在含油污水處理系統中，絮體和油珠的大小、形態(tài)在很大程度上影響著(zhù)水處理流程的運行工況和出水水質(zhì)，而污水中絮體和油珠的大小、形態(tài)又受到諸多因素的影響，如絮凝條件、油含量、固體懸浮物含量、聚合物濃度等。聚合物驅采油污水不同于一般的含油污水，除含有油、固體顆粒、無(wú)機鹽和細菌等常規采油污水含有的物質(zhì)外，還含有大量殘余難降解的聚合物，使其具有乳化程度高、黏度大、攜帶泥沙量大、油滴初始粒徑小的特點(diǎn)，其中粒徑小于10 μm 的油滴占90%以上。此外污水中的聚合物還會(huì )干擾絮凝劑的使用效果，使絮凝作用變差。正是因為聚合物驅采油污水的這些特殊性質(zhì)，增加了污水處理難度，使處理后出水中的油含量、懸浮固體含量嚴重超標。筆者模擬渤海JZ9-3 油田聚合物驅采油污水，研究了油含量、固體懸浮物含量、聚合物濃度對油珠及懸浮物的亞微觀(guān)聚集形態(tài)、表面電荷及污水穩定性的影響，旨在探討聚合物驅采油污水處理低效的原因。
1 實(shí)驗部分
1.1 實(shí)驗儀器和材料
儀器：LEICA BME 電子顯微鏡，上海徠卡顯微系統有限公司;高剪切混合乳化機，江蘇啟東市長(cháng)江化工機械有限公司;JS94H 型微電泳儀，上海中晨數字技術(shù)設備有限公司;AquafastⅡ型濁度儀，德國賽默電子公司;ZXP-30L 型自吸循環(huán)式配漿機，青島海通達專(zhuān)用儀器廠(chǎng)。
材料：聚丙烯酰胺(PAM)，法國FP3640C，相對分子質(zhì)量為2.3×107;鈉搬土;標準原油，取自渤海 JZ9-3 油田;模擬礦化水(參照JZ9-3 油田聚合物驅采油污水水質(zhì)分析結果配制)，其水質(zhì)見(jiàn)表 1;JZ9-3 油田斜管隔油池入口水。
1.2 實(shí)驗方法
1.2.1 模擬含油含聚污水的配制
稱(chēng)取一定量的PAM 溶于上述模擬礦化水中，充分靜止自行溶脹24 h 后，攪拌均勻;再加入一定量的標準原油和鈉搬土，于自吸式配漿機中以3 000 r/min 剪切40 min，加少量石油醚助溶，高速剪切使標準原油充分乳化，靜止后棄去表面浮油待用。
1.2.2 測定方法
采用LEICA BME 電子顯微鏡觀(guān)察油珠和絮體的聚集情況，并利用顯微鏡測微尺技術(shù)測定其尺寸大小，分析聚合物驅含油污水的聚集特性及亞微觀(guān)結構;用Zeta 電位表示表面電荷，采用JS94H型微電泳儀進(jìn)行測定; 采用污水濁度變化來(lái)判斷污水穩定性，污水濁度采用AquafastⅡ 型濁度儀測定。
2 實(shí)驗結果與討論
2.1 聚合物濃度對油珠及懸浮物的聚集特性及表面電荷的影響
取配制好的模擬礦化水，加入不同量的聚丙烯酰胺及一定量的標準原油和鈉搬土配制成模擬含聚含油污水，其中SS 為200 mg/L，含油量以實(shí)測含油量為準，實(shí)驗溫度為30 ℃。聚合物濃度對油珠及懸浮物的聚集特性及表面電荷的影響如表 2 所示。
由表 2 可知，在含油量相近、固體懸浮物含量一定的情況下，隨著(zhù)污水中聚合物濃度的增加，污水中的油珠、懸浮物絮體以及帶電顆粒的Zeta 電位絕對值都有變大的趨勢。這可能是由于聚合物的濃度增加，黏度增大，其包裹油珠、懸浮物的能力增強，從而使油珠、懸浮物絮體變大;另外，隨聚合物濃度的增加，油水界面水膜強度增大，界面電荷增強，污水中的細小懸浮顆粒更易吸附于固液界面上，使Zeta 電位絕對值增大。界面膜強度和Zeta 電位絕對值增大時(shí)，乳狀液穩定性高，污水處理難度加劇。
2.2 含油量對油珠及懸浮物的聚集特性及表面電荷的影響
