Experimental Study on Advanced Treatment of Wastewater from Polymer Flooding by
Pre-treatment/Reverse Osmosis
刘丽娜① LIU Li-na；张鑫① ZHANG Xin；郭鹏② GUO Peng；封象水③ FENG Xiang-shui
（①黑龙江工程学院土木与建筑工程学院，哈尔滨 150050；②哈尔滨综合开发建设有限公司，哈尔滨 150028；
③北京石大东方工程设计有限公司，东营 257000）
（①School of Civil and Architecture Engineering，Heilongjiang Institute of Technology，Harbin 150050，China；
②Harbin General Development and Construction Co.，Ltd.，150028，China；③Beijing PE Design Institute Co．，Ltd．，Dongying 257000，China）
摘要：采用UF/RO 工艺，进行深度处理聚合物驱采油废水试验研究。结果表明：在不同进水水质条件下，预处理出水水质稳定，含油量、悬浮物和浊度可以保证后续反渗透过程进水要求，聚合物和COD的去除效果也比较理想。反渗透膜对各种污染物质的去除效果明显，悬浮物、石油类均控制在0.5mg/L以下，聚合物去除率在96%以上，总矿化度控制在300mg/L以下，脱盐率在97%以上，电导率稳定在350μm/cm左右，出水中各种离子去除效果良好。该工艺出水满足含聚采油污水配制聚合物回注原地层水质要求。
Abstract: A pilot-scale trial for oil-field wastewater treatment was conducted by the combination of pre-treatment and reverse osmosis (RO). The pre-treatment unit achieved stable effluent water qualities under different influent characteristics, and the oil content, suspended solids (SS) and turbidity can basically satisfy the requirements of influent water qualities for the subsequent RO process. Further more, it can also have the effective removal for polymer and COD. The pollutants were significantly removed by RO process with below 0.5mg/L of both SS and oil content, 96% of polymer removal, below 300mg/L of total mineralization, 97% of desalination, about 350μm/cm of conductivity and efficient removal for all kinds of ions in water. The final effluent of this system can be used to synthesize the polymer solution and
re-injected back to the oil-ground.
关键词：含聚采油废水；矿化度；超滤；反渗透
Key words: polymer-bearing produced wastewater；total dissolved solids；ultrafiltration；reverse osmosis
中图分类号：X703.1 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2019）24-0136-02
0 引言
原油开采过程中会携带一部分聚合物驱采油废水，这部分废水中含有的杂质的种类和特点与地质条件、原油集输条件以及脱水工艺等密切相关，其成分复杂，处理难度大。因其含有的杂质会严重影响聚合物驱油效果[1]，所以这部分废水主要靠回注、回灌及处理后达标外排来解决。但由于受注水量、回灌区块及COD外排总量的限制，无法完全消化现有的含油污水[2]。注聚开采造成了清水资源的极大消耗，增加了剩余污水量，加大了环保压力。传统含油污水处理工艺己经不能满足油田回注水水质要求[3]。由于用采出水配制的聚合物溶液会降低聚合物溶液粘度和驱油效率，所以降低含聚采出水矿化度是采出水回用的首要问题[4]，采油厂污水站现场一般采用反渗透技术来降低含聚采出水的矿化度。本实验采用超滤预处理污水站的含聚采油废水，然后用反渗透[5]降低超滤出水的矿化度。
