申请日2015.05.26
公开(公告)日2015.09.30
IPC分类号C02F9/04
摘要
一种处理含水溶性聚合物废水的方法，包括以下步骤：(1)调节含水溶性聚合物废水pH值为8-13.5;(2)按0.01mol/L-0.3mol/L的浓度向含水溶性聚合物的废水中投入反应剂MgCl2，室温下搅拌30-40分钟，在搅拌过程中，MgCl2完全解离成Mg2+和Cl-离子，Mg2+与HPAM完全混溶，然后按0.02mol/L-0.6mol/L的浓度在上述反应体系中投放反应剂NaOH，继续搅拌反应，逐渐形成絮状聚集体;(3)对含水溶性聚合物的废水进行振荡，振荡速度为150转/分钟-180转/分钟，振荡时间为10分钟-6小时，然后离心沉降10分钟-20分钟;(4)达标后排放。该方法简单，操作方便，适合大规模处理，处理效率高。
权利要求书
1.一种处理含水溶性聚合物废水的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)对含有水溶性聚合物的废水进行pH值和水溶性聚合物浓度的测定，当pH值为8-13.5 时不做处理，否则用pH调节剂调节其pH值达到8-13.5;
(2)共沉淀-吸附：
按0.01mol/L-0.3mol/L的浓度向含水溶性聚合物的废水中投入反应剂MgCl2，室温下 搅拌30分钟-40分钟，然后按0.02mol/L-0.6mol/L的浓度在上述反应体系中投放反应剂NaOH， 继续搅拌反应，逐渐形成絮状聚集体;
(3)在步骤(2)的共沉淀-吸附过程进行时，对含水溶性聚合物的废水进行振荡，振荡 速度为150转/分钟-180转/分钟，振荡时间为10分钟-6小时，然后离心沉降10分钟-20分 钟;
(4)过滤收集步骤(3)离心沉降后的絮状聚集体;对处理后的废水进行残余水溶性聚 合物浓度的测定，达标后排放，否则调整反应剂投加量直至达标。
说明书
一种处理含水溶性聚合物废水的方法
技术领域
本发明涉及一种用于处理水溶性聚合物废水的方法，属于污水处理技术领域。
背景技术
水溶性聚合物是一类产品品种丰富的化学物质。它们经常被作为添加剂添加到胶体分散 体系中用于改善胶体的分散性、体相粘度、触摸性和流变学性质。水溶性聚合物由极性和非 极性基团组成。极性基团在水中很容易溶剂化，而非极性基团则是由重复性的单体单元构成 的聚合物链段，在水中不太容易溶剂化。因此，水溶性聚合物集极性和非极性、亲水性和疏 水性性质于一身。正是由于水溶性聚合物具有丰富的表面和界面化学性质，所以水溶性聚合 物被应用在许多领域，比如油漆制造业、矿石的浮选和分离、制药业中药剂的成形、食品工 业、水处理、农业和土壤修复。更为重要的是，在这些水溶性聚合物中，水解聚丙烯酰胺(HPAM) 占有独一无二的位置。尤其是HPAM在加强油田开采技术领域受到广泛关注。随着人们对能源 需求量的逐年增加，浅层油藏和容易开采的陆地油藏已基本开采殆尽。中国已经进入深层井 和环境恶劣油田储藏的开采时代，为了把地下难开采或残余的油藏开采出来，中国绝大部分 油田都进入了三次采油时期。聚合物驱(Polymer flooding)和三元复合驱 (alkali/surfactant/polymer flooding)技术是三次采油的代表技术。不论是聚合物驱还 是三元复合驱都是以HPAM为主体，配合表面活性剂和碱液，用来改善地下油藏与驱替液之间 的润湿性、乳化性和流动性。在钻井工艺和设备的帮助下，让地层中的原油随驱替液一起从 地下升至地面。即使在这种情况下，开采上来的原油只占体积总量的10%，而90%为聚合物驱 或三元复合驱过程中注入的水或者是地层中渗入的水。由此产生的含水溶性聚合物废水的量 相当惊人。HPAM在低浓度时是安全的，可以作为絮凝剂应用于水处理，因为它可以与水体中 的悬浮物或杂质形成大块的絮凝体，通过物理方法，使其从水体中去除。但是，当HPAM在水 体中的浓度很高时，水溶性聚合物废水对于水体和土壤都是有害的。由于它的亲水性强，它 可以吸附其自身质量几百倍到几千倍的水形成稳定的溶胶，在有一定压力存在的情况下，HPAM 会与水体中的其他污染物，如原油、酚、醚、农药和表面活性剂等形成稳定的、具有粘弹性 的网架结构。在有HPAM存在的情况下，水体中其他的污染物也很难从水体中去除。