油田污水中的乳化油處理

乳化油在油田污水中的形成原因

原油開采過程：油田含油污水是隨著原油一起被開采出來的，并在原油初加工過程中從原油中分離出來。這個過程中，油和水混合液會受到強烈的攪拌和混合。

物理因素：當油、水混合液經過油嘴時，由于壓差很大、速度很高，油和水會受到充分的攪拌混合。這種強烈的攪拌作用有助于乳化油的形成。油、水混合液在從計量間、中轉站到脫水轉油站整個運輸過程中，會經過多次離心泵的提升，進一步促進油水的混合和乳化。

化學因素：油田污水中含有乳化劑，這些乳化劑可以降低油水界面的張力，使油滴能夠在水中穩定分散而不易聚并。油田污水中還含有大量的固體顆粒、膠體物質以及溶解的油類等物質，這些物質也會與乳化油相互作用，進一步促進乳化油的形成。

地層伴生水：在油田開采的中后期，水成為開采的重要介質。為了保持地層壓力和改善驅油效果，油田會采用注水的方式作為主要開發手段。這些注水中往往添加了聚合物、表面活性劑和堿類物質等化學試劑，這些試劑在與原油和地層水混合后也會促進乳化油的形成。

乳化油對油田污水處理的影響

乳化油的存在使得油田污水的處理難度增加。由于乳化油具有穩定性強、顆粒細小等特點，傳統的物理分離和化學處理方法往往難以將其有效去除。因此，需要采用更加先進的處理技術如混凝處理、氣浮處理、膜分離技術等來應對乳化油帶來的挑戰。

特性

微小性：乳化油粒徑極微小，一般小于10μm，大部分為0.1～2μm，具有布朗運動和靜電斥力，微粒表面水化作用強。

親水性：乳化油雖然屬于疏水物質，但表面粘附親水物質而呈現親水性，能夠穩定存在于污水中。

帶電性：乳化油直徑110微米，電位40100毫伏，帶負電，在靜電斥力作用下不會聚合，穩定存在于污水中。

穩定性：由于乳化劑的作用，乳化油污水在動力學上具有較強的穩定性，通常較難處理。

乳化油污水的成分與含量

乳化油污水中不僅含有乳化油，還含有大量表面活性劑和其他添加劑。其有機物含量很高，CODCr（化學需氧量）通常在幾萬mg/L。

油包水型乳化油的破乳

熱法破乳：熱法破乳是通過升高溫度來破壞乳化油的穩定性，使油珠相互接近并聚集成大滴油珠，從而浮于水面實現油水分離。這種方法簡單易行，但需要注意的是，過高的溫度可能會增加能耗并影響后續處理過程。

電法破乳：電法破乳是在高壓直流電場或交流電場下進行的。在電場的作用下，乳化劑吸附層的有序性受到干擾，其保護作用被削弱，導致油珠聚并并引起破乳。電沉降法特別適用于油包水型乳化液的破乳。然而，電法破乳設備投資較大，且操作過程需要嚴格控制電場參數以確保破乳效果。

化學法破乳：化學法破乳是通過投加藥劑來改變乳化液的類型和界面性質，使其變得不穩定而發生破乳。這種方法在工程上應用較為廣泛，且效果顯著。油包水型乳化油廢水中細微的油滴表面往往覆蓋一層帶有負電荷的雙電層。通過用酸（如硫酸、磷酸二氫鈉或二氧化碳）將廢水調至酸性，產生的質子會中和雙電層，改變液滴表面帶電情況，破壞其穩定性，促進油滴凝集并得到分離。此過程通常伴隨有加熱升溫，再以石灰或堿液中和，最終實現油水分離。

投加金屬鹽類化合物：如鋁鹽、鐵鹽（如聚合氯化鋁、硫酸鋁、明礬、三氯化鐵、聚合硫酸鐵、硫酸亞鐵等）作為無機混凝劑，其陽離子部分可以去除乳化油界面存在的表面活性劑及抑制雙電層的作用，使油滴經凝集、吸附等機理而被去除。

