油田廢水水質(zhì)復(fù)雜，除了具有較高的礦化度和溫度以外，還含有高濃度的 H2S 等。H2S 溶于水，使廢水呈酸性，成為高含硫油田廢水處理系統(tǒng)管道腐蝕的主要原因，而且由于油田注水大都采用油田廢水，更增加了注水系統(tǒng)的腐蝕。

目前，油田廢水的主要處理方法是向廢水中加入緩蝕劑、殺菌劑等，通過在容器或管道壁上形成保護(hù)膜來減輕腐蝕。但緩蝕劑并不能從根本上解決腐蝕問題，殺菌劑長(zhǎng)期使用也會(huì)使細(xì)菌產(chǎn)生抗藥性，且容易產(chǎn)生二次污染。真空抽提法對(duì)廢水的脫硫效果較好，但對(duì)設(shè)備要求高，需抽氣設(shè)備和負(fù)壓操作，投資較高。脫氣膜工藝和超重力工藝脫除廢水中 H2S 的效果明顯，但是由于技術(shù)成熟度及經(jīng)濟(jì)原因還未在油田廢水 處理中廣泛應(yīng)用。

氮?dú)鈿馓岱ㄈコ�油田廢水中的 H2S

本工作以氮?dú)庾鳛檩d氣，采用氣提法脫除油田廢水中的 H2S ，探索了一種有效降低油田廢水腐蝕性的新方法。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 氣提法的原理

氣提法就是利用氣液平衡原理來去除溶解于水中的氣體。在氣提設(shè)備中，使廢水和載氣接觸，并不斷排出氣體，始終保持氣體的實(shí)際濃度小于該條件下的氣體平衡濃度，使廢水中溶解的氣體不斷進(jìn)入氣相，使廢水得到處理。

1.2 廢水水質(zhì)

實(shí)驗(yàn)用油田廢水取自勝利油田某廢水處理站，含油量 200 mg/L，H2S 質(zhì)量濃度 15 mg/L，pH為 5.5，對(duì) A3 碳鋼的腐蝕速率為 0.251 mm/a。

1.3 材料、試劑和儀器

實(shí)驗(yàn)所用試劑均為分析純。A 3 碳鋼：76 mm×13 mm×1.5 mm。

LG - 223 型恒溫干燥箱：北京宏睿儀器設(shè)備有限公司；PHS - 3D 型精密 pH 計(jì)：上海精科儀器有限公司；CP214 型分析天平：奧豪斯儀器上海有限公司。

1.4 試驗(yàn)方法

將裝有 15 L 油田廢水的氣提瓶置于一定溫度的恒溫水浴中，通過伸入廢水底部的導(dǎo)管向氣提瓶中通入一定流量的氮?dú)�，使油田廢水中溶解的 H2S擴(kuò)散到氮?dú)庵须S尾氣排出，尾氣通入裝有飽和氫氧化鈣溶液的中和瓶中，使 H2S 與氫氧化鈣反應(yīng)。反應(yīng)一定時(shí)間后，取樣測(cè)定氣提瓶中油田廢水的 H2S質(zhì)量濃度，計(jì)算 H2S 去除率。用鹽酸調(diào)節(jié)油田廢水pH，向油田廢水中加入少量石油，攪拌得到不同含油量的廢水，進(jìn)行條件實(shí)驗(yàn)。氣提法實(shí)驗(yàn)裝置示意見圖 1。

1.5 分析方法

根據(jù)SY/T 5329—1994《碎屑巖油藏注水水質(zhì)推薦指標(biāo)及分析方法》測(cè)定廢水中含油量、H2S質(zhì)量濃度和腐蝕速率。

2 結(jié)果與討論

2.1 氮?dú)饬髁繉?duì) H2S 去除率的影響

在油田廢水含油量為 200 mg/L、廢水 pH 為5.5、水浴溫度為45 ℃的條件下，氮?dú)饬髁繉?duì) H2S去除率的影響見圖 2。由圖2 可見，隨氮?dú)饬髁吭龃�，H2S 去除率升高。因?yàn)榈獨(dú)饬髁枯^小時(shí)，H2S 在氮?dú)庵械姆謮汉驮趶U水中的分壓很快達(dá)到平衡，故不能將大量的 H2S 帶走；隨著氮?dú)饬髁吭黾�，氮�(dú)饪蓭ё吒�多�?H2S ，氮?dú)夂蛷U水的接觸面積也增大，H2S 向氮?dú)庵袛U(kuò)散的速率增加，故 H2S去除率升高。由圖 2 可見，氮?dú)饬髁繛?3 L/min 和4 L/min 時(shí)，30 min 內(nèi)廢水中的 H2S 去除率均達(dá)到98% 以上。綜合考慮，本實(shí)驗(yàn)最佳氮?dú)饬髁繛?3L/min，通氣時(shí)間為 30 min。