1 材料与方法
1.1 试验用水
试验用水为经过自然除油、混凝沉降后的污水站含聚采油废水，其水质状况见表1。
1.2 检测项目与方法
试验用水处理前后含聚采出水的含油量、聚合物分析采用紫外分光光度法，悬浮物采用重量法[6，7]，COD采用重铬酸钾法，pH测定仪器为PHS-3 C精密酸度计，浊度测定仪器为2100P便携式浊度计。聚合物溶液粘度采用LVDV－Ⅲ型布氏旋转黏度计进行测试，金属离子采用原子吸收光谱法，阴离子采用离子色谱法测定。
2 试验工艺流程及设计参数
2.1 试验工艺流程
试验工艺流程如图1所示。
2.2 设计参数
①气浮装置。试验处理水质中含有大量聚合物，会造成膜污染。气浮装置能够产生微小气泡（气泡直径范围30～50um），使污水中的絮体能够直接附着在气泡上快速上浮，若装置内同时设有斜板，更会提高固气分离效率。因气浮工艺能去除废水中大部分油、悬浮物及聚合物，故将其作为超滤前的预处理，可降低后段超滤装置的处理负荷。
装置设备尺寸：1.5m×1.3m×2.0m（L×B×H）；单台设计产水量：Q=5m3/h；设备总功率：N=2.312kW（包含溶气泵、刮渣机、加药泵等）。
②双滤料过滤器。双料过滤器直径为φ0.6m，内填充无烟煤、石英砂，用于对油类和悬浮物进一步去除，设计处理量为Q=3m3/h，设计滤速为10m/h，双料过滤器配备反冲洗系统，其中反冲洗水洗强度为15L/s·m2，气洗强度：20L/s·m2。
③多介质过滤器。多介质过滤器的直径为φ=0.6m，设计处理量Q=3m3/h，设计滤速<10m/h，内配反冲洗系统，其中反冲洗水洗强度为15L/s·m2，气洗强度为20L/s·m2。过滤器内设置上下两层粒状滤料，可以对1μm以上的极细悬浮物颗粒有非常高的过滤效率。过滤器内上层采用普通核桃壳粗滤料，进行深床过滤；下层设置极细（粒径0.1mm）、极重（比重4.2-4.8）的特种滤料起表面过滤作用。
④全自动超滤装置。超滤装置共有4支膜元件，设计处理量为Q=3m3/h，设计压力为1.0MPa，设计滤速为10m/h，回收率为90%。超滤装置配备反冲洗系统，反冲洗频率为1次/40min，药洗频率为1～2次/天，化学清洗周期为1次/20天。
⑤反渗透装置。反渗透膜为聚酰胺复合膜，反渗透装置设计产水量为Q＝1m3/h，系统回收率为50%。反渗透膜清洗包括物理清洗和化学清洗，首先用清水进行10min反冲洗，利用反冲洗水压以及水流作用破坏膜表面形成的致密的沉积物和凝胶层，使其变为较为酥松的组织，以利于下一步的化学清洗。其中药洗泵参数为Q=4m3/h、H=38m、N=1.1kW。
3 运行情况
采用预处理-反渗透联合深度处理聚合物驱采油废水，工艺各阶段出水水质见表2。
4 结论
①在不同进水水质条件下，超滤出水水质保持稳定；超滤膜对污水中石油类的去除率为75%～92%，对悬浮物的去除率为79%～95%，对聚合物的去除率为51%～90%，COD的去除率为27%～48%，含油量、悬浮物和浊度基本能够保证后续反渗透工艺的进水要求，而对聚合物、COD的去除效果也比较理想。
②经过超滤预处理后含聚采油废水通过反渗透膜后，各种污染物质的去除效果明显，悬浮物、石油类均控制在0.5mg/L以下，聚合物去除率在96%以上，总矿化度控制在300mg/L以下，脱盐率在97%以上。
③反渗透膜对进出水pH值影响不大；出水中各种离子去除效果良好，Ca2+、K+和Na+的去除率分别达到91.17%、54.71%、94.44%，HCO3-、Cl-和SO42-的去除率分别达到94.51%、96.54%、87.80%。
参考文献：
[1]张琪.采油工程原理与设计[M].东营：中国石油大学，2006.
[2]李素钧.油田污水回注处理工艺技术优化[J].清洗世界，2019，35（05）：54-55.
[3]丁慧.胜利油田污水回注处理及资源化利用新技术研究[J]. 油气田环境保护，2012，22（04）：37-40，88.
[4]王永.膜法处理油田采出水的进展[J].膜科学与技术，2004，18（2）：6-9.
[5]宋纪委，王士东，吕惠.超滤技术在油田含油污水处理中的应用[J].中国给水排水，2017，33（01）：91-93.
[6]SY/T 5329-2012，碎屑岩油藏注水水质指标及分析方法[S].
[7]李自怀，王吉福.油田污水中悬浮物含量的分光光度法测定[J].工业水处理，2019，39（06）：93-95.
|
