No油田污水处理剂发展应用现状分解

No油田污水处理剂发展应用现状分解第1页/共24页化学需氧量（COD）规范标准：在饮用水的标准中，Ⅰ类和Ⅱ类水化学需氧量(COD)≤15mg/L、Ⅲ类水化学需氧量(COD)≤20mg/L、Ⅳ类水化学需氧量(COD)≤30mg/L、Ⅴ类水化学需氧量(COD)≤40mg/L。COD的的数值越大表明水体的污染情况越严重。（3）生化需氧量（BiochemicalOxygenDemand）作用：生活污水和工业废水中含有大量的各类有机物。这些有机物在水体中分解时要消耗大量溶解在水中的氧，从而破坏水体中氧的平衡，使水质恶化，并会因水体缺氧造成鱼类及其它水生生物死亡。由于被污染水体所含的有机物成分复杂，难以一一测定，在水环境监测分析中，常常利用有机物在一定条件下所消耗氧的量，来间接表示水体中有机物的含量。

定义：在有氧条件下，好氧微生物氧化分解单位体积水中有机物所消耗的游离氧的数量，表示单位为氧的毫克/升（mg/L）。

第2页/共24页测定方法：测定生化需氧量时一般以20℃作为测定的标准温度。20℃时在BOD的测定条件（氧充足、不搅动）下，一般有机物20天才能够基本完成氧化分解过程。在实际工作中，一般以5日作为测定BOD的标准时间，因而称之为五日生物需氧量，以BOD5表示之。BOD5约为BOD20的70％左右。（4）悬浮物（SuspendedSolids）指标

定义：指悬浮于水中的固体物质，包括不溶于水的无机物、有机物及泥沙、粘土、微生物等。作用：是衡量水污染程度的指标之一。测定方法：将待测水样用0.45微米的滤膜进行过滤，把过滤下来的残渣在103℃～105℃的条件下烘干后称重,最后用烘干后得到的残渣的重量与水样体积相除，就是该水样的悬浮物浓度，单位mg/L。第3页/共24页2、污水处理剂种类污水处理剂种类繁多，在此仅介绍防垢剂、缓蚀剂、杀菌剂、除氧剂、除油剂、絮凝剂共六种。

第二节防垢剂（ScaleInhibitors）1、垢的产生与危害

（1）垢的定义：在一定条件下从水中析出的固体物质，叫做垢。通常为溶度积很小的无机物。

（2）油田中常见垢：包括碳酸钙垢CaCO3、硫酸钡垢BaSO4、硫酸锶垢SrSO4、硫酸钙垢CaSO4等。（3）结垢（Scaling）：垢在地层表面、管线表面的沉积行为。一般包括析出（成核）、长大和沉积三阶段。（4）结垢的危害第4页/共24页

（1）垢的定义：在一定条件下从水中析出的固体物质，叫做垢。通常为溶度积很小的无机物。

（2）油田中常见垢：包括碳酸钙垢CaCO3、硫酸钡垢BaSO4、硫酸锶垢SrSO4、硫酸钙垢CaSO4等。（3）结垢（Scaling）：垢在地层表面、管线表面的沉积行为。一般包括析出（成核）、长大和沉积三阶段。（4）结垢的危害

a.注水井注入系统结垢：增大水流阻力，注水压力升高，注水困难，油井产液量下降。

b.管线结垢：堵塞管路，同时也造成局部腐蚀。

c.地层和产油层结垢：损害地层，油、水井过早报废。（5）防垢措施

a.防止晶核化或抑制晶核变大；第5页/共24页b.通过螯合二价金属阳离子分离晶格，使晶格畸变，从而控制无机沉淀物的生长和形状；c.保持固体颗粒在水中的扩散，防止沉积。油田系统常用控制结垢的方法有下面几种：控制物理条件；从水中除去成垢物质；避免不相容水的混；防垢剂；利用微生物防垢。

