电化学预氧化技术在联合站污水处理中的应用

张春荣

【摘 要】胜利油田现河采油厂史南站原有工艺处理后的污水存在有热力学稳定性差的缺点。通过引入电化学预氧化技术，提高了其热稳定性，使处理后的污水悬浮固体含量不会在外输过程中逐渐增加，沿程腐蚀速率明显降低达到标准，污水成分变化较小，与当地地层水配伍性较好，满足低渗透油藏的注水要求，本文对此进行了详细论述。

【关键词】电化学预氧化技术；水质；腐蚀

0 前言

胜利油田现河采油厂史南联合站年处理污水5000-6000m3，原有污水处理工艺流程中，污水依次进入两个串联的500m3一次除油罐、一个1000m3二次沉降罐、两个并联的200m3缓冲罐，然后加压通过三级过滤，最后进入两个并联的200m3注水罐，外输至配水间、井口，注入地层。取过滤后出水分析：总铁含量超过12mg/L，悬浮固体含量仅为10mg/L左右；然而处理后的污水在外输过程中颜色不断加深，输送到配水间和井口时已变为深黄色，其悬浮固体含量超过50mg/L，且沿途输水管线穿孔现象较为严重。污水稳定性差的原因是原有污水处理流程未考虑来水中二价铁离子的去除问题。

引入电化学预氧化技术，将污水中的二价铁离子氧化成三价铁离子，加混凝剂沉降，即可在较低pH值下实现铁离子的去除，保持水质稳定。

1 电化学预氧化技术原理

电化学预氧化技术是通过电化学的方法先对来水进行预氧化处理，在杀灭细菌的同时，将污水中的二价铁离子氧化成具有凝聚作用的三价铁离子，使其成为对污水净化有益的组分，并将水中的硫化物氧化成单质硫，在混凝药剂的共同作用下彻底打破污水中固有的胶体平衡和弱酸弱碱缓冲体系，将地面条件下容易产生腐蚀、结垢的成份，在污水处理过程中通过混凝沉降而分离去除，使污水中的悬浮物、乳化油等杂质小颗粒聚集成大颗粒，形成体积大、密度高、沉降快的絮体，从水体中完全沉降、分离出来，使水质得以净化达标，实现杀灭细菌、控制腐蚀、抑制结垢和水质达标的目的。

2 电化学预氧化技术在史南站污水处理中的成效

2.1 史南站电化学预氧化工艺流程概况

为解决经过处理的污水热力学稳定性差的问题，在2008年初现河采油厂史南联合站通过对原有污水处理工艺流程的改造，引入了电化学预氧化技术，现有工艺流程为：污水依次进入电化学预氧化装置、两个串联的500m3一次除油罐、混合反应器、两个并联的1000m3二次沉降罐、两个并联的200m3缓冲罐，然后通过三级过滤，最后进入两个并联的200m3注水罐，外输至配水间、井口，注入地层。

2.2 出水水质

在引入电化学预氧化技术以后，史南站经过处理的污水水质得到了明显提高，从有关测试数据上我们可以看出两种工艺处理后的出水水质情况，特别是采用电化学预氧化工艺后，二价铁和硫化物都得到了有效去除，含油量和悬浮物含量也有所降低。

2.3 注水水质

史南站的污水经过处理后需要经过较长距离的输送才能到达配水间，井口，注入地下，这也导致了站内出水水质和注水水质存在一定差别。在原有污水处理工艺下由于二价铁的影响，水质在输送过程中不断变差，而电化学预氧化工艺的引入很好的解决了这一问题。从两种污水处理工艺的沿程水质存档数据我们可以看出：使用电化学预氧化工艺处理后的污水经过长距离的输送，悬浮物没有明显的增多，腐蚀速率也没有明显加快，且没有滋生出SRB菌，有着更好的稳定性，从而很好的解决了站内出水合格，注水不合格的问题。

2.4 输送过程中的腐蚀

长期以来，史南站输水管线的腐蚀问题一直存在，这是由于经过处理后的污水依然含有少量能引起腐蚀的物质，长时间不间断的作用在输水管线上，也会对输水管线造成较为严重的腐蚀，尤其是局部的严重腐蚀更是会引起管线穿孔。尽管这样，史南站使用原有污水处理工艺时的管线频繁穿孔依然让人揪心，回注水的白白流失和不断地堵漏既浪费了大量的物力、人力和财力，又增加了污水处理的成本，这也是现河采油厂史南站决定引入电化学预氧化工艺的一个重要原因。

在使用电化学预氧化工艺以后，在污水的处理过程中，将引起水质不稳定的二价铁离子和引起SRB菌滋生的硫化物去除，污水中的腐蚀物质便不能随着时间增长而迅速攀升，输水管线的腐蚀状况得了有效的控制，尤其是后半程的输水管线穿孔现象大大减少。

2.5 与地层水的配伍性

污水经电化学预氧化处理前后的6项离子分析浓度（单位：mg/L）分别为：

处理水1（K++Na+ 12.582；Ca2+337；Mg2+ 56；Cl- 19.702；SO42-106；HCO3-704；总矿化度33.487）；

处理水2（K++Na+12.925；Ca2+326；Mg2+59；Cl-20.152；SO42-112；HCO3-815；总矿化度34.389）；

处理水3（K++Na+12.789；Ca2+320；Mg2+51；Cl-19.928；SO42-109；HCO3-785；总矿化度33.982）；

处理水平均（K++Na+12.746；Ca2+328；Mg2+55；Cl-19.927；SO42-109；HCO3-768；总矿化度33.960）；

来水平均（K++Na+13.034；Ca2+370；Mg2+57；Cl-20.324；SO42-133；HCO3-906；总矿化度34.824）。

由上述可知，污水处理前后出总铁外的其余各项离子浓度没有明显的改变，只是Ca2+、HCO3-离子浓度略有下降。由于污水pH调整到7.0，污水中部分HCO3-转化成CO32-，打破了CO32-与Ca2+的原有平衡关系，以致部分CO32-与Ca2+形成CaCO3沉淀。去经电化学预氧化工艺处理后的污水，按照不同比例与地层水进行混配，在70℃的烘箱中恒温放置7天，分析恒温后污水中Ca2+、Mg2+浓度（单位：mg·L-1）结果为：

（地层水 ：处理水）： 0：5 / 1：4 / 2：3 / 3：2 / 4：1 / 5：0；

（加热前Ca2+、Mg2+）：393.0/ 398.4/ 404.8/ 410.2/ 416.5/ 423.0；

（加热后Ca2+、Mg2+）：375.2/ 78.7/ 382.4/ 385.2/ 389.8/ 394.6；

（Ca2+、Mg2+离子下降）：17.8/ 19.7/ 22.4/ 25.0/ 26.7/ 28.4。

污水加热后Ca2+、Mg2+浓度较加热前的浓度下降量越大，说明污水的结垢越严重。从上述数据中可得出：恒温后的Ca2+、Mg2+下降量随着处理后污水比例的增加逐渐减少，结垢趋势减弱，说明处理后的水和地层水的配伍性良好。

3 结论

现河采油厂史南联合站在引入电化学预氧化技术以后，史南地区的注水水质得到了明显的改善，有效的提高了注水效率，从而使原油产量得到了保障。同时，处理后的污水腐蚀速率在输送过程中变化较小，减轻了对管线的腐蚀，管线的使用年限增长。电化学预氧化技术在史南站的成功应用，也使得近年来该技术在周围站点得到一定的推广应用。

[责任编辑：曹明明]