采油污水的电气浮处理技术研究

曹伟丽，王彦龙，郭明，王益军，屈撑囤

(1.延长油田股份有限公司子长采油厂，陕西 延安 717300;2.延长油田股份有限公司定边采油厂，陕西 榆林 718600;3.陕西黄陵煤化工有限责任公司，陕西 延安 727300;4.克拉玛依市三达有限责任公司，新疆 克拉玛依 834000;5.西安石油大学 化学化工学院，陕西 西安 710065)

采油污水是伴随着注水开发产生的一种多相体系，其组成包括悬浮固体、油、无机盐、细菌，还含有一定量的溶解性有机物(残留的杀菌剂、黏土稳定剂、阻垢缓蚀剂等)，因此，回注时要对其进行有效处理。目前采油污水回注处理技术主要有化学絮凝-沉降、溶气气浮、微生物处理等方法，其中化学絮凝-沉降需要的构筑物多、一次投资较大;溶气气浮容易造成水中溶解氧含量高、腐蚀加剧;微生物处理要求水质、水量相对稳定，污水组成变化容易引起处理效果的波动。电气浮技术是废水在直流电场作用下，水被电解，在阳极析出O2和Cl2，在阴极析出H2，电解产生的气泡粒径很小，且密度也小，因此气泡截获杂质微粒的能力比溶气气浮、机械叶轮气浮要高，而且浮载能力也高，是近年污水处理技术研究的热点之一［1］。本文采用电气浮技术对其进行处理，探讨了电极材料、电极形式、极板间距、电流强度、电导率等与处理效果之间的关系。

1 实验部分

1.1 材料与仪器

所用装置主要有反应槽、电极板、直流电源等，其中反应槽有机玻璃材质，体积为500 mL;电极板可根据需要调换，极板间距可调，检测水样取自反应槽下端。延长油田定边采油厂污水组成见表1。

表1 污水组成Table 1 The analysis results of produced-water

1.2 实验方法

污水以石墨为电极(面积20 cm2)，极板距离为1.5 cm时，电流密度为200 A，电气浮处理20 min。依据SY/T 5329—2012(碎屑岩油藏注水水质指标及分析方法)规定分析悬浮物含量、含油量、细菌含量。

2 结果与讨论

2.1 电流密度对处理效果的影响

表2 电流密度对悬浮物、含油量去除率的影响Table 2 Influence of current density to removal rate of suspended solids and oil content

由表2 可知，随着电流密度的增加，悬浮物、含油量去除率逐渐增大，当电流密度超过200 A 时，悬浮物、含油量去除率增加幅度减缓。这是因为随着电流密度增加，产生的微小气泡的数量增加，污水中悬浮颗粒被气泡“携裹”至表面的量多，因此悬浮物、含油量去除率高［2］;但当电流密度超过200 A时，系统产生的微小气泡数量增加幅度减缓，因此悬浮颗粒的去除率减缓。

2.2 电气浮时间对处理效果的影响

电气浮时间与悬浮物、含油量去除率之间关系见表3。

表3 电气浮时间与处理效果的关系Table 3 Effect of treatment of electric float to removal rate

由表3 可知，随着电气浮处理时间的增加，悬浮物、含油量去除率逐渐增大，处理时间超过20 min时，悬浮物、含油量去除率减缓。这是因为电气浮中气泡直径较小(一般为10 ～40 μm，而常规气浮为80 ～100 μm)，气泡与悬浮颗粒的吸附造成体系密度降低，因此随着处理时间的增长，污水中悬浮颗粒被气泡带至表面的量增加，悬浮物、含油量去除率高［3-5］。

2.3 电极板间距对处理效果的影响

极板距离与悬浮物、含油量去除率之间关系见表4。

表4 电极板间距对处理效果的影响Table 4 Effect of the electrode spacing to removal rate

由表4 可知，随着极板间距的增加，悬浮物、含油量去除率逐渐降低，板间距离超过1.5 cm 时，悬浮物、含油量去除率减缓。这是因为极板间距增大，单位体积内产生的气泡密度降低［2］，悬浮物、含油量去除率减小。

2.4 电极材料对处理效果的影响

当电极面积为20 cm2，电气浮时间为20 min，电流密度为200 A，极板距离为1.5 cm 时，电极材料与悬浮物、含油量去除率之间关系见表5。

表5 电极材料对处理效果的影响Table 5 Effect of the electrode materials to removal rate

由表5 可知，以钛电极效果最好，其次为石墨、铝、铁电极。这是因为钛极板释放的气泡均匀且量大，对悬浮物、含油量去除效果好［3］。

2.5 电气浮处理前后的水质对比

污水电气浮处理前后的水质对比见表6。

表6 电气浮处理前后的水质对比结果Table 6 The results of produced-water quality before and after the treatment of electric float

由表6 可知，处理后水达到了标准要求的水质指标，同时产生的Cl2可有效地抑制水中微生物的滋生，降低硫化物的含量，减轻管道内局部点腐蚀及对地层的堵塞［3］。

3 结论

(1)电极材料为石墨时，电气浮处理含油污水的条件为:电气浮时间为20 min，极板距离为1.5 cm，电流密度超过200 A。

(2)处理后污水的悬浮物含量、含油量、SRB 及TGB 含量分别由处理前的88.3 mg/L、106 mg/L、104和105个/mL 下降到1. 6 mg/L、2. 1 mg/L、101和102个/mL。

［1］ 李志健，付政辉.电气浮技术处理含油废水的研究进展［J］.工业水处理，2009，29(10):5-8.

［2］ 张登庆，任连锁，裴峻峰，等.电气浮技术在油田采出水处理中的应用研究［J］. 石油矿场机械，2002，31(2):11-14.

［3］ 任连锁，郑杰. 电气浮处理含油污水技术研究与应用［J］.小型油气藏，2006，11(1):58-61.

［4］ 陈宗琪，王光信，徐桂英.胶体与界面化学［M］.北京:高等教育出版社，2001.

［5］ 赵振国.应用胶体与界面化学［M］.北京:化学工业出版社，2008.