[发明专利]聚硅酸硫酸铝铁絮凝剂、制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种聚硅酸硫酸铝铁絮凝剂、制备方法及应用，属于油气田废水净化技术领域。聚硅酸硫酸铝铁絮凝剂由以下步骤制备得到：1)将硅酸钠溶于水中得到浓度0.2～0.5mol/L的溶液，调节溶液pH值为2.1～5，室温下搅拌聚合10～30min，得到聚硅酸；2)按照摩尔比加入硫酸铝和硫酸亚铁，(Al+Fe)/Si＝0.5～2.2，Al/Fe＝0.5～2.2，室温下搅拌聚合10～30min，静置熟化20～28h，即得。该絮凝剂专用于油气田钻井废液处理，絮凝沉淀效果好，单剂投加且投加用量小，COD去除率高，处理后废水COD指标低于国家排放标准。

技术领域

本发明涉及一种聚硅酸硫酸铝铁絮凝剂，同时还涉及该絮凝剂的制备方法及应用，属于油气田废水净化技术领域。

背景技术

废弃钻井液是油气工业主要的污染源之一。随着石油工业的快速发展，钻井液的种类不断增加，钻井液用添加剂的种类也日益增多，且组成极为复杂，COD指标高达数千毫克每升，外排处理达标相当困难。随着钻井液用量的不断加大，废弃钻井液量也不断增多。废弃钻井液、钻井废水不处理或处理不当，均会对自然环境造成严重污染。据统计，每口井产生的泥浆量约100～200m³，钻一口3000至4000m的普通油气井，完井后废弃钻井液接近300m³。按照每年新增钻井150～220口计算，废弃钻井液量不容小觑，若不进行安全无害化处理，势必对生态环境产生严重影响，造成环境污染隐患。废弃钻井液作为石油天然气工业的主要污染源，已成为油气田环境保护的一大技术难题。

目前，废水处理中常用的无机高分子絮凝剂是铝盐和铁盐，如聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁(PFS)，二者在絮凝处理中各有优点，但在处理成分复杂的钻井废水时效果欠佳，不仅用量大、费用高，废水COD指标还难以达标。有研究显示，将无机絮凝剂与有机絮凝剂复配使用可强化絮凝性能，降低处理成本，但在实际应用中药剂成本降低并不显著，且多种絮凝剂同时投加操作不便利，实施难度增大。

聚合硅酸硫酸铝铁(PAFSS)能综合聚铝、聚铁和聚硅酸絮凝剂的优点，同时避免絮凝出水因使用聚铝后残余铝浓度高、聚铁残余色度大、聚硅酸稳定性差的缺点，在絮凝过程中同时发挥电中和、吸附架桥和沉淀网捕作用等，达到较好的处理效果。目前，《污水综合排放标准》还未规定废水中氯含量指标，但氯离子含量与人类生活息息相关，氯离子浓度过高会造成饮水苦咸味、管道腐蚀及土壤盐碱化，严重的还将危害人体健康。随着社会对水处理质量要求的不断提高，限制氯离子排放浓度已成为必然趋势，含氯絮凝剂如PAC等的应用也必将遭到淘汰，PAFSS不含氯等污染元素，能有效避免二次污染。

现有技术中聚合硅酸硫酸铝铁合成工艺复杂、操作繁琐，且合成时间长，无法满足废弃钻井液现场快速处理的要求，且现有针对焦化废水的PAFSS絮凝剂对钻井废液的处理效果欠佳，因此需要研制一种新的专用于油气田钻井废液处理的PAFSS絮凝剂。

发明内容

本发明的目的是提供一种专用于油气田钻井废液处理的聚硅酸硫酸铝铁絮凝剂，絮凝效果好，COD去除率高，且投加用量小。

同时，本发明还提供一种聚硅酸硫酸铝铁絮凝剂的制备方法。

最后，本发明再提供一种聚硅酸硫酸铝铁絮凝剂的应用。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：

聚硅酸硫酸铝铁絮凝剂，由以下步骤制备得到：

1)将硅酸钠溶于水中得到浓度0.2～0.5mol/L的溶液，调节溶液pH值为2.1～5，室温下搅拌聚合10～30min，得到聚硅酸(PAS)；

2)按照摩尔比加入硫酸铝和硫酸亚铁，(Al+Fe)/Si＝0.5～2.2，Al/Fe＝0.5～2.2，室温下搅拌聚合10～30min，静置熟化20～28h，得到聚硅酸硫酸铝铁(PAFSS)。