油田压裂废水的Fenton氧化_絮凝回注处理研究_周国娟

2009年9月第24卷第5期西安石油大学学报(自然科学版)JournalofXi′anShiyouUniversity(NaturalScienceEdition)Sep.2009Vol.24No.5收稿日期:2009-06-08基金项目:陕西省科技成果推广计划项目(编号:2008TG-05)作者简介:周国娟(1981-),女,主要从事油田化学剂的研究.E-mail:xianquct@163.com文章编号:1673-064X(2009)05-0067-04油田压裂废水的Fenton氧化-絮凝回注处理研究周国娟1,秦芳玲1,屈撑囤1,任伟2,姜晓光3(1.西安石油大学化学化工学院陕西省环境污染控制技术与储层保护重点实验室,陕西西安710065;2.长庆油田采油一厂,陕西延安716029;3.康菲石油中国有限公司,广东深圳518067)摘要:针对油田压裂作业废水黏度高、浊度大、含油量高的特点,采用Fenton氧化-絮凝处理方法对压裂废水进行回注处理研究,探讨了废水的pH值、Fenton试剂和絮凝剂投加量、絮凝剂加药时间隔等因素对压裂废水氧化和絮凝处理效果的影响.结果表明:当压裂废水pH值为3.0、φ(H2O2)和ρ(FeSO4)分别为0.2%和20mg/L、PAC和PAM质量浓度分别30mg/L和5mg/L、絮凝剂加药时间间隔为30s、处理后水pH值调至7.5时,处理后压裂废水中的悬浮物含量和含油量分别为2.5mg/L和5.22mg/L,平均腐蚀速率和细菌含量分别为0.0110mm/a和101个/mL,达到油田回注水的水质标准.关键词:压裂废水;Fenton氧化;絮凝;回注中图分类号:TE39文献标识码:A在油田开发特别是低渗透油藏开发过程中,油井压裂是目前普遍应用的增产措施之一.由于压裂液含有多种添加剂(如增稠剂、交联剂、杀菌剂、助排剂、黏土稳定剂和破胶剂等),因此,压裂施工结束后,返排的压裂废液中含有大量的悬浮性固体、油、溶解性有机物、细菌、无机盐,具有黏度大、有机物含量高、处理难度大等特点.压裂废液如不及时处理或直接外排,会对井场周边环境和当地居民的健康[1]造成不良影响.开展油田压裂废液处理或再利用(如回注地层、重复作为井下作业工作液、灌溉及冲洗等)方法和技术研究已成为各油田减少环境污染、保障油气田可持续发展、提高油田经济效益的一个重要课题.目前,国内关于压裂废水处理技术的相关研究和现场应用报道较少,大部分工作仍处于实验室研究阶段[2-4],如河南油田针对探井残余压裂废液提出“混凝—次氯酸钠氧化—Fe/C微电解—H2O2/Fe2+催化氧化—活性炭吸附”的5步法处理工艺;江苏油田开发了“絮凝—隔油—沉淀—双级氧化”工艺对井下压裂废水进行深度处理.这些处理工艺存在处理费用昂贵、技术要求高和现场实施难等缺点.因此,对于井下压裂废水急需一套技术可行、操作简单方便、行之有效的处理工艺与技术体系,以实现对此类废水的有效处理或再利用,减少其对环境可能产生的潜在危害,实现此类废水的循环利用.本研究采用Fenton氧化和絮凝联合处理的方法对安塞油田压裂废水进行处理,使处理后的水质达到安塞油田回注水的水质要求,为其回注处理和再利用提供一定的实验依据.1实验部分1.1仪器及试剂主要仪器:LP2000-11浊度计;BT224S型分析天平;PU-1901紫外分光光度计;pH211型pH计;六联搅拌器;恒温箱;SHZ-D(Ⅲ)循环水式真空泵;西安石油大学学报(自然科学版)玻璃砂芯过滤装置等.主要试剂:H2O2(质量分数为30%)、石油醚(馏程60～90℃)、HCl、NaOH、硫酸亚铁、硫酸亚铁铵、磺基水杨酸等为分析纯试剂,聚合氯化铝(PAC)和聚丙烯酰胺(PAM,相对分子质量为1200万)为工业品.1.2水质指标的分析方法压裂废水取自安塞油田杏河作业区,其中的悬浮物(SS)含量、含油量、总铁含量、细菌含量和平均腐蚀速率按SY/T5329-1994规定[5]进行.1.3实验方法取一定量的压裂废水,用质量分数为0.1%的HCl或NaOH溶液调节废水的pH至7.3～7.5,在搅拌情况下逐渐加入质量分数为30%的H2O2溶液和FeSO4溶液,反应一定时间后,进行絮凝处理.废水絮凝实验按SY/T5890-1993[6]标准进行.2结果与分析2.1安塞油田压裂废水的组成和水质特点压裂废水的性质及组成分析结果见表1.由表1可见,压裂废水具有含油量高、腐蚀性强、细菌含量高的特点,含油量、腐蚀速率分别达到732.0mg/L、0.2692mm/a;硫酸还原菌(SRB)和腐生菌(TGB)含量均超过104个/mL.表明其主要指标远高于油田回注水的水质要求[5].表1压裂废水组成及性质分析结果pHρ(SS)/(mg·L-1)ρ(油)/(mg·L-1)平均腐蚀速率/(mm·a