電絮凝技術對含聚油田污水的去除效果研究

張博文

(東北石油大學 黑龍江 大慶 163000)

電絮凝技術對含聚油田污水的去除效果研究

張博文

(東北石油大學 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逐漸成為一個急需解決的課題。電絮凝技術由于其基礎設施成本低、裝置簡單緊湊、操作簡單、自動化程度高、抗水力沖擊負荷強等優(yōu)點，已成為一項具有較強競爭力的水處理技術。傳統(tǒng)的采出水處理流程中，大量的加藥使經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擔。本文對電絮凝技術處理含聚油田污水操作條件等方面進行了初步的研究。

一、實驗條件

1.實驗樣品

采油污水取自黑龍江大慶油田，其水質參數(shù)見表1：

表1 大慶油田含聚采油污水水質

2.儀器與設備

電解池為自制800mL反應池，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。調整不同的實驗條件(實驗過程中，通過調整電解電壓，保持電流密度恒定)進行實驗。結束后，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

在電化學反應過程中，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時達到最佳，當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與去除率的關系曲線

3.電流密度的影響

當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系曲線

4.極板間距的影響

當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，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系曲線

5.電解時間的影響

當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，結果見表4。

表3 因素和水平

表4 正交試驗結果

由表1-7可以看出，各因素對實驗結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。將電絮凝處理后產水水質與GB8978—1996《污水綜合排放標準》進行比較，結果表明處理后水質符合國家二級排放標準。對比結果見表5：

表5 電絮凝處理后水質與國家二級排放標準的對比

四、結果與分析

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，工藝技術簡單，處理后水質指標達到國家工業(yè)污水二級排放標準。

張博文(1994-)，男，碩士，東北石油大學，研究方向：提高采收率。