張博文

(東北石油大學(xué) 黑龍江 大慶 163000)

電絮凝技術(shù)對含聚油田污水的去除效果研究

張博文

(東北石油大學(xué) 黑龍江 大慶 163000)

在自制的電解槽中，采用電絮凝法處理含聚合物的采油污水，分別研究了不同因素對污水處理效果的影響，確定了最佳電絮凝條件。在此條件下對污水進(jìn)行處理，處理后COD和聚合物的去除率分別為69.3%和51.4%。

電絮凝；采油污水；聚合物

近年來，隨著我國油田采油技術(shù)的不斷發(fā)展，使采收率得到了較大的提高，隨之而來的采出水的處理難度逐漸增大。研究簡單、有效及環(huán)保的采出水處理技術(shù)逐漸成為一個急需解決的課題。電絮凝技術(shù)由于其基礎(chǔ)設(shè)施成本低、裝置簡單緊湊、操作簡單、自動化程度高、抗水力沖擊負(fù)荷強等優(yōu)點，已成為一項具有較強競爭力的水處理技術(shù)。傳統(tǒng)的采出水處理流程中，大量的加藥使經(jīng)處理的水回注到地下后對地層的生態(tài)環(huán)境造成破壞，電絮凝技術(shù)使回注水在下一周期被開采出來時，不會給后續(xù)的污水處理工作增加額外負(fù)擔(dān)。本文對電絮凝技術(shù)處理含聚油田污水操作條件等方面進(jìn)行了初步的研究。

一、實驗條件

1.實驗樣品

采油污水取自黑龍江大慶油田，其水質(zhì)參數(shù)見表1：

表1 大慶油田含聚采油污水水質(zhì)

2.儀器與設(shè)備

電解池為自制800mL反應(yīng)池，陽極為金屬板(鋁板或鐵板)，陰極為石墨板，面積均為50cm。WYJ型直流穩(wěn)壓穩(wěn)流電源，PHSJ一4B型酸度計，723型可見光分光光度計，HI98703濁度測定儀。

3.實驗方法

將600mL含聚采油污水水樣置于電解池中，插入電極，將電極與直流穩(wěn)壓穩(wěn)流電源相連接。調(diào)整不同的實驗條件(實驗過程中，通過調(diào)整電解電壓，保持電流密度恒定)進(jìn)行實驗。結(jié)束后，靜置一定時間，并取一定量的處理后水樣，測定水樣的COD和聚合物的含量。所采用分析方法如下：

化學(xué)耗氧量(CODcr)：重鉻酸鉀一濃硫酸法。

聚合物：次氯酸鈉氧化法。

pH值：pH計。

濁度：濁度儀。

二、工藝參數(shù)對處理效果的影響

1.電極材料的比較

在電化學(xué)反應(yīng)過程中，電極材料的選擇往往起著重要作用。在電絮凝過程中，用于水處理的電極材料必須是對人體和環(huán)境無毒無害的。鐵鋁材料無毒、價格低廉，且生活中隨處可得，因而成為很好的電絮凝極材料。本次實驗分別采用鐵和鋁做陽極，在相同條件下，研究其對原水樣電絮凝后的效果。結(jié)果如表2所示：用鋁板做陽極的處理效果要略好于鐵板，同時鋁的絮狀物是白色的，而鐵的絮凝物是紅綠色的，所以鐵電極會對處理后水樣的色度有一定的影響。

表2 電極材料對含聚污水處理效果的影響

2.初始PH值的影響

當(dāng)電流密度7mA/cm2，電解時間8min，極板間距3cm時，pH值對COD和聚合物的去除率的影響如圖1所示，污水中COD和聚合物的去除率在pH約為9時達(dá)到最佳，當(dāng)pH大于9時，去除率會隨著pH值的增加而降低。在pH為酸性和中性時，污水中COD和聚合物的去除率較低，且在中性時去除率最差。

圖1 pH與去除率的關(guān)系曲線

3.電流密度的影響

當(dāng)pH為8.2，電解時間8min，極板間距3cm時，電流密度對COD和聚合物的去除率的影響如圖2所示。隨著電流密度的增大，COD和聚合物的去除率增大，當(dāng)電流強度增大到一定程度時，即7mA/cm2，兩者的去除率基本趨于穩(wěn)定。

圖2 電流密度與去除率的關(guān)系曲線

4.極板間距的影響

當(dāng)pH為8.2，電流密度7mA/cm2，電解時間8min時，極板間距對COD和聚合物的去除率的影響如圖3所示。在實驗范圍內(nèi)，COD和聚合物的去除率隨極板間距的增大而增大然后再減小，但受極間距的影響很小，極板間距在3cm左右時為最佳。

圖3 極板間距與去除率的關(guān)系曲線

5.電解時間的影響

當(dāng)pH為8.2，電流密度7mA/cm2，極板間距3cm時，電解時間對COD和聚合物的去除率的影響如圖4所示。隨著電流密度的增大，COD和聚合物的去除率增大，當(dāng)電流時間增大到7min時，兩者的去除率基本趨于穩(wěn)定。

圖4 電解時間與去除率的關(guān)系曲線

三、最佳工藝條件的確定

最佳的電絮凝條件

通過不同影響因素的實驗，確定了應(yīng)用電絮凝法處理含聚采油污水的工藝參數(shù)，根據(jù)上述工藝參數(shù)確定一個4因素3水平的正交實驗，因素和水平如表3所示。用正交表L9(34)安排實驗，結(jié)果見表4。

表3 因素和水平

表4 正交試驗結(jié)果

由表1-7可以看出，各因素對實驗結(jié)果的影響的主次順序：D>A>B>C，即pH是主要因素，其影響大于電流密度，大于電解時間，極板間距的影響最小。從提高COD和聚合物的去除率方面考慮，可確定最優(yōu)操作條件是：A2B3C2D2，即電流密度為7mA/cm2，電解時間8min，極板間距3cm，pH為9.0。

將在最優(yōu)條件下處理后的含聚采油污水水樣進(jìn)行靜置沉淀，靜置大約80min，其濁度值趨于穩(wěn)定，繼續(xù)靜置，溶液濁度變化不明顯，穩(wěn)定在3～4NTU。由此認(rèn)為，污水在最優(yōu)條件下電絮凝后，靜置80min為宜。將電絮凝處理后產(chǎn)水水質(zhì)與GB8978—1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行比較，結(jié)果表明處理后水質(zhì)符合國家二級排放標(biāo)準(zhǔn)。對比結(jié)果見表5：

表5 電絮凝處理后水質(zhì)與國家二級排放標(biāo)準(zhǔn)的對比

四、結(jié)果與分析

1.利用電絮凝法處理含聚采油污水時，金屬鋁是較為理想的陽極材料。正交實驗顯示pH值對污水處理效果影響最大，其次為電流密度、電解時間、極板間距影響最小。

2.最優(yōu)條件為：電流密度7mA/cm2、電解時間8min、極板間距3cm、原水pH9.0。在此條件下對污水進(jìn)行處理，處理后COD和聚合物的去除率分別為69.3%和51.4%。采油污水通過電絮凝處理后后，沉降80min，原水濁度由17.4NTU降到3～4NTU。

3.電絮凝法處理含聚采油污水，工藝技術(shù)簡單，處理后水質(zhì)指標(biāo)達(dá)到國家工業(yè)污水二級排放標(biāo)準(zhǔn)。

張博文(1994-)，男，碩士，東北石油大學(xué)，研究方向：提高采收率。