基于UV/三维电极法对油田含聚废水的处理研究

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摘 要：针对高粘度，高COD的含聚废水，文章通过不同参数平行实验用uv/三维电极法处理降粘后的含聚废水。结果表明：在温度为40℃，降粘超声波频率19kHz，作用时间8min，声强50W条件下，废水的降粘率达到67.2%；在电压为25V，电解时间为1h，紫外灯功率为6W，曝气速率为200mL・min-1，pH=7的时候，COD去除率达到了64%。

关键词：超声波；UV；三维电极法；含聚废水

三次采油技术的不断发展，使得含聚废水产量增大。含聚采油废水的成分复杂、粘度大，难以处理[1～2]。含聚废水除含有石油烃类等常规采油废水含有的物质外，还含有大量的聚合物，主要是聚丙烯酰胺（PAM）[3]，其COD值高，粘度大，文章的前期实验采用超声波法对含聚废水进行了降粘，降粘率达到了67.5%。在处理含聚废水方法的选择上，文章采用三维电极法，该方法增加了工作电极表面积，并缩短了反应物的迁移距离，从而极大地提高了对废水的降解效率[4]。陈武等使用三维电极法处理含PAM模拟油田废水[5]，废水COD由处理前的1120.0mg/L降低到96.0mg/L。李婷等使用UV-Fenton催化氧化法处理采油废水，多环芬烃去除率达到了71.9%[6]。但对于含聚合物的采油废水研究较少。

1 材料与方法

文章采用的废水模拟某油田的驱油废水，聚丙烯酰胺含量为1g/mL，搅拌4～5小时，电解时稀释10倍使用。含聚废水的pH=9，颜色呈棕黑色，COD为3677mg/L。

在实验中，将降粘后的含聚废水放入自制的三维电极反应槽中在一定条件下进行反应，三维电极反应槽大小为11×11×5cm，并测定含聚废水的COD值。

2 结果与讨论

文章通过UV/三维电极法的单因子实验研究不同实验因子对COD去除效果的影响，每组实验设三组平行实验，实验数据取平均值。结果如图2所示。

图2（a）中所示为仅电压不同，其他实验条件同为在声波频率，其他相同的实验条件为电解时间60min，紫外灯功率为6W，曝气速率为198mL・min-1，含聚废水pH值为7。随着电解电压的增大而增大。在电解电压为30V时，CODcr去除率最高。这是因为电极表面发生反应的污染物的量应与通过电极的电量成正比。电压越大，所通过的电流越大，活性炭粒子被复极性化程度越高，同时电化学反应过程中产生的强氧化性的活性中间体，如H2O2和・OH的量越多，使更多的污染物被降解。

图2（b）中所示为仅电解时间不同，其他相同的实验条件为电压22.5V，紫外灯功率为6W，曝气速率为198mL・min-1，含聚废水pH值为7。随着电解时间增加，CODcr去除率增加。这是因为随着时间增加反应进行，越来越多的聚丙烯酰胺参加了反应，所以CODcr去除率升高。

图2（c）中所示为仅电压不同，其他相同的实验条件为电压22.5V，电解时间60min，曝气速率为198mL・min-1，含聚废水pH值为7。随着紫外线功率的增加，CODcr去除率基本上逐步增加，CODcr去除率由6W时64%上升到了22W时的70.6%。这是因为聚丙烯酰胺在紫外线照射下可部分分解，紫外线和和Fe2+对H2O2的分解具有协同效应。所以当紫外线功率增加时，有更多的聚丙烯酰胺被分解，CODcr去除率也就随着紫外线功率的增加而上升。

图2（d）中所示为仅曝气速率不同，其他相同的实验条件为电压22.5V，电解时间60min，紫外灯功率为6W，含聚废水pH值为7。随着曝气速率的由117mL・min-1上升到280mL・min-1时，CODcr去除率由67.8%下降到59.5%；当曝气速率继续上升时，CODcr去除率基本不变。从图中得知曝气速率越大，CODcr去除率反而下降，这可能是由于曝气量太小，具体原理有待进一步研究。

图2（e）中所示为仅废水的pH值不同，其他相同的实验条件为电压22.5V，电解时间60min，紫外灯功率为6W，曝气速率为198mL・min-1。当pH值减小时，CODcr去除率下降。当pH=3时，CODcr去除率为53.6%。pH值在5～9时，CODcr去除率基本保持不变。这可能是在酸性条件下，活性中间体・OH的生成被抑制所导致的。

3 结束语

文章经研究分析得到以下结果：（1）当电解电压为22.5V，电解时间1h，紫外灯强度为6W，曝气速率为198mL・min-1，含聚废水pH=7时，电解效果较好。含聚废水的COD由3677mg/L降到1316mg/L，降解率为64%。（2）随着电解电压增大，电解时间增长，紫外线强度增强，COD降解程度越大，曝气量越大，COD降解率越小。（3）过低的pH值会降低含聚废水COD去除率。pH在5～9之间时，pH对COD去除基本没有影响。

参考文献

[1]荆国林，于水利，韩强.聚合物驱采油废水处理技术研究进展[J].工业用水与废水，2004，35（2）：16-18.

[2]骆克峻.聚合物降解菌的筛选评价及在油田废水生化处理中的应用[D].青岛：中国海洋大学，2008.

[3]Yi X S，Shi W X，Yu S L，et parative study of anion polyacrylamide （APAM） adsorption-related fouling of a PVDF UF membrane and a modified PVDF UF membrane[J].Desalination，2012，286（1）：254-262.

[4]熊英键，范娟，朱锡海.三维电极电化学水处理技术研究现状及方向[J].工业水处理，1998（1）：7-10.

[5]陈武，梅平，尹先清，等.油田含聚丙烯酰胺废水的COD电化学去除研究[J].石油天然气学报（江汉石油学院学报），2006，28（6）：172-175.

[6]李婷，陈冰，马虹.UV-Fenton催化氧化法对采油废水中多环芳烃的处理效果[J].环境工程学报，2012，6（10）：3475-3480.

作者简介：付云松，西南石油大学化学化工学院。

*通讯作者：郑学成（1988，05-），男，汉族，四川省南充市，博士，讲师，研究方向：油气田环境安全问题治理。