電絮凝法處理含聚采油污水的研究
摘要：研究采用電絮凝法處理含聚采油污水，優(yōu)化了電極材料、極板間距、電流密度、pH和電解時間等對污水COD 和聚合物去除率有影響的因素。研究確定的電絮凝法處理含聚采油污水的最優(yōu)工藝條件為：電流密度為7.mA/cm 2，電 解時間40.min，極板間距2.cm，pH 9.1.于最優(yōu)條件下處理后COD和聚合物的去除率分別為68.5%和49.7%。
關(guān)鍵詞：電絮凝；采油污水；處理
目前，含油污水處理大多采用“加藥—沉降—過濾”，或“加藥—氣浮—過濾”的傳統(tǒng)方法。但是從節(jié)約能源和合理使用資源的角度看，傳統(tǒng)方法存在成 本高、工藝過程復(fù)雜等不足[1]。尤為不足的是，由于長期采用加藥工藝，經(jīng)大量加藥處理后的回注水已經(jīng)富 營養(yǎng)化。電化學(xué)方法處理廢水具有設(shè)備相對簡單，能在常溫常壓下運(yùn)行，無需添加化學(xué)藥品，設(shè)備體積小，占地面積少，操作簡便靈活等優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛應(yīng)用。
大慶油田是我國最大的油田，并且已經(jīng)進(jìn)入石油開發(fā)的中期，采出油中含水量已達(dá)70%～80%，有的甚至已高達(dá)90%，日產(chǎn)含油污水量非常大。如果這些水不經(jīng)處理直接排放到環(huán)境中，勢必會造成土壤、地面 水體的污染 [2] 。本實(shí)驗(yàn)嘗試用電絮凝法 [3-6] 處理大慶 油田含聚采油污水，經(jīng)電絮凝處理后，出水水質(zhì)達(dá)到了注水水質(zhì)要求，這不僅可以滿足石油開采過程中注水量日益增長的需要，同時可以節(jié)約大量水資源，為 油田帶來經(jīng)濟(jì)效益，且減少排放污水對環(huán)境的污染。
1 材料與方法
1.1材料
1.1.1水樣
實(shí)驗(yàn)用水樣取自黑龍江大慶油田的含聚采油污 水，其水質(zhì)參數(shù)如表1所示。
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1.1.2實(shí)驗(yàn)儀器
電解池為自制1,000,mL反應(yīng)池(如圖1所示)， 陽極為鋁板或鐵板，陰極為石墨板，面積均為75,cm 2 ； WYJ直流穩(wěn)壓穩(wěn)流電源，上海松特電器公司； HI98703型濁度儀，匈牙利HANNA公司；VIS–723型可見分光光度計，上海精密科學(xué)儀器有限公司； PH310型便攜式酸度計，新加坡EUTUECH公司。
1.2方法
將600,mL含聚采油污水水樣置于電解池中，插 入電極，將電極與直流穩(wěn)壓穩(wěn)流電源相連接；調(diào)整電 流密度、pH及電極板間距等實(shí)驗(yàn)條件(實(shí)驗(yàn)過程中， 通過調(diào)整電解電壓，保持電流密度恒定)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；電 解結(jié)束后，靜置一定時間，并取一定量的處理后水樣， 測定水樣的COD和聚合物的含量。
2 結(jié)果與討論
2.1工藝參數(shù)對處理效果的影響
2.1.1電極材料
任何電化學(xué)反應(yīng)過程，適當(dāng)?shù)倪x擇電極材料往往起著重要作用。在電絮凝過程中，用于水處理的電極材料必須是對人體和環(huán)境無毒無害的。鐵鋁材料無 毒、價廉，且生活中隨處可得，因而成為很好的電絮凝電極材料。本研究分別用鐵和鋁做陽極，在相同條件下，考察其對原水樣電絮凝后的效果，結(jié)果如表2所示。由表2可知，用鋁板做陽極的處理效果要略好于鐵板。電解產(chǎn)生的鋁離子與鐵離子在溶液中水解、聚合生成一系列多核羥基絡(luò)合物和氫氧化物，作為絮凝劑而起絮凝作用，鋁的絮狀物是白色的，而鐵的絮凝物是紅綠色的，所以鐵電極會對水樣處理后的色度有一定的影響。鋁與石墨電極對含聚采油污水的處理效果較好。
2.1.2 pH 當(dāng)電流密度7,mA/cm 2 ，電解時間30 min，極板間 距2,cm時，pH對COD和聚合物的去除率的影響如 圖2所示。污水中COD和聚合物的去除率在pH約 為9時達(dá)到最佳，當(dāng)pH大于9時，去除率會隨之降 低。在pH為酸性和中性時，污水中COD和聚合物的 去除率較低，且在中性時去除率最差。
2.1.3電流密度
當(dāng)pH為8.3，電解時間30,min，極板間距2,cm 時，電流密度對COD和聚合物的去除率的影響如圖3 所示。隨著電流密度的增大，COD和聚合物的去除率 增大，當(dāng)電流強(qiáng)度增大到一定程度時，即7,mA/cm 2 ， 兩者的去除率基本趨于穩(wěn)定。
2.1.4電解時間
當(dāng)pH為8.3，電流密度7,mA/cm 2 ，極板間距 2,cm時，電解時間對COD和聚合物的去除率的影響 如圖4所示。隨著電流密度的增大，COD和聚合物的 去除率增大，當(dāng)電流時間增大到30,min時，兩者的去 除率基本趨于穩(wěn)定。
2.1.5極板間距
pH為8.3，電流密度7,mA/cm 2 ，電解時間30,min 時，極板間距對COD和聚合物的去除率的影響如圖 5所示。在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，COD和聚合物的去除率隨極 板間距的增大而先增大然后再減小，但受極間距的影 響很小，極板間距在3,cm左右時為最佳。
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2.2最佳工藝條件的確定
采油污水電絮凝后，靜置大約80,min，其濁度值 將趨于穩(wěn)定，繼續(xù)靜置，溶液濁度變化不甚明顯，穩(wěn)定 在3～4,NTU。由此認(rèn)為，污水在最優(yōu)條件下電絮凝 后，靜置80,min為宜。
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2.4污水處理后水質(zhì)指標(biāo)分析
將電絮凝處理后產(chǎn)水水質(zhì)與GB 8978—1996 《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行比較，結(jié)果表明處理后水 質(zhì)符合國家二級排放標(biāo)準(zhǔn)。對比結(jié)果見表5。
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3 結(jié)論
(1)電絮凝法處理含聚采油污水時，金屬鋁是比 較理想的陽極材料。正交實(shí)驗(yàn)顯示各因素對污水處 理效果影響的主次順序?yàn)椋簆H＞電流密度＞電解時間＞極板間距。
(2)最優(yōu)條件為：電流密度7,mA/cm 2 、電解時間 40,min、極板間距2,cm、原水pH 9.1。在此條件下對 污水進(jìn)行處理，處理后COD和聚合物的去除率分別 為68.5%和49.7%。采油污水電絮凝后，沉降80,min， 原水濁度由17.4 NTU降到3～4,NTU。
(3)電絮凝法處理含聚采油污水，工藝簡單，處理 后水質(zhì)指標(biāo)達(dá)到國家工業(yè)污水二級排放標(biāo)準(zhǔn)。
參考文獻(xiàn)：
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