油田污水中的乳化油处理

乳化油在油田污水中的形成原因

原油开采过程：油田含油污水是随着原油一起被开采出来的，并在原油初加工过程中从原油中分离出来。这个过程中，油和水混合液会受到强烈的搅拌和混合。

物理因素：当油、水混合液经过油嘴时，由于压差很大、速度很高，油和水会受到充分的搅拌混合。这种强烈的搅拌作用有助于乳化油的形成。油、水混合液在从计量间、中转站到脱水转油站整个运输过程中，会经过多次离心泵的提升，进一步促进油水的混合和乳化。

化学因素：油田污水中含有乳化剂，这些乳化剂可以降低油水界面的张力，使油滴能够在水中稳定分散而不易聚并。油田污水中还含有大量的固体颗粒、胶体物质以及溶解的油类等物质，这些物质也会与乳化油相互作用，进一步促进乳化油的形成。

地层伴生水：在油田开采的中后期，水成为开采的重要介质。为了保持地层压力和改善驱油效果，油田会采用注水的方式作为主要开发手段。这些注水中往往添加了聚合物、表面活性剂和碱类物质等化学试剂，这些试剂在与原油和地层水混合后也会促进乳化油的形成。

乳化油对油田污水处理的影响

乳化油的存在使得油田污水的处理难度增加。由于乳化油具有稳定性强、颗粒细小等特点，传统的物理分离和化学处理方法往往难以将其有效去除。因此，需要采用更加先进的处理技术如混凝处理、气浮处理、膜分离技术等来应对乳化油带来的挑战。

特性

微小性：乳化油粒径极微小，一般小于10μm，大部分为0.1～2μm，具有布朗运动和静电斥力，微粒表面水化作用强。

亲水性：乳化油虽然属于疏水物质，但表面粘附亲水物质而呈现亲水性，能够稳定存在于污水中。

带电性：乳化油直径110微米，电位40100毫伏，带负电，在静电斥力作用下不会聚合，稳定存在于污水中。

稳定性：由于乳化剂的作用，乳化油污水在动力学上具有较强的稳定性，通常较难处理。

乳化油污水的成分与含量

乳化油污水中不仅含有乳化油，还含有大量表面活性剂和其他添加剂。其有机物含量很高，CODCr（化学需氧量）通常在几万mg/L。

油包水型乳化油的破乳

热法破乳：热法破乳是通过升高温度来破坏乳化油的稳定性，使油珠相互接近并聚集成大滴油珠，从而浮于水面实现油水分离。这种方法简单易行，但需要注意的是，过高的温度可能会增加能耗并影响后续处理过程。

电法破乳：电法破乳是在高压直流电场或交流电场下进行的。在电场的作用下，乳化剂吸附层的有序性受到干扰，其保护作用被削弱，导致油珠聚并并引起破乳。电沉降法特别适用于油包水型乳化液的破乳。然而，电法破乳设备投资较大，且操作过程需要严格控制电场参数以确保破乳效果。

化学法破乳：化学法破乳是通过投加药剂来改变乳化液的类型和界面性质，使其变得不稳定而发生破乳。这种方法在工程上应用较为广泛，且效果显著。油包水型乳化油废水中细微的油滴表面往往覆盖一层带有负电荷的双电层。通过用酸（如硫酸、磷酸二氢钠或二氧化碳）将废水调至酸性，产生的质子会中和双电层，改变液滴表面带电情况，破坏其稳定性，促进油滴凝集并得到分离。此过程通常伴随有加热升温，再以石灰或碱液中和，最终实现油水分离。

投加金属盐类化合物：如铝盐、铁盐（如聚合氯化铝、硫酸铝、明矾、三氯化铁、聚合硫酸铁、硫酸亚铁等）作为无机混凝剂，其阳离子部分可以去除乳化油界面存在的表面活性剂及抑制双电层的作用，使油滴经凝集、吸附等机理而被去除。

