工, 2023, 52(4): 126-129.   DOI: 10.3969/j.issn.1007-3426.2023.04.022
污水处理药剂对含油污泥产生量的影响
赛努拜尔·艾尼1 , 张则俊2 , 孙福泰1 , 宋晓龙3 , 李慧敏1 , 胡承军1     
1. 新疆油田公司工程技术研究院;
2. 新疆油田公司陆梁油田作业区;
3. 新疆油田公司采油一厂
收稿日期：2022-10-18
作者简介：赛努拜尔·艾尼，硕士，2021年毕业于俄罗斯国立石油天然气大学石油天然气工程专业。E-mail：sainubaier_aini@163.com.
摘要：目的 分析污水处理药剂对含油污泥产生量的影响, 为实际油气田含油污泥减控工作提供参考。方法 开展污水处理药剂贡献率实验研究, 初步确定药剂产泥的规律, 理论估算新疆油田典型4座场站污水处理药剂产泥量, 并针对A场站污水处理药剂添加量进行优化。结果 污水处理药剂会产生一定量的污泥, 其中, 除硅剂贡献率(47.95%)、净水剂(PAC)贡献率(20.00%~31.00%)远大于絮凝剂(PAM)贡献率(3.00%~8.00%), 是污水处理药剂产泥的主要来源; 不同药剂添加量的优化采用控制变量法进行, 推荐A场站优化措施为PAC和PAM的添加量分别为250 mg/L、10 mg/L。结论 量化分析了采油污水处理药剂的产泥率, 综合考虑污水处理药剂成本和药剂产泥率, 可用于指导药剂优选。
关键词：污水处理药剂    含油污泥    药剂产泥    除硅剂    净水剂    絮凝剂    新疆油田    
Influence of sewage treatment agents on the production of oily sludge
Sainubaier Aini1 , Zhang Zejun2 , Sun Futai1 , Song Xiaolong3 , Li Huimin1 , Hu Chengjun1     
1. Engineering Technology Research Institute, Xinjiang Oilfield Company, Karamay, Xinjiang, China;
2. Luliang Production Plant of Xinjiang Oilfield Company, Karamay, Xinjiang, China;
3. No.1 Production Plant of Xinjiang Oilfield Company, Karamay, Xinjiang, China
Abstract: Objective The aim of this study is to improve the understanding upon the role of individual chemical on the production of oily sludge and provide a reference for the reduction and control of oily sludge in oil and gas field. Methods The study was carried out to preliminarily identify the contribution rate of wastewater treatment chemicals in sludge and their production pattern. Furthermore, sludge production rates in 4 typical stations of Xinjiang Oilfield were estimated theoretically, and the dosages of wastewater treatment chemicals in Station A were optimized. Results The study showed that wastewater treatment chemicals would produce a certain amount of sludge, of which the contribution rates of desiliconizing agent (47.95%) and water purifying agent(PAC) (20.00%-31.00%) were far greater than the contribution rate of flocculant (PAM)(3.00%-8.00%), which were the main sources of sludge contributed by wastewater treatment chemicals; The control variable method was subsequently adopted to optimize the dosage of various reagents. The recommended dosages for Station A were 250 mg/L of PAC and 10 mg/L of PAM. Conclusions Considering the costs of wastewater treatment chemicals and their sludge yield, the quantitative analysis of the sludge yield of treatment chemicals for oil produced water could guide the optimization of chemicals selection.
Key words: wastewater treatment chemical    oily sludge    sludge production of chemical    desiliconizing agent    water purifying agent    flocculant    Xinjiang Oilfield    

目前，国内外未见污水处理药剂产泥率的定量研究报道[1]，为了详细评价污水处理药剂的产泥情况[2-5]，选择新疆油田4座(A、B、C、D)典型处理场站开展污水处理药剂对含油污泥产生量的影响实验。A、B为稀油场站，其污水处理规模分别为1.7×104t/d、1.9×104 t/d；C、D为稠油场站[6-7]，污水处理规模分别为2.5×104 t/d、3.0×104 t/d。本研究将有助于了解药剂产泥规律，为油田含油污泥减控工作提供参考依据。

1 实验方法
1.1 实验目的

为了研究污水处理药剂对含油污泥产生量的影响，设计了药剂贡献率实验。此实验主要针对稀油典型场站(A、B)，稠油典型站场(C、D)开展污水处理药剂(净水剂(PAC)、絮凝剂(PAM)、离子调整剂、除硅剂)贡献率研究，通过场站水样与现场药剂(含量相同)反应，室内实验模拟现场情况。

为了考查各场站药剂本身在纯水中的残留及被0.45 μm微孔滤膜的截留情况，开展纯水加药处理后过滤的空白对照实验。

1.2 分析方法

通过对比加药前后沉淀物的增加量，计算每一种药剂的贡献率及药剂联用贡献率，与对照组油泥进行比较，计算药剂贡献率, 其计算公式如式(1)所示。药剂贡献率主要用于定量表征污水处理药剂的产泥率，可作为药剂评价的一项指标。

