聚合物驱采油污水不同于一般的含油污水，它除含油、固体颗粒、无机盐和细菌等常规采油污水含有的物质外，还含有大量残余难降解的聚合物，使污水乳化程度高、污水的黏度大、携带的泥沙量大、污水中油滴的初始粒径小，油滴粒径小于10 μm的占90%以上而且废水中聚合物还干扰絮凝剂的使用效果，使絮凝作用变差^[1-3]。正是因为聚合物驱采油废水这些特殊性质，增加了废水处理难度，使处理后的水的油含量、悬浮固体含量严重超标^{[4, 5]} zeta电位是一个表征分散体系稳定性的重要指标，又称电动电位，代表分散在水中颗粒的有效电荷。任何一种胶体分散在在水中均带有电荷，根据同性相斥的原理，zeta电位越高，颗粒之间的排斥力越强，则分散在液体之中的颗粒的稳定性越好，越不容易聚集，油珠及悬浮物所带电荷越高，颗粒、油珠之间的排斥力越强，则分散在液体之中的颗粒、油珠的稳定性越好，越不容易聚集，水处理难度就越大^[6]。本文模拟渤海JZ9-3油田聚合物驱采油污水，研究了油含量、固体悬浮物含量及聚合物浓度对含聚含油污水zeta电位的影响，并对含聚污水的处理条件进行了初步探讨。

剪切乳化机；JS94H型微电泳仪；浊度仪；自吸式配浆机；聚丙烯酰胺(法国FP3640C)的相对分子质量为2.3×10⁷；钠搬土；取自渤海JZ9-3油田的标准油样；模拟矿化水(参照JZ9-3油田聚合物驱采油污水水质分析结果配制)、JZ9-3斜管隔油池V301人口水。

称取一定量的HPAM溶于上述盐水中，充分静止自行溶胀24 h后，搅拌均匀，再称取一定量的原油和钠搬土于自吸式配浆机中以3 000 r/min转速剪切40 min，加少量石油醚助溶，高速剪切使原油充分乳化，静止后，弃去表面浮油待用。

本研究采用JS94H型微电泳仪测定含聚含油体系颗粒物的固液界面电性-zeta电位(ζ电位)。其工作原理是将待测溶液放人电泳池，在电泳池两端加电场，在电场作用下，带负电荷的悬浮粒子移向阳极，其速度与其带电量和施加的电压成正比。当电压固定时，悬浮粒子的带电量越高，移动速度越快，测定的zeta电位值越大。

zeta电位的测定条件：(1)温度：29.6~34 ℃；(2)电压：10 V；(3)电压切换：700 ms；(4) pH=8.2。采用计算机多媒体技术，在给定的节拍下，自动对经放大1 200倍的超细颗粒连续“拍照”，提供双向共四幅灰度图像进行分析计算。

取配制好的模拟盐水，加入不同量的聚合物和固体悬浮物(油300 mg/L、钠搬土200 mg/L)配制成模拟含聚含油污水，样品的含油量以实测含油量为准。实验温度为30℃。测定不同样品的油含量、zeta电位，结果如表 1所示。

表 1(Table 1)

表 1 含聚污水聚合物含量对zeta电位的影响

表 1 含聚污水聚合物含量对zeta电位的影响

表 1数据表明，在含油量相近和固体悬浮物含量一定的情况下，随着污水中聚合物浓度的增加，污水中带电颗粒的zeta电位绝对值有变大的趋势，带电颗粒物质的平均相对位移也越大。这可能是由于聚合物的浓度增加，使黏度增加，包裹油珠、悬浮物的能力增加，聚合物会使油水界面水膜强度增大，界面电荷增强，使污水中的细小的悬浮颗粒更易吸附固液界面上，使zeta电位绝对值增大。界面膜强度和zeta电位绝对值增大时，乳状液稳定性高，污水处理难度加剧。

向模拟盐水中加入聚合物和固体悬浮物(聚合物300 mg/L、固体悬浮物200 mg/L)，再加入不同量的油配制成模拟含聚含油污水，每个样品的含油量以实测含油量为准，实验温度为30℃。测定不同样品的油含量、zeta电位，结果如表 2所示。

表 2(Table 2)

表 2 聚污水含油量对zeta的影响

表 2 聚污水含油量对zeta的影响

表 2数据表明，污水中含油量的增加对zeta电位没有显著的改变，带电颗粒物质的平均相对位移相差不显著。其原因可能是在污水中聚合物含量一定时，污水中的细小的悬浮颗粒物和油珠吸附在固液界面上的作用趋于一致，zeta电位绝对值相差不明显，表明油含量在一定浓度范围增加不会显著改变zeta电位，聚合物才是影响zeta电位的主要原因之一，是影响污水处理效率的主要因素。

向模拟盐水中加人聚合物和油(聚合物300 mg/L、油300 mg/L)，再加入不同量的固体悬浮物配制成模拟含聚含油污水，每个样品的含油量以实测含油量为准。实验温度为30℃。测定不同样品的油含量、zeta电位，结果如表 3所示。

表 3(Table 3)

