聚合物驅(qū)油是油田保持增產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的重要手段，但隨著聚合物驅(qū)在三次采油規(guī)模的擴(kuò)大，油田消耗的淡水量越來越大[1-2]，如果油田產(chǎn)出廢水不能與回注量平衡，則多余的廢水須經(jīng)過處理后外排。尤其對于海上采油，采出水黏度大，油水分離困難，普遍造成了含聚廢水堵塞濾料的現(xiàn)象，這大大降低了成套廢水處理裝置的使用效率，因此，尋求合理的廢水降黏處理工藝勢在必行。海上采油廢水處理工藝受平臺(tái)面積的限制，設(shè)計(jì)為短流程工藝：經(jīng)電脫后的含聚含油廢水，加入清水劑進(jìn)入斜板隔油器除油處理，然后經(jīng)泵提升進(jìn)入二級過濾器過濾處理后直接回注地層，現(xiàn)場實(shí)際決定了不宜對現(xiàn)有的工藝大修大改。鑒于電絮凝－Fenton 高級氧化法的設(shè)備簡單，可以直接與海上現(xiàn)有流程中的隔油池、過濾器等現(xiàn)有設(shè)備聯(lián)用，改動(dòng)小，本試驗(yàn)對該技術(shù)在含聚廢水降黏的應(yīng)用效果進(jìn)行了室內(nèi)研究。

1 材料與方法

1．1 試驗(yàn)裝置和藥劑

WYK－505 穩(wěn)壓穩(wěn)流電源，ZXP－30L型自吸循環(huán)式配漿機(jī)，不銹鋼電極板（10 cm× 10 cm），聚丙烯酰胺（FP3640C 型，平均相對分子質(zhì)量2 300萬），質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30％的H2O2。

1．2 廢水水質(zhì)

試驗(yàn)廢水為JZ9－3 油田地層水，稱取一定量的聚丙烯酰胺，均勻?yàn)⒃谌芤罕砻妫�待其在室溫下自行溶脹成凍膠狀流體，再用配漿機(jī)高速剪切攪拌，控制轉(zhuǎn)速3 000 r ／min，持續(xù)40 min 后配成含聚合物質(zhì)量濃度為200 mg ／ L 的廢水，水質(zhì)指標(biāo)見表1。

表1 JZ9-3 油田地層水離子組成

Tab. 1 Ionic composition of formation water in JZ9-3 Oil field　 mg·L-1

1．3 試驗(yàn)方法

電－Fenton 反應(yīng)，即投加藥劑H2O2，與電解消耗陽極產(chǎn)生的Fe2＋反應(yīng)生成活性·OH[1－2]，促進(jìn)廢水的降黏。對JZ9－3 地層水質(zhì)進(jìn)行檢測發(fā)現(xiàn)，pH值為8．48，偏堿性。由于不銹鋼極板電解產(chǎn)生的Fe2＋，其存在形式受到溶液的初始pH 值影響，F(xiàn)enton 試劑一般在酸性條件下使用，在中性和堿性環(huán)境中Fe2＋不能催化H2O2產(chǎn)生的·OH，因此在電－Fenton 反應(yīng)之前要對含聚溶液進(jìn)行酸化處理。

在3 000 mL 的玻璃電解槽中，體積1 000 mL酸化后的含聚質(zhì)量濃度為200 mg ／L 溶液作為電解質(zhì)，在直流電作用下，浸沒于電解質(zhì)溶液中的2 塊不銹鋼電極板上發(fā)生氧化還原反應(yīng)，始終保持極板完全浸沒，通過對電－Fenton 試驗(yàn)的主要影響因素研究，找到降解聚合物的適宜操作條件。

1．4 分析方法

根據(jù)SY ／ T 6576—2003《用于提高石油采收率的聚合物評價(jià)的推薦作法》中的“淀粉－碘化鎘法”，通過顯色反應(yīng)讀取吸光度，計(jì)算電解后的聚合物的去除率W：

W = （A0 - A1）／A0 × 100% （1）

式中： A0、A1——電解前、后的溶液吸光度。

2 結(jié)果與討論

2．1 電解時(shí)間對聚合物去除率的影響

保持電絮凝的電流強(qiáng)度I 為3．0 A，極板間距d為4．0 cm，溶液pH 值為6．0，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%H2O2的投加量為1．0 mL 不變，延長電絮凝的時(shí)間依次為5、10、15、20、25 min，取樣分析聚合物的殘留量，結(jié)果見圖1。電絮凝時(shí)間在10 ～ 15 min時(shí)，聚合物降解率較高，隨著時(shí)間的延長，趨于平穩(wěn)，說明聚合物降解時(shí)間控制在15 min 左右比較適宜。

