含聚表采油污水处理技术研究进展

阿克巴尔·卡得拜，孙钰钧，王静，赵静

（大连知微生物科技有限公司，辽宁 大连 116023）

为了解决因提高原油产量而导致的相关水污染问题，发展油田污水处理技术不可或缺。尤其是随着复合驱技术在油田上使用规模不断增大，处理难度较大的含聚表采出污水逐渐增多的问题也摆在了我们面前。

1 含聚表采油污水特点及处理难点

含聚表采油污水的产生是油田开采技术发展过程中产生的一种新型废水，同时也是近些年采油污水处理的研究重点。与基于水驱的生产方式不同，复合驱使用聚合物、碱性物质、表面活性剂和其他化学物质，使所产生流体的化学组成更加复杂。采出液中存在的化学物质会增加水的黏度。油滴的乳化稳定性和固体微粒悬浮性得到极大加强，并形成更加复杂稳定的水包油乳状液，这导致油水分离和水处理的难度增加。和寻常采油污水相比，含聚表采油污水具有以下特点：

1）在复合驱油中使用聚合物会导致产生的水黏度增加，并且随着聚合物含量的上升，产出的水的黏度会逐渐提高。

2）当剪切力作用时，采出液更容易乳化，从而导致采出液中油滴的直径更小。聚合物材料的存在使流体中的油液滴通常小于5 μm，大于10 μm的液滴占比小于10%，使得分离油水变得愈发困难。

3）油-水相中聚合物分子的分布增加了水化层厚度，同时增加了界面强度，也增加表面张力。形成了难以破乳的界面膜使得油滴聚集成大油滴上浮的几率减小，导致乳状液分离特性差。

4）表面活性成分主要分布于油水界面，并且与聚合物协同作用形成了坚固且有弹性的薄膜，使破乳更加困难。

5）大量表面活性剂和碱的注入，把地层中的矿物质析出，采出液呈偏碱性，其pH值大于7，通常在9到11之间，不适合絮凝沉降操作。同时，所产生的矿物质的析出导致所形成的流体中固体悬浮物的含量增加，这增加了采出液的处理难度。

6）随着复合驱的更广泛应用，使得采出液黏度升高，乳状液结构更加复杂、性质更加稳定，原油与固体悬浮物含量升高。通过增加处理的复杂度来降低水处理厂的运营能力，这会使处理后的水质恶化。这种情况下，回注会导致注水系统设备及管道老化、腐蚀、结垢，降低其使用寿命。升高的泵送压力会降低采收率并影响原油产量。外排会导致许多微生物生长，导致管道腐烂，堵塞并污染水体或地层。

此外，由于地理差异、地质条件、保水特性、石油生产技术和原油收集系统的不同，导致每个油田的废水质量也有很大差异，对相关的废水处理技术需要提出更高要求。高效处理含油废水直接关系到我国石油工业的可持续发展[1]。

2 含聚表采油污水处理技术

随着油田的发展，在使用聚合物材料后，采出水的水质特征发生了变化。废水的黏度增加，这降低了油滴的上浮速度。油滴变得更稳定，乳化程度升高，聚结变得困难。悬浮的固体颗粒稳定性增加，沉积性质减弱，它们悬浮在水中，处理难度提升[2]。根据全球石油工业中废水的处理现状，处理后的油田采出废水可用于以下3个方向：处理最高效的废水可直接用于回注。如果采取更严格的标准，则可以将其它们外排。最后，污水经过干扰离子脱除后可以作为化学驱的配注液再次用来采油。在我国的油田工业中，石油生产中的一部分废水可以用作处理后配制驱替液的水源，但是这部分水在整个废水处理中所占的比例很小。

2.1 含聚表采油污水处理后回注

随着对石油资源的需求不断增加，油田开发力度也随之增强，这将产生大量的采油废水。 正确处理采油过程中产生的大量废水可以改善环境，加强对水资源的合理利用，从而进一步提高油田的经济效益。大多数处理后的废水被泵送回油田的地层中。但是，我国的石油工业对回注水的水质有很高的要求。处理后回注水的含油量应低于20 mg·L-1，悬浮物的质量浓度应在10 mg·L-1以下，因此，降低采油废水中的含油量和悬浮液质量浓度的研究非常具有现实意义[3]。