（1）防垢剂的定义：能防止或延缓水中无机物形成垢沉积的化学剂。

（2）防垢机理：通过螯合（多个络合键组合）、晶格畸变来控制无机颗粒的生长、沉积。（3）性能要求：高效、无毒、与其它化学剂配伍、使用方便，成本低、来源广。（4）种类及特点

a.无机聚磷酸盐2、化学防垢剂第6页/共24页i.链状结构，通式Mn+2PnO3n+1,M为一价金属离子，n＝3时，为三聚磷酸盐。

ii.环状结构，通式（MPO3）n，n=6时，六偏磷酸盐。iii.缺点：易受潮水解，不稳定，所以目前已限制使用。b.有机磷酸酯

i.常见类型：单烷基磷酸酯、双烷基磷酸酯、焦磷酸酯等。

ii.稳定性：不易水解，较稳定。（>90度才水解）第7页/共24页c.有机多元膦酸

i.特点：具有较高的化学稳定性和热稳定性；高温高pH值下也难水解；无毒无害。

ii.种类（按结构分类）：甲叉膦酸型、同碳二膦酸型、羟基膦酸型、含其它原子膦酸型。

iii.作用效果：防垢效果好，用量小，兼具缓蚀作用，广泛应用于油田水处理。

d.氨基多羧酸盐:优点是热稳定性好，缺点是加剂量多，成本高，应用受到限制。

e.聚合物防垢剂

i.发展原因：磷化合物对生态环境会带来不利影响（过肥作用），因此人们将注意力转向聚合物型防垢剂。

ii.分类第8页/共24页c.有机多元膦酸

i.特点：具有较高的化学稳定性和热稳定性；高温高pH值下也难水解；无毒无害。

ii.种类（按结构分类）：甲叉膦酸型、同碳二膦酸型、羟基膦酸型、含其它原子膦酸型。

iii.作用效果：防垢效果好，用量小，兼具缓蚀作用，广泛应用于油田水处理。

d.氨基多羧酸盐:优点是热稳定性好，缺点是加剂量多，成本高，应用受到限制。

e.聚合物防垢剂

i.发展原因：磷化合物对生态环境会带来不利影响（过肥作用），因此人们将注意力转向聚合物型防垢剂。

ii.分类第9页/共24页均聚物防垢剂聚丙烯酸（PAA）及其盐：能与水中钙镁离子螯合，生成溶于水的络合物，较好抑制CaCO3垢；b.聚甲基丙烯酸（PMAA）及其盐：结构中加入甲基，空间位阻效应增加，耐温性好，但价格高；c.聚马来酸酐（即顺丁烯二酸酐，PMA）：防垢性能优于前两者，分子中氢键易与钙镁离子螯合形成络合物。PAAPMAAPMA第10页/共24页

共聚物型防垢剂：主要包括马来酸酐型共聚物和丙稀酸盐型共聚物，如马来酸酐－醋酸乙烯酯－丙烯酸甲酯三元共聚物。3、防垢剂筛选的原则

（1）根据垢的成分和水质条件；（2）防垢剂要和其它水处理剂如缓蚀剂、杀菌剂等相配伍，否则降低药效；（3）在保证防垢剂效果的前提下，考虑货源、价格因素。4、影响防垢剂性能的因素

（1）聚合物分子量影响：相对分子量在一定范围内才能有较好性能；相对分子量分布窄的共聚物阻垢率较高。（2）聚合物结构影响：如聚羧酸盐只有阻垢性能；但当分子中含有羟基或磺酸基、酰胺基后，不但防垢，还有缓蚀功能。第11页/共24页

（3）聚合物组成的影响：一般情况下，共聚物要比均聚物有更好的防垢性能。（4）防垢剂浓度影响：随着浓度的提高，防垢效果增强，然后趋于某一定值。5、发展趋势

（1）研制新型具有多种功能的高效、廉价水溶性共聚物防垢剂；（2）研制开发兼具防垢、阻垢、缓蚀、防腐、耐温耐酸碱，适应环保要求的综合水处理剂；（3）鉴于BaSO4垢最难防，开展BaSO4防垢剂的专项研究。第三节缓蚀剂（CorrosionInhibitors）1、油气集输管道腐蚀机理及特点第12页/共24页

（1）问题的产生：含有大量二氧化碳、硫化氢、凝析油和卤水的油井采出液在原油开采、集输过程中会严重腐蚀油管、套管、井口装置，对集输管路内部产生严重腐蚀，因此需要防腐保护。

（2）管道腐蚀的三个特点：a.气、油、水、固共存的多相流介质；

b.高温、高压环境；

c.主要腐蚀介质为二氧化碳、硫化氢、氧气、氯负离子和水，其中氯负离子为催化剂，二氧化碳、硫化氢、氧气为腐蚀剂，水为载体。硫化氢电化学腐蚀过程：第13页/共24页氧气电化学腐蚀过程：二氧化碳电化学腐蚀过程：