2.2 油田廢水 pH 對(duì) H2S 去除率的影響

在油田廢水含油量為 200 mg/L、氮?dú)饬髁繛?L/min、通氣時(shí)間為 30 min、水浴溫度為45 ℃的條件下，油田廢水 pH 對(duì) H2S 去除率的影響見圖3。

由圖 3 可見：隨著油田廢水 pH 增大，H2S 去除率逐漸下降；當(dāng)油田廢水 pH 大于 5.0 時(shí)，H2S 去除率迅速下降。這是因?yàn)椋�油田廢水中的 H2S 有一部分是以 H2S 分子形式溶解在廢水中，其余是以硫離子的形式存在的，使用氣提方法只能脫除以 H2S分子形式存在的 H2S。廢水 pH 小于 5.0 時(shí)，98%以上的 H2S 以 H2S 分子形式存在；廢水 pH 較高時(shí)，H2S 絕大部分發(fā)生水解，以硫離子的形式存在，氣提方法對(duì) H2S 的去除率很低。但廢水 pH 過小會(huì)加快對(duì)處理設(shè)備的腐蝕，因此，本實(shí)驗(yàn)最佳油田廢水pH 為5.0。

2.3 水浴溫度對(duì) H2S 去除率的影響

在油田廢水含油量為 200 mg/L、油田廢水 pH為 5 .0、氮?dú)饬髁繛?3 L/min、通氣時(shí)間為 30 min 的條件下，水浴溫度對(duì) H2S 去除率的影響見圖 4。由圖 4 可見：隨著水浴溫度提高，H2S 去除率升高，因?yàn)樗�浴溫度升高時(shí) H2S 的溶解度變小，H2S 更易從廢水中析出，隨氮?dú)馀懦�；�?dāng)水浴溫度為45 ℃時(shí)，H2S 去除率已達(dá) 97%；繼續(xù)提高水浴溫度，H2S去除率升高趨緩。綜合考慮，本實(shí)驗(yàn)最佳水浴溫度為45 ℃。

2.4 油田廢水含油量對(duì)H2S 去除率的影響

在水浴溫度為45 ℃、油田廢水 pH 為 5.0、氮?dú)饬髁繛?3 L/min、通氣時(shí)間為 30 min 的條件下，油田廢水含油量對(duì) H2S 去除率的影響見圖 5。

由圖5可見，隨著油田廢水含油量的增加，H2S 去除率逐漸下降。因?yàn)閺U水中的油類物質(zhì)會(huì)阻礙 H2S 從廢水中析出，減小 H2S 向氮?dú)庵袛U(kuò)散的速率。

2.5 處理后廢水的水質(zhì)

在水浴溫度為45 ℃、廢水 pH 為 5.0、氮?dú)饬髁繛?3 L/min、通氣時(shí)間為 30 min 的最佳條件下，對(duì)含油量為 200 mg/L 的油田廢水進(jìn)行氣提處理，處理后的廢水中 H2S 質(zhì)量濃度小于 0.1 mg/L，H2S去除率達(dá) 98% 以上，廢水 pH 為 7.5、含油量為180 mg/L，對(duì) A3 碳鋼的腐蝕速率為 0.02 mm/a，達(dá)到了SY/T 5329-1994《碎屑巖油藏注水水質(zhì)推薦指標(biāo)及分析方法》的指標(biāo)。具體參見http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

3 結(jié)論

采用氮?dú)鈿馓岱ㄈコ�油田廢水中 H2S 的效果顯著，在水浴溫度為45 ℃、氮?dú)饬髁繛?3 L/min、通氣時(shí)間為 30 min、油田廢水 pH 為 5.0 的條件下，廢水中 H2S 的去除率可達(dá) 98% 以上，升高水浴溫度和降低廢水中的含油量有助于提高 H2S 去除率。經(jīng)該工藝處理后廢水 pH 升高到 7.5，碳鋼的腐蝕速率降至 0.02 mm/a，廢水達(dá)到 SY/T 5329—1994《碎屑巖油藏注水水質(zhì)推薦指標(biāo)及分析方法》的指標(biāo)。（谷騰環(huán)保網(wǎng)）