2.1.1 除油

含油污水中根据分散性质的差异可以把污水中原油分为以下几类：游离油（粒径＞100 μm）、分散油（粒径10～100 μm）、乳化油（粒径3～10 μm）和溶解油（粒径＜3 μm）。乳化油和溶解油在含聚表采油污水中占比较高。随着聚合物和表面活性剂成分在复合驱中的大量应用，乳化油与溶解油在污水中的稳定性也进一步加强，对于油水分离技术的要求也随之升高，发展高效的油水分离技术刻不容缓[4]。

2.1.1.1 重力沉降除油

最简单的方法就是利用自然重力来进行沉降，其原理是利用油水密度差，静置使油自然上浮，达到油水分离的目的。该方法更加适用于油滴粒径较大的含油污水（粒径＞10 μm），优点是单位处理成本低廉，处理量大，但处理时间长，设备占地面积大。

针对重力除油法缺点的改进，利用“浅池”理论，人们发明了斜（管）板除油法，通过增加斜板（管）以达到增加分离设备表面积的效果，缩短油滴的上浮距离，提高分离效率。赵宏君[5]等，设计了一套高效除油的重力法除油工艺，并对工艺中的各个设备进行设计组装，试运行结果表明该工艺具有优异的除油效果，满足行业标准的回注要求。此工艺中包含的设备有：竖式沉砂除油器、重力滤池设备、改进型布气装置、水反冲洗装置等。吉林省大安油田运用了本论文设计的工艺，通过实地调研，进行了成本分析的同时对此工艺的进水和出水进行了取样分析，得出此工艺出水油类质量浓度为5.56 mg·L-1，悬浮物质量浓度为2.90 mg·L-1，悬浮物颗粒直径中值为1.59 μm，达到回注标准SY/T 5329—94标准的A3级，并且工艺运行流程短，运行费用低，一次性投资少。

利用水力旋流法通过外部输入能量增加重力系数扩大油珠在水中的浮力，提高油水分离效率。该方法适用于油水密度差较大且悬浮固体含量低的含油污水，能去除粒径为20～30 μm的分散油，优点是速度快，设备尺寸小，但缺点是支撑能力差和对水质有特定要求。夏福军[6]等改进处理器设计并提高操作标准，使其能够更好处理含聚采油废水。 现场性能测试表明，原始污水中含有2 000 mg·L-1的原油，处理后含油量降至153 mg·L-1以下，过滤后的最终水质符合注入要求。

2.1.1.2 聚结（粗粒化）

该方法是将废水通过装有填料的设备排出。如表1所示，常用填料的润湿角通常较小。

表1 油田常用填料性质

油滴和填料表面被浸润，造成碰撞或聚并的效果。油滴的直径逐渐增大，以达到将水与油分离的目的。 根据斯托克斯公式，油滴在水中的速度等于油滴直径的平方，混合后大滴油更可能会从水中分离出来。该方法适用于去除粒径为100～3 μm的分散油。这种方法很简单，设备的投资也很少，但是污水中表面活性成分的存在对分离效果有重大影响。何月[7]等改性聚丙烯腈纤维。 改性聚丙烯腈纤维的耗水率比转化前好，聚结效率高。同时，实验也证实了粗粒化的机理，即小油粒在含有颗粒的空间中碰撞之后聚集成较大的油粒，进而形成油膜。