有機絮凝劑：有機絮凝劑破乳的專一性較強，適用于難破乳處理的場合，效果較好。為取得優良的破乳效果，往往將無機混凝劑與有機絮凝劑做成復配制劑使用，或者將二者配合使用。這樣可以獲得最大顆粒的絮體，并把油滴凝集或吸附而去除。

物理法破乳：物理法破乳雖然在實際應用中較少，但仍是可行的選擇。常用的物理破乳法包括電沉降法、超聲波法和過濾法。

水包油型乳化油的破乳 

化學破乳法：

1. PH調節法

原理：水包油型乳化油廢水中，油滴表面往往覆蓋一層帶有負電荷的雙電層。通過用酸（如硫酸、鹽酸、醋酸、環烷酸等）將廢水調至酸性（一般pH在3~4之間），產生的質子會中和雙電層，通過減少液滴表面電荷而破壞其穩定性，促使油滴凝聚。同時，可使存在于油-水界面上的高碳脂肪酸或高碳脂肪酶之類的表面活性劑游離出來，使油滴失去穩定性，達到破乳目的。

后續處理：由于采用酸化法降低了廢水的pH值，故在油水分離后需要用堿劑（如石灰或堿液）調節pH值，使之達到排放標準。

2. 鹽析法

原理：向乳化廢水中投加無機鹽類電解質（如氯化鈣、氯化鎂、氯化鈉、硫酸鈣、硫酸鎂等），這些電解質能去除乳化油珠外圍的水化離子，壓縮油粒與水界面處的雙電層厚度，減少電荷，使雙電層破壞，從而使油粒脫穩，油珠間吸引力得到恢復，而互相聚集，以達到破乳目的。

優缺點：單純鹽析法投藥量大，聚析速度慢，設備占地面積大，對有表面活性劑的乳狀液處理效果不好。但由于操作簡單、費用低，使用較多，常作為初級處理。

3. 凝聚法

原理：向乳化廢水中投加凝聚劑（如明礬、聚合氯化鋁、活化硅酸、聚丙烯酰胺、硫酸亞鐵、三氯化鐵、鎂礬土等），利用絮凝物質的架橋作用，使微粒油珠結合成為聚合體。

優缺點：該方法效果好，工藝成熟，但占地面積大，藥劑用量大，污泥難處理。

4. 混合法

原理：混合法是指鹽析法、酸化法、凝聚法的綜合利用，通過多種方法的聯合作用，可取得更佳的破乳效果。

發展：該方法的發展主要集中在藥劑的開發與應用，傳統和常用的是鋁鹽及鐵鹽系列，有機絮凝劑如聚丙烯酰胺等也作為助劑被廣泛使用。目前，高分子有機絮凝劑，特別是強陽離子型銨鹽類廣受重視。

物理破乳法：

1. 電沉降法

原理：在高壓直流電場或交流電場下，電場力對乳液顆粒產生吸引或排斥作用，使微細油粒在運動中互相碰撞，從而破壞其水化膜及雙電層結構，使微細油粒聚結成較大的油粒浮升于水面，達到油水分層的目的。

適用：電沉降法特別適用于水包油型乳化液的破乳。

2. 超聲波法

原理：通過超聲波的振動作用破壞乳化液的穩定性，但需要注意的是超聲波破乳作用的強度不應太大，否則可能導致分散。

3. 過濾法

原理：使乳狀液通過多孔材料或過濾裝置，利用過濾材料的孔徑比油珠孔徑小的特點，只允許水通過，而將比膜孔徑大的油粒阻攔，從而達到乳化油水分離的目的。

其他破乳方法：

1. 超濾法

原理：使乳化油廢水通過超濾膜過濾器，利用超濾膜孔徑比油珠孔徑小的特點，只允許水通過，而將比膜孔徑大的油粒阻攔，從而達到乳化油水分離的目的。

2. 離心法

原理：利用離心機械所產生的離心力，將油水分離。離心機有臥式和立式兩種。在離心力的作用下，水相從離心機的外層排出，油相從離心機的中部排出。