基于UV/三維電極法對油田含聚廢水的處理研究

摘 要：針對高粘度，高COD的含聚廢水，文章通過不同參數平行實驗用UV/三維電極法處理降粘后的含聚廢水。結果表明：在溫度為40℃，降粘超聲波頻率19kHz，作用時間8min，聲強50W條件下，廢水的降粘率達到67.2%；在電壓為25V，電解時間為1h，紫外燈功率為6W，曝氣速率為200mL·min-1，pH=7的時候，COD去除率達到了64%。

關鍵詞：超聲波；UV；三維電極法；含聚廢水

三次采油技術的不斷發展，使得含聚廢水產量增大。含聚采油廢水的成分復雜、粘度大，難以處理[1～2]。含聚廢水除含有石油烴類等常規采油廢水含有的物質外，還含有大量的聚合物，主要是聚丙烯酰胺（PAM）[3]，其COD值高，粘度大，文章的前期實驗采用超聲波法對含聚廢水進行了降粘，降粘率達到了67.5%。在處理含聚廢水方法的選擇上，文章采用三維電極法，該方法增加了工作電極表面積，并縮短了反應物的遷移距離，從而極大地提高了對廢水的降解效率[4]。陳武等使用三維電極法處理含PAM模擬油田廢水[5]，廢水COD由處理前的1120.0mg/L降低到96.0mg/L。李婷等使用UV-Fenton催化氧化法處理采油廢水，多環芬烴去除率達到了71.9%[6]。但對于含聚合物的采油廢水研究較少。

1 材料與方法

文章采用的廢水模擬某油田的驅油廢水，聚丙烯酰胺含量為1g/mL，攪拌4～5小時，電解時稀釋10倍使用。含聚廢水的pH=9，顏色呈棕黑色，COD為3677mg/L。

在實驗中，將降粘后的含聚廢水放入自制的三維電極反應槽中在一定條件下進行反應，三維電極反應槽大小為11×11×5cm，并測定含聚廢水的COD值。

2 結果與討論

文章通過UV/三維電極法的單因子實驗研究不同實驗因子對COD去除效果的影響，每組實驗設三組平行實驗，實驗數據取平均值。結果如圖2所示。

圖2（a）中所示為僅電壓不同，其他實驗條件同為在聲波頻率，其他相同的實驗條件為電解時間60min，紫外燈功率為6W，曝氣速率為198mL·min-1，含聚廢水pH值為7。隨著電解電壓的增大而增大。在電解電壓為30V時，CODcr去除率最高。這是因為電極表面發生反應的污染物的量應與通過電極的電量成正比。電壓越大，所通過的電流越大，活性炭粒子被復極性化程度越高，同時電化學反應過程中產生的強氧化性的活性中間體，如H2O2和·OH的量越多，使更多的污染物被降解。

圖2（b）中所示為僅電解時間不同，其他相同的實驗條件為電壓22.5V，紫外燈功率為6W，曝氣速率為198mL·min-1，含聚廢水pH值為7。隨著電解時間增加，CODcr去除率增加。這是因為隨著時間增加反應進行，越來越多的聚丙烯酰胺參加了反應，所以CODcr去除率升高。

圖2（c）中所示為僅電壓不同，其他相同的實驗條件為電壓22.5V，電解時間60min，曝氣速率為198mL·min-1，含聚廢水pH值為7。隨著紫外線功率的增加，CODcr去除率基本上逐步增加，CODcr去除率由6W時64%上升到了22W時的70.6%。這是因為聚丙烯酰胺在紫外線照射下可部分分解，紫外線和和Fe2+對H2O2的分解具有協同效應。所以當紫外線功率增加時，有更多的聚丙烯酰胺被分解，CODcr去除率也就隨著紫外線功率的增加而上升。

圖2（d）中所示為僅曝氣速率不同，其他相同的實驗條件為電壓22.5V，電解時間60min，紫外燈功率為6W，含聚廢水pH值為7。隨著曝氣速率的由117mL·min-1上升到280mL·min-1時，CODcr去除率由67.8%下降到59.5%；當曝氣速率繼續上升時，CODcr去除率基本不變。從圖中得知曝氣速率越大，CODcr去除率反而下降，這可能是由于曝氣量太小，具體原理有待進一步研究。

圖2（e）中所示為僅廢水的pH值不同，其他相同的實驗條件為電壓22.5V，電解時間60min，紫外燈功率為6W，曝氣速率為198mL·min-1。當pH值減小時，CODcr去除率下降。當pH=3時，CODcr去除率為53.6%。pH值在5～9時，CODcr去除率基本保持不變。這可能是在酸性條件下，活性中間體·OH的生成被抑制所導致的。

3 結束語

文章經研究分析得到以下結果：（1）當電解電壓為22.5V，電解時間1h，紫外燈強度為6W，曝氣速率為198mL·min-1，含聚廢水pH=7時，電解效果較好。含聚廢水的COD由3677mg/L降到1316mg/L，降解率為64%。（2）隨著電解電壓增大，電解時間增長，紫外線強度增強，COD降解程度越大，曝氣量越大，COD降解率越小。（3）過低的pH值會降低含聚廢水COD去除率。pH在5～9之間時，pH對COD去除基本沒有影響。

參考文獻

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[5]陳武，梅平，尹先清，等.油田含聚丙烯酰胺廢水的COD電化學去除研究[J].石油天然氣學報（江漢石油學院學報），2006，28（6）：172-175.

[6]李婷，陳冰，馬虹.UV-Fenton催化氧化法對采油廢水中多環芳烴的處理效果[J].環境工程學報，2012，6（10）：3475-3480.

作者簡介：付云松，西南石油大學化學化工學院。

*通訊作者：鄭學成（1988，05-），男，漢族，四川省南充市，博士，講師，研究方向：油氣田環境安全問題治理。