2.1.1.3 气浮法

气浮法原理是将空气或天然气送入废水中，在水中形成小气泡，使废水中粒径为0.25～25 μm的乳化油和分散油紧贴气泡并随气泡浮动。随气泡上浮于水面形成富集状态[8]。该方法还可以在除油过程中去除悬浮在废水中的部分固体颗粒。根据将气体引入水中的方式气浮法可分为3类：溶气浮选、诱导浮选和电浮选。为提高气浮除油的效果，有时还要投加浮选剂和混凝剂增大油珠的尺寸和油珠表面的疏水性。该类方法适用于分散油含量高，乳化程度低的含油污水，优点为处理时间短、效果好，缺点是土地需求量大和表面浮油后续处理难度高。季林海[9]等通过对比各种气浮方式的优缺点，充分考虑装置经济适用性问题，最终选择涡凹气浮作为技术方案的核心。对气浮工艺进行优化研究，一方面加强药剂的筛选，另一方面对工艺参数实施优化。进行现场测试后发现，所选的试剂能够适应苛刻条件下短寿命涡流交换和大流量湍流的特性。处理后，废水呈现澄清透明状态，去除废油和固体悬浮物的效果极佳。

2.1.2 固体悬浮物的去除

含油污水中的悬浮固体主要包括泥砂、各种腐蚀产物（Fe2O3､FeS）、垢（MgCO3､CaSO4､CaCO3等）、细菌（硫酸盐还原菌5～15 μm、腐生菌10～30 μm）及胶质、沥青质和石蜡等微细有机物[10]。其中泥砂可细分为粒径为0.05～4 μm的黏土、粒径为4～60 μm的粉砂和粒径高于60 μm的细砂。悬浮固体物的大量存在是引起油层堵塞的重要因素，是含油污水中的主要去除对象。当颗粒直径达到孔喉直径的1/2时就易引起架桥堵塞，颗粒直径大于油层孔喉直径时更易引起堵塞。这些微粒在含油污水中表面均带有负电荷，表面常吸附有原油，且不断地进行布朗运动，仅用重力沉降难以有效去除，必须借助其他手段使其颗粒聚集后才能分离。去除含油污水中悬浮物的主要方法为混凝和过滤，沉降和气浮对悬浮固体也有一定的去除作用。

2.1.2.1 混凝

混凝共涉及两个过程，即凝结和絮凝。凝结是指胶体被压缩成不稳定的双电层的过程。絮凝是指胶体脱稳（或由于聚合物扩散和键合作用）并融合成絮状物的过程[11]。除了对固体悬浮物的去除有较好效果外，还能去除分散在水中的乳化油、溶解油。影响混凝效果的主要因素有：水温、pH值、水中杂质的性状及水力条件。混凝的机理主要包括双电层压缩、吸附电中和、吸附架桥和沉淀物网捕[12]。

吸附电中和作用机理：吸附电中和作用是指颗粒表面对带相反电荷的部分具有很强的吸附作用。由于这种吸收会中和其某些电荷并减少电磁排斥，因此很容易与彼此靠近且相容的其他粒子相互作用。

吸附架桥作用原理：吸附架桥作用主要是指高分子材料和胶体颗粒的单独吸附，但胶粒不与胶粒本身直接相互作用，胶粒堆积凝聚成大的絮状体。

沉淀物网捕机理：当金属盐或氧化物和氢氧化物用作混凝剂且剂量大到足以形成金属氧化物或碳酸盐沉淀时，沉淀物可以在形成沉淀时网捕水中胶团。当沉淀系统被认为是带正电荷时，可以加快沉淀速率。另外，水中本身所含的胶粒可以作为沉淀物形成的核心，因此最佳的混凝剂剂量与水中物质的浓度成反比，即更多的胶粒可以采用更小剂量混凝剂。

含油污水处理中使用的药剂统称为絮凝剂。其中起凝聚作用的药剂统称为混凝剂或凝聚剂；主要起架桥作用的有机高分子化合物统称为絮凝剂；混凝剂和絮凝剂的复合物称为复合絮凝剂。含油污水混凝处理中所用的混凝剂以聚合金属氯化物为主，所用的絮凝剂包括阳离子聚丙烯酰胺、聚氯化二甲基二烯丙基铵、部分水解聚丙烯酰胺、聚（N,N-二甲基胺基甲基丙烯酸酯）、聚丙烯酰胺、聚氧乙烯和聚乙烯基吡咯烷酮等。

