聚合物驅(qū)采油污水(ORWPF)是伴隨油田聚合物驅(qū)油技術(shù)的應(yīng)用而出現(xiàn)的一種新型采油污水。它除含有石油烴類、固體顆粒、無(wú)機(jī)鹽等常規(guī)采油污水含有的物質(zhì)外,還含有大量殘余的聚丙烯酰胺(PAM),其相對(duì)分子質(zhì)量為4×106~5×106。ORWPF是一種乳化程度較高、難以生物降解的有機(jī)廢水。
經(jīng)油田現(xiàn)有工藝(沉降或浮選-過(guò)濾)處理后,ORWPF達(dá)不到油田回注水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的要求,無(wú)法回注,外排又嚴(yán)重污染環(huán)境。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題,根據(jù)處理后污水去向的不同,本文在保留油田現(xiàn)有處理工藝的基礎(chǔ)上,采用不同工藝對(duì)ORWPF進(jìn)行了深度處理研究。
針對(duì)處理后ORWPF用于回注的要求,在保留油田現(xiàn)有處理工藝的基礎(chǔ)上,本文采用“改性纖維球過(guò)濾-O3/UV/H_2O_2氧化-超濾”工藝對(duì)其進(jìn)行深度處理。在回注深度處理工藝中,改性纖維球過(guò)濾單元的功能主要是去除ORWFP中的油和懸浮物。
研究結(jié)果表明,改性纖維球過(guò)濾單元可以在較高的過(guò)濾速度下穩(wěn)定運(yùn)行。過(guò)濾出水中油濃度不超過(guò)7.27mg/L,油的去除率可以達(dá)到77.56%;改性纖維球過(guò)濾可以顯著減低ORWPF中懸浮物的濃度,其出水中懸浮物濃度≤6.81mg/L,懸浮物去除率為84.17%;改性纖維球過(guò)濾出水中顆粒粒徑中值為3.11μm,較處理前減小了59.53%。但改性纖維球過(guò)濾對(duì)ORWPF中大量存在的PAM沒(méi)有去除作用。采用氣水聯(lián)合反沖洗可以實(shí)現(xiàn)濾料的清洗再生,反沖洗氣體和水流強(qiáng)度分別為16.72L/m2·s和5.22 L/m2·s,反沖洗時(shí)間為15~20min。
雖然改性纖維球過(guò)濾對(duì)油和懸浮物的去除效果明顯,但其出水中懸浮物濃度和顆粒粒徑中值仍然沒(méi)有達(dá)到油田注水標(biāo)準(zhǔn)的要求。 在回注深度處理工藝中,采用O3/UV/H_2O_2處理單元對(duì)改性纖維球過(guò)濾出水進(jìn)行進(jìn)一步處理,主要去除ORWPF中的PAM和部分石油烴類有機(jī)物。研究發(fā)現(xiàn),H_2O_2和O3投加量、PAM初始濃度、紫外輻照強(qiáng)度和pH是影響PAM氧化降解的重要因素。
通過(guò)對(duì)O3/UV/H_2O_2氧化PAM反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)分析,發(fā)現(xiàn)該反應(yīng)符合準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)規(guī)律,計(jì)算得到該反應(yīng)的表觀速率常數(shù)與主要影響因素之間的關(guān)系,確定了O3/UV/H_2O_2體系氧化PAM的反應(yīng)宏觀動(dòng)力學(xué)方程。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在PAM初始濃度為103.18mg/L、H_2O_2和O3投加量分別是165mg/h和230.2mg/h、紫外輻照強(qiáng)度為2.2 mw/cm2、pH7的條件下,反應(yīng)60min后,PAM的轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到62.60%,其相對(duì)分子質(zhì)量可以降至10000