油氣田廢水是產(chǎn)生于鉆井作業(yè)過(guò)程中的一種特殊的工業(yè)廢水。油氣田廢水水質(zhì)復(fù)雜，其特點(diǎn)為：有機(jī)物含量較高，色度大，含有大量的無(wú)機(jī)鹽類物質(zhì)，如：Na+、Cl-、Ca2+ 等，還含有許多懸浮物、重金屬等。目前國(guó)內(nèi)外處理該類廢水主要采用的技術(shù)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(yōu)缺點(diǎn).其中電凝聚法具有設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、運(yùn)行費(fèi)用低、對(duì)污染 物的去除兼有氧化還原、電場(chǎng)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(jī)物、油脂、乳化油、氟離子、放射性元素及細(xì)菌微生物等。許多研究表明，外加磁場(chǎng)作用對(duì)廢 水的懸浮顆粒進(jìn)行分離，與傳統(tǒng)的沉降分離相比表現(xiàn)出諸多優(yōu)點(diǎn)。本文研究在磁場(chǎng)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(yàn)裝置

試驗(yàn)以鐵板作電極，陽(yáng)極為普通類鐵，陰極為不銹鋼。陰陽(yáng)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(chǎng)的磁體選用西南應(yīng)用磁學(xué)研究所生產(chǎn)的NdFeB磁 塊(0.55 T，60 mm×60 mm×15 mm)。試驗(yàn)裝置見(jiàn)圖1。

1．2試驗(yàn)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(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表1，試驗(yàn)廢水根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康淖鬟m當(dāng)調(diào)節(jié)。

1．3試驗(yàn)方法

通過(guò)單因素試驗(yàn)研究磁場(chǎng)作用對(duì)電凝聚法處理油氣田廢水效果的影響。試驗(yàn)分不加磁場(chǎng)的對(duì)照組和加磁場(chǎng)的試驗(yàn)組進(jìn)行。廢水分析項(xiàng)目SS、COD均采用國(guó)家水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)分析方法。

2結(jié)果與討論

2．1反應(yīng)時(shí)間對(duì)處理效果的影響調(diào)節(jié)廢水COD的質(zhì)量濃度為500mg／L，SS的質(zhì)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(yīng)時(shí)間的關(guān)系．試驗(yàn)結(jié)果如圖2、圖3所示。

結(jié)果表明：隨著反應(yīng)時(shí)間的增加，兩裝置的SS和COD去除率也逐漸增加。但是，對(duì)于對(duì)照組來(lái)講，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間在60min內(nèi)，效果不是很理想，但是當(dāng)反應(yīng)時(shí)間到達(dá)90min時(shí)，SS和COD去除率分別達(dá)到50．3％和45-3％，到120min時(shí)．SS和COD去除率均已接近最大值，繼續(xù)增加反應(yīng)時(shí)間。

對(duì)SS和COD去除率沒(méi)有明顯影響。而對(duì)于外加磁場(chǎng)作用下的試驗(yàn)組來(lái)講，在60min內(nèi)．SS和COD去除率效果比較明顯．分別達(dá)到62．8％和58．0％。當(dāng)反應(yīng)時(shí)間到達(dá)90min時(shí)，SS和COD去除率分別達(dá)到78．2％和66．2％，已經(jīng)接近最大去除效果，SS和COD去除率均明顯高于對(duì)照組�？梢�(jiàn)，外加磁場(chǎng)縮短了反應(yīng)時(shí)間，并且提高了SS和COD去除效率。

2．2pH值對(duì)處理效果的影響

調(diào)節(jié)廢水的pH值，反應(yīng)時(shí)間為90min．其它因素不變�？疾靸裳b置廢水SS和COD的去除率和廢水pH值的關(guān)系，試驗(yàn)結(jié)果如圖4、圖5所示。試驗(yàn)結(jié)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(duì)于對(duì)照組來(lái)講，當(dāng)廢水pH值為7時(shí)，其對(duì)廢水SS的去除率最好。

達(dá)到64．2％，而對(duì)COD的最佳去除效果卻出現(xiàn)在廢水pH值為8時(shí)，其最高COD去除率可達(dá)59．4％。而對(duì)于外加磁場(chǎng)作用下的試驗(yàn)組來(lái)講，當(dāng)廢水pH值為7～8時(shí)，對(duì)SS和COD去除率均取得良好效果。二者的去除率分別達(dá)到74％和66％以上，均明顯高于對(duì)照組。

