聚合物污水处理技术

聚合物污水处理技术

针对大港油田准备实施污水聚合物驱的几个区块, 开展了污水水质状况调查及分析、污水对聚合物溶液粘度降的主要影响因素研究及注聚污水处理装置的研制等工作。

1. 各区块污水状况对聚合物溶液粘度的影响

(1) 应用港西油田西一联污水, 曝氧不同时间后配制1500mg/ L 的聚合物溶液, 聚合物溶液粘度与各种活性组分变化的关系表明: 二价铁含量随放置时间的延长而减少; 溶解氧含量随放置时间的延长而增加; 随着配制聚合物用的污水在空气中暴露时间的延长, 聚合物溶液的粘度逐渐上升, 由最初的52.8mPa ·s 升至68mPa ·s。

(2) 在羊三木注聚站将羊大站来的低压污水放入敞口罐曝氧不同时间后配制1500mg/ L 的聚合物溶液, 聚合物溶液粘度与各种活性组分变化关系表明: 随着污水放置时间的延长, 溶解氧含量增加,总铁含量逐渐减少(在该环境下总铁即二价铁) ;硫化氢含量逐渐减少。总铁含量减少的原因是: 污水中的硫化氢与铁反应生成了硫化亚铁黑色沉淀。随着污水在空气中暴露时间的延长, 聚合物溶液的粘度逐渐上升, 由最初的8.2mPa · s 升至3416mPa ·s。

通过以上现场对污水曝气后配制聚合物溶液试验表明, 不同区块污水中含有的活性组分差异较大。随着曝氧时间的增加, 聚合物溶液的粘度随二价铁离子的增加而降低, 可以确定二价铁离子是聚合物降解的主要原因。

2. 铁离子浓度与聚合物溶液粘度的关系

为确定二价铁离子( Fe2 + ) 浓度与聚合物溶液粘度关系, 进行了以下试验研究工作。用蒸馏水配制5000mg/ L 的盐水, 向该盐水中加入硫酸亚铁配制一系列浓度的二价铁离子溶液后立即加入KYPAM - 2 聚合物干粉, 配制浓度为1500mg/ L的溶液。向溶液中加入不同浓度的硫酸亚铁和三氯化铁。在53 ℃条件下测试聚合物溶液粘度。结果表明:

(1) 二价铁离子对聚合物溶液粘度有较大影响, 随着二价铁离子浓度上升, 聚合物溶液粘度呈急剧下降趋势。二价铁离子浓度大于4mg/ L 后,聚合物粘度大幅度下降趋势平缓, 此时, 先配聚合物溶液再加二价铁离子的聚合物溶液的粘度降至范围在15～25mPa ·s ; 而先加二价铁离子后的污水再配制聚合物溶液使聚合物溶液粘度降至范围在3～5mPa ·s。

(2) 聚合物的降解不仅发生在聚合物的溶解过程中, 在任何情况下, 一旦聚合物分子链接触到二价铁离子, 聚合物就会发生降解。所以, 聚合物在地下油藏内驱油过程中接触到二价铁离子, 同样会发生降解作用。

(3) 三价铁离子对聚合物不产生降解。

(4) 污水中二价铁离子含量小于0.2mg/ L 为宜。

(5) 对于同一种聚合物所配制的聚合物溶液而言, 除氧体系的稳定性好于未除氧体系的稳定性,说明污水中的溶解氧对聚合物溶液的粘度也有一定的影响。

通过以上研究表明, 污水配制聚合物对聚合物溶液粘度降的主要因素为Fe2 + 、溶解氧。

31 去除或抑制有害物质的方法

针对污水配制聚合物对聚合物溶液粘度存在着不同程度的降低问题, 开展了减少污水中的Fe2 + 、溶解氧等活性物质的方法研究, 通过与有关单位合作, 研发出一种新型的注聚污水处理技术, 并确定了现场新鲜污水的处理工艺路线: 第一步污水通过曝气, 使新鲜污水中的二价铁离子氧化成三价铁离子; 第二步是通过过滤装置除去三价铁离子; 第三步是通过除氧装置除氧; 第四步通过紫外线杀菌装置杀菌。

研制出一套注聚污水处理装置, 其处理工艺流程是: 来水(污水) →除油过滤器→曝气催化反应池→催化反应滤池→除氧水箱、除氧器→杀菌器→配制聚合物干粉所用水。注聚污水处理装置主要设备包括催化曝气池、催化过滤罐、除氧装置、杀菌器。

4. 注聚污水处理装置现场应用

研制出的注聚污水处理装置在港西一区三断块污水聚合物驱现场进行应用。该装置于2004 年6月28 日前完成了注聚污水处理装置的安装和调试工作, 7 月底开始对该装置运转后污水处理结果进行了水质检测。从现场检测数据看, 处理后的污水中二价铁离子的含量为0.1mg/ L ; 溶解氧含量为0.05mg/ L 。经污水处理装置处理后的污水完全达到设计指标要求, 满足了现场配注聚合物所用污水的要求。

另外, 在试运期间进行了现场污水配制聚合物试验, 为了保证配制聚合物浓度的准确性, 同时也为检测污水配制聚合物后溶液的粘度情况, 用处理后的污水和未处理的污水分别配制聚合物, 聚合物溶液浓度为1500mg/ L 。试验结果表明, 经过污水处理装置不同位置处理后的污水与未处理的污水配制相同浓度的聚合物溶液, 其最终粘度增加近1倍, 达到了清水配制相同聚合物溶液浓度下的粘度(浓度为1500mg/ L 时, 粘度为66mPa ·s) , 满足了污水聚合物驱的需要。