سائل البوليامين لمياه الصرف الصحي

سائل البولي أمين هو فئة من البوليمرات تحتوي على مجموعات أمينية متعددة (-نيو هامبشاير₂) أو مجموعات إيمينو (-نيو هامبشاير-). بفضل المجموعات الموجبة الشحنة على سلاسلها الجزيئية وبنيتها الجزيئية القابلة للتعديل، تُستخدم على نطاق واسع في معالجة مياه الصرف الصحي الزيتية ومياه الصرف الصحي المستخدمة في حقول النفط. 

تتميز مياه الصرف الزيتية في حقول النفط بتركيبة معقدة، إذ تحتوي على النفط الخام (النفط المستحلب، والنفط المشتت)، والمواد الصلبة العالقة، والأملاح (عالية الملوحة)، والمواد المضافة (مثل المواد الخافضة للتوتر السطحي، والبوليمرات)، وغيرها، مما يُصعّب معالجتها. ويلعب سائل البولي أمين، بخصائصه الفيزيائية والكيميائية الفريدة، دورًا حاسمًا في عمليات مثل إزالة المستحلب، والتكتل، والتنقية. 

1. خصائص وصعوبات معالجة مياه الصرف الزيتية في حقول النفط 

تحدد الخصائص الأساسية لمياه الصرف الصحي الزيتية في حقول النفط صعوبة معالجتها وتشكل أيضًا الخلفية المستهدفة لتطبيق محلول البولي أمين: 

استحلاب عالي: غالبًا ما يُشكّل النفط الخام في مياه الصرف الصحي مستحلبًا مستقرًا من الزيت في الماء (O/W) مع مواد خافضة للتوتر السطحي (مثل دوديسيل بنزين سلفونات الصوديوم المُستخدم لإزاحة الزيت). تتميز قطرات الزيت بحجم جسيمات صغير (عادةً أقل من 10 ميكرومتر)، وشحنة بينية قوية، ويصعب فصلها طبيعيًا. 

ارتفاع الملوحة وارتفاع الملوحة: يحتوي على كمية كبيرة من الأيونات المعدنية مثل كاليفورنيا²⁺ و ملغ²⁺ و نا⁺، ويمكن أن تصل الملوحة إلى 10⁴-10⁵ ملغم/لتر، مما يؤثر بشكل كبير على استقرار وفعالية العوامل الشائعة. 

التركيب المعقد: يحتوي على البوليمرات (مثل بولي أكريلاميد المستخدم في إزاحة الزيت)، والراتنجات، والأسفلتينات، وما إلى ذلك، مما يزيد من لزوجة واستقرار مياه الصرف الصحي. 

متطلبات المعالجة العالية: يجب أن تلبي مياه الصرف الصحي معايير إعادة الحقن (المياه لتطوير حقول النفط) أو معايير التصريف (مثل محتوى الزيت < 10 مجم / لتر)، ويتم فرض متطلبات صارمة على كفاءة المعالجة. 

2. آلية عمل سائل البولي أمين في مياه الصرف الزيتية في حقول النفط 

يعتمد عمل سائل البولي أمين على خصائص بنيته الجزيئية (الشحنة الكاتيونية، البنية طويلة السلسلة)، ويتم تنقية مياه الصرف الصحي بشكل أساسي من خلال الآليات التالية: 

١) تحييد الشحنة. عادةً ما تحمل قطرات الزيت والجسيمات الغروانية (مثل الطين والمواد العضوية) في مياه الصرف الصحي لحقول النفط شحنة سالبة نتيجة امتزاز المواد الخافضة للتوتر السطحي الأنيونية، مع جهد زيتا مرتفع نسبيًا (عادةً سسسسس - ٣٠ ملي فولت) وثبات قوي. تصبح مجموعات الأمينو/الإيمينو على السلسلة الجزيئية السائلة متعددة الأمين مشحونة إيجابيًا بعد البروتونات. يمكن أن تنجذب هذه المجموعات كهروستاتيكيًا إلى قطرات الزيت والجسيمات الغروانية المشحونة سلبًا، مما يُعادل شحناتها السطحية، ويقلل جهد زيتا (عادةً إلى أقل من ١٥ ملي فولت)، مما يُدمر استقرار المستحلب ويؤدي إلى فقدان قطرات الزيت والجسيمات لقوتها الطاردة وتجمعها. 