絮凝剂主要包括无机絮凝剂、有机絮凝剂、生物絮凝剂以及复合絮凝剂。

无机絮凝剂：无机絮凝剂以其絮凝性能显著、廉价、性质稳定等优点，已经成为现阶段各大污水处理厂的主要药剂，我国污水处理工艺使用的无机絮凝剂大多为聚铁型和聚铝型絮凝剂。在处理含油废水中，无机高分子絮凝剂的分子高密度正电荷能够发挥双电层吸附作用，絮凝效果好、絮体沉降快速，且在我国运用技术成熟。但是相比较于有机絮凝剂，高分子无机絮凝剂的架桥能力弱、用量大、絮凝速度慢[13]等缺点限制了它的应用。

有机絮凝剂：有机絮凝剂以投加量低、去除速度快、形成絮体快速密实、产泥少和环保节能等优点备受关注，尤其是在有机物的去除领域，近几年由于含油污水的危害，逐渐应用在含油污水处理中。有机絮凝剂按照所带电荷差异可以分为非离子、阳离子、阴离子和两性有机絮凝剂。根据水中乳化油的特性，目前阳离子型絮凝剂使用较广泛。阳离子型有机絮凝剂主要是丙烯酰胺类聚合物及其衍生物，应用量占美、日有机絮凝剂市场的80%以上[14]。但是目前阳离子有机絮凝剂已经不能适应成分越来越复杂的污水，因此很多学者正在对传统的阳离子有机絮凝剂进行改性研究。

复合絮凝剂：复合絮凝剂是将两种或者两种以上的絮凝剂通过特定的方法聚结在一起形成一种大分子絮凝剂，它能够有效弥补单一絮凝剂的不足，聚集不同絮凝剂的优势。严良[16]等将有机硅和阳离子破乳絮凝剂按照15∶95的质量配比处理油田污水，实验结果显示絮凝后的水质固悬物去除率达到95.3%。复合絮凝剂近些年来也受到很多学者的关注，但是其合成工艺复杂、合成成本高、产品絮凝性能不稳定等因素限制了其市场应用。

2.1.2.2 过滤

过滤是指含有悬浮物的水向一定孔隙率介质内流动，悬浮在水中的粒子被捕集在介质的表层或内部，然后被去除。其机理包括拦截效应、惯性效应、扩散效应、重力效应、静电效应[17]。

拦截效应是利用分布在介质中的纤维或孔形成网络。当一定大小的颗粒沿液体流动方向移动到纤维或孔的表面时，如果纤维或孔之间的距离小于或等于粒径，则与屏障的接触会导致颗粒由于重力而保留在屏障上。

惯性效应是指液体中大颗粒的惯性运动。当液体遇到障碍物时，粒子由于惯性而远离液体的方向移动并与障碍物碰撞。颗粒越大，颗粒越强，越可能撞到障碍物，因此过滤效果越好。扩散效应的原理是小颗粒随机运动。粒子越小，运动越不规则，碰到障碍物的机会越大，因此过滤效率更好。

重力的作用是，颗粒与液体一起滚动时，在重力的作用下远离流线的位移，并且颗粒堆积在过滤介质的表面或内部。

根据使用的不同过滤介质，过滤可分为4种类型：网孔过滤、微滤、膜过滤和深层过滤。在油脂加工中，经常使用深层过滤，最常用的颗粒过滤材料是石英片、无烟煤、磁性和胡桃木。

2.2 含聚表采油污水处理后外排

在石油开发的中后期，油田采出液含水量持续增加，每口井的废水处理压力增加，产出水和回注水之间的平衡被打破，导致部分废水经过处理后无法循环回注只能对外排放。因此，废水处理问题亟待解决，甚至成为油田可持续发展的障碍。油田污水处理是否达到外排标准有其明确的界定指标，除国家颁布的《污水综合排放标准》（GB8978—1996）外，近年来全国各地相继出台了更加严格的污水排放地方标准，其中最为关键的用于反映水中还原性污染物质量浓度的外排指标化学需氧量（COD）由120 mg·L-1提升至50 mg·L-1和40 mg·L-1。一方面，指标的提升是国家正在关注环保问题的积极信号。另一方面，严格的环境保护政策意味着油田的环境保护工作面临更大的压力。因此，改善废水处理工艺和改善废水中的化学物质以确保处理后的水及其排放的均匀性已成为严重的经济和技术问题。

