电絮凝法去除油田回注水中油含量技术

对油井注水的处理主要是以去除油含量以及悬浮物为主，现常采用的是常规处理工艺、膜处理等技术。近年来，电絮凝技术被广泛应用在水处理中，主要是在外加电源的作用下，阳极电极板生成氢氧化物和羟基络合物，这些物质对水中的有机物质以及悬浮物具有吸附、絮凝作用;阴极上聚集形成气泡，对水中的悬浮物具有气浮作用，进而对水样净化。该技术不需要添加絮凝剂，工艺操作快捷、简单。本文将电絮凝技术应用于油田注水处理中，对电极材料、电解时间、电极密度、pH、电极板间距等参数进行了优化，处理油田注水时可达到企业油井注水的标准，具有良好的效果。

1、实验部分

1.1 材料与仪器

陕西某油井注水样，具体水质见表1。

0IL460型红外油分光光度计；L5紫外可见分光光度计；SD-9011色度仪；电絮凝装置，自制。

1.2 实验方法

电絮凝装置见图1。

电絮凝装置为实验室自制，电极板采用铝/铁极板，电极板尺寸150mm×100mm×3mm电极板排列置于反应槽中，其间距可调节，最小间距为10mm，电絮凝反应槽尺寸为400mm×200mm×200mm。实验用水体积最大为8L，水样通过磁力泵进行循环，通电后调整电流并开始计时，电解一段时间后取样100mL，静置15min。取上清液，测定水中油含量。

2、结果与讨论

2.1 电极材料的影响

分别采用铝电极板、铁电极板进行实验，控制电极板间距为20mm，电流密度为5mA/cm²，调节水样pH为7，分别在电解时间2，5，8，10min时取水样，静置15min后进行测定。比较两种电极板电絮凝的处理效果，结果见表2。

由表2可知：(1)采用铝作电极板时，水中油含量较低，即其水中油去除率较高;(2)使用铁作电极板时，虽然水中油含量随着电解时间的增加也同步降低，但其水样的色度有所增加，电解2min时水样呈现黄棕色，且随着电解时间的增长，其色度值在增加。这是由于在使用铁电极板时，电解溶液不断电解出铁离子，随着电解时间的增长，其铁离子含量越高，其溶液的色度也随之增加。而使用铝电极板进行电絮凝时，不存在溶液色度增加的现象。因此，选择铝电极板进行后续实验。

2.2 电解时间的影响

实验固定电极板为铝电极板，间距为20mm，电流密度为5mA/cm2，调节水样pH为7。分别在电解时间为2，5，8，10，12min时取水样，取出的水样静置15min后，对其进行测定。电极时间对油田注水电絮凝处理效果的影响见图2。

由图2可知，电解时间越长，水样中油含量越低;当电解时间为8min时，水中油含量趋于稳定。随着时间的增长，水中油含量降低，此时能耗增加。因此，实验选择电解时间为8min。

2.3 电流密度的影响

电流密度的大小直接影响着溶液中金属离子的浓度、电极生成的气泡量，从而进一步影响水中油的去除效果。固定水样的pH为7.00，电极板间距为20mm，分别在电流密度为2，3，4，5，6mA/cm2时进行电絮凝处理水样8min，考察电流密度对油田注水去除水中油含量的影响，结果见表3。

由表3可知，随着电流密度增加，水中油含量在同步降低。这是由于随着电流密度的增加，电极板电解产生的AP+含量增加，与阴极产生的OH二生成了Al(OH)3，其通过吸附和共沉淀作用去除水中油;同时，电极上生成的气泡产生了气浮作用，降低了水中油的含量。当电流密度≥5mA/cm²时，水中油含量达到平稳状态。这是由于当电极板电极出的离子含量增加到一定程度时，由于溶液中产生了过量的Al(OH)3，从而使得絮体膨胀，电极表面存在一定程度的钝化现象，从而使得电极活性降低，进一步降低了水中油去除率。因此，最佳电流密度为5mA/cm2。

2.4 pH的影响

pH的高低直接影响着水溶液中OH-的浓度，OH-是Al(OH)，的重要组成部分，其含量的高低对Al(OH），的形成有重要影响。实验中，固定电极板间距为20mm，电流密度为5mA/cm²，电解时间为8min，考察pH对电絮凝效果的影响，结果见图3。

由图3可知，随着pH的增加，水中油含量的去除率越来越高，pH=8时，水中油去除率达到了最大值。这是由于pH<4时，电极板生成的金属离子A以离子形式存在于溶液中，不具有絮凝作用，即不会对水中油含量进行有效的去除;当pH>5时，电极板阳离子生成的金属离子AP+与OH-形成了吸附性较好的AI(0H)3，增强了絮凝剂的吸附作用;同时，AI(OH)，电离出的金属离子AP+将扩散层中反离子吸附的电荷排斥到吸附层，降低了胶体的带电量，促进溶液中胶体更容易凝聚，从而提高了去油效果。当pH>8时，AI(OH)，溶于溶液中，过量的OH-与AI(OH);形成了羟基配合物AI(OH)4而失去了絮凝作用，降低了去油效果，同时溶液中OH二过多，电极板会形成钝化膜，电极板析出金属离子受阻。因此，选择pH为7～8。

2.5 电极板间距的影响

电极板间距较小时，有利于电极板之间电子的传递，增加了羟基配合物Al（OH)与水中油含量的碰撞，使得电极板工作表面利用较充分，能够起到很好的絮凝沉降作用。但油含量太高而电极板间距较小造成了中间通道的堵塞，进而导致了电场分布不均匀，不利于水中油含量的去除。实验固定电流密度为5mA/cm²，水样pH为7。考察了电极板间距分别为10，20，30mm时，进行电絮凝处理水样8min时，测定对水中油含量的影响，结果见图4。

由图4可知，随着电极板间距的增大，水中油含量的去除率是先增加后降低，最佳的电极板间距为20mm。这是由于随着电极板间距的增大，使得电极板之间电子的流通性增强，提高了粒子之间相互碰撞的几率，增加了水中油含量的去除率。电极板间距>20mm时，粒子之间的碰撞几率减小，从而使得水中油含量的去除率降低。因此，选择电极板间距为20mm。

2.6 电絮凝处理后水样测定

固定电极板间距为20mm，电流密度为5mA/cm²，电解时间为8min，调节水样pH处于7~8之间，对陕西某油井注水进行电絮凝处理，处理后水中油含量、悬浮物含量、浊度、粒径中值、铁含量等项目，测定结果见表4。

由表4可知，电絮凝处理后水样结果达到了企业油井注水水质标准，可用于处理油井注水。

3、结论

（1）针对油田注水的高水中油含量、高悬浮物的特点，采用电絮凝法处理油井注水。结果表明，电絮凝法可通过絮凝沉降的作用使水中油沉降，达到了净化水质的作用。电絮凝法对油井注水的水中油含量处理效果良好，该方法可以提高油井注水的处理效果和缩短处理时间。

(2)在使用铝电极板，电解时间为8min，电极板间距为20mm，电流密度为5mA/cm²时，处理油田注水时可达到企业油井注水的标准。

(3）电絮凝技术在处理油田注水时能耗低，反应时间仅需要8min，处理效率高，且使用的铝电极板成本较低。在油井注水处理中有较好的应用前景。