顺北油气田 地下苦咸水分析
5月31日收到金龙送来水样1个（25L*2桶），请标记为顺北原水1#及顺北原水2#。
理化性质
- 两桶水样均为澄清略有白色浑浊，无明显气味；
- pH均为7.62，电导率均为24.68 mS/cm，密度~1.016 g/mL；
- 初步先确认两桶原水理化性质一致，为同一样品；
- 0.22μm UF滤膜可滤性好，说明原水中悬浮TSS含量很少。
- 取800mL真空抽滤，记录过滤时长及不溶物干量，每个样品重复测试了3次；初步结果显示0.22μm UF膜在~1bar负压下通量 >10000 L h -1 m -2
- 过滤1000mL原水后UF膜上残留一层黄色滤饼层，颜色较为明显，其质量很低说明水中悬浮固体（TSS）不高于2.5 mg/L。
- 过滤前原水为轻度浑浊，过滤后完全澄清透明。
| 样品编号 | 样品体积 /mL | 不溶物质量 /g | TSS /ppm | UF膜有效面积 /cm2 | 过滤时间 /s | UF膜通量 /LMH |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 顺北原水1# | 800 | <0.002 | <2.5 | 12.6 | 197 | 11600 |
| 顺北原水2# | 800 | <0.002 | <2.5 | 12.6 | 182 | 12700 |
成分分析
分析结果
- 水质分析显示水样总TDS为 19000 mg/L，电导率24600 μS/cm，pH 7.62，与前期掌握信息一致；
- 水样中TSS含量不高（<2.5ppm），有机污染物物含量不高（仅18.6 ppm），同时溶解SiO2仅 9.6ppm，水质较好适合使用RO进行处理；
- 水样中硫化物、Fe、Al、Mn等膜污染物未检出，水质较好适合使用RO进行处理；
- 水质分析确认顺北原水为CaSO4近饱和水样，其中Ca2+高达25 mmmol/L，（高于原始估计值 ~20 mmol/L），因此Na2CO3投加量及污泥产出均为原始估计值的1.25倍。
| 组分 | 浓度 ppm | 浓度 mmol/L |
|---|---|---|
| 主要阳离子 | ||
| Na+ | 5730 | 249 |
| Ca2+ | 986 | 24.7 |
| Mg2+ | 391 | 16.2 |
| K+ | 36 | 0.92 |
| Sr2+ | 14.7 | 0.17 |
| 主要阴离子 | ||
| Cl- | 6990 | 197 |
| SO42- | 3790 | 39.5 |
| HCO3- | 32 | 0.53 |
| 潜在膜污染物 | ||
| SiO2 | 9.6 | |
| COD | 18.6 | |
| TSS | <2.5 |
过程数据
滴定
碱度
- 取211 g 原水（207.7 mL），用0.1 M HCl标准溶液（准确浓度0.09876 M）进行滴定，其滴定谱图如下
- 分析结果显示游离[OH-]=0，[CO32-]=0，[HCO3-]=5.28×10-4 mol/L，折合 32 mg/L。
Cl-
- 准确移取2.00 mL原水，加少量HNO3酸化后，用0.1 M AgNO3（准确浓度0.9789 M）进行滴定，其谱图如下：
- 分析结果显示[Cl-] 为 0.197 mol/L，折合 6990 mg/L
SO42-
- 准备移取2.00 mL原水，在H2O-Eth混合体系中利用0.05 M Pb(NO3)2标准溶液（准确浓度0.04966 M）进行滴定，其谱图如下：
- 分析结果显示 [SO42-] 为0.0395 mol/L，折合3790 mg/L
- SO42-
ICP
利用电感耦合等离子体发射光谱仪（PE Optima 8000）对原水进行了测定，结果如下：
| 测试条目 | 浓度 ppm |
|---|---|
| 碱金属 | |
| Li+ | 0.46 |
| Na+ | 5730 |
| K+ | 36 |
| 碱土金属 | |
| Mg2+ | 391 |
| Ca2+ | 986 |
| Sr2+ | 14.7 |
| Ba2+ | 0.02 |
| 潜在膜污染物 | |
| SiO2 | 9.6 |
| 总Fe | <0.1 |
| 总Al | <0.1 |
| 总Mn | 0.18 |
| 总P | 0.22 |
IC
Cl-已滴定分析为 6990 mg/LSO42-已滴定分析为 3850 mg/L
COD
使用国标 GB11914-89 水质 化学需氧量的测定 重铬酸盐法对顺北原水水样进行了实验分析。分析结果显示其COD为 18.6 ppm。
TC/TN
TC/TN（去生环测试，请教王晋）- 仪器故障目前未完成
除钙试验
- 经精确分析，顺北原水水样中[Ca2++] 为986 mg/L，折合24.7 mmol/L；[Mg2+] 为391 mg/L，折合16.2 mmol/L；[HCO3-] 为32 mg/L，折合0.53 mmol/L；
- 为了以CaCO3↓形式去除原水中的Ca2+，需要（1）向原水中投加0.53 mmol的 NaOH，将HCO3-完全转化为CO32-并生成CaCO3沉淀；（2）剩余Ca2+需要向其中再加入Na2CO3 24.2 mmol，折合2.57 g，将Ca2+完全去除；
- 为了实现精确投加，我们事先精确配制了2.00 mol/L浓度的NaOH及Na2CO3标准溶液。据此推算NaOH溶液的投加量应为 0.27 mL，而Na2CO3溶液的投加量为 12.7 mL；
- 取四组顺被原水样品1000 mL，先投加0.27 mL NaOH标准液，接着再分别投加 0%，90%，100%和110%的Na2CO3标准溶液（体积分别为0、11.5、12.7及14.0 mL），观察沉降过程，结果如下（其中左上为投加Na2CO3前原水，右上为加药并搅拌30min后原水，左下为静置沉淀30min后水样，右下为静置沉淀4.5h后水样）。试验结果显示CaCO3沉淀较容易沉降，且Na2CO3稍过量时（110%投加）沉淀更容易迅速沉降。
- 取上述样品上清夜，针头过滤，留样测ICP（Ca2+\Mg2+\Sr2+\Ba2+, Na+/K+/
Li+,Fe/Al/Mn） - 0.22μm UF滤膜可滤性测试（UF通量模拟）
结垢倾向分析
- HCl再酸化，pH调整至5–6.5
- 初步计划采用蒸发法，蒸发浓缩3-4倍（模拟67-75% RO 得水率），仔细观察溶液结垢析出情况（夹套烧杯透明度变化）
- 留蒸发后样品，需要时再分析。
Na2CO3加量检测点问题
Ca浓度 ~24.7 mmol/L（原水中），尝试用2M Na2CO3标准液滴定原水
- 取200 ml 原水，用2M Na2CO3滴定，查看谱图
- 取200 ml 原水，先加少量的NaOH（反应掉HCO3-）,再用2M Na2CO3滴定，查看谱图
- 取160 ml 原水和40ml 高纯水混合，重复上述实验