1　前　言

　　目前,我國東部油田的開發(fā)大都已進(jìn)入中、后期,采出液中的含水率一般都達(dá)到70% ～90% ,油田的含油污水量非常大,污水處理的任務(wù)非常繁重。多年來,國內(nèi)各油田對(duì)含油污水的處理主要采用除油段+過濾段的工藝模式,其中除油段主要采用以下幾種方法去除污油: ( 1)物理法———主要去除浮油; (2)化學(xué)法———主要去除分散油; ( 3 ) 粗?；?mdash;——主要去除分散油; ( 4)氣浮法———主要去除浮油和分散油; (5)旋流分離法———主要去除浮油。由于這些除油方法或多或少地存在一些缺陷,因而使它們的使用效果和應(yīng)用范圍大打折扣,如物理法需要二次除油裝置;化學(xué)法對(duì)前段處理要求較高;氣浮法(包括溶氣氣浮、誘導(dǎo)氣浮和噴射氣浮)部件多、能耗高、穩(wěn)定性差等。電解氣浮(簡稱電氣浮)含油污水處理工藝是一種新型的含油污水處理方法,這種方法基于電解鹽水的原理[ 1～3 ] , 由于油田含油污水礦化度較高———即含有較多的鹽分。其中氯鹽占90% ,在電解污水的過程中,若使用惰性電極,在陽極和陰極將產(chǎn)生大量的O2、 Cl2 及H2 的微小氣泡,這些微小氣泡一方面可用于浮載污水中的懸浮固體及油類,另一方面, Cl2 及進(jìn)一步的電極反應(yīng)生成的各種強(qiáng)氧化劑,為殺滅細(xì)菌創(chuàng)造了條件。因此,這種污水處理方法兼有物理法、化學(xué)法及其他氣浮法的優(yōu)點(diǎn),并且具有獨(dú)特的殺菌效果。電氣浮室內(nèi)靜態(tài)試驗(yàn)及連續(xù)流動(dòng)態(tài)小試[ 4 ] ,確定了電極材料采用鈦鍍釕電極,電極形式采用復(fù)極式,控制參數(shù)為電流強(qiáng)度、流量和水力停留時(shí)間。極板間距僅控制槽電壓,從而影響電耗,減小極板間距可降低電耗,增大極板間距可增加電耗,極板間距通常取10～15 mm;電流強(qiáng)度大小決定了氫氣和氯氣產(chǎn)量,從而決定了除油、除懸浮物及殺菌的效果;極板面積通常由電流強(qiáng)度決定,工業(yè)應(yīng)用時(shí)最大電流密度為1600 A /m2 ;氣泡上浮速度為1. 0～1. 5 mm / s,水力停留時(shí)間為5～10 min。電氣浮現(xiàn)場(chǎng)小型試驗(yàn)說明油田含油污水處理應(yīng)采用多級(jí)電氣浮工藝,前段以除油除懸浮固體為主,后段以殺菌為主,除油率達(dá)70% ～90% ,殺菌率達(dá)97. 6%～100%。最優(yōu)工藝流程為:一級(jí)自然電氣浮(不投加藥劑的電氣浮) +投加絮凝劑+二級(jí)電氣浮;在加藥量相同的條件下,電氣浮處理效果明顯好于其他污水處理方法。本文作者在小試研究的基礎(chǔ)上,對(duì)電解氣浮含油污水處理工藝進(jìn)行了工業(yè)型試驗(yàn),研究結(jié)果為電氣浮處理技術(shù)在實(shí)際工程的廣泛應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

　　2　工業(yè)性試驗(yàn)

　　為了將電氣浮含油污水處理工藝應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際,需要進(jìn)行工業(yè)性試驗(yàn),以確定其實(shí)用性。

　　2. 1　試驗(yàn)裝置

　　工業(yè)性試驗(yàn)裝置的技術(shù)指標(biāo)為:處理規(guī)模為200 m3 /d;有效停留時(shí)間≤10 min。試驗(yàn)要求在進(jìn)入裝置的污水含油量不大于1000 mg/L的條件下,經(jīng)裝置處理后的污水指標(biāo)達(dá)到:含油量為20～30 mg/L;懸浮固體含量為10～20 mg/L;粒徑≥30μm的污油去除率達(dá)到90%以上;TGB 及SRB的去除率> 80%。試驗(yàn)裝置的系統(tǒng)原理如圖1所示。

圖1　電氣浮工業(yè)性試驗(yàn)裝置系統(tǒng)原理圖，F(xiàn)ig. 1　Schematic diagram of industrial test unit for electro2flotation

　　2. 2　含油污水指標(biāo)的測(cè)定

　　為了檢驗(yàn)工業(yè)性試驗(yàn)的效果,利用721型分光光度計(jì)、BP121S型電子天平、PYX2DHS2X型恒溫恒濕培養(yǎng)箱等儀器對(duì)含油污水原水的指標(biāo)進(jìn)行了測(cè)定,結(jié)果如下:

　　含油量為344 mg/L;

　　懸浮固體含量為575 mg/L;

　　TGB為6. 0 ×102 個(gè)/mL;　

　　SRB為2. 5 ×105 個(gè)/mL。

　　2. 3　試驗(yàn)流程

　　試驗(yàn)地點(diǎn)為江蘇油田安徽采油廠歐北聯(lián)合站,試驗(yàn)流程如圖2所示。

圖 2　試驗(yàn)流程圖，F(xiàn)ig. 2　Flow diagram of experiment

　　3　結(jié)果及分析

　　3. 1　試驗(yàn)結(jié)果

　　試驗(yàn)時(shí)間為2004年6月14～22日,試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

