聚合物驅油是油田保持增產、穩產的重要手段，但隨著聚合物驅在三次采油規模的擴大，油田消耗的淡水量越來越大[1-2]，如果油田產出廢水不能與回注量平衡，則多余的廢水須經過處理后外排。尤其對于海上采油，采出水黏度大，油水分離困難，普遍造成了含聚廢水堵塞濾料的現象，這大大降低了成套廢水處理裝置的使用效率，因此，尋求合理的廢水降黏處理工藝勢在必行。海上采油廢水處理工藝受平臺面積的限制，設計為短流程工藝：經電脫后的含聚含油廢水，加入清水劑進入斜板隔油器除油處理，然后經泵提升進入二級過濾器過濾處理后直接回注地層，現場實際決定了不宜對現有的工藝大修大改。鑒于電絮凝－Fenton 高級氧化法的設備簡單，可以直接與海上現有流程中的隔油池、過濾器等現有設備聯用，改動小，本試驗對該技術在含聚廢水降黏的應用效果進行了室內研究。

1 材料與方法

1．1 試驗裝置和藥劑

WYK－505 穩壓穩流電源，ZXP－30L型自吸循環式配漿機，不銹鋼電極板（10 cm× 10 cm），聚丙烯酰胺（FP3640C 型，平均相對分子質量2 300萬），質量分數為30％的H2O2。

1．2 廢水水質

試驗廢水為JZ9－3 油田地層水，稱取一定量的聚丙烯酰胺，均勻灑在溶液表面，待其在室溫下自行溶脹成凍膠狀流體，再用配漿機高速剪切攪拌，控制轉速3 000 r ／min，持續40 min 后配成含聚合物質量濃度為200 mg ／ L 的廢水，水質指標見表1。

表1 JZ9-3 油田地層水離子組成

Tab. 1 Ionic composition of formation water in JZ9-3 Oil field　 mg·L-1

1．3 試驗方法

電－Fenton 反應，即投加藥劑H2O2，與電解消耗陽極產生的Fe2＋反應生成活性·OH[1－2]，促進廢水的降黏。對JZ9－3 地層水質進行檢測發現，pH值為8．48，偏堿性。由于不銹鋼極板電解產生的Fe2＋，其存在形式受到溶液的初始pH 值影響，Fenton 試劑一般在酸性條件下使用，在中性和堿性環境中Fe2＋不能催化H2O2產生的·OH，因此在電－Fenton 反應之前要對含聚溶液進行酸化處理。

在3 000 mL 的玻璃電解槽中，體積1 000 mL酸化后的含聚質量濃度為200 mg ／L 溶液作為電解質，在直流電作用下，浸沒于電解質溶液中的2 塊不銹鋼電極板上發生氧化還原反應，始終保持極板完全浸沒，通過對電－Fenton 試驗的主要影響因素研究，找到降解聚合物的適宜操作條件。

1．4 分析方法

根據SY ／ T 6576—2003《用于提高石油采收率的聚合物評價的推薦作法》中的“淀粉－碘化鎘法”，通過顯色反應讀取吸光度，計算電解后的聚合物的去除率W：

W = （A0 - A1）／A0 × 100% （1）

式中： A0、A1——電解前、后的溶液吸光度。

2 結果與討論

2．1 電解時間對聚合物去除率的影響

保持電絮凝的電流強度I 為3．0 A，極板間距d為4．0 cm，溶液pH 值為6．0，質量分數為30%H2O2的投加量為1．0 mL 不變，延長電絮凝的時間依次為5、10、15、20、25 min，取樣分析聚合物的殘留量，結果見圖1。電絮凝時間在10 ～ 15 min時，聚合物降解率較高，隨著時間的延長，趨于平穩，說明聚合物降解時間控制在15 min 左右比較適宜。