降低废水中COD值的国内外研究很多，通常可以分为3类：物理、化学和生物方法。

2.2.1 泡沫分离法

泡沫法是一种物理方法，最早被开发并具有初步应用。它几乎与气浮法相同，主要是通过将空气送入废水中而产生大量气泡，从而使废水中的流体被吸收到气泡中。在表面上形成泡沫，并且泡沫到达水的表面，形成泡沫层，并且可以通过去除泡沫层来净化废水。研究表明，使用微管分配空气，空气与水的比例为61至9∶1，停留时间为30～40 min，气泡层的厚度为0.3～0.4 m。此时，泡沫分离可以去除废水中的内部物质，可以达到90%以上。气泡试验中平均COD去除率可达93.15%，无气泡形成，说明磷浓度低，处理效果好。泡沫分离方法适用于低浓度分离。但是，气泡分离法的废水COD去除率低，应与其他方法结合使用。

2.2.2 吸附法

吸附法利用吸收剂的大比表面积吸收表面废水中的污染物，达到分离的目的。最常用的吸附剂是活性炭。在室温下，采用活性炭法处理含油废水是有效的。LAS活性炭的吸附量可以达到55.8 mg·g-1，活性炭的吸附符合Frederic Lux公式。然而，活性炭再生的能量消耗很大，并且再生后的吸收能力不同程度地降低，这限制了其性能。天然黏土矿物吸附剂以低成本、供应丰富而被广泛使用。为了增加吸附容量和吸附速率，对这种类型吸附剂的研究应集中在吸收性能、改善处理条件和表面改性上。吸附法的优点是速度快、稳定性好和占地面积小。主要缺点是投资高、难以再生和较高预处理要求。

2.2.3 膜分离法

膜分离法是指使用高渗透性的膜选择来分离溶剂和溶液中的溶剂。其中，黏膜和纳滤膜对地表废水具有良好的处理效果。膜分离法效率高，能耗低，但膜易损坏，清洗困难，运行成本高。膜分离的关键是找到高效且有弹性的膜，提高生产率并解决膜污染问题。

2.2.4 混凝法

混凝反应不仅可以除去废水中的色素颗粒和胶体表面上吸收的表面活性剂，而且还可以形成可溶的沉积物，该沉积物在水相中不与溶剂溶解。

2.2.5 化学氧化法

化学氧化法可分为空气氧化法、臭氧氧化法、催化氧化法等。

臭氧氧化法利用臭氧的强氧化性使难以分解的有机分子破裂，将分子有机物转变成小的有机物，改变分子结构，从而有效地降低了废液的COD值。它降低并改善了水溶性。臭氧最初用于水域的消毒。经过对其性能的不断深入研究，臭氧不仅可以有效去除颜色，除臭和杀菌，而且还可以有效去除有机物以及处理废水中的苯酚和硫化物。另外对水中的铁、锰离子和油也具有显著的去除效果。它还可以减少COD、BOD和浊度。此外，处理后的废水中存在的臭氧易于分解，不会造成二次污染。

催化氧化法是对常规化学氧化法的改进和增强。常用的芬顿处理法是一种催化氧化法，是均匀氧化法。在处理期间，如果铁盐浓度高，则LAS的去除主要取决于聚集作用。如果铁浓度低，则主要通过氧化除去。近年来，出现了不均匀的催化氧化和光催化氧化。光解速率主要与分子结构、离子电荷性能和表面材料吸收有关。研究表明，表面活性剂分子的芳族环部分易受—OH和—COOH的侵蚀，并实现烷基或烷氧基的链溶解。与脂族衍生物相比，芳族衍生物更易于光降解。在这些条件下，光解速率通常为阴离子＞非离子＞阳离子。