٢) التكتّل الجسري: يتميز سائل البولي أمين بسلسلة جزيئية طويلة نسبيًا (يتراوح وزنها الجزيئي عادةً بين ١٠⁴ و١٠⁶). يمكن للمواقع النشطة المتعددة على السلسلة الجزيئية امتصاص قطرات أو جزيئات زيت متعددة في آنٍ واحد. ومن خلال تأثير ""جسر""، تترابط الجزيئات الدقيقة المشتتة في كتل أكبر (يصل حجمها إلى مئات الميكرونات)، مما يُسرّع ترسيبها أو طفوها. 

3) تعزيز تأثير إزالة المستحلبات للحصول على مستحلبات مستقرة، يمكن للسائل متعدد الأمين أن يخترق واجهة الزيت والماء، ويحل محل جزيئات المادة الخافضة للتوتر السطحي على الواجهة، ويدمر قوة الفيلم البيني، مما يتسبب في اندماج قطرات الزيت المستحلبة في قطرات زيت كبيرة وتحقيق فصل الزيت عن الماء. 

3. سيناريوهات التطبيق المحددة لسائل البولي أمين وفقًا لمراحل المعالجة (المعالجة الأولية، المعالجة المتقدمة) لمياه الصرف الصحي الزيتية في حقول النفط، تختلف طرق تطبيق وأغراض سائل البولي أمين: 

1) مرحلة المعالجة الأولية: إزالة المستحلب وإزالة الزيت الأساسي 

السيناريوهات القابلة للتطبيق: بالنسبة لمياه الصرف الصحي ذات المحتوى العالي من الزيت (عادة 100-1000 ملجم / لتر)، مثل مياه الصرف الصحي من رؤوس آبار إنتاج النفط ومياه الصرف الصحي بعد الفصل في محطة التجميع المركزية. 

الوظيفة: من خلال إزالة المستحلب والتكتل، يتم تحويل الزيت المستحلب إلى زيت حر، مما يجعل قطرات الزيت تتجمع وتطفو، وفي نفس الوقت إزالة بعض المواد الصلبة العالقة، مما يقلل من حمولة المعالجة اللاحقة. 

طريقة الاستخدام: يُضاف عادةً بمفرده أو مع مُفكك مستحلب غير عضوي (مثل كلوريد الكالسيوم)، بجرعة تتراوح عادةً بين 50 و200 ملغم/لتر. بعد المعالجة، يُمكن خفض محتوى الزيت في مياه الصرف الصحي إلى أقل من 50 ملغم/لتر. 

٢) مرحلة المعالجة المتقدمة: التنقية واستيفاء المعايير 

السيناريوهات القابلة للتطبيق: تحتاج مياه الصرف الصحي بعد المعالجة المسبقة (بمحتوى زيت يتراوح بين 10-50 ملجم/لتر) إلى معالجة إضافية لتلبية معايير إعادة الحقن أو التفريغ (محتوى الزيت <10 ملجم/لتر). 

الوظيفة: بالنسبة لقطرات الزيت الصغيرة المتبقية والمواد الصلبة العالقة، يُعزز سائل البولي أمين عملية التكتل لتكوين كتل أكبر. وبدمجه مع عمليات الترسيب أو الترشيح (مثل الترسيب على الصفائح المائلة والتعويم الهوائي)، تتم إزالة الزيت والمواد الصلبة العالقة بعمق.