2．3電流密度對(duì)處理效果的影響

電流密度是指單位面積電極上的電流強(qiáng)度，電流密度大，電極反應(yīng)速度快，耗電量大；電流密度小，電極反應(yīng)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(yàn)結(jié)果如圖6、圖7所示。

試驗(yàn)結(jié)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(duì)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(yáng)極溶解．電解產(chǎn)生更多的Fe：+／Fen水解產(chǎn)生的羥基絡(luò)合物，絮凝效果就越好。表現(xiàn)為廢水SS和COD的去除率增高。對(duì)于對(duì)照組來(lái)說(shuō)．在電流密度為6mA／cm時(shí)．SS和COD的去除率分別達(dá)到67．2％和58．4％，以基本接近電流密度為8mA／cm時(shí)的最大去除率(68．9％和59．6％)，而磁場(chǎng)作用下的試驗(yàn)組，在電流密度為4mA／cmz時(shí)，SS和COD的去除率分別達(dá)到77-3％和66．7％，當(dāng)電流密度為6mA／cm2時(shí)。SS和COD的去除率分別達(dá)到82．6％和71．4％，明顯高于對(duì)照組�？梢�(jiàn)，在磁場(chǎng)作用下�？晒�(jié)約能耗，并得到高效的SS和COD的去除率�？紤]到電耗的因素，本試驗(yàn)電流密度宜采用4mA／cm。

3.原理分析

電凝聚法處理廢水的過(guò)程機(jī)理比較復(fù)雜．對(duì)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(lái)發(fā)展的一種新技術(shù)。電解過(guò)程中，陰極區(qū)產(chǎn)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(yáng)極電解時(shí)發(fā)生溶解，形成Fe(OH)等不溶于水的金屬氧化物活性凝聚體，對(duì)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(yáng)極區(qū)發(fā)生氧化反應(yīng)，溶液中的部分還原性物質(zhì)被氧化。陰極區(qū)發(fā)生還原反應(yīng)，氧化性物質(zhì)被還原。電凝聚工作過(guò)程中，陽(yáng)極電解時(shí)產(chǎn)生的活性凝聚體(Fe(OH)、Fe(H20)63+等)從陽(yáng)極向陰極運(yùn)動(dòng)，施加外部垂直運(yùn)動(dòng)方向的磁場(chǎng)．根據(jù)物理學(xué)原理．帶電的凝聚體離子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，受到磁場(chǎng)洛倫茲力的作用，在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)，加上攪拌使凝聚體的運(yùn)動(dòng)軌跡呈不規(guī)則的曲線運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而使原本直接從陰陽(yáng)兩級(jí)直線運(yùn)動(dòng)的凝聚體運(yùn)動(dòng)路線加長(zhǎng)，和水中的污染物接觸的機(jī)會(huì)大大增加，在凝聚體的凝聚與吸附污染物的過(guò)程中，由于碰撞消耗動(dòng)能，運(yùn)動(dòng)速度減慢，在重力的作用下產(chǎn)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(jīng)磁化之后其物理化學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化，最主要的是H：0的2個(gè)氫鍵的夾角改變，導(dǎo)致水的表面張力、電導(dǎo)率、水對(duì)礦物質(zhì)的溶解度發(fā)生變化等。由于Fe(OH)：結(jié)晶的結(jié)構(gòu)疏松，抗拉、抗壓能力差，粘結(jié)性弱，在電解水中不易凝結(jié)成核，因而存在大量OH一與Fe，使去除效率提高。具體參見(jiàn)http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

電化學(xué)反應(yīng)在溶液中形成電場(chǎng)效應(yīng)和外源的磁場(chǎng)作用可以增加Fe(OH)：等活性凝聚體凝聚速度與數(shù)量，同時(shí)增加活性凝聚體運(yùn)動(dòng)空問(wèn)，提高廢水中懸浮物和有機(jī)物的去除。

4.結(jié)論

在0．55T磁場(chǎng)作用下，電凝聚法處理油氣田廢水經(jīng)濟(jì)、高效的處理?xiàng)l件為：廢水SS和COD的質(zhì)量濃度分別為150和500mg／L，pH值為7—8，電流密度為4mA／cm，反應(yīng)時(shí)間為90min。該條件下，廢水SS和COD的去除率分別達(dá)到77．3％和66．7％．比單獨(dú)的電凝聚法節(jié)約了能耗和處理時(shí)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(jīng)濟(jì)、高效的方法。