电气浮处理含油污水技术研究与应用

第l1卷第1期小型油气藏SmallHydrocarbonReservoirs2006年3月电气浮处理含油污水技术研究与应用任连锁郑杰(江苏石油勘探局勘察设计研究院，江苏扬州225009)摘要：电气浮处理技术是一种新型的油田污水处理工艺。通过试验研究，证明其具有除油、杀菌一体化的显著特色，可以有效解决目前油田含油污水处理工艺中存在的成本和环保问题。关键词：电气浮含油污水去除率杀茵作用引言目前，各油田采出水处理工艺普遍存在着对药剂依赖性较强，运行成本较高的问题。通过对电气浮技术应用于油田污水处理的室内静态、动态试验、现场小型动态试验以及工业性应用试验，证明该技术可以成为一种新型的油田含油污水处理技术。1电气浮工艺原理及特点1．1电气浮工艺原理废水在直流电场作用下，水被电解，在阳极析出0：和Cl，在阴极析出H。电解产生的气泡粒径很小，而且密度也小(见表1)。因此，电解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。表l几种气浮法产生的气泡粒径与平均密度分析用电气浮法进行废水处理时，主要侧重于去除废水中的悬浮物和油状物。实际上，在进行电气浮时，由于发生一系列电极反应，阳极还具有降低BOD和COD、脱色、脱臭、消毒的功能，阴极还具有沉积重金属离子的能力。以不溶性石墨阳极为例，溶液中发生的电极反应为阳极：2C1一一2e—Cl2Cl2+H20一HCIO+HC1HCIO+H20一H30’+CIO一由于C1：，HCIO及CIO一是强氧化剂，除了可以降解一部分有机物之外，还可以杀灭水中的细菌，最终的分解物为二氧化碳和水。当废水中含有某些电解质时，在阳极表面还可以产生0，而0本身也是一种强氧化剂，具有强烈的杀菌作用。20H一一2e—H20+[0]2[0]一0此外，废水中的CO，卜和SO一离子也可以在阳极氧化生成有杀菌作用的强氧化剂过碳酸盐和过硫酸盐。阴极：2H+2e—H2阴极还可以发生如下反应：02+H20+2e—HO2一+OH—HO2一一OH一十[0]过氧化氢离子也参与化学氧化反应。由以上电极反应可见，电解过程中一方面产生大量微小气泡，可用于浮载废水中大量的悬浮物和油类，以达到去除浮油的目的；同时也生成各类强氧化剂，为杀菌、氧化去除部分菌类创造了条件。尤其是采出水中的矿化度比较高，其中氯盐含量占90％，满足了电解所需条件，免去了需要大量药剂作辅助药剂的费用，产生的Cl可有效抑制水中微生物的滋生，对杀菌作用极为有效。收稿13期：2005一O8—22作者简介：任连锁(1960一)，工程师，双专科学历，现主要从事油田吉油污水处理工程设计和研究工作电话：0514—7762326．电子信箱：renls@jOeCO．con．crl。攻关项目：中国石化集团股份公司(JT02004)维普资讯http://www.cqvip.com第1l卷第1期任连锁等．电气浮处理含油污水技术研究与应用·59·而且电解杀菌使细菌不会产生抗药性，有利于清除附着在输水管道及地层中的由于菌体残留物所形成的垢，以减轻管道内局部点腐蚀及对地层的堵塞；同时，电气浮仅通过改变电压或电流强度即可达到调节气泡产量的目的。1．2电气浮工艺主要特点及优越性1．2．1主要特点(1)为了进行电化学反应，需要低电压大电流的直流电源。(2)根据法拉第定律，传质质量与通过电解槽的电量成正比，故很容易控制气水比。(3)电化学反应发生在电极的表面，是一种在电极与溶液界面的非均相催化反应。(4)根据目标电极(作用电极)与电解液所组成的系统及电极电位或电流密度等操作条件，电极反应速度可以在较宽的范围内调节。1．2．2优越性(1)用电化学方法产生很小的气泡，气浮效率高，节约了动力消耗，无动力设备，维修方便，因而给实际工程的应用提供了较好的可操作性。(2)操作方便，可自动控制。(3)气泡细小，表面负荷大，除油效率高。电气浮中氢气气泡直径一般为10—30m，氧气气泡直径为20—60m，常规压力溶气气浮气泡直径一般在100～150l~m。由比表面积的计算公式可以看出：s比==÷了比表面与气泡的半径成反比，故电气浮的比表面比压力溶气气浮大2．5～10倍，所以浮选效率高，对应的除油效率较高。(4)缩短混凝剂的混合反应时间。浮选剂通常使用聚合铝，按混凝动力学，混合时间为1—2min，反应时间为15—20rain，而电气浮工艺试验表明，由于微气泡的搅动作用，通常在5rain即可完成絮体的聚结长大并被气泡所捕集，水力停留时间较短。因此，在同样的水力停留时间下气浮工艺较其他工艺可获得较高的除油效率。(5)无动力设备，节约了动力消耗。维修方便，给实际工程应用提供了较好的可操作性。(6)产生的氯气、氧气及其中间产物都是强氧化剂，具有良好的杀菌作用。(7)对废水负荷适应性强，占地小，无噪声。1．3效益分析按照SY／T008