电絮凝法处理渭北油田污水的研究

郭庆行，曾浩见，陈　武，梅　平

(1.中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津300452；2.长江大学化学与环境工程学院，湖北 荆州434023)

电絮凝法处理渭北油田污水的研究

郭庆行1，曾浩见2，陈武2，梅平2

(1.中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津300452；2.长江大学化学与环境工程学院，湖北 荆州434023)

摘要：采用电絮凝法对渭北油田污水进行处理，用铝极板作为组合电极，考察了电流强度、极板间距以及电解时间等因素对浊度去除效果的影响。结果表明，在电流强度为1.5 A、电解时间为10 min、极板间距为6 cm时，油田污水的浊度显著降低，去浊率达到95%，除油率为97%，并且具有较好的杀菌效果。

关键词：电絮凝法；油田污水；浊度；除油率

油田开采过程中会产生大量的油田污水，污水的排放会对环境造成严重的影响和不可挽回的损失，油田污水经过处理后回注地层已成为当前各大油田节约成本、减少对环境污染的一种行之有效的方法[1]。絮凝技术是油田污水处理中比较成熟、常用的处理手段，常见的有化学药剂絮凝法、电絮凝法等，其中电絮凝法是一种绿色、高效、环境友好型方法[2]。

作者以中国石化渭北油田污水作为研究对象，采用铝极板作为组合电极，考察电流强度、极板间距、电解时间等因素对渭北油田污水浊度的去除效果，优化电絮凝工艺条件，在最优条件下考察电絮凝法对渭北油田污水的除油效果和杀菌效果[3]。

1实验

1.1　材料与仪器

水样：渭北油田采出水，污水水质情况见表1。

表1　渭北油田污水水质情况Tab.1　Quality situation of Weibei Oilfield sewage

WYJ型直流稳压稳流电源，上海稳凯电源设备有限公司；塑料电解槽(2 L)，德州宇昂塑胶制品有限公司；铝极板，东莞凯迪金属材料有限公司；OrionAQ 4500型浊度计，上海必发生化科技有限公司；UV2450型紫外分光光度计，日本岛津；细菌测试瓶，北京北信科仪分析仪器有限公司。

1.2　方法

先通过单因素实验考察电絮凝法的电流强度、极板间距、电解时间等因素对污水浊度的去除效果，确定正交实验的因素和水平。再通过正交实验确定最优条件，最后在最优条件下对污水进行处理。

2结果与讨论

2.1　电流强度对浊度去除效果的影响

在电解时间为5 min、极板间距为2 cm、水样1 L、静置30 min的条件下，分别选取电流强度为 0.5 A、0.75 A、1.0 A、1.25 A、1.5 A、2.0 A，考察电流强度对浊度去除效果的影响，结果如图1所示。

由图1可知，在电流强度为0.5~2.0 A时,随着电流强度的增大，浊度逐渐减小，当电流强度达到1.0 A时，浊度基本保持在10 NTU左右后达到稳定，考虑到能耗，将1.0 A、1.25 A、1.5 A作为电流强度的3个水平。

图1　电流强度对浊度去除效果的影响Fig.1　Effect of current intensity on turbidity removal efficiency

2.2　极板间距对浊度去除效果的影响

在电解时间为5 min、电流强度为1.0 A、水样1 L、静置30 min的条件下，分别选取极板间距为 2 cm、4 cm、6 cm、8 cm、10 cm、12 cm，考察极板间距对浊度去除效果的影响，结果如图2所示。

图2　极板间距对浊度去除效果的影响Fig.2　Effect of plate spacing on turbidity removal efficiency

由图2可知，在极板间距为2~12 cm时，随着极板间距的增大，浊度明显增大，在极板间距为2 cm时，水样的浊度最小，将2 cm、4 cm、6 cm作为极板间距的3个水平。

2.3　电解时间对浊度去除效果的影响

在极板间距为2 cm、电流强度为1.0 A、水样1 L、静置30 min的条件下，分别选取电解时间为 1 min、2.5 min、5 min、7.5 min、10 min、12.5 min、15 min，考察电解时间对浊度去除效果的影响，结果如图3所示。