2.2.6 电化学法

电解法也称为电化学氧化法。研究表明，利用电化学技术对重金属离子有较好脱除效果的同时也可以去除COD､BOD等，可大幅提高污水的可生化性。其脱除原理为电解时直流电输入电解溶液中，使溶液中离子沿电流方向发生移动，阴阳离子分别向阳极和阴极移动，最终发生得失电子反应而被氧化或还原，产生相应的沉淀和气体，从而有效去除COD。

电解法主要是通过电解过程中的絮凝作用、电催化氧化作用、电沉积作用、电气浮作用等对有机物进行降解，在这个氧化还原反应中，主要是通过牺牲阳极而进行的反应，对有机物进行脱色和COD去除。电解法不需或只需少量化学试剂，因此不会对水质产生二次污染，且易与其他方法结合使用，有利于对废水进行综合处理。

2.2.7 生物法

生物降解表面活性剂是目前研究最多的方法，并用于某些废水处理厂。该方法大致可分为活性污泥法，厌氧消化法和土壤自清洁法[18]，所有这些方法都利用微生物的特性，通过使用表面活性剂作为唯一的碳源可以成为微生物生长的需求。研究发现，假单胞菌具有犁沟和假单胞菌属等可能降解表面活性剂，但是在高表面浓度废水中，这些细菌的分解活性在一定程度上是被限制的。

2.3 含聚表采油污水处理后配制化学驱替液

近年来，随着油田采出污水的增加，如何利用采出污水配制化学驱替液是目前亟待解决的问题。采出污水中含有各种化学剂，如阴、阳离子以及一些有机污染物等，这将对诸如基于聚合物溶液的化学采出液之类的溶液的黏度产生重大影响。 聚合物溶液的黏度是影响聚合物流体驱油的主要因素。去除污水中有害阴阳离子的主要方法为吸附过滤去除和电化学分离，另外曝气和化学氧化也有一定的去除作用。

2.3.1 吸附过滤去除

膜分离用于去除溶液中的各种金属离子的情况更为普遍，主要分为反渗透、纳滤和功能性超滤膜。膜分离法由于具有操作简便、分离效果好、成本低等优点，越来越多地用于油田污水的处理。近年来，在日本和国外，关于聚合物分离膜研究的数量逐渐增加，这表明膜分离方法引起了研究者的关注。膜分离的原理可以大致分为两部分。一种是支撑性多孔膜及其筛分机理，另一种是起分离作用的薄而致密的膜，其分离机理可以用溶解扩散理论来解释。

吸附法是一种用于处理各种废水的简单有效的方法。该方法操作简便，能耗少，具有广泛的应用范围。特别是随着纳米技术的进一步发展，已经开发了具有高孔隙率和大比表面积的各种纳米级吸附材料，并且吸附方法的发展已大大推进。吸附方法的实质是吸附材料。当前常用的吸附剂主要是活性炭、各种农业废物、家庭废物、水滑石、纳米氧化物颗粒和基于纳米技术开发的功能性有机矿物质。

由于反渗透可以去除溶液中99%以上的金属离子，因此反渗透是去除溶液中各种金属离子的自然优选方法，该方法可以获得良好的分离效果。

反渗透膜具有很高的金属离子去除能力，但需要较高的工作压力和较小的渗透通量，因此需要纳米过滤和超滤来选择性去除溶液中的重金属离子。与反渗透相比，纳滤膜和超滤膜具有更大的孔径和孔隙率，从而带来更高的射流流速并显著提高了水处理效率。

王颖[19]等使用纳滤膜处理油田废水，并使用离子色谱法测量残留在原始和处理过的样品溶液中的阳离子和阴离子，计算离子除去率。结果显示该方法可以去除废水中的大量阴离子和阳离子，单个去离子率很高，去除效果好，废水中的含盐量大大降低，聚合物黏度降低。对于提高原油采收率非常有效。与传统的化学方法处理相比，纳滤膜在处理受污染的水资源方面更为有效，并且不产生二次污染。王建强[20]等采用Nafion 117膜吸附分离水溶液中的重金属离子（Ni、Co、Pb、Cu、Ag），系统地研究了接触时间、金属离子的初始浓度、溶液的pH值、温度对吸附和分离的影响。结果表明，该膜对不同金属离子具有不同的亲和力，从低到高的亲和力为Cu、Ni、Co、Pb、Ag。Navion 117膜对上述金属离子的吸附平衡时间约为30 min。溶液的pH值是影响吸附的最重要因素。另外，当温度为25～65 ℃时，它几乎对吸附没有影响。另一方面，Nafion 117膜显示出良好的再生稳定性。