二价铁离子的反应：

（3）减少金属腐蚀的方法：

a.用耐腐蚀金属，如合金钢、铬钢、铬镍钢、铝合金等；

b.用保护层：涂油、涂沥青、涂漆等；第14页/共24页c.用电化学保护：镀锌、镀铬、阴极保护等；

d.用缓蚀剂保护：减少金属腐蚀的主要做法。2、金属缓蚀剂

（1）定义：少量加入就能大大减少金属腐蚀的化学剂；（2）性能：高效、低毒、稳定、与其它处理剂配伍、来源广、成本低。（3）分类：a.按元素特征：有机、无机缓蚀剂b.按作用机理：吸附膜型、“中间相”型、沉淀膜型、氧化膜型c.按溶解性分类：水溶性、水分散性、油溶性

d.按使用温度：低温型和高温型

e.按腐蚀介质：酸性介质、中性介质第15页/共24页3、吸附膜型缓蚀剂介绍

目前，国内外所用的基本上都是吸附型缓蚀剂，如：有机胺、有机胺盐、咪唑啉类、季胺盐类等。（1）分子组成主要由电负性较大的O、N、S、P等原子为中心的极性基团＋非极性烷基组成。其中，极性基团吸附于金属表面（与金属原子配位吸附），非极性基团有效覆盖金属表面。（2）种类a.咪唑啉类缓蚀剂：通过N原子吸附，分为油溶、水溶型两类，对含二氧化碳、硫化氢的污水体系有明显缓蚀效果；b.铵盐和季铵盐类缓蚀剂：通过N原子吸附，在油气井中应用较多；c.有机磷酸盐类：通过P原子吸附，可在高Ca2＋、CO32－含量和较高pH值的水中抑制垢的生成和金属机体的腐蚀；第16页/共24页d.硫脲：通过硫原子吸附，主要作为酸性介质中钢铁缓蚀剂；

e.炔醇类：高温、浓酸下的钢铁缓蚀剂，O原子吸附。第四节杀菌剂（Disinfectant）1、油田水中的有害菌种

（1）硫酸盐还原菌（SRB）

a.属于厌氧型细菌

b.能够腐蚀管道，具体如下：第17页/共24页

（2）铁细菌（IB）

a.属于好氧型细菌，

b.危害性：消耗氧气，在金属表面铁细菌繁殖处形成阳极，而在富氧区形成阴极。

（3）腐生菌

a.属于好氧型细菌

b.危害性：产生粘液，堵塞底层。2、杀菌剂

（1）定义：少量加入就能杀死细菌的物质。（2）分类：第18页/共24页

（1）定义：少量加入就能杀死细菌的物质。（2）分类：a.氧化型杀菌剂：通过氧化作用杀菌

如氯气产生原子态的氧，起氧化杀菌作用。还有O3、NaClO、Ca(ClO)2、KMO4

等。

b.非氧化型杀菌剂吸附型杀菌剂：通过吸附在细菌表面，影响细菌正常新陈代谢而起杀菌作用。由于细菌通常带负电，所以季铵盐化合物特别有效。渗透型杀菌剂：渗入细菌的细胞质中，破坏菌体内的生物酶而起杀菌作用。如氯带苯酚。第19页/共24页第五节絮凝剂（Flocculant）1、背景

污水中含有固体杂质，如粘土颗粒等，必须将水中的固体杂质除去。絮凝剂：（1）中和固体悬浮物的表面负电性；（2）使失去电性的固体悬浮物迅速聚结、下沉。2、絮凝剂的种类

（1）无机絮凝剂

a.低分子无机絮凝剂：FeCl3、AlCl3、Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3等。成本高，腐蚀性大。

b.高分子无机絮凝剂：聚Al2(SO4)3、聚AlCl3、聚Fe2(SO4)3等。絮凝能力强，絮凝效果好、价格较低。但与有机高分子絮凝剂相比较，效果差、用量大，目前较少应用。第20页/共24页

（2）有机絮凝剂

a.人工合成有机高分子絮凝剂特点：多为水溶性聚合物，分子量大，分子链官能团多，应用广泛分类：i.阳离子型:pH值适用范围为中性～强酸性。通过电荷中和、架桥机理来絮凝固体粒子。如聚丙烯酰胺及其衍生物。特点是pH值使用范围宽，用量少，毒害小。

ii.阴离子型：易受pH值和盐影响，如聚丙烯酸钠。

iii.非离子型：如聚乙烯醇，抗盐性能好，使用