由图3可知，在电解时间为1~10 min时，随着电解时间的延长，浊度逐渐减小，在电解时间为10~15 min时，浊度逐渐增大。这可能是因为，随着电解时间的延长，金属极板容易发生钝化形成一层疏松保护膜，影响铝电极溶解和自由基的产生，导致絮凝剂铝离子产生量减少和氧化效果减弱，继续延长电解时间对去浊效果影响不大；并且随着电解时间的延长电能消耗增加，处理成本随之增加[4]。因此，将5 min、7.5 min、10 min作为电解时间的3个水平。

图3　电解时间对浊度去除效果的影响Fig.3　Effect of electrolysis time on turbidity removal efficiency

2.4　正交实验设计与结果分析

以电流强度、极板间距和电解时间为考察因素，以浊度为考核指标，采用L9(33) 正交实验确定最佳反应条件，静置时间为30 min，处理水样为1 L。正交实验的因素与水平如表2所示，正交实验的结果与分析如表3所示。

表2　正交实验的因素与水平Tab.2　The factors and levels of orthogonal experiment

表3　正交实验的结果与分析Tab.3　The results and analysis of orthogonal experiment

由表3可知，各因素对电絮凝法污水浊度去除效果的影响主次顺序为：电流强度>极板间距>电解时间，其中电流强度为主要影响因素，极板间距和电解时间次之。确定最优条件为：电流强度1.5 A、极板间距6 cm、电解时间10 min。

2.5　最优条件下电絮凝法对油田污水的处理效果

在电流强度1.5 A、极板间距6 cm、电解时间10 min的最优条件下处理1 L水样，静置30 min，测定浊度、含油量、细菌含量，结果见表4。

表4　渭北油田污水处理后水质情况Tab.4　Quality situation of Weibei Oilfield sewage after treatment

由表4可知，在最优条件下，对渭北油田污水进行电絮凝处理后，污水浊度和含油量显著降低，去浊率达到95%，除油率达到97%，同时具有较好的杀菌效果[5]。

3结论

采用电絮凝法对渭北油田污水进行处理，用铝极板作为组合电极，通过单因素实验和正交实验确定最优处理条件为：电流强度1.5 A、极板间距6 cm、电解时间10 min。在最优条件下，对渭北油田污水进行电絮凝处理后，其浊度为5.4 NTU，去浊率达到95%，含油量为1.865 mg·L-1，除油率达到97%，同时具有较好的杀菌效果。

参考文献：

[1]张俊,杨敬一，徐心茹.电絮凝技术处理油田含油污水的研究[J].现代化工,2013,(1):52-54，56.

[2]张峰振,杨波,张鸿,等.电絮凝法进行废水处理的研究进展[J].工业水处理,2012,32(12):11-16.

[3]陈武.三维电极处理几种模拟有机废水研究[D].武汉：华中科技大学,2007.

[4]衣丽霞,董景岗,项军.电絮凝法处理采油污水试验研究[J].盐业与化工,2011,40(1):34-37.

[5]李静波,赵璇,解明曙.双铝电极电絮凝-微滤法去除饮用水中细菌的实验研究[J].内蒙古环境保护,2006,18(3):9-13.

Study on Treatment of Weibei Oilfield Sewage by Electro-Coagulation Method

GUO Qing-hang1，ZENG Hao-jian2，CHEN Wu2，MEI Ping2

(1.CNOOCEnerTech-Drilling&ProductionCo.，Tianjin300452，China；

2.CollegeofChemistryandEnvironmentalEngineering，YangtzeUniversity，Jingzhou434023,China)

Abstract：The electro-coagulation method was applied to treat Weibei Oilfield sewage.Aluminum plate was used as composite electrode,the effects of current intensity,electrode spacing and electrolysis time on turbidity removal efficiency were studied respectively.Results showed that,the turbidity of oilfield sewage was significantly decreased under the following conditions:current intensity of 1.5 A,electrolysis time of 10 min,electrode spacing of 6 cm.The removal rate of turbidity was 95%.The oil removal rate was 97%.This method had good sterilization effect.

Keywords：electro-coagulation method;oilfield sewage;turbidity;oil removal rate

中图分类号：X 740.3

文献标识码：A

文章编号：1672-5425(2015)05-0061-03

doi：10.3969/j.issn.1672-5425.2015.05.016

通讯作者：

作者简介：郭庆行(1987-)，男，山东泰安人，工程师，主要从事海上油田生产管理工作；梅平，教授，E-mail：meipinghb@126.com。

收稿日期：2015-03-05

基金项目：中国石化华北分公司科研项目(2014-ZC0613-0039)