$ \eta=\frac{m_1-m_0}{m_1} \times 100 \% $ (1)

式中: η为药剂贡献率，%；m0为在不加药剂的情况下过滤水样得到的泥干量，g；m1为在添加药剂的情况下过滤水样得到的泥干量，g。

2 实验设计

药剂贡献率实验针对新疆油田的A、B、C、D 4个场站的污水处理药剂进行评价，实验过程依据各场站现场实际用药种类及添加量开展，实验水样为现场样品。各场站加药情况见表 1。

表 1    各场站现场加药情况 

3 结果与分析
3.1 场站污水处理药剂作用

以A场站水样为例，加入PAC、PAM、PAC+PAM，反应结果见图 1。原水样为不透明的黑色液体，水中的悬浮物杂质较多(悬浮物质量浓度为118.8 mg/L)。

图 1     A场站水样处理效果

药剂反应实验结果为：单加PAC，水样产生较大絮体，水质变得较为澄清、透明；单加PAM仅能产生较小的絮体，水质依然较浑浊；PAC和PAM同时加入的水样生成较大絮体，烧杯底部沉降泥量增多，上层水质最为澄清、透明(悬浮物质量浓度为21.2 mg/L)。

3.2 药剂贡献率结果分析

针对4个场站开展的药剂贡献率实验，根据式(1)进行计算，得到各场站药剂贡献率结果(见图 2)。

图 2     各场站的药剂贡献率柱状图

针对多数场站单一药剂的使用情况，PAC贡献率远高于PAM的贡献率，而这2种药剂联用的贡献率又较单独使用PAC时的略高，这是因为单纯PAC主要是发挥电中和、凝聚及架桥絮凝作用来吸附污水中的颗粒物，PAM是利用网捕作用来吸附污水中的分散油滴等物质，使得直径小于0.45 μm的颗粒彼此聚合变得更大，以致在过滤时被滤纸截留，而单独添加PAC作用形成的絮体较为松散，因此，2种药剂联用时，药剂贡献率增加。

D场站除硅剂贡献率高达47.95%，主要是因为其油水来液的含砂率高达0.123%(体积分数)，在污水处理中加入大量的除硅剂来除去污水中的硅，造成泥量的增加。D场站因PAC含量(质量浓度340 mg/L)、除硅剂含量(质量浓度390 mg/L)均偏高，联用药剂贡献率达67.43%。

3.3 药剂添加量优化

各场站在污水处理前，污水中的悬浮物含量如表 2所列。

表 2    各场站污水处理前悬浮物含量 

由表 2可知，A场站污水中的悬浮物含量最高，故选取A场站开展药剂添加量优化。以A场站现有PAC和PAM含量为基础，开展单因素药剂含量评价实验(PAM质量浓度为30 mg/L，改变PAC质量浓度，分别为150 mg/L、200 mg/L、250 mg/L、300 mg/L、350 mg/L、400 mg/L；PAC采用最佳质量浓度，改变PAM质量浓度，分别为5 mg/L、10 mg/L、15 mg/L、20 mg/L、25 mg/L、30 mg/L)，实验结果如图 3所示。在水样中加入PAC并快速搅拌5 min后，再加入PAM，缓慢搅拌1 min，静置10 min。以上清液浊度和产泥量为指标，评价其对水处理效果和产泥量的影响，确定最佳药剂添加量。

图 3     A场站不同净水剂、絮凝剂添加量对污水处理效果的影响

质量浓度为250~400 mg/L的PAC对水样处理效果均较好，上清液的浊度较低。对水样水质处理效果和产泥率两个指标综合考虑后，选取PAC质量浓度为250 mg/L进行PAM添加量优化实验。当PAM质量浓度为10 mg/L时，上清液浊度和产泥率均为最低，分别为4.2 NTU和0.953 g/L。因此，A场站PAC和PAM采用的最佳质量浓度分别为250 mg/L和10 mg/L。目前，A场站现场PAC和PAM质量浓度由300 mg/L、20 mg/L降为250 mg/L、15 mg/L，处理后的净化污水水质可满足站内回注要求，污水处理系统外排油泥量约由120 t/d降至90 t/d。

4 结论

(1) 通过对4个场站药剂贡献率的研究发现，针对单一药剂，除硅剂贡献率(47.95%)、PAC贡献率(20.00%~31.00%)远大于PAM贡献率(3.00%~8.00%)，是药剂产泥的主要来源；药剂联用贡献率普遍高于单一药剂贡献率。

(2) 药剂贡献率是药剂产泥的重要评价指标，可用于药剂优选，同等条件下筛选贡献率更低的药剂，降低油泥产生量。A场站PAC和PAM质量浓度建议分别优化为250 mg/L和10 mg/L。现场应用中，PAC和PAM质量浓度分别采用250 mg/L、15 mg/L，污水处理后水质达标，污水处理系统产泥量降低25%左右。

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