郭迎庆，陈毅忠（江苏石油化工学院环境与安全工程系，江苏常州213016）理后才能排入水体或回注。本文介绍了电气浮的sha菌原理，认为电解气浮与sha菌一体化技术用于油田采出水的处理在理论上是可行的，在工艺和结构上也是可以实现的，是一种既经济又简便的工艺。
随着油田的不断开发，地层中的油逐渐减少，油田常采用注水方式保持油层压力来提高采收率。在稠油区，注入高压蒸汽降低原油粘度，使稠油得到开采。注水或注入蒸汽都会使原油含水率提高，含水原油从油井中开采出来，经过加工将原油中的水分离出来，分离出来的水称为“油田采出水”。目前，我国大部分油田己进入石油开发的中期和后期，采出水油中的含水率为70%~80%，有的油田甚至己高达90%，日产含油污水量非常大。若不经处理直接排放，不仅会造成土壤、水源的污染，有时甚至会引起污油着火事故。
油田常规的含油污水油水分离处理方法主要有重力分离、加压溶气气浮、化学凝聚、粗粒化法等。近年来，国内外研究开发出一些除油、过滤设备，如液-液旋流分离器、超精细过滤器、电磁吸附、膜过滤、横向流过滤技术等。sha菌方法主要有电解sha菌、紫外sha菌、二氧化氯sha菌、化学药剂sha菌等。但这些方法仅仅作为一种处理构筑物而发挥单一的功能，而将油水分离与sha菌技术综合于一体的方法尚未见报道。由于电气浮具有工艺流程简单，操作简便，投药量少，处理成本较低，易于实现自动控制的优点。本文拟从电气浮的原理入手，探讨电解气浮法去除油和悬浮物、有机物，并同时进行sha菌的可行性，为下一步的实验研究及工业化应用奠定理论基础。
1油田采出水特性由于各油田原油的特性、地质不一样，油田采出水水质各异，但也具有一些共性。
有机物含量高，可生化性差油田采出水矿化度低也在1000mg/L以上，高的可达14X104mg/L.高矿化度加速了腐蚀速度，同时抑制了微生物的生长，给废水生化处理造成困难。
一般采出水中含油量在1000mg/L以上，远大于各种出路所要求的水质标准。
水中微生物细菌含量高采出水中常见微生物有硫酸盐还原菌、铁细菌、腐生菌等丝状菌。多数采出水中细菌含量为102~104个/mL，细菌大量繁殖不仅腐蚀管线，而且还造成地层严重堵塞。
含有大量结垢离子等生成垢的离子，有的采出水中还含有S'容易在管道、容器中结垢。
水中悬浮物含量高，颗粒细小，沉降缓慢，容易造成地层堵塞。
鉴于以上特性，油田采出水不利于采用生化处理，一般须采用物化法进行处理。
2电气浮sha菌原理废水电解时，由于水的电解及有机物的电解氧化，在阳极、阴极表面上产生气体（如H2、02、表1几种气浮法产生的气泡粒径与平均密度类别气泡粒径/tim气泡平均密度，（g.L-丨）电解气浮氢气泡丨0~300.5氧气泡20~60溶气气浮100-1501.2机械叶轮气浮80CM0001.2 C102、（：12等），呈微小气泡析出，它们在上升过程中，可粘附水中杂质微粒及油类浮到水面而分离，从而去除悬浮物和油类。电解时，不仅有气泡浮上作用，而且还兼有凝聚、共沉、电化学氧化、电化学还原等作用。另据同济大学张德胜等人介绍，由于加在阴、阳极间的电压较小，电流强度不大，反渗透，所以水在极板间处于被微电解的状态，微电解作用可使被处理水产生活性物质，具有极强的灭菌作用，可杀死水中的一些细菌。
废水在直流电场作用下，水被电解，在阳极析出氧气和氯气，在阴极析出氢气。电解产生的气泡粒径很小，而且密度也小，见表1因此，电解气泡截获杂质微粒的能力比溶气气浮、机械叶轮气浮要高，而且浮载能力也高通常用电气浮法进行废水处理时，主要侧重于去除废水中的悬浮物和油状物。实际上，在进行电气浮时，由于发生一系列电极反应，阳极还具有降低BOD和COD、脱色、脱臭、消毒的功能，阴极还具有沉积重金属离子的能力。以不溶性阳极石墨为例，溶液中发生的电极反应如下：由于Cl2、HC10是强氧化剂，除可以氧化降解一部分有机物外，还可以用来杀灭水中的细菌，终的分解产物为二氧化碳和水。
当废水中含有某些电解质时，在阳极表面还可以产生臭氧，而臭氧本身也是一种强氧化剂，具有强烈的sha菌作用。
此外，废水中的C032―和S042离子也可以在阳极氧化生成有sha菌作用的强氧化剂过碳酸盐和过硫酸盐。
阴极2H+ +2e―H2阴极还可发生如下反应：过氧化氢离子也参与化学氧化反应。
