油砂沥青含油污水微波作用效果实验研究
本文主要实验研究加拿大油砂沥青含油污水微波破乳除油效果。在其他外界条件相同的情况下，采用单因素变量法研究了微波功率、作用温度和不同的工艺组合等对微波破乳除油特性的影响，探索微波结合其他处理工艺对污水的除油效果。实验研究表明，功率越大，除油率越高。微波作用温度则存在最佳温度范围。微波结合离心和过滤将有效增加除油速率，除油率达70%左右，污水中添加絮凝剂再经微波作用后的除油率超过了90%，处理后的污水含油量可达到污水排放标准。
世界油砂矿藏可采资源量约为6510亿桶，占世界石油可采总量近三分之一。加拿大尤为丰富，据最新资料统计，其已探明的储量就高达1750亿桶，单日产量已超过100万桶。伴随着油砂资源开采技术探索与推进，生产成本上的大幅降低，在中国石油需求上面临的供需矛盾和国际油价持续剧烈波动的大背景下，加拿大油砂资源获得规模性开发利用的现实效益引起了中国石油企业的关注。可以预见未来中国石油企业对加拿大油砂能源开发技术的掌握与探索将为中国能源安全与多元化提供坚实的保障。
在油砂沥青的生产过程中，含油污水的处理具有较大的难度，采用常规的污水处理方法已难于达标，由于含油污水对环境造成的污染将导致对油砂开采的制约，因此，有必要探寻一种可行的处理方法，来达到污水处理要求。由于微波具有的特性，将微波技术应用于油砂沥青含油污水的处理，研究其处理效果和影响因素，为微波技术在该领域的实际应用打下良好的基础具有实际的意义。
1、实验条件
1.1、实验研究方法
取加拿大运回的油砂沥青、水和乳化剂，根据乳状液配制方法配制成含油量为300mg/L左右的含油污水乳状液，分成每份100mL;采用单变量因素的方法，改变微波作用条件和处理工艺组合，采用紫外分光光度法，依据SY/T5329-94《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法》标准，检测处理后含油污水的吸光度和剩余含油量，计算含油污水的除油率，并比较不同微波作用条件和工艺组合的除油效果。
1.2、油砂沥青主要物性参数
加拿大油砂沥青属于超稠油，沥青质和胶质含量较高，其主要物性参数见表1。
表1 油样主要物性参数表
1.3、实验仪器设备
实验研究过程中，所用的主要设备包括常压微波辅助合成反应仪、高速剪切分散机、紫外分光光度计、电子天平、恒温水浴加热器、旋转离心机、干燥机和其它辅助器皿及化学试剂。
1.4、实验结果检测指标
(1)吸光度，采用紫外分光光度仪直接测得;
(2)除油率，污水处理前后含油量差值与原始含油量的比值，见式(1)。
2、实验内容
2.1、微波功率对除油效果的影响实验研究
配制含油污乳状液的含油量为300mg/L，分别采用不同微波功率，作用含油污水乳状液到60℃后，静置不同的时间后，测定静置除油后的污水的吸光度和剩余含油量，分析微波功率对污水破乳除油效果的影响。
2.2、微波作用温度对除油效果影响的实验研究
配制含油污乳状液的含油量为300mg/L，采用600W 功率微波作用，含油污水乳状液经微波作用到不同的温度，经微波作用后的污水静置不同的时间后，测定污水的吸光度和剩余含油量。
2.3、微波技术结合不同工艺除油效果实验研究
配制含油污乳状液的含油量为300mg/L，采用不同的工艺组合处理油砂沥青含油污水，分别测得处理后污水的吸光度和含油量，分析不同处理工艺组合的破乳除油效果，探索合理可行的污水处理工艺过程。
4、结论
(1)微波功率越大，对含油污水除油效果越好;
(2)微波作用后的沉降时间越长，除油效果越好，但当静置沉降时间达到120min后，除油效果增加不明显;
(3)采用微波作用含油污水的处理方法，比其他处理方法具有更佳的除油效果;当采用污水中加絮凝剂后再经微波作用的方法，具有最佳的除油效果，含油污水除油率超过了90%，污水中的含油量低于30mg/L，可达到污水回注或排放的含油量指标要求。