表 3 聚污水悬浮物含量对zeta的影响

表 3 聚污水悬浮物含量对zeta的影响

表 3数据表明，污水中固体悬浮物浓度增加，对zeta电位影响不显著，带电颗粒物质的平均相对位移相差不显著。这说明污水中聚合物含量一定时，固体悬浮含量在一定浓度范围增加不会显著改变zeta电位，也进一步说明聚合物是通过影响污水zeta电位来影响污水稳定性，从而影响污水处理效率。

为了研究搅拌速度对含聚污水zeta电位的影响，分别取模拟JZ9-3油田含聚污水(聚合物质量浓度300.0 mg/L，含油质量浓度304.5 mg/L，矿化度2 780 mg/L，未添加悬浮固体颗粒，zeta电位-47.08 mV)和JZ9-3油田实际含聚污水(JZ9-3平台V-301入口污水：含油质量浓度365.5 mg/L，聚合物质量浓度86.0 mg/L，悬浮物94.3 mg/L，zeta电位-38.01 mV)开展实验，实验中两种水样分别取6个500.0 mL试样，清水剂BHQ-08加量均为100.0 mg/L，在六联智能反应仪上分别以100~600 r/min不同搅拌速率同时搅拌30 min，然后取处理后水200 mL，分别测定其含油量和zeta电位值，处理前后污水含油量和zeta电位测试结果见图 1、图 2所示。

图 1(Fig. 1)

图 1 转速对模拟含聚污水除油率及zeta电位的影响

图 2(Fig. 2)

图 2 同转速对JZ9-3实际含聚污水除油率及zeta电位的影响

从图 1、图 2可知，适当的搅拌转速可以使污水中的药剂发挥最佳的除油效果，搅拌转速为300 r/min时，模拟含聚污水和实际含聚污水经清水剂BHQ-08处理后，水中油的去除效率最高，分别为64.2%、70.9%；zeta电位分别减小到-41.19 mV、-30.54 mV，zeta电位的绝对值降低率分别为12.51%、19.65%。

zeta电位减小是因为清水剂BHQ-08为阳离子型水处理剂，与污水中的固体颗粒和液体油滴带有的负电荷发生了吸附电中和作用。在300 r/min时存在一个最低的zeta电位，其原因可能是当搅拌速率过低时，由于溶液黏度大，药剂扩散速率较小而正离子扩散层阻力相对较大，药剂阳离子一时难以到达油珠(或颗粒)表面吸附层，从而导致zeta电位减小不明显；当搅拌速率过高时，尽管扩散速度增大，正离子与带负电荷的胶团碰撞机会增多，油珠(或颗粒)表面吸附层同样也会受到强剪切，当剪切力超过吸附层的吸附作用力时，已被吸附的正离子和离子团必将受到破坏，此时吸附层可能会变得更加松弛，电位梯度下降，亦导致zeta电位减小不明显，故最低的zeta电位存在一个合适的搅拌转速。

JZ9-3油田实际含聚污水(JZ9-3平台V-301入口污水：含油质量浓度365.5 mg/L，聚合物质量浓度86.0 mg/L，悬浮物94.3 mg/L，zeta电位-38.01 mV)，在搅拌转速300 r/min条件下，加入不同量的清水剂BHQ-08，搅拌15 min，然后取处理后水200 mL，分别测定其含油量和zeta电位值，清水剂BHQ-08加量对zeta电位的影响如图 3所示。

图 3(Fig. 3)

图 3 水剂加量对除油及zeta电位的影响

从图 3可以看出，随着药剂加量的增加，除油率逐渐上升，但加量达到200 mg/L后，药剂量的增加，除油率增幅变缓；zeta电位绝对值先降后升，在BHQ-08加量250 mg/L时，zeta电位绝对值最小为-33.19 mV，适宜的药剂BHQ-08加量为250 mg/L，此时絮凝聚集、除油效果为佳。

(1) 随着聚合物浓度的增加，带电颗粒的zeta电位绝对值有变大趋势，带电颗粒物质的平均相对位移相差显著；随着油、固体悬浮物含量的增加，带电颗粒的zeta电位没有显著的改变，带电颗粒物质的平均相对位移相差不显著。这说明聚合物是影响zeta电位的主要原因之一，也是含聚污水处理难度大的原因之一。

(2) 污水zeta电位为负值，加入带正电荷的药剂对油珠和絮体的聚集较为有利。

(3) 搅拌转速为300 r/min、搅拌30 min时，模拟含聚污水和实际含聚污水经清水剂BHQ-08处理后，水中油的去除效率最高，分别为64.2%、70.9%，处理后水含油量最低；zeta电位减小到最低值，分别为-41.19 mV、-30.54 mV，zeta电位的绝对值降低率分别为12.51%、19.65%。

(4) 搅拌转速为300 r/min、搅拌15 min时，随着药剂加量的增加，除油率逐渐上升，但加量达到200 mg/L后，药剂量的增加，去除率增幅变缓；zeta电位绝对值先降后升，在BHQ-08加量250 mg/L时，zeta电位绝对值降到最小为33.19 mV，适宜的药剂BHQ-08加量为250 mg/L，此时絮凝聚集和除油效果较佳。

(5) 该研究结果可为聚合物驱油田实际生产更好处理含聚合物污水提供技术和理论参考。