2.3.2 电化学法

为了摆脱化学沉积法中使用多种化学药品的缺点，人们提出了使用电化学沉积的废水处理方法，该方法还可以去除溶液中的许多有毒有害物质。电化学沉积方法还可以有效地从溶液中去除金属离子。

KAMPALANONWAT[21]等使用铝电极沉积法研究了从溶液中去除重金属离子（例如Zn2+、Cu1+、Ni2+、Ag1+、Cr6+）的效果。结果表明，当Zn2+、Cu1+、Ni2+、Ag1+离子的初始质量浓度在50～5 000 mg·L-1范围内时，金属离子的去除率实际上没有变化。增加电流密度可加快电极沉积过程，但对去除效率有一定的副作用。借助于电化学处理，Cr6+首先被还原为Cr2+，然后以Cr(O H)5的形式沉淀。结果表明，在存在Ca2+和HCO3-离子的情况下，电泳法可去除重金属离子。

另外，人们尝试电化学回收用于处理含重金属的废水。电化学还原首先根据系统中的电势差将溶液中的正离子和负离子分别转移到两个电极，然后以一定的电势差转移到吸收的金属离子和电极。它们之间发生氧化还原反应。自从引入电化学还原方法以来，它已经在废水处理领域中变得广泛。

LIU[22]等研究了使用修饰的不锈钢网以单壁碳纳米管为电极的电化学去除溶液中六价铬的方法。结果表明，在溶液的pH为4、电压为2.5 V、电解质质量浓度为10 mg·L-1时，六价铬的去除效果最佳。在此过程中，首先将六价铬还原为三价铬，最后将三价铬吸收到阴极板上。除铬效率与沉积在电极上的单壁碳纳米管的数量非常吻合。同一研究小组还使用电化学方法去除铅离子。在这项研究中，上述相同的电极用于还原铅离子并将其沉积在负极上。在最佳条件下（溶液6.5、电压-3.0 V、电解质质量浓度5 g·L-1），铅离子的去除率在90 min内可以达到97.2%～99.6%。研究表明，带有单壁碳纳米管的改性不锈钢电极很容易在酸性溶液中再生。电极还可用于去除其他金属离子。

3 结 论

如今，使用物理方法处理含油污水是油田水处理中的基本处理方法。用于含油污水处理工艺分为常规处理和高级处理。典型的处理方法包括重力分离、浮选、离心分离、过滤和粗粒化等；先进的处理方法包括超滤、活性炭吸附、生化处理等。然而，由于油田污水的复杂结构和不同方法的局限性，单一处理方法通常效率较低。因此在实际应用中，通常会结合使用两种或3种方法。它的优点是处理量非常大并且单元的处理成本非常低。它适用于含油污水的初始处理，但也有处理时间长和设备占用土地过多的问题。尤其是针对油田开始大面积进入以聚驱、复合驱为代表的三次采油阶段，物理方法开始力不从心。这时生化处理方法就成了深度处理油田污水最有效的方法。随着化学驱油技术的广泛应用，含油污水的处理面临新的挑战，对于污水黏度增大、乳化油含量升高、COD值升高等特点，探寻更高效且价格低廉的反向破乳剂、混凝剂成为研究的热点。利用新型催化剂氧化以提高污水可生化性也成为一个研究重点。随着相关水质指标不断提高，越来越多高成本的方法被引入实际应用，单一处理方法已经无法满足生产需要，多种方法联用并协同作用成为油田污水处理领域发展的必然趋势。同时相关设计也要兼顾经济适用性与达标的平衡，并结合各个油田的不同实际情况。