王曉玉 葛樹(shù)生

大慶油田設(shè)計(jì)院

利用電化學(xué)技術(shù)處理含油污泥

王曉玉 葛樹(shù)生

大慶油田設(shè)計(jì)院

利用電化學(xué)技術(shù)處理油田含油污泥具有成本低、操作簡(jiǎn)單、環(huán)境友好的優(yōu)勢(shì)。利用電化學(xué)模型處理油田含油污泥，測(cè)定模型內(nèi)的石油類含量等指標(biāo)，考察反應(yīng)時(shí)間、電壓、電流參數(shù)對(duì)含油污泥降解的影響，以確定電解最佳參數(shù)。本試驗(yàn)用原油、水和泥沙模擬含油污泥，所用的固態(tài)物質(zhì)為研磨后的較細(xì)致泥土。試驗(yàn)選取65 V作為電解電壓；最優(yōu)電流為150m A；最優(yōu)降解時(shí)間為150 h。

含油污泥；電化學(xué)；石油降解；試驗(yàn)

利用電化學(xué)技術(shù)處理油田含油污泥具有成本低、操作簡(jiǎn)單、環(huán)境友好的優(yōu)勢(shì)。利用電化學(xué)模型處理油田含油污泥，測(cè)定模型內(nèi)的石油類含量等指標(biāo)，考察反應(yīng)時(shí)間、電壓、電流參數(shù)對(duì)含油污泥降解的影響，以確定電解最佳參數(shù)。

電化學(xué)技術(shù)處理含油污泥是將電極插入含油污泥并通入直流電，借助于電子遷移、電泳等聯(lián)合作用，含油污泥中的水分和烴類在外加電場(chǎng)的作用下發(fā)生定向遷移并且在陰極附近累積，固相組分向陽(yáng)極方向移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)相分離，回收水分、烴類和固相組分。

本試驗(yàn)用原油、水和泥沙模擬含油污泥，所用的固態(tài)物質(zhì)為研磨后的較細(xì)致泥土。試驗(yàn)條件為常溫常壓，污泥pH值為9.0。模擬含油污泥各組分的比重為原油0.1%、水65.0%、固態(tài)物質(zhì)34.9%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。

電解參數(shù)對(duì)含油污泥降解的影響如下：

（1）槽電壓對(duì)降解石油類的影響。在電化學(xué)反應(yīng)的諸多影響因素中，電壓的取值范圍是關(guān)鍵，它決定了電極是否發(fā)生反應(yīng)、反應(yīng)類型和反應(yīng)速率。試驗(yàn)陽(yáng)極采用Ti/RuO2—IrO2，不銹鋼陰極，電極面積10 cm2，極間距1.5 cm。從試驗(yàn)結(jié)果可看到，污泥中石油類的去除率為處理500 h時(shí)的數(shù)值，電壓為0～36V時(shí)，電流基本為零；當(dāng)外電壓大于36 V后，電流才開(kāi)始上升，電壓與電流呈非線性關(guān)系。在本試驗(yàn)條件下，對(duì)于處理污泥中石油類而言，電解電壓應(yīng)大于36V，考慮到反應(yīng)速率和能耗，可取電解電壓在50～100 V范圍內(nèi)，但100 V左右的電壓可達(dá)到并超過(guò)幾乎所有有機(jī)物的過(guò)電勢(shì)而發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，因此試驗(yàn)最終選取65V作為降解電壓。

（2）電流對(duì)降解效果的影響。對(duì)處理150、200 h時(shí)的模擬含油污泥在不同電流條件下石油類含量和能耗的影響情況分析如下：隨著電流的逐步增大，處理效果越來(lái)越好，但是能耗也越來(lái)越大。同時(shí)，處理時(shí)間加長(zhǎng)，能耗的上升幅度要比石油類的降解幅度大。在本試驗(yàn)中，150mA的電流對(duì)應(yīng)的電流密度僅為15mA/cm2，此時(shí)已經(jīng)達(dá)到了很好的降解效果，處理150 h時(shí)模擬污泥的石油類含量由1 105.9 mg/L降為575.1 mg/L，能耗為2.46× 10-3kW·h。使用電化學(xué)方法處理污泥時(shí)，電流沒(méi)有必要太高：一方面，過(guò)大的電流使得副反應(yīng)競(jìng)爭(zhēng)加劇；另一方面，通過(guò)功率增加而提升極間溫度對(duì)于提高降解率效果并不好。對(duì)于降解含油污泥而言，150mA的電流，可取得比較好的電化學(xué)降解效果，只是相應(yīng)的處理時(shí)間會(huì)長(zhǎng)些。

（3）電解時(shí)間的影響。在實(shí)驗(yàn)室溫度下，電流為150mA和初始石油類含量為1 000mg/L的條件下，測(cè)試300 h內(nèi)石油類含量隨電解時(shí)間的變化情況。隨著電化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，石油類含量隨著電解時(shí)間的增長(zhǎng)逐漸降低。原樣中石油類的含量為1 007.62mg/L、電解150 h時(shí)，測(cè)得石油類的含量為516.03 mg/L，此時(shí)石油類的去除率已達(dá)到48.8%；電解300h時(shí)，測(cè)得石油類含量為501.27mg/L，此時(shí)石油類的去除率達(dá)到50.3%。從對(duì)石油類的去除效果來(lái)看，電化學(xué)方法降解含石油類模擬污泥的效果非常好，電解能夠進(jìn)一步使有機(jī)物解聚，并進(jìn)一步反應(yīng)生成CO2和H2O。另外，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，石油類的濃度逐漸降低，降解率增加的幅度減小，能耗增大。所以，結(jié)合能耗考慮，試驗(yàn)將處理時(shí)間定為150 h。

綜上所述，通過(guò)模擬試驗(yàn)，最終確定電解最佳參數(shù)如下：選取65 V作為電解電壓；最優(yōu)電流為150mA；最優(yōu)降解時(shí)間為150 h。

（欄目主持張秀麗）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.6.039