　　3. 2　結(jié)果分析

　　由表1中數(shù)據(jù)可見,經(jīng)裝置處量后的污水含油量最高為38. 8 mg/L,最低為7. 68 mg/L,除油率最高為89% ,最低為48%;懸浮固體含量最高為146mg/L,最低為27 mg/L,去除率最高為73% ,最低為30%;殺菌率達(dá)到99. 6% ～100% ,表明試驗(yàn)裝置的殺菌效果良好,除油效果較好,證明采用電氣浮技術(shù)可以達(dá)到油田含油污水除油的目的。且電氣浮含油污水處理工藝與其他含油污水處理工藝相比,藥劑投加量為常規(guī)工藝的1 /3,運(yùn)行電耗為0. 2 kW ·h /m3 ,總的運(yùn)行費(fèi)用約為常規(guī)工藝的40%～60%。

　　表1　電氣浮工業(yè)性試驗(yàn)數(shù)據(jù)，Table 1　Da ta of industr ia l test of electro2flota tio

　　但工業(yè)性試驗(yàn)結(jié)果與室內(nèi)試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)小型試驗(yàn)的結(jié)果相差較大,沒有全部達(dá)到試驗(yàn)要求的指標(biāo)值,電氣浮工藝對(duì)含油污水中懸浮固體的去除效果不佳,為此在實(shí)驗(yàn)中對(duì)其進(jìn)行了分析研究。實(shí)驗(yàn)中對(duì)含油污水原水中懸浮固體的粒徑分布專門進(jìn)行了測(cè)定,測(cè)定結(jié)果如表2所示。由表2可計(jì)算出懸浮固體顆粒平均粒徑為3. 2μm,且粒徑< 2. 6μm的懸浮固體顆粒占70%以上。表明含油污水原水中懸浮固體的粒度偏小,不加藥劑的“自然電氣浮”浮載微小懸浮固體顆粒的能力有限,這是導(dǎo)致懸浮物去除效果的不佳的一個(gè)重要原因。另外,經(jīng)分析發(fā)現(xiàn),現(xiàn)場(chǎng)未按要求投加藥劑,即只投加了絮凝劑,未配合投加凝聚劑,且藥劑已基本失效(超過保質(zhì)期) 。在檢測(cè)、分析的基礎(chǔ)上,調(diào)整了試驗(yàn)方案,再次進(jìn)行了試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)按室內(nèi)及現(xiàn)場(chǎng)小試篩選的藥劑品種和投加量投加藥劑,再觀測(cè)效果。經(jīng)過一級(jí)自表2　含油污水懸浮固體粒度分布表。Table 2　Particle size d istr ibution of SS in o ily sewage

　　電氣浮處理后的含油污水,投加30 mg/L合格的混凝劑(干劑) ,達(dá)到了水質(zhì)清澈的效果,再經(jīng)過二級(jí)電氣浮處理后,經(jīng)檢測(cè),含油量、懸浮固體含量及殺菌率等指標(biāo)均達(dá)到了試驗(yàn)要求的指標(biāo)值,且與室內(nèi)試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)小型試驗(yàn)的結(jié)果相吻合。

　　4　結(jié)　論

　　電氣浮工藝應(yīng)用于油田含油污水處理,具有良好的殺菌效果,在投加少量藥劑的情況下,亦具有較好的除油、除懸浮固體的效果;電氣浮裝置可以發(fā)揮除油、殺菌一體化的作用,具有現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)應(yīng)用的可行性。在投加同樣藥劑量的情況下,電氣浮的水處理效果明顯優(yōu)于其他水處理工藝;電氣浮工業(yè)裝置的最優(yōu)工藝流程為:一級(jí)自然電氣浮→投加混凝劑→二級(jí)電氣浮。經(jīng)電氣浮處理后除油率最高可達(dá)89% ,懸浮固體去除率最高為73% ,最低為30%;殺菌率達(dá)到99. 6%～100% ,達(dá)到了氣浮除油的要求。電氣浮含油污水處理工藝與其他含油污水處理工藝相比,藥劑投加量為常規(guī)工藝的1 /3,運(yùn)行電耗為0. 2 kW·h /m3 ,總的運(yùn)行費(fèi)用約為常規(guī)工藝的40%～60%。而且電解水無二次污染,電解殺菌不產(chǎn)生抗藥性,既滿足了處理要求,又降低了運(yùn)行成本,同時(shí)還較好地解決了人為因素造成的水質(zhì)波動(dòng)問題。該新型的處理工藝經(jīng)過進(jìn)一步的生產(chǎn)實(shí)踐檢驗(yàn)及裝置的定型以后,在油田含油污水處理領(lǐng)域?qū)⒕哂袕V闊的應(yīng)用前景。目前,江蘇油田安徽采油廠歐北聯(lián)合站正在進(jìn)行工業(yè)性試用,江蘇油田設(shè)計(jì)院正在進(jìn)行裝置的定型化研究。

參考文獻(xiàn)

　　[ 1 ] 張登慶,等. 電氣浮含油污水處理工藝研究與應(yīng)用. 油氣田地面工程, 2004, (2) : 7～8

　　[ 2 ] 日根文男. 電解槽工學(xué). 北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 1985

　　[ 3 ] 張林生, H1Hahn. 鉑電極電解氣浮的研究. 中國給水排水, 1993, (6) : 4～9

　　[ 4 ] 強(qiáng)自杰. 排水工程(下冊(cè)) (第4版). 北京:中國建筑工業(yè)出版社, 2000