同时，HPAM 的生物降解性非常差。若这类废水进入回收水体和表面水(如湖泊、河流和海洋)后，会导致 水体粘度增加，流动性变差。以十几年来我们积累的处理油田含油采出水的经验来看，即使 在含油废水中的油几乎处理干净的情况下，绝大多数的水溶性聚合物仍然停留在水体中，使 回收水体很难达到回注、重新利用的要求，继而导致水的洗净力、溶解力和传输力都会明显 下降，会给环境和公共健康带来一系列的危害。该类废水必须经过合理、有效的处理才能进 一步的重复利用或排放进入污水处理厂。随着“强势”环保行动的开展和对排污企业处罚力 度的加大，迫切需要一种可以有效处理含水溶性聚合物废水的方法。
目前，含水溶性聚合物废水的处理方法主要包括生化处理法、膜分离法和絮凝法。以上 现有处理含水溶性聚合物废水的技术存在去除效率低，成本高和处理周期过长等技术问题。 同时水溶性聚合物废水的实际工艺参数很少有系统性的研究。因此，研究一种能够用于含水 溶性聚合物废水处理、工艺参数完备的技术方法具有重要的实际意义。
发明内容
本发明针对现有水溶性聚合物废水处理技术存在的缺点和不足，提供了一种原位生成的、 低成本、高效率并适合企业大规模生产的处理含水溶性聚合物废水的方法。
本发明处理含水溶性聚合物废水的方法，包括以下步骤：
(1)对含有水溶性聚合物的废水进行pH值和水溶性聚合物(如HPAM;阴离子聚丙烯酰 胺)浓度的测定，当pH值为8-13.5时不做处理，否则用pH调节剂调节其pH值达到8-13.5;
所述pH调节剂为盐酸、氢氧化钠、氢氧化钙、氨水中的一种;
(2)共沉淀-吸附：
按0.01mol/L-0.3mol/L的浓度向含水溶性聚合物(如HPAM，阴离子聚丙稀铣胺)的 废水中投入反应剂MgCl2，室温下搅拌30分钟-40分钟，然后按0.02mol/L-0.6mol/L的浓 度在上述反应体系中投放反应剂NaOH，继续搅拌反应，逐渐形成絮状聚集体;
在搅拌过程中，MgCl2完全解离成Mg2+和Cl-离子，Mg2+与HPAM完全混溶，在NaOH加入反 应体系的同时，Mg2+与OH-发生化学反应形成MgOH+复合离子，当MgOH+的浓度积累到一定浓度 时，就会形成小的簇(晶核);这些小的簇成为Mg(OH)2晶体生长的“种子”和中心，不断地成 核和生长，逐渐生长成尺寸较大的Mg(OH)2晶体;在Mg(OH)2晶体生长的过程中，形成的中间 产物，MgOH+复合离子，有着比Mg(OH)2更高的正电荷，因此MgOH+复合离子与带负电的HPAM 产生更强的静电吸引作用;在这个过程中，HPAM的聚合链也许就成为了“软模板”，原位形 成的MgOH+/Mg(OH)2以聚合物链为模板，不断自组装在聚合物链段上。因此，在原位形成Mg(OH)2的过程中，直接把HPAM包埋进入Mg(OH)2晶体，生成了Mg(OH)2-HPAM沉淀复合物;Mg(OH)2-HPAM 沉淀复合物通过桥联作用、静电作用、氢键和范德华力与周围的Mg(OH)2和HPAM继续进行反 应，逐渐形成了大的絮状聚集体，聚集体越大，就越容易从水体中分离出来，达到从水体中 去除水溶性聚合物的目的，这就是共沉淀—吸附过程。
(3)在步骤(2)的共沉淀-吸附过程进行时，对含水溶性聚合物的废水进行振荡，振荡 速度为150转/分钟-180转/分钟，振荡时间为10分钟-6小时，然后离心沉降10分钟-20分 钟;
(4)过滤收集步骤(3)离心沉降后的絮状聚集体;对处理后的废水进行残余水溶性聚 合物(HPAM)浓度的测定，达标后排放，否则调整反应剂投加量直至达标。
对于含水溶性聚合物的废水，振荡是一个重要的影响因素，选择一个合适的振荡时间， 既有利于反应剂和被吸附物质之间的混合均匀，也有利于反应剂与被吸附物质的化学反应; 同时，也有利于较大聚集体的生成。吸附时间的长短直接影响出水中的污染物含量，较短的 时间不足以去除污染物，但滞留时间过长，工艺流程上难以接受。其次，水体的pH值、温度 也是影响水中污染物去除的重要因素之一。
本发明采用价格低廉的氯化镁和氢氧化钠作为反应剂，工艺流程简单，操作方便适合企 业大规模处理。对不同水力条件和温度范围都有很好的适应性。对于含水溶性聚合物废水的 处理效率高，减少了对水环境和地下水的污染。
