乳化油在油田污水中的形成原因

原油開(kāi)采過(guò)程：油田含油污水是隨著原油一起被開(kāi)采出來(lái)的，并在原油初加工過(guò)程中從原油中分離出來(lái)。這個(gè)過(guò)程中，油和水混合液會(huì)受到強(qiáng)烈的攪拌和混合。

物理因素：當(dāng)油、水混合液經(jīng)過(guò)油嘴時(shí)，由于壓差很大、速度很高，油和水會(huì)受到充分的攪拌混合。這種強(qiáng)烈的攪拌作用有助于乳化油的形成。油、水混合液在從計(jì)量間、中轉(zhuǎn)站到脫水轉(zhuǎn)油站整個(gè)運(yùn)輸過(guò)程中，會(huì)經(jīng)過(guò)多次離心泵的提升，進(jìn)一步促進(jìn)油水的混合和乳化。

化學(xué)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(wěn)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(zhì)以及溶解的油類等物質(zhì)，這些物質(zhì)也會(huì)與乳化油相互作用，進(jìn)一步促進(jìn)乳化油的形成。

地層伴生水：在油田開(kāi)采的中后期，水成為開(kāi)采的重要介質(zhì)。為了保持地層壓力和改善驅(qū)油效果，油田會(huì)采用注水的方式作為主要開(kāi)發(fā)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(zhì)等化學(xué)試劑，這些試劑在與原油和地層水混合后也會(huì)促進(jìn)乳化油的形成。

乳化油對(duì)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(wěn)定性強(qiáng)、顆粒細(xì)小等特點(diǎn)，傳統(tǒng)的物理分離和化學(xué)處理方法往往難以將其有效去除。因此，需要采用更加先進(jìn)的處理技術(shù)如混凝處理、氣浮處理、膜分離技術(shù)等來(lái)應(yīng)對(duì)乳化油帶來(lái)的挑戰(zhàn)。

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(yùn)動(dòng)和靜電斥力，微粒表面水化作用強(qiáng)。

親水性：乳化油雖然屬于疏水物質(zhì)，但表面粘附親水物質(zhì)而呈現(xiàn)親水性，能夠穩(wěn)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(fù)電，在靜電斥力作用下不會(huì)聚合，穩(wěn)定存在于污水中。

穩(wěn)定性：由于乳化劑的作用，乳化油污水在動(dòng)力學(xué)上具有較強(qiáng)的穩(wěn)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(jī)物含量很高，CODCr（化學(xué)需氧量）通常在幾萬(wàn)mg/L。

油包水型乳化油的破乳

熱法破乳：熱法破乳是通過(guò)升高溫度來(lái)破壞乳化油的穩(wěn)定性，使油珠相互接近并聚集成大滴油珠，從而浮于水面實(shí)現(xiàn)油水分離。這種方法簡(jiǎn)單易行，但需要注意的是，過(guò)高的溫度可能會(huì)增加能耗并影響后續(xù)處理過(guò)程。

電法破乳：電法破乳是在高壓直流電場(chǎng)或交流電場(chǎng)下進(jìn)行的。在電場(chǎng)的作用下，乳化劑吸附層的有序性受到干擾，其保護(hù)作用被削弱，導(dǎo)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(shè)備投資較大，且操作過(guò)程需要嚴(yán)格控制電場(chǎng)參數(shù)以確保破乳效果。

化學(xué)法破乳：化學(xué)法破乳是通過(guò)投加藥劑來(lái)改變?nèi)榛旱念愋秃徒缑嫘再|(zhì)，使其變得不穩(wěn)定而發(fā)生破乳。這種方法在工程上應(yīng)用較為廣泛，且效果顯著。油包水型乳化油廢水中細(xì)微的油滴表面往往覆蓋一層帶有負(fù)電荷的雙電層。通過(guò)用酸（如硫酸、磷酸二氫鈉或二氧化碳）將廢水調(diào)至酸性，產(chǎn)生的質(zhì)子會(huì)中和雙電層，改變液滴表面帶電情況，破壞其穩(wěn)定性，促進(jìn)油滴凝集并得到分離。此過(guò)程通常伴隨有加熱升溫，再以石灰或堿液中和，最終實(shí)現(xiàn)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(wú)機(jī)混凝劑，其陽(yáng)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(jīng)凝集、吸附等機(jī)理而被去除。

有機(jī)絮凝劑：有機(jī)絮凝劑破乳的專一性較強(qiáng)，適用于難破乳處理的場(chǎng)合，效果較好。為取得優(yōu)良的破乳效果，往往將無(wú)機(jī)混凝劑與有機(jī)絮凝劑做成復(fù)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(shí)際應(yīng)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(guò)濾法。

水包油型乳化油的破乳 

化學(xué)破乳法：

1. PH調(diào)節(jié)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(fù)電荷的雙電層。通過(guò)用酸（如硫酸、鹽酸、醋酸、環(huán)烷酸等）將廢水調(diào)至酸性（一般pH在3~4之間），產(chǎn)生的質(zhì)子會(huì)中和雙電層，通過(guò)減少液滴表面電荷而破壞其穩(wěn)定性，促使油滴凝聚。同時(shí)，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(lái)，使油滴失去穩(wěn)定性，達(dá)到破乳目的。

后續(xù)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(diào)節(jié)pH值，使之達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

2. 鹽析法

原理：向乳化廢水中投加無(wú)機(jī)鹽類電解質(zhì)（如氯化鈣、氯化鎂、氯化鈉、硫酸鈣、硫酸鎂等），這些電解質(zhì)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(wěn)，油珠間吸引力得到恢復(fù)，而互相聚集，以達(dá)到破乳目的。

優(yōu)缺點(diǎn)：?jiǎn)渭凔}析法投藥量大，聚析速度慢，設(shè)備占地面積大，對(duì)有表面活性劑的乳狀液處理效果不好。但由于操作簡(jiǎn)單、費(fèi)用低，使用較多，常作為初級(jí)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(zhì)的架橋作用，使微粒油珠結(jié)合成為聚合體。

優(yōu)缺點(diǎn)：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(guò)多種方法的聯(lián)合作用，可取得更佳的破乳效果。

發(fā)展：該方法的發(fā)展主要集中在藥劑的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，傳統(tǒng)和常用的是鋁鹽及鐵鹽系列，有機(jī)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(jī)絮凝劑，特別是強(qiáng)陽(yáng)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(chǎng)或交流電場(chǎng)下，電場(chǎng)力對(duì)乳液顆粒產(chǎn)生吸引或排斥作用，使微細(xì)油粒在運(yùn)動(dòng)中互相碰撞，從而破壞其水化膜及雙電層結(jié)構(gòu)，使微細(xì)油粒聚結(jié)成較大的油粒浮升于水面，達(dá)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(guò)超聲波的振動(dòng)作用破壞乳化液的穩(wěn)定性，但需要注意的是超聲波破乳作用的強(qiáng)度不應(yīng)太大，否則可能導(dǎo)致分散。

3. 過(guò)濾法

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

2. 離心法

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