 طريقة التطبيق: غالبًا ما يُدمج مع مُساعدات التخثر (مثل بولي كلوريد الألومنيوم، لجنة العمل السياسي). يُستخدم تأثير البولي أمينات الجسري لتقوية الكتل الصغيرة المُكوّنة من لجنة العمل السياسي، مما يُحسّن كفاءة الترسيب. بعد المعالجة، يُمكن خفض محتوى الزيت في مياه الصرف إلى أقل من 5 ملغم/لتر، ومحتوى المواد الصلبة العالقة أقل من 20 ملغم/لتر، مما يُلبي متطلبات إعادة الحقن (مثل متطلبات إعادة الحقن في حقول النفط منخفضة النفاذية التي يكون فيها محتوى الزيت أقل من 5 ملغم/لتر) أو متطلبات التفريغ. 

٣) سيناريوهات خاصة: معالجة مياه الصرف الصحي عالية الملوحة/عالية الحرارة: غالبًا ما تكون مياه الصرف الصحي من حقول النفط في بيئات عالية الحرارة والملوحة (٤٠-٨٠ درجة مئوية). المواد المُركّبة العادية (مثل أملاح الألومنيوم والحديد) معرضة للتحلل المائي والتلف. ومع ذلك، تتميز السلسلة الجزيئية لسائل البولي أمين بثباتها العالي (مقاومة للملوحة ودرجة الحرارة). يمكنها الحفاظ على كثافة الشحنة في ظروف عالية الملوحة، كما أنها لا تتحلل بسهولة في درجات الحرارة العالية. لذلك، فهي مناسبة لمعالجة مياه الصرف الصحي في سيناريوهات خاصة مثل حقل بوهاي النفطي (عالي الملوحة) وحقول النفط الثقيل (عالية الحرارة). 

 4. مزايا واحتياطات استخدام سائل البولي أمين 

المزايا

كفاءة عالية: بالمقارنة مع العوامل التقليدية (مثل بام، كبريتات الألومنيوم)، فإن سائل البولي أمين له كثافة شحنة أعلى، وسرعات استحلاب وتجلط أسرع، كما أن مياه الصرف الصحي المعالجة تتميز بوضوح عالي. 

قدرة قوية على التكيف: خصائص ممتازة مقاومة للملح ودرجة الحرارة، والتي يمكنها التكيف مع ظروف العمل المعقدة لمياه الصرف الصحي في حقول النفط. 

كمية أقل من الحمأة: تكون الكتل المتكونة مضغوطة وتتمتع بأداء جيد في تجفيف المياه، مما يقلل من تكلفة معالجة الحمأة. 

التوافق الجيد: يمكن استخدامه مع عوامل أخرى (مثل مزيلات المستحلبات، ومبيدات البكتيريا) دون التأثير على عملية المعالجة الشاملة. 

احتياطات 

التحكم في الجرعة: قد تؤدي الإضافة المفرطة إلى تراكم سائل البولي أمين في الماء، مما يزيد من الطلب الكيميائي الكيميائي (سمك القد) أو يُسبب تلوثًا ثانويًا. يجب تحديد الجرعة المثلى من خلال اختبارات على نطاق ضيق (عادةً ما تتراوح بين 50 و300 ملغم/لتر). 

فحص النوع: يؤثر الوزن الجزيئي ومحتوى المجموعة الأمينية للبولي أمينات على التأثير (على سبيل المثال، يتميز سائل البولي أمين منخفض الوزن الجزيئي بخصائص إزالة استحلاب قوية، بينما يتميز سائل البولي أمين عالي الوزن الجزيئي بخصائص تجلط جيدة). يجب اختيار النوع المناسب وفقًا لخصائص مياه الصرف الصحي (مثل محتوى الزيت ودرجة الاستحلاب). 

تأثير السمية: قد تُثبط بعض سوائل البولي أمين (مثل البولي أمينات الأليفاتية غير المعدلة) الكائنات الدقيقة في المعالجة الكيميائية الحيوية اللاحقة. إذا احتاجت مياه الصرف الصحي إلى معالجة كيميائية حيوية، فينبغي اختيار سوائل البولي أمين المعدلة منخفضة السمية (مثل كوبوليمرات إبيكلوروهيدرين-أمين). 

السمات الخاصة بالصناعة

سمات أخرى

القدرة على التوريد

مهلة

ورشة عمل التوليف لشركة جيوفانغ التكنولوجيا

مختبر جيوفانغ