电气浮法去除钻井废水COD机理研究

油气田环境保护ENVIRONMENTALPROTECTIONOFOil&GASFIELDS电气浮法去除钻井废水OOD机理研究魏平方邓皓(1．长江大学化学与环境工程学院；2．石油石化污染物控制与处理国家重点实验室；3．中国石油安全环保技术研究院)摘要借助有机物红外光谱分析，探讨了采用电气浮法处理前与处理后废水中有机物的结构变化情况，并对电气浮法去除钻井废水COD的机理进行了初步探析。结果表明，某些有机物如磺化沥青在采用电气浮法处理前与处理后其分子结构发生了很大变化，在一定程度上被氧化降解，其去除以电解氧化还原作用为主，电解絮凝和电解气浮作用为辅；而某些有机物主要是在电解絮凝和电解气浮作用下去除的。关键词电气浮法；废水处理；钻井废水；CODDOI：10．3969／j．issn．1005—3158．2017．05．001文章编号：1005—3158(2017)05—0001—040引言油气井钻探中产生大量的废水，常称之为钻井废水l_1]。钻井废水是高倍稀释的钻井液和油类的混合物，其特性及污染程度与所用的钻井液体系密切相关。在钻井废水的诸多污染因素中cOD是主要的污染因素之一L2]。随着所用钻井液体系的不同，钻井废水COD超标情况也不同：三磺钻井液体系>聚丙烯酰胺聚合物钻井液体系>两性聚合物钻井液体系；混油体系>淡水体系。常规方法处理钻井废水，出水COD很难达到处理要求。本文用电气浮法去除钻井废水COD进行了研究，并对其去除机理进行了初步探析。1实验方法与步骤电气浮法处理LV—cMC和磺化沥青蒸馏水溶液，对其处理前原溶液、处理时絮体和处理后浮渣进行红外光谱分析并比较其吸收情况，由此分析有机物在电气浮法处理中的变化情况。1．1实验装置电气浮法处理钻井废水实验装置见图1。稳压电源器(GC一2型硅充电机)将外来的交流电整流为0～5OV，O～10A的直流电，供给电气浮法处理废水时使用。电气浮法处理时采用磁力搅拌使废水混合均匀，同时增强废水传质。当废水处理完成后，从取样口取一定量的出水进行分析。1．2空验步骤①配制模拟钻井废水：4000mg／L的LV—CMC溶液和磺化沥青蒸馏水溶液放几小时后加盐溶液调图1电气浮法处理废水实验装置极节电导率为一定值。②电气浮法处理上述两种模拟钻井废水，并观察记录操作条件和实验现象。③取一定量电气浮法处理前原LV-CMC及磺化沥青、处理时絮体和处理后浮渣样品于105。C左右烘干至恒重。④取出干燥后样品迅速密封包装待用。⑤对样品进行红外光谱分析。2分析原理当一束具有连续波长的红外光照射到被分析的样品上时，样品中分子内各原子间的键振动使其间的偶极矩产生变化，此时能吸收某一种频率的红外光，经样品而透射过去的这种特定频率红外光的强度将会减弱，经红外光谱仪检测后，红外光的讯号将会降低，并记录下来，在这种特定频率处将会出现吸收峰，其特定频率直接与某些原子间键的振动相关联，表示了原子间键的某种振动型式，红外光谱中吸收峰的出现，可以得到有关某种官能团存在的信息。而且吸收魏平方，2000年毕业于江汉石油学院地球探测与信息专业，工学硕士，副教授，现在长江大学化学与环境工程学院从事环境工程的教学与科研工作，主要研究方向为油气田环境保护与环境监测。通信地址：湖北省荆州市南环路1号长江大学化工学院，434023·2·油气田环境保护·热点与综述峰的吸收强度与样品中某些键的多少直接相关。通过比较电气浮法处理前后模拟钻井废水中某些有机物官能团吸收峰和吸收强度变化情况，可以得知电气浮法对废水中有机物去除情况。吸收峰的吸光度A由下式计算得出：11、A—lg寺一lg(1)ii式中：A为某吸收峰的吸光度；To为测量谱带基线的透过率，；丁为样品吸收后的透过率，。3结果与讨论3．1(、()I)去除史瞳研究由上述实验可知，电气浮法能有效降低钻井废水的C()D和色度，同时浮渣色度较原模拟水样和钻井液添加剂也大大降低。这说明在电气浮法处理中，有机物分子发生了一定程度变化，某些发色基团和耗氧基团在一定程度上被氧化了。实验结果见表1。表1电气浮法去除COD实验结果相同实验条件下，磺化沥青蒸馏水样COD去除较LV—CMC蒸馏水样COD去除更彻底。这说明电气浮法对含磺化基团的有机废水处理效果更佳。同时可观察到，浮渣最上部颜色基本与处理前原添加剂颜色相同，这可能是在电气浮法处理最初阶段废水中的有机物来不及被氧化降解，就被气泡黏附并上浮至水面。3．2电气浮法处理前后磺化沥青红外光谱分析图2～图4是电气浮法处理磺化沥青蒸馏水溶液的红外吸收光谱分析。＼槲捌波数／cm—l图2处理前磺化沥青红外吸收光谱r一|l⋯■?r≯，ij}；_藤一⋯7-~,-一、二：]二[一=[⋯I：■I⋯L’一一一__1_腻一一一r一～；j{{j}l_}■⋯PI_j{l_jlIl}}；}}一——卡—一⋯r——