电气浮法处理钻井废水实验研究_李祥华

·14·2005年6月油气田环境保护治理技术电气浮法处理钻井废水实验研究李祥华1魏平方2邓皓3赵彩珍4(1.江苏石油勘探局钻井处；2.长江大学化学与环境工程学院；3.中国石油天然气集团公司环境工程技术中心；4.陕西省西安市环境保护研究所)摘要对电气浮法处理模拟钻井废水进行了实验研究，分析了工艺参数（电气浮时间、电极间距、电气浮后静止停留时间、废水温度和电流密度）对电气浮法处理效果的影响。实验结果表明，电气浮法处理钻井废水受许多因素的影响，掌握这些因素对电气浮处理的影响规律，有助于合理选取最佳参数，达到既高效又节能地处理钻井废水的效果。研究结果表明：最佳电气浮时间为10min，电极间距推荐选用1.0cm，电气浮后静止停留时间选用5min，废水适宜处理温度为30～50℃，选择电流密度小、电气浮处理时间长的组合工艺能达到最佳处理效果。关键词钻井废水处理工艺电气浮法实验研究0引言钻井废水是油气田开发中产生的主要废水之一，随着我国石油工业的发展，钻井数量日益增多，钻井废水量也相应增大；而随着钻井泥浆技术的不断发展，钻井废水处理难度也越来越大；同时钻井作业面广，流动性强，对环境的危害性很大。目前，国内钻井废水还没有理想的处理方法，利用现有的方法及设备处理日趋复杂的钻井废水已远远不能满足日益严格的排放标准（GB8978-1996）。因此，适时研究钻井废水处理新方法，提高处理效率，是企业急需解决的问题之一。电气浮法是运用电化学方法来去除钻井废水中的悬浮物、油类、有机物等有害杂质的一种方法。处理时，将正负相间的多组电极安插于废水中，并通以直流电，通过产生的电解、颗粒极化、电泳、氧化、还原、电解产物间及废水间的相互作用等除去废水中污染物，达到净化废水的目的。1实验1.1设备GC-2型硅充电机，徐州无线电三厂722型分光光度计，上海分析仪器总厂DDS-11型电导率仪，上海光电仪器厂DJS-1型电导电极，上海电光器件厂TG328A分析天平，湘仪天平仪器厂1.2方法实验中为了简化钻井废水，采用模拟钻井废水，即自配的钠般土悬浊液及钻井液基浆的高倍稀释物为处理废水。实验时，固定其它参数，改变其中一个要研究的影响参数X，当参数变化时，记录浊度去除效率或出水水质（剩余浊度）随时间变化的关系，从而研究该参数对电气浮法处理钻井废水的影响。实验电极采用铝电极，电极联结为两块电极的单极联结。2结果与讨论2.1电气浮时间对处理效果的影响实验表明，电气浮处理时间对钻井废水的处理效果有很大影响。当Tn＜Tn1时，废水浊度直线增加。此时形成的大量微絮体还没有上浮，充满整个电气浮器。随着电气浮进行，当Tn从Tn1增加到Tn2并保持到Tn3时，出水剩余浊度减少并保持在一定范围。水中絮凝剂量进一步增加至最佳加量，通过压缩双电层、吸附电中和、吸附架桥等作用，在气泡的携载下去除水中的污染物质（悬浮物）当Tn＞Tn3时继续电解，出水剩余浊度随电气浮时间增加而增加。一方面是由于浮渣返混；另一方面是污染物发生再稳定并伴随发生凝聚的恶化。由上可知，在一定范围内增加电气浮时间能提高浊度去除率，而且相应的电解条件与废水有一最佳电气浮时间，如本实验中选定最佳时间为10min，实际应用时，应由实验找出最佳时间。──────────李祥华，98年毕业于江汉石油学院化学工程专业，现任江苏石油勘探局钻井处泥浆公司书记兼副经理。通讯地址：江苏省江都市邵伯钻井处机关大院，225261治理技术油气田环境保护第15卷·第2期·15·2.2电极间距对处理效果的影响电极合适间距d选为1～3cm。实验表明：电极间距越大，相同电气浮时间内出水浊度越大，出水悬浮物达到排放标准所需的电气浮时间相应增加。这是因为极板间距越小，阴极产生的气泡在阴极区形成大量微气泡强烈搅动溶液（强大气浮），增强了溶液中的传质作用，电极/溶液处扩散层变小，该作用可将阳极区形成的铝复合物浮选出来，进而阳极铝进一步溶解，加速了金属／溶液界面化合物的形成。而极板间距太小时，电极间形成的絮凝物在气泡的夹带作用下上浮时受两边极板的阻碍大，堵在极板间，从而降低金属溶液界面化合物的形成，使电气浮效率降低，可采取移动电极或搅拌溶液方法来消除或减弱絮凝物堵塞。从表1可知,电流密度相同时，随电极间距增加,电气浮电压也增加。这是因为溶液中的电阻与电极间距呈正比关系，电极间距越大，溶液中的电阻也越大，相同时间内电能消耗也越大；同理，电极-溶液间和溶液中的反应速度越慢，处理效率越低。因此要提高废水污染物的去除率，降低电气浮电能消耗，必须适当减小电极间距d。但是电极间距太小而废水中固相含量或悬浮物含量很高时，水中絮凝物会堵塞在电极间，故实际应用时推荐选用d为1.0cm。2.3电气浮后静止停留时间Tm的影响通过实验可以看出，废水通电并在电气浮器中停留一段时间，电气浮处理效率有所增