圖1 電解時間對聚合物去除率的影響

Fig. 1 Effect of electrolysis time on polymer removal

2．2 電流強度對聚合物去除率的影響

保持反應時間為15 min，極板間距為4．0 cm，溶液pH 值為6．0，質量分數為30% H2O2的投加量為1．0 mL 不變，依次改變電流強度為1．0、2．0、3．0、4．0、5．0 A。分別取樣測得的聚合物去除率見圖2。從圖2 中看出隨著電流強度的增加，聚合物的含量降低，這是因為電解過程中，陽極溶蝕產生的二價鐵離子與雙氧水反應生成的活性·OH 對聚合物進行了分解，同時生成具有凝聚、吸附作用的多核基絡合物和膠狀氫氧化鐵與聚合物形成凝聚共沉體[3-5]，迅速被氣泡吸附而浮上分離。當電流強度超過3．0 A，聚合物去除率維持穩定，故控制在3．0 A即可。

圖2 電流強度對聚合物去除率的影響

Fig. 2 Effect of current intensity on polymer removal

2．3 電極板間距對聚合物去除率的影響

保持電流強度為3．0 A，反應時間為15 min，溶液pH 值為6．0，質量分數為30% H2O2的投加量1．0 mL 不變，改變極板的間距為2．0、4．0、6．0、8．0、10．0 cm，結果見圖3，當極板間距保持在4．0cm時，聚合物去除率最高。可能的原因是極板之間的距離越短，電解過程中產生的離子位移越小，這促進了絮凝的反應進程。如果間距小于4．0 cm，電絮凝產生的絮體會阻礙陰陽極板之間的離子反應，反而降低絮凝效果。

圖3 電解極板間距對聚合物去除率的影響

Fig. 3 Effect of space between electrode plates on polymer removal

2．4 溶液初始pH 值對聚合物去除率的影響

用1 ∶ 1 硫酸調節模擬含聚廢水的pH 值依次為1．0、2．0、3．0、4．0、5．0、6．0，在固定電流強度為3．0 A，極板間距為4．0 cm，電－Fenton 反應時間為15 min，質量分數為30%H2O2的投加量為1．0 mL 的試驗條件下，分別測定聚合物去除率，結果如圖4所示。初始pH 值為3．0 ～ 5．0 時，聚合物去除率較高，水處理效果較好。pH 值過低時，由于形成了化合物[Fe（H2O）6]2＋，阻礙了Fe2＋與H2O2的反應[6]；

pH 值過高時，電解溶液中大量存在的OH-與Fe2＋反應生成Fe（OH）2，繼而極易被氧化成Fe（OH）3，降低了催化作用，減緩了·OH 的生成，根據聚合物的去除情況，pH 值調節至4．0 最佳。具體參見http://www.jianfeilema.cn更多相關技術文檔。

2．5 H2O2的投加量對聚合物去除率的影響

保持電流強度為3．0 A，極板間距為4．0 cm，反應時間為15 min，溶液初始pH 值為4．0。質量分數為30% H2O2的投加量分別為0．5、1．0、1．5、2．0、2．5 mL，取樣進行水質分析，結果見圖5。當H2O2的投加量不超過1．0 mL 時，聚合物去除率隨H2O2投加量的增加而升高，當投加量為1．0 mL 時，去除率達到最大，H2O2投加量繼續增加，去除率反而下降，這是因為過量的H2O2將電解產生的Fe2＋迅速氧化為Fe3＋，既消耗了H2O2，又抑制了·OH的產生[7-8]，從而在一定程度上阻礙了絮凝作用。

圖4 溶液初始pH 值對聚合物去除率的影響

Fig. 4 Effect of initial pH value of solution on polymer removal

圖5 H2O2投加量對聚合物去除率的影響

Fig. 5 Effect of H2O2 dosage on polymer removal

3 結論

利用電-Fenton 技術處理JZ9－3 聚合物采油廢水，用50％ H2SO4調節pH 值為4．0 左右，采用不銹鋼極板，極板間距為4．0 cm，控制電流強度為3．0 A，絮凝反應時間為15 min，質量分數為30%H2O2的投加量為1．0 mL 時，采油廢水中聚合物去除效果較好，去除率達到99．2％。