圖1 電解時(shí)間對聚合物去除率的影響

Fig. 1 Effect of electrolysis time on polymer removal

2．2 電流強(qiáng)度對聚合物去除率的影響

保持反應(yīng)時(shí)間為15 min，極板間距為4．0 cm，溶液pH 值為6．0，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30% H2O2的投加量為1．0 mL 不變，依次改變電流強(qiáng)度為1．0、2．0、3．0、4．0、5．0 A。分別取樣測得的聚合物去除率見圖2。從圖2 中看出隨著電流強(qiáng)度的增加，聚合物的含量降低，這是因?yàn)殡娊膺^程中，陽極溶蝕產(chǎn)生的二價(jià)鐵離子與雙氧水反應(yīng)生成的活性·OH 對聚合物進(jìn)行了分解，同時(shí)生成具有凝聚、吸附作用的多核基絡(luò)合物和膠狀氫氧化鐵與聚合物形成凝聚共沉體[3-5]，迅速被氣泡吸附而浮上分離。當(dāng)電流強(qiáng)度超過3．0 A，聚合物去除率維持穩(wěn)定，故控制在3．0 A即可。

圖2 電流強(qiáng)度對聚合物去除率的影響

Fig. 2 Effect of current intensity on polymer removal

2．3 電極板間距對聚合物去除率的影響

保持電流強(qiáng)度為3．0 A，反應(yīng)時(shí)間為15 min，溶液pH 值為6．0，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30% H2O2的投加量1．0 mL 不變，改變極板的間距為2．0、4．0、6．0、8．0、10．0 cm，結(jié)果見圖3，當(dāng)極板間距保持在4．0cm時(shí)，聚合物去除率最高�？赡艿脑�因是極板之間的距離越短，電解過程中產(chǎn)生的離子位移越小，這促進(jìn)了絮凝的反應(yīng)進(jìn)程。如果間距小于4．0 cm，電絮凝產(chǎn)生的絮體會(huì)阻礙陰陽極板之間的離子反應(yīng)，反而降低絮凝效果。

圖3 電解極板間距對聚合物去除率的影響

Fig. 3 Effect of space between electrode plates on polymer removal

2．4 溶液初始pH 值對聚合物去除率的影響

用1 ∶ 1 硫酸調(diào)節(jié)模擬含聚廢水的pH 值依次為1．0、2．0、3．0、4．0、5．0、6．0，在固定電流強(qiáng)度為3．0 A，極板間距為4．0 cm，電－Fenton 反應(yīng)時(shí)間為15 min，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%H2O2的投加量為1．0 mL 的試驗(yàn)條件下，分別測定聚合物去除率，結(jié)果如圖4所示。初始pH 值為3．0 ～ 5．0 時(shí)，聚合物去除率較高，水處理效果較好。pH 值過低時(shí)，由于形成了化合物[Fe（H2O）6]2＋，阻礙了Fe2＋與H2O2的反應(yīng)[6]；

pH 值過高時(shí)，電解溶液中大量存在的OH-與Fe2＋反應(yīng)生成Fe（OH）2，繼而極易被氧化成Fe（OH）3，降低了催化作用，減緩了·OH 的生成，根據(jù)聚合物的去除情況，pH 值調(diào)節(jié)至4．0 最佳。具體參見http://szhmdq.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

2．5 H2O2的投加量對聚合物去除率的影響

保持電流強(qiáng)度為3．0 A，極板間距為4．0 cm，反應(yīng)時(shí)間為15 min，溶液初始pH 值為4．0。質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30% H2O2的投加量分別為0．5、1．0、1．5、2．0、2．5 mL，取樣進(jìn)行水質(zhì)分析，結(jié)果見圖5。當(dāng)H2O2的投加量不超過1．0 mL 時(shí)，聚合物去除率隨H2O2投加量的增加而升高，當(dāng)投加量為1．0 mL 時(shí)，去除率達(dá)到最大，H2O2投加量繼續(xù)增加，去除率反而下降，這是因?yàn)檫^量的H2O2將電解產(chǎn)生的Fe2＋迅速氧化為Fe3＋，既消耗了H2O2，又抑制了·OH的產(chǎn)生[7-8]，從而在一定程度上阻礙了絮凝作用。

圖4 溶液初始pH 值對聚合物去除率的影響

Fig. 4 Effect of initial pH value of solution on polymer removal

圖5 H2O2投加量對聚合物去除率的影響

Fig. 5 Effect of H2O2 dosage on polymer removal

3 結(jié)論

利用電-Fenton 技術(shù)處理JZ9－3 聚合物采油廢水，用50％ H2SO4調(diào)節(jié)pH 值為4．0 左右，采用不銹鋼極板，極板間距為4．0 cm，控制電流強(qiáng)度為3．0 A，絮凝反應(yīng)時(shí)間為15 min，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%H2O2的投加量為1．0 mL 時(shí)，采油廢水中聚合物去除效果較好，去除率達(dá)到99．2％。