趙文博+劉浩

摘要：采用鋁陽(yáng)電極對(duì)采油廢水進(jìn)行了電凝聚氣浮的試驗(yàn)研究，考察了電流強(qiáng)度、電解時(shí)間、極板間距對(duì)除油率的影響。結(jié)果表明：利用電凝聚氣浮法可有效去除采油廢水中的含油量；電流強(qiáng)度、電解時(shí)間和極板間距對(duì)處理效果有顯著的影響；在電流為0.3 A、鋁板間距為10 mm的條件下，對(duì)含油量50 mg/L、pH值7.1的油田廢水，電氣浮30 min，除油效率可達(dá)82.4%。

關(guān)鍵詞：電凝聚氣浮；采油廢水；除油率

中圖分類號(hào)：X703

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-9944（2016）20-0048-02

1 引言

現(xiàn)在國(guó)內(nèi)多數(shù)油田都采用注水采油，而油田污水會(huì)對(duì)環(huán)境造成了巨大的污染[1，2]。油田采油廢水成分復(fù)雜、含油量較高、黏度大、乳化程度高，是一種難生物降解的有機(jī)廢水[3]，在排放或者回注前必須進(jìn)行有效的處理使之達(dá)標(biāo)。而原先采用的隔油-過(guò)濾-浮選-過(guò)濾組合工藝已不能達(dá)到回注標(biāo)準(zhǔn)[4]，所以迫切需要開(kāi)發(fā)新的處理工藝和設(shè)備。電凝聚氣浮技術(shù)具有無(wú)污染、反應(yīng)條件溫和，并且無(wú)需添加化學(xué)試劑、占地面積小、操作簡(jiǎn)便、可與其它方法聯(lián)合使用等優(yōu)點(diǎn)受到越來(lái)越多研究者的青睞[5，6]。油田廢水中有大量的電解質(zhì)，可使得電凝聚氣浮裝置持續(xù)運(yùn)行，又可有效地降低能耗；電解產(chǎn)生的微氣泡，可有效浮選采油廢水中的分散油、溶解油；電絮凝作用可有效去除其中的聚合物和乳化油。所以，電凝聚氣浮技術(shù)在采油廢水處理領(lǐng)域是一種很有前途的處理方法。采用電凝聚氣浮技術(shù)對(duì)油田廢水進(jìn)行了試驗(yàn)研究，為油田廢水的處理提供研究依據(jù)。

2 試驗(yàn)部分

2.1 試驗(yàn)裝置

電凝聚氣浮在自制的有機(jī)玻璃電解槽6.5 cm×5.5 cm×10.5 cm中進(jìn)行，有效容積為300 mL。鋁極板的規(guī)格均為6.5 mm×11 mm×1 mm，間距可調(diào)，采用單極式連接。

2.2 儀器與材料

儀器：紅外分光測(cè)油儀（OIL480型），北京華夏科創(chuàng)儀器技術(shù)有限公司；筆式酸度計(jì)（PHB-1型），上海世諾物理光學(xué)儀器有限公司；高頻開(kāi)關(guān)電源（GGDF-100A/24V型），中山市華星電源科技有限公司。

材料：極板采用鋁板（純度>97%），采油廢水取自南陽(yáng)油田一采油廠，其他化學(xué)藥劑均為分析純。

2.3 試驗(yàn)方法

先將極板放入丙酮溶液中，浸泡10 min去除表面油脂，再在稀鹽酸中浸泡10 min去除表面氧化層，清理完畢后按一定的間距排列置于電解槽中，將水樣倒入電解槽中。通電開(kāi)始計(jì)反應(yīng)時(shí)問(wèn)，反應(yīng)一定時(shí)間后，用吸管在離水面5 cm處取樣，采用《水質(zhì) 石油類和動(dòng)植物油的測(cè)定 紅外光度法》（GB/T 16488-1996）中規(guī)定的方法測(cè)定含油量。