有机絮凝剂：有机絮凝剂破乳的专一性较强，适用于难破乳处理的场合，效果较好。为取得优良的破乳效果，往往将无机混凝剂与有机絮凝剂做成复配制剂使用，或者将二者配合使用。这样可以获得最大颗粒的絮体，并把油滴凝集或吸附而去除。

物理法破乳：物理法破乳虽然在实际应用中较少，但仍是可行的选择。常用的物理破乳法包括电沉降法、超声波法和过滤法。

水包油型乳化油的破乳 

化学破乳法：

1. PH调节法

原理：水包油型乳化油废水中，油滴表面往往覆盖一层带有负电荷的双电层。通过用酸（如硫酸、盐酸、醋酸、环烷酸等）将废水调至酸性（一般pH在3~4之间），产生的质子会中和双电层，通过减少液滴表面电荷而破坏其稳定性，促使油滴凝聚。同时，可使存在于油-水界面上的高碳脂肪酸或高碳脂肪酶之类的表面活性剂游离出来，使油滴失去稳定性，达到破乳目的。

后续处理：由于采用酸化法降低了废水的pH值，故在油水分离后需要用碱剂（如石灰或碱液）调节pH值，使之达到排放标准。

2. 盐析法

原理：向乳化废水中投加无机盐类电解质（如氯化钙、氯化镁、氯化钠、硫酸钙、硫酸镁等），这些电解质能去除乳化油珠外围的水化离子，压缩油粒与水界面处的双电层厚度，减少电荷，使双电层破坏，从而使油粒脱稳，油珠间吸引力得到恢复，而互相聚集，以达到破乳目的。

优缺点：单纯盐析法投药量大，聚析速度慢，设备占地面积大，对有表面活性剂的乳状液处理效果不好。但由于操作简单、费用低，使用较多，常作为初级处理。

3. 凝聚法

原理：向乳化废水中投加凝聚剂（如明矾、聚合氯化铝、活化硅酸、聚丙烯酰胺、硫酸亚铁、三氯化铁、镁矾土等），利用絮凝物质的架桥作用，使微粒油珠结合成为聚合体。

优缺点：该方法效果好，工艺成熟，但占地面积大，药剂用量大，污泥难处理。

4. 混合法

原理：混合法是指盐析法、酸化法、凝聚法的综合利用，通过多种方法的联合作用，可取得更佳的破乳效果。

发展：该方法的发展主要集中在药剂的开发与应用，传统和常用的是铝盐及铁盐系列，有机絮凝剂如聚丙烯酰胺等也作为助剂被广泛使用。目前，高分子有机絮凝剂，特别是强阳离子型铵盐类广受重视。

物理破乳法：

1. 电沉降法

原理：在高压直流电场或交流电场下，电场力对乳液颗粒产生吸引或排斥作用，使微细油粒在运动中互相碰撞，从而破坏其水化膜及双电层结构，使微细油粒聚结成较大的油粒浮升于水面，达到油水分层的目的。

适用：电沉降法特别适用于水包油型乳化液的破乳。

2. 超声波法

原理：通过超声波的振动作用破坏乳化液的稳定性，但需要注意的是超声波破乳作用的强度不应太大，否则可能导致分散。

3. 过滤法

原理：使乳状液通过多孔材料或过滤装置，利用过滤材料的孔径比油珠孔径小的特点，只允许水通过，而将比膜孔径大的油粒阻拦，从而达到乳化油水分离的目的。

其他破乳方法：

1. 超滤法

原理：使乳化油废水通过超滤膜过滤器，利用超滤膜孔径比油珠孔径小的特点，只允许水通过，而将比膜孔径大的油粒阻拦，从而达到乳化油水分离的目的。

2. 离心法

原理：利用离心机械所产生的离心力，将油水分离。离心机有卧式和立式两种。在离心力的作用下，水相从离心机的外层排出，油相从离心机的中部排出。