向模擬礦化水中加入一定量的聚丙烯酰胺和鈉搬土及不同量的標準原油配制成模擬含聚含油污水，其中聚合物質(zhì)量濃度為300 mg/L，SS 為200 mg/L，含油量以實(shí)測含油量為準，實(shí)驗溫度為30 ℃。含油量對油珠及懸浮物的聚集特性及表面電荷的影響如 表 3 所示。
由表 3 可知，隨著(zhù)污水中含油量的增加，污水中的絮體和油珠均有變大的趨勢，而Zeta 電位沒(méi)有顯著(zhù)的改變。其原因可能是油含量增加，絮體黏附更多油珠體積變大，小油珠碰撞聚集幾率增加，導致油珠變大。帶電顆粒的Zeta 電位絕對值變化不明顯，說(shuō)明污水中聚合物濃度一定時(shí)，污水中的細小懸浮顆粒物和油珠的帶電狀況趨于穩定，也進(jìn)一步表明聚合物才是影響Zeta 電位的主要原因之一，是影響污水處理效率的主要因素。
2.3 固體懸浮物含量對油珠及懸浮物的聚集特性及表面電荷的影響
向模擬礦化水中加入一定量的聚丙烯酰胺和標準原油及不同量的鈉搬土配制成模擬含聚含油污水，其中聚合物質(zhì)量濃度為300 mg/L，含油量以實(shí)測含油量為準，實(shí)驗溫度為30 ℃。固體懸浮物含量對油珠及懸浮物的聚集特性及表面電荷的影響見(jiàn) 表 4。
由表 4 可知，隨著(zhù)污水中固體懸浮物含量的增加，污水中的油珠、懸浮物絮體變大，且大尺寸的絮體數量增加顯著(zhù)。其原因可能是固體懸浮物濃度增加，小顆粒增多，碰撞聚集的幾率增加，導致體積變大;同時(shí)也可能有固體懸浮物黏附到油珠上或被油珠所包裹，導致油珠變大。說(shuō)明水中懸浮物對絮體、油珠的聚集影響顯著(zhù)。但污水中懸浮物含量的變化對帶電顆粒的Zeta 電位影響不顯著(zhù)，說(shuō)明污水中聚合物含量一定時(shí)，在一定范圍內增加懸浮物含量不會(huì )顯著(zhù)改變Zeta 電位，也進(jìn)一步說(shuō)明聚合物是通過(guò)影響污水Zeta 電位來(lái)影響污水穩定性，從而影響污水處理效率。
2.4 聚合物驅采出污水的聚集特性
取JZ9-3 斜管隔油池入口水2 000 mL，并分別加入100 mg/L 和200 mg/L 的聚丙烯酰胺，攪拌均勻，在55 ℃下放置不同的時(shí)間，測定不同時(shí)間下的污水濁度，結果如圖 1 所示。
圖 1 含聚污水在現場(chǎng)溫度(55 ℃)下的穩定性研究
由圖 1 可知，沉降20～30 min 后濁度基本不再變化，表明含聚污水的聚集特性較差，但穩定性很好;另外，采出污水中的聚合物濃度越高，其穩定性越好。原因是污水中聚合物的主體部分親水性較好，分布在水相中，疏水基團伸入油相造成空間障礙，使油珠難以聚結，同時(shí)聚合物在油水界面間的吸附和沉集，增加了油水界面膜的厚度和強度，界面電荷增強，降低了分散相和分散介質(zhì)界面自由焓，使聚結傾向降低，乳狀液穩定性增加，使污水的濁度變化很小。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
3 結論
通過(guò)對聚合物驅含油污水聚集特性及表面電荷的研究得出：
(1)隨著(zhù)聚合物濃度或油含量的增加，污水中的油珠、絮體都有變大的趨勢。
(2)隨固體懸浮物含量的增加，污水中的絮體、油珠不僅有變大的趨勢，且大尺寸的絮體數量顯著(zhù)增加。
(3)聚合物濃度越高，帶電顆粒的Zeta 電位絕對值越高;而含油量、固體懸浮物含量增加，帶電顆粒的Zeta 電位變化不明顯，說(shuō)明聚合物是影響Zeta 電位的主要原因之一。
(4)聚合物濃度越高，污水的穩定性越高，其濁度隨時(shí)間的變化越小。
(5)污水Zeta 電位為負值，加入帶正電荷的藥劑對油珠和絮體的聚集較為有利。