3 結(jié)果與討論

3.1 電流強(qiáng)度對(duì)除油率的影響

選取電流強(qiáng)度分別為0.1、0.2、0.3、0.4 A，在pH值為7.1、極板間距為10 mm、進(jìn)水含油量為50 mg/L的條件下，改變反應(yīng)時(shí)間測(cè)定除油率，結(jié)果見(jiàn)圖1。

由圖1可知，隨著電流強(qiáng)度的增大除油率越高。在電解20 min以內(nèi)，電流強(qiáng)度對(duì)除油率的影響較為明顯，原因是電流強(qiáng)度越大，單位時(shí)間內(nèi)在單位極板表面上產(chǎn)生的Al3+越多，水解產(chǎn)生的多核羥基配合物也越多，絮凝越好。當(dāng)電解30 min時(shí)，在電流分別為0.1、0.2 A的除油率較0.3 A的分別低了22.1%、11.5%。當(dāng)電流為0.3、0.4 A時(shí)的除油率較接近，分別達(dá)到82.4%、83.3%。可能是因?yàn)殡娏鬟^(guò)大，造成膠體表面的電荷發(fā)生逆轉(zhuǎn)，使膠體重新穩(wěn)定；而且電流強(qiáng)度也會(huì)影響氣泡的有效性。在應(yīng)用中電流強(qiáng)度為0.4 A的材耗和能耗過(guò)大，將更多的電能浪費(fèi)在水體的加熱上。因此，選取電流強(qiáng)度為0.3 A進(jìn)行后面的試驗(yàn)。

3.2 電解時(shí)間對(duì)除油率的影響

電解時(shí)間對(duì)廢水除油率有較大的影響。在電解10 min內(nèi)，除油率迅速增加，這是由于陽(yáng)極析出的Al3+越多，絮凝效果越好；在電解時(shí)間為10～20 min時(shí)，除油率的提高較為緩慢。在電解時(shí)間20 min電流強(qiáng)度為0.3 A時(shí)，除油率為78.0%。當(dāng)電解時(shí)間>20 min，除油率增長(zhǎng)變緩，在30 min時(shí)，除油率達(dá)到82.4%。

3.3 極板間距對(duì)除油率的影響

較小的極板間距可減小反應(yīng)器的能耗，并使得陽(yáng)極產(chǎn)生絮體的傳質(zhì)距離縮短，促進(jìn)了反應(yīng)的進(jìn)行，加快了除油速度。在極板間距分別為10、20、40 mm，電流為0.3A、pH值為7.1、初始含油量為50 mg/L的條件下，檢測(cè)不同電解時(shí)間下的除油率，結(jié)果見(jiàn)圖2。

由圖2可知，極板間距越小，除油率越高。隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，在電解時(shí)間為30 min時(shí)，極板間距為10、20、40 mm時(shí)的除油率分別為82.4%、74.2%、64.5%，這是由于極距越小，電流越大，在相同電極面積中其電流密度越大，對(duì)廢水中油的去除率也就越高；并且極板間距小時(shí)，陰極區(qū)形成的氣泡的強(qiáng)大氣浮作用，使得陽(yáng)極形成的氫氧化鋁復(fù)合物上浮到液面。從而鋁陽(yáng)極進(jìn)一步溶解，加速了鋁與溶液界面化合物的形成[7]。更小的極距雖然有利于得到較好的處理效果，但易導(dǎo)致堵塞及反應(yīng)槽水流流動(dòng)不好等問(wèn)題。在能耗方面，隨著板間距增大，板間電阻增大，端電壓增大，能耗增加；反之，板間距減小，能耗降低。綜合考慮除油率、能耗和極板材料消耗，最終選定板間距為10 mm。

4 結(jié)論

（1）電凝聚氣浮法可有效去除油田廢水中的含油量，工藝設(shè)備簡(jiǎn)單可用于工業(yè)實(shí)踐。

（2）電流和極板間距對(duì)廢水中的除油率有較大影響，電解時(shí)間對(duì)除油率有一定影響。

（3）在電流為0.3 A，電解時(shí)間為30 min，pH值為7.1，極板間距為10 mm的條件下，當(dāng)進(jìn)水含油量為50 mg/L、除油率最高可達(dá)82.4%。

參考文獻(xiàn)：

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