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1.1 來(lái)源復(fù)雜、種類繁多
隨著稠油開采進(jìn)入中后期及各種增產(chǎn)措施的實(shí)施,稠油廢水種類和數(shù)量大幅增加,稠油廢水乳液的穩(wěn)定性越來(lái)越強(qiáng),分離難度大幅增加。稠油廢水的來(lái)源主要有采出液分離水、蒸汽輔助重力驅(qū)油(SAGD)廢水、稠油廢水深度處理回用排放的尾水(如浮渣脫水、過(guò)濾濃水、離子交換酸堿廢水等)、洗油管廢水及其他雜排水,水質(zhì)日趨復(fù)雜。
1.2 乳化嚴(yán)重、穩(wěn)定性強(qiáng)
稠油廢水中含有的污染物主要是礦物油、無(wú)機(jī)黏土礦物和稠油開采、儲(chǔ)運(yùn)和處理中加入的寧德破乳劑、降黏劑、殺菌劑、阻垢緩蝕劑等有機(jī)表面活性劑;稠油中含有的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)和有機(jī)酸等帶有極性基團(tuán),具有一定的表面活性,其結(jié)構(gòu)黏稠,是一種天然的乳化劑,可使稠油形成乳液。環(huán)烷酸鹽,特別是環(huán)烷酸鈉是高親水化合物,容易導(dǎo)致形成水包油型乳化液。乳液的穩(wěn)定性和破乳的有效性與芳烴的含量也有很強(qiáng)的相關(guān)性。人工合成的表面活性劑降低了油水界面膜的強(qiáng)度,使污水的穩(wěn)定性增強(qiáng)。管道輸送中加入以利于輸送的降黏劑、乳化劑等表面活性劑以及泵和管道機(jī)械外力的攪拌作用,使稠油乳液更加穩(wěn)定,增加了廢水處理的難度。
1.3 油水密度差小、乳化油含量高、破乳難度大
稠油廢水是典型的水包油型乳液,屬于高含油、高乳化、高COD、高懸浮物、有機(jī)組成復(fù)雜的廢水。所含污油黏度高,密度接近于水(遼河油田杜84稠油密度高達(dá)0.997 g/cm3),凝點(diǎn)高,膠質(zhì)和瀝青質(zhì)含量超過(guò)原油總質(zhì)量的30%以上。稠油廢水中乳化油含量高、粒徑小、穩(wěn)定性強(qiáng),因此破乳難度大。
中國(guó)是世界上稠油的主要產(chǎn)地,稠油開采與加工技術(shù)國(guó)際領(lǐng)先,稠油廢水的處理研究也在國(guó)際上處于領(lǐng)先地位。
2.1 環(huán)氧氯丙烷-二甲胺系列聚合物
環(huán)氧氯丙烷與二甲胺系列聚合物是水溶性陽(yáng)離子高分子聚合物,具有正電荷密度高、水溶性好、相對(duì)分子質(zhì)量易于控制、高效無(wú)毒、造價(jià)低廉等優(yōu)點(diǎn),可廣泛應(yīng)用于水處理領(lǐng)域,受到了國(guó)內(nèi)外水處理界的高度關(guān)注。該類聚合物既可作為廢水處理的主絮凝劑、助凝劑,也可作為含油廢水破乳劑。
趙林等采用環(huán)氧氯丙烷、二甲胺和交聯(lián)劑乙二胺合成聚陽(yáng)離子季銨鹽型破乳劑HEY-M,處理遼河油田歡四聯(lián)稠油廢水,除油效率大于96%。
SAGD是超稠油提高采收率的有效方法,但采出水含油量高、乳化嚴(yán)重、穩(wěn)定性強(qiáng),傳統(tǒng)的破乳劑很難達(dá)到要求。中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院的張鎖兵等采用多元醇、環(huán)氧氯丙烷合成了氯代聚醚,再用二甲胺進(jìn)行季銨鹽化,得到有效含量約60%的GBED-08、GBEDE-08、GBEDL-08的聚醚季銨鹽系列破乳劑。應(yīng)用該藥劑處理遼河油田SAGD超稠油廢水,除油率達(dá)99%以上。該藥劑帶有很強(qiáng)的正電荷和較高的相對(duì)分子質(zhì)量,有較強(qiáng)的中和電荷、吸附橋聯(lián)和絮凝聚結(jié)等功能,處理超稠油 SAGD 采出水效果好、除油速率快,且該藥劑熱穩(wěn)定性強(qiáng)。
與其他類型聚合物相比,該類藥劑在含氯分散相的水分散體中使用時(shí)不與氯化物起作用,不會(huì)降低絮凝效果,并且污泥體積小、劑量少,可節(jié)省成本25%~30%。