
为了克服化学预氧化油田污水处理技术的不足,针对油田污水含盐量高(>1%)可以导电的特点,华南理工大学与油田合作开发了一种新型的绿色油田―污水处理技术— 电化学预氧化油田污水处理技术。利用电化学阳极的氧化作用,对油田污水中的Fe2+离子、各种形式的硫化物和细菌等还原性物质进行直接或间接氧化,并辅以少量必要的助凝剂,将油田污水处理成达标的注入水。
1 电化学预氧化油田污水处理技术的工艺流程
该技术工艺流程与现有的“三段式”油田污水处理流程基本相同,只需在来水阀组的下游增加一套电化学预氧化装置,首先将来水进行预氧化处理,然后加入絮凝剂进行絮凝、沉降、过滤。
2 电化学预氧化油田污水处理技术的原理
在电化学预氧化技术处理油田污水过程中,位于阳极附近的还原态物质,依其电极电位的高低顺序被氧化,电极电位低物质先被氧化,电极电位高的物质后被氧化。电极电位高的物质例如Cl-离子被氧化后,形成氧化态的物质如游离Cl2等仍然具有氧化性,在随后与远离阳极的还原性物质混合时,可以将这些还原性物质氧化,自身又被还原成Cl-离子。最终从宏观上看,电极电位高的物质没有发生变化。因此,污水中低电极电位物质可能是直接被阳极氧化,也可能被高电极电位的氧化态物质间接氧化。
3 电化学预氧化油田污水处理技术的特点
与“三段式”、化学预氧化、“水质改性”等油田污水处理技术相比,电化学预氧化油田污水处理技术具有以下5个方面的优点:
1、是一种“绿色”的油田污水处理过程。电化学预氧化过程由电子转移而引起,起作用的“试剂”是电子,进行“绿色”氧化,避免了的次氯酸钠、氯气和其它含氯等氧化剂的生产、运输和使用过程,节约了资源和成本,不产生污染,是一种环境友好型的污水处理方法,符合当今“绿色化学工艺”潮流;此外,该技术不额外产生污泥(当然,由污水本身所含悬浮物产生的污泥是不可避免的),因此,从源头上讲,是一个洁净的处理过程。
2、集氧化、除油、混凝、杀菌等过程于一体,浑然天成。有害还原性物质的除去能力强,其脱硫率达99.7%以上,脱Fe率达99.5 %以上,可显著地提高污水的稳定性。在预氧化过程中,阴极发生反应(24)。
2H2O + 2e → H2↑ + 2OH- (E0 = -0.8277V) (24)
产生大量的均匀、密集分布的微小气泡氢气,具有很好的气浮除油作用。
同时在预氧化过程中,Fe2+离子转变成Fe3+离子,立即发生水解,形成Fex(OH)m(3x-m)+。生成的带正电荷Fex(OH)m(3x-m)+胶体能吸附、中和SS和乳化油的表面负电荷,使乳化油和悬浮固体颗粒聚并,达到混凝除去悬浮固体和乳化油的目的。此外,预氧化过程的杀菌效果好,预氧化过程中产生的新生态氧化性物质如Cl2、O2、.OH、ClO-等,具有很强的氧化作用,可以将细菌彻底氧化、分解,不存在细菌对普通杀菌剂产生抗药性的问题。
3、经该技术处理后污水的水质稳定,真正实现了“四点”(滤后、外输、配水间和井口)水的一致达标。
4、该技术对水量大小、水质具有广泛的适应性,易于精确调整和控制,操作简便,容易实现自动化。