由以上电极反应可见，电解过程中一方面产生大量微小气泡，其数量变化服从法拉第定律，软化水，即电极上析出的物质数量与通过溶液的电流强度和通电时间成正比，即与通过溶液的库仑电量成正比，这些气泡可用于浮载回注水中大量的悬浮物和油类，以达到去除浮油的目的；同时也生成各类强氧化剂，为sha菌、氧化去除有机物创造了条件。尤其是采出水中矿化度比较高，其中氯盐含量占90%以上，满足了电解所需条件，免去了需要大量药剂作辅助药剂的费用，产生的大量氯气可有效地抑制水中微生物的滋生，对sha菌作用极为有效。而且电解sha菌使细菌不会产生抗药性，有利于清除附着在输水管道及地层中的由于菌体残留物所形成的垢，以减轻管道的局部点腐蚀及对地层的堵塞，同时污水中所含的二价铁离子在电解所产生的新态氧和氢氧根的作用下，可迅速生成氢氧化铁胶体物质，其表面积很大，吸附能力很强，它在集中凝聚过程中吸附水中的悬浮物，共同沉淀。根据有关资料和实验，可使油田中的铁离子含量从18mg/L降到1.9mg/L，悬浮物可降低50%左右。若能实现电解气浮又同时sha菌的双重作用，无疑电气浮将是一种既经济又简便的工艺。#p#分页标题#e#
3研究思路及工艺路线本研究主要工作思路是基于对电气浮原理的分析，在保持气浮除油效果的同时，强化sha菌效果，将气浮除油与sha菌技术集于一体，以达到简化工艺流程，降低处理费用的目的……为此，在工艺上可通过将常规电气浮的主极板之间增加中性电极生成C102强化sha菌效果。整个气源发生器由阳极、阴极室及整流系统组成。根据电解时所发生的各种反应及对结垢处理的要求，极板材料应满足以下要求：一有较强的耐腐蚀性；二对氯离子和氢离子的电解电位耍低：三既能充当阳极，又能充当阴极；四有较好的机械强度和加工性能。电极及隔膜是发生器关键的部件，直接影响发生器的产气量、效率、使用寿命及运转状况。因此，合理的设计参数和选择材质是非常重要的。根据以上要求并结合以往实验经验，选择以钛为基体表面镀有二氧化钉的极板材料。
阳极室内有阳极板，为增大极板面积，阳极板采用钛网，表面有氧化涂层，有较强的耐化学腐蚀性，导电性好，机械强度高。阴极表面有涂层，与阳极涂层稍有不同，中间设中性极板，否则就不可能有二氧化氯产生，中性极板也采用钛板。主极板主要实现气浮除油功能和部分sha菌功能，中间电极主要实现sha菌功能，从而实现气浮与sha菌双重作用的效果。通过正交实验进行混凝剂的筛选及投加量的确定、极板间距、电流密度、停留时间及换向周期的确定，初步拟定佳的工艺参数。实验结果采用天然气行业标准SY5523-92《油气田水分析方法》对油田采出水中各种离子进行测定，用SY/T5329-94《碎屑岩油藏注水推荐指标及分析方法》和5丫叮5890-93《sha菌剂性能评价方法》检测采出水中油、硫化氢、悬浮物、细菌含量，进行sha菌效果评价。除油效果可以除油率来表示，sha菌效果可以用两个参数表示：一是出水细菌含量；二是sha菌率。这两项指标都只能相对某特定的来水水质而言，而不能表示某sha菌方法的绝sha菌能力，因此只能就试验时的水质来讨论sha菌效果14.实验以能否杀灭对油田生产危害大的硫酸盐还原菌（SRB）和腐生菌（TGB）为判断依据。在确定出实验参数的基础上，以电气浮装置作为气源发生器，并结合油田原有的沉降装置，在保证一定的停留时间下，完成油水分离和sha菌过程。
4存在的问题及解决途径4.1结垢问题油田污水中可溶性盐以离子形式存在，主要有Na+、Ca2+、Mg2+和阴离子CT等。当污水通过电解槽时，极板上会沉积Ca（OH）B1（0印2而产生结垢。当极板上的结垢达一定厚度时就会影响电解继续进行，这时可通过改变极板的极性，即原来的阳极变位阴极，阴极变为阳极，水处理，产生的氯气与原来沉积在极板上的Ca（OH）2和Mg（OH）2发生反应生成可溶性复盐随水流走，达到清垢的目的，使电解反应继续进行。
4.2工艺及结构由于将电气浮与sha菌技术一体化用于油田出水处理是一种新的设想，没有现成的模式可供，所以具体工艺及结构有待于在实验研究中逐步完善。15结论电解气浮与sha菌一体化技术用于油田采出水的处理在理论上是可行的，在工艺和结构上也是可以实现的，但对于极板材料的选择、极板结构及形状、极板间距、极板数量、极板的安装方式、电流密度大小、除油及sha菌效果的评定、温度控制、气源发生器的结构与型式都还需作大量的理论和实验研究工作。
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