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、無機鹽等常規(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廢水。
經(jīng)油田現(xiàn)有工藝(沉降或浮選-過濾)處理后,ORWPF達不到油田回注水質(zhì)標準的要求,無法回注,外排又嚴重污染環(huán)境。針對這個問題,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ORWPF進行了深度處理研究。
針對處理后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“改性纖維球過濾-O3/UV/H_2O_2氧化-超濾”工藝對其進行深度處理。在回注深度處理工藝中,改性纖維球過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,改性纖維球過濾單元可以在較高的過濾速度下穩(wěn)定運行。過濾出水中油濃度不超過7.27mg/L,油的去除率可以達到77.56%;改性纖維球過濾可以顯著減低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%。但改性纖維球過濾對ORWPF中大量存在的PAM沒有去除作用。采用氣水聯(lián)合反沖洗可以實現(xiàn)濾料的清洗再生,反沖洗氣體和水流強度分別為16.72L/m2·s和5.22 L/m2·s,反沖洗時間為15~20min。
雖然改性纖維球過濾對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有達到油田注水標準的要求。 在回注深度處理工藝中,采用O3/UV/H_2O_2處理單元對改性纖維球過濾出水進行進一步處理,主要去除ORWPF中的PAM和部分石油烴類有機物。研究發(fā)現(xiàn),H_2O_2和O3投加量、PAM初始濃度、紫外輻照強度和pH是影響PAM氧化降解的重要因素。
通過對O3/UV/H_2O_2氧化PAM反應(yīng)的動力學(xué)分析,發(fā)現(xiàn)該反應(yīng)符合準一級動力學(xué)規(guī)律,計算得到該反應(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)宏觀動力學(xué)方程。實驗結(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)化率可以達到62.60%,其相對分子質(zhì)量可以降至10000