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油田水处理药剂研究

中国污水处理工程网 时间:2018-3-22 14:13:36

污水处理技术 | 汇聚全球环保力量,降低企业治污成本

  随着地下原油不断开采,地层原始能量消耗越来越多,不足以将地下原油举升至地面,因此需要人为注水提高地层压力,这种采油方法即为二次采油。目前,我国大多数油田开采均需采用注水方式,且大部分油田已进入高含水期。随着国家环保要求不断提高,油田采出水经深度处理后排放或回注已愈来愈受到人们的重视。因此,积极开发油田水处理药剂对治理油田污水、节能减排起着重要作用。本文简述了缓蚀剂、阻垢剂、杀菌剂等三种常用油田水处理药剂的研究现状及发展展望。

  阻垢剂

  阻垢剂主要通过螯合金属,吸附分散微晶和晶格畸变作用,从而阻止水中致垢盐类在设备表面沉积。我国开发和应用的水处理阻垢剂主要分3大类,无机磷酸盐系阻垢剂,有机膦酸系阻垢剂,聚合物系阻垢剂。

  (1)无机磷酸盐系阻垢剂

  无机磷酸盐是最早开始使用的化学阻垢剂。无机磷系阻垢剂主要包括六偏磷酸钠和三聚磷酸钠。把微量的三聚磷酸盐加到水中,它能破坏碳酸钙晶体的生长过程,阻止碳酸钙晶体的生成。无机磷酸盐类阻垢剂具备用量少、价格低、且同时兼具缓释性能等优点,由于P-O容易在高温环境下水解生成PO43-,且PO43-还可以与Ca2+结合生成Ca2(PO4)2沉淀,从而导致阻垢效率降低。磷元素能造成水体富营养化,使得大量菌落、藻类在水中迅速繁殖,从而严重污染环境破坏生态。目前油田现场,单纯的使用磷酸盐作为阻垢剂的阻垢方式已经被逐渐淘汰。

  (2)有机膦酸系阻垢剂

  有机膦酸系阻垢剂的分子结构式中都含有膦酸基团,部分有机膦酸分子中还含有羟基,羧基和磺酸基等基团。有机膦酸类阻垢剂主要有以下几种:甲叉膦酸型、同碳二膦酸型和羧基膦酸型等。当阻垢剂加入水环境中,甲叉膦酸型阻垢剂可与钙镁等成垢离子形成稳定的双五元环螯合物,该螯合物的具备较大溶解度,从而达到阻垢的效果。同甲叉膦酸型阻垢剂不同,同碳二膦酸型阻垢剂分子一般只含有C-P键,该键具有较强的抗氧化性能,在水溶液中与钙镁等成垢离子形成多元环螯合物,该类阻垢剂不仅对Ca2+具有良好的阻垢效果,同时对于Fe3+也具有优秀的抑制分散作用。羧基膦酸型阻垢剂的主要特性是分子结构中含有羧基。在水溶液中羧基与膦酸基团能够螯合住溶液中的钙镁等成垢离子,从而避免沉淀生成达到阻垢的目的。

  聚合物系阻垢剂

  聚羧酸类阻垢剂可分为丙烯酸类、马来酸类、马来酸/丙烯酸类、磺酸类和含磷类聚合物阻垢剂等。熊蓉春等以水为溶剂,H2O2为引发剂,马来酸酐为单体,一步合成了水解聚马来酸酐(HPMA)。在HPMA中,羟基官能团对Ca2+有较强的螯合作用,其用量达2mg·L-1时,对Ca2+的阻垢率达100%,表现出良好的低剂量效应。刘京等采用马来酸酐(MA)、烯丙基磺酸钠(SAS),丙烯酸(AA)为原材料,合成了MA-SAS-AA共聚物系阻垢剂,并对其加药量、使用温度及使用pH值等因素对阻垢性能的影响作了分析,结果表明该阻垢剂具备加药量低适用温度及环境适用范围广等优点。

  3.杀菌剂

  随着油田系统的运行系统内部微生物不断生长、代谢和繁殖造成系统设备、管线及其他金属材料堵塞与腐蚀;有些微生物甚至可以降解其他药剂从而使药剂效率降低。所以研究油田系统细菌控制技术成为迫切需要。油田用杀菌剂主要分为氧化型杀菌剂与非氧化型杀菌剂两大类。具体联系污水宝或参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。

  氧化型杀菌剂

  氧化型杀菌剂具有效率高、成本低、制备简单等优点,是使用时间最长、应用较广的一类杀菌剂。氧化型杀菌剂主要分为氯系列与溴系列。近些年,该系列杀菌剂研究方向主要向环保安全、提高杀菌效率方向发展。王征等人制备了有机溴化物杀菌剂,现场应用表明该药剂具备用量低、环保、杀菌效率高等特点,是新一代杀菌剂。

  非氧化型杀菌剂

  非氧化型杀菌剂主要包括:有机醛类、氯代酚类及其衍生物、有机锡化合、含氰类化合物、杂环化合物杀菌剂等。李建芬合成了DBNPA新型环保杀菌剂,有效解决了杀菌剂对环境的污染问题;陈霞等研制的FDBH杀菌剂能有效杀灭油田水中的SRB,研究表明在较短时间与加药量下对SRB的杀灭率达高达100%,性能优于1227型杀菌剂。

  展望

  当今社会对油田生产环保要求越来越高,如何高效处理与合理利用油田污水是研究者亟需解决的问题,在油田污水处理中合理使用化学药剂能有效提高处理效率、降低成本,因此对今后油田化学剂发展提出了更高的要求:

  (1)不断优化现有产品,提高质量、降低成本,使其成为多功能、高效、廉价、无毒的药剂,并能推广使用。

  (2)应用绿色化学原理开发有利于生态保护的水处理,设计并合成出具有特殊结构、可环境友好的新型药剂。

  (3)进一步研究药剂的作用机理,充分利用药剂间协同效应和复合机理,开发多功能复合型药剂,争取一剂多用,降低产品成本,提高产品效率。