油氣田廢水是產生于鉆井作業過程中的一種特殊的工業廢水。油氣田廢水水質復雜，其特點為：有機物含量較高，色度大，含有大量的無機鹽類物質，如：Na+、Cl-、Ca2+ 等，還含有許多懸浮物、重金屬等。目前國內外處理該類廢水主要采用的技術有：氧化一吸附法、電解法、電凝聚法、生物流 化床法等。

這些方法各有優缺點.其中電凝聚法具有設備簡單、操作方便、運行費用低、對污染 物的去除兼有氧化還原、電場吸附、物理吸附等多重作用，可以去除廢水中的懸浮顆粒、重金屬、有 機物、油脂、乳化油、氟離子、放射性元素及細菌微生物等。許多研究表明，外加磁場作用對廢 水的懸浮顆粒進行分離，與傳統的沉降分離相比表現出諸多優點。本文研究在磁場作用下，電凝 聚法處理油氣田廢水的效果，為探討處理油氣田廢水提供新的方法和思路。

1.材料與方法

1.1試驗裝置

試驗以鐵板作電極，陽極為普通類鐵，陰極為不銹鋼。陰陽極板尺寸均為60 mm×40mm× mm，電解絮凝池有效容積為600cm3。外加磁場的磁體選用西南應用磁學研究所生產的NdFeB磁 塊(0.55 T，60 mm×60 mm×15 mm)。試驗裝置見圖1。



1．2試驗廢水

取自西南某采油站高含鹽含油廢水。廢水pH值為6．2～6．9，其它各主要水質指標見表1，試驗廢水根據試驗目的作適當調節。



1．3試驗方法

通過單因素試驗研究磁場作用對電凝聚法處理油氣田廢水效果的影響。試驗分不加磁場的對照組和加磁場的試驗組進行。廢水分析項目SS、COD均采用國家水質標準分析方法。

2結果與討論

2．1反應時間對處理效果的影響調節廢水COD的質量濃度為500mg／L，SS的質量濃度為150mg／L，pH值為7，電流密度為6mA／cm，在室溫(25℃)下，考察兩裝置廢水SS和COD的去除率和反應時間的關系．試驗結果如圖2、圖3所示。

結果表明：隨著反應時間的增加，兩裝置的SS和COD去除率也逐漸增加。但是，對于對照組來講，當反應時間在60min內，效果不是很理想，但是當反應時間到達90min時，SS和COD去除率分別達到50．3％和45-3％，到120min時．SS和COD去除率均已接近最大值，繼續增加反應時間。



對SS和COD去除率沒有明顯影響。而對于外加磁場作用下的試驗組來講，在60min內．SS和COD去除率效果比較明顯．分別達到62．8％和58．0％。當反應時間到達90min時，SS和COD去除率分別達到78．2％和66．2％，已經接近最大去除效果，SS和COD去除率均明顯高于對照組。可見，外加磁場縮短了反應時間，并且提高了SS和COD去除效率。

2．2pH值對處理效果的影響

調節廢水的pH值，反應時間為90min．其它因素不變。考察兩裝置廢水SS和COD的去除率和廢水pH值的關系，試驗結果如圖4、圖5所示。試驗結果表明，兩裝置的SS和COD去除率均隨著廢水pH值的變化而變化。對于對照組來講，當廢水pH值為7時，其對廢水SS的去除率最好。





達到64．2％，而對COD的最佳去除效果卻出現在廢水pH值為8時，其最高COD去除率可達59．4％。而對于外加磁場作用下的試驗組來講，當廢水pH值為7～8時，對SS和COD去除率均取得良好效果。二者的去除率分別達到74％和66％以上，均明顯高于對照組。

2．3電流密度對處理效果的影響

電流密度是指單位面積電極上的電流強度，電流密度大，電極反應速度快，耗電量大；電流密度小，電極反應速度慢，耗電量小。改變電流密度保持其它因素不變，考察兩裝置廢水SS和COD去除率的變化情況，試驗結果如圖6、圖7所示。



試驗結果表明：在一定的電流密度下，隨著電流密度的增加．兩裝置對廢水SS和COD的去除率均有所增加，尤其在電流密度由2mA／cm增加到4mA／cm：，效果比較明顯。電流密度的增大可以加速陽極溶解．電解產生更多的Fe：+／Fen水解產生的羥基絡合物，絮凝效果就越好。表現為廢水SS和COD的去除率增高。對于對照組來說．在電流密度為6mA／cm時．SS和COD的去除率分別達到67．2％和58．4％，以基本接近電流密度為8mA／cm時的最大去除率(68．9％和59．6％)，而磁場作用下的試驗組，在電流密度為4mA／cmz時，SS和COD的去除率分別達到77-3％和66．7％，當電流密度為6mA／cm2時。SS和COD的去除率分別達到82．6％和71．4％，明顯高于對照組。可見，在磁場作用下。可節約能耗，并得到高效的SS和COD的去除率。考慮到電耗的因素，本試驗電流密度宜采用4mA／cm。

3.原理分析

電凝聚法處理廢水的過程機理比較復雜．對污染物的作用，包括電解氣浮、絮凝、電解氧化還原3部分。
采用磁化法處理廢水是近年來發展的一種新技術。電解過程中，陰極區產生大量微小氫氣泡，廢水的懸浮物隨氣泡上浮到液面而得以分離。鐵金屬陽極電解時發生溶解，形成Fe(OH)等不溶于水的金屬氧化物活性凝聚體，對廢水中的污染物起凝聚和吸附作用，形成絮狀顆粒而一起沉降并得以分離。陽極區發生氧化反應，溶液中的部分還原性物質被氧化。陰極區發生還原反應，氧化性物質被還原。電凝聚工作過程中，陽極電解時產生的活性凝聚體(Fe(OH)、Fe(H20)63+等)從陽極向陰極運動，施加外部垂直運動方向的磁場．根據物理學原理．帶電的凝聚體離子在磁場中運動，受到磁場洛倫茲力的作用，在磁場中做圓周運動，加上攪拌使凝聚體的運動軌跡呈不規則的曲線運動，進而使原本直接從陰陽兩級直線運動的凝聚體運動路線加長，和水中的污染物接觸的機會大大增加，在凝聚體的凝聚與吸附污染物的過程中，由于碰撞消耗動能，運動速度減慢，在重力的作用下產生沉積。

除了上述原因外，還有水的磁化作用也加速了廢水的SS與COD的去除速度與效率。水是一種極性分子．自然的水經磁化之后其物理化學性質發生變化，最主要的是H：0的2個氫鍵的夾角改變，導致水的表面張力、電導率、水對礦物質的溶解度發生變化等。由于Fe(OH)：結晶的結構疏松，抗拉、抗壓能力差，粘結性弱，在電解水中不易凝結成核，因而存在大量OH一與Fe，使去除效率提高。具體參見http://www.dowater.com更多相關技術文檔。

電化學反應在溶液中形成電場效應和外源的磁場作用可以增加Fe(OH)：等活性凝聚體凝聚速度與數量，同時增加活性凝聚體運動空問，提高廢水中懸浮物和有機物的去除。

4.結論

在0．55T磁場作用下，電凝聚法處理油氣田廢水經濟、高效的處理條件為：廢水SS和COD的質量濃度分別為150和500mg／L，pH值為7—8，電流密度為4mA／cm，反應時間為90min。該條件下，廢水SS和COD的去除率分別達到77．3％和66．7％．比單獨的電凝聚法節約了能耗和處理時間，并且提高了廢水的SS和COD的去除率．是值得推廣的一種處理外排油氣田廢水的經濟、高效的方法。