电磁油田污水处理

机械2006年第5期总第33卷设计与研究电磁油田污水处理王东莉,梁政(西南石油大学机电工程学院,四川成都610500)摘要:针对油田高含离子污水排放严重污染环境并对油田生产安全造成一些严重后果的问题,结合实际情况提岀了电磁油田污水处理的方法,并对这一方法的机理和研究进展作了介绍,概述了电磁场水处理技术的优势和在油田污水处理方面的广泛应用前景。关键词:电磁水处理;磁场;电场;机理中图分类号:X52文献标识码:A文章编号:1006-0316(2006)05-0013-03Electromagnetism technology for disposing polluted water in oil fieldWANG Dong-li, LIANG ZhengSchool of Mechatronics Engineering, Southwest Petroleum Institute, Chengdu 610500, China)Abstract: Polluted water contained many hydronium from oil field polluted environment seriously and had an effect inproducing crude oil in safe. For this reality This paper brings forward a way of Electromagnetism Technology for DisposingPolluted Water In Oil Field and introduces the mechanism and development of it. Summarize the advantage and wild prospect indisposing polluted water of electromagnetism technologyKey words: The electromagnetism curing water; magnetic field; electric field; mechanism我国大部分油田采用注水方式采油,且目前大迟使得油田污水得不到合理的解决。以电磁场作用部分已进入高含水期。尽管近些年来国内油田的污为基础的水处理方法是近几年才发展起来的一项新水处理技术发展较快,但同国外相比差距仍很大,型水处理技术,由于其具有一般污水处理方法所不还不能完全适应国内油田发展的需要。给环境带来可比拟的优点,所以它是一项极具发展前景的技术。了极大的污染。随着我国对污染治理力度的加大,近年来电磁处理主要包括:磁处理法、电子处理法、以及人们对油田采出水经处理后作为采油注水具有高频电磁场法、高压静电处理法。系列优点的认识不断提高,油田污水经深度处理后排放或回注已越发受到人们的重视。油田含油污1电磁水处理技术机理研究现状水由于矿化度高,又溶解了不同程度的硫化氢、二氧化碳等酸性气体及溶解氧,这样的污水回收处理由于人们对电磁处理技术理论解释至今没有取回注地层会对处理设施、注水系统产生腐蚀。由于得突破性的进展,使得这项技术应用缺乏理论指导油田污水水质十分复杂,大量成垢盐类随着温度极大地阻碍了磁处理技术的规模化和产业化应用,压力变化,与不同水体混合,将出现结垢、堵塞现以及水及水溶液系统的复杂性以及影响磁处理的诸象,造成关井、停产等严重后果。如果含油污水不多因素,使得磁处理机理的研究工作存在许多图难,合理处理回注和排放,不仅使油田地面设施不能正至今还没有一种理论能够比较圆满的解释磁处理技常运作,而且会因地层堵塞而带来危害,同时会造术成环境污染,影响油田安全生产,因此必须合理地电场、磁场处理水的研究和应用已有几十年的处理和利用含油污水。由于化学方法具有的缺陷迟历史,国内外许多研究人员对电磁场处理水进行了收稿日期:2005-11-06作者简介:王东莉(1982-),女,山东聊城人,西南石油学院机电工程学院在读硕士硏究生,主要研究方向:机电一体化等;梁政,教授,博士导师,主要研究方向:石油天然气装备等。设计与研究机械2006年第5期总第33卷大量的试验和研究,积累了不少宝贵的实验数据和晶析出所要求的过饱和度,使之在很低的温度下便实际经验,提岀了一些有用的理论:水流经磁场,开始结晶析出,从而加快了结晶速度。因此,经过横向切割磁力线,产生磁场处理水,磁场处理作用高频电磁场处理后,水体中将弥散大量旳微晶,水可使水的电离常数下降,PH值增加,氧气的含量增温差的循环变化使微晶效应更为突出,从而大大强加,溶解度增加,水流动性增强,总硬度降低,结化体积结晶率,使直接在换热表面上的结晶显著减构疏松等。少。对经处理后的水的水垢结晶体的显微研究表明,1.1磁场处理对水合离子的作用碳酸钙结晶从原来的方解石转变为纹石,由于纹石晶体结构疏松,很容易被流水带走,因此减少了水磁场处理水会破坏水中原来的结构,使较大的垢向器壁的沉积缔合水分子集团变成较小的缔合水分子集团,甚至根据美国学者麦克林“磁性流体力学”理论是单个的水分子。而且磁场处理还可以破坏水溶液广泛存在于水体中的微晶可通过絮凝作用结合成较中离子的化合状态,使水溶液内部结构发生更大程大的、松散的聚合体,或悬浮或沉积下来。度的变化,当水合离子以一定的流速通过磁场时,由于综合链状、团状大水分子的破裂使得即使会受到洛仑兹力的作用,作螺旋式的圆周运动,并发生了Ca2和CO32结合成CaCO3的成垢反应,但且正、负离子旋转的方向相反,这有可能将连接在在CaCO3微小晶体形成的初期,它们会很快被趋向他们之间的氢键扭断。原理是磁场对水作功与氢键后的水分子包围而束缚在水的偶极子群中,不能自能之间的巨大能量差别引起,氫键不像化学键那样由运动,其运动的自由程和彼此间的有效碰撞将大固定不变的作用力,而是一种分子间的力,在液态为减少。而且,由于溶解盐的阴、阳离子振动能增的水中,它处于一种不停的断开、结合的动态平衡加,使其向器壁靠近的阻力增大。中,这个动态平衡所需要的能量是可以由分子热运总之,高频电磁场的作用将抑制CaCO3粗大结动来提供,磁场在处理水时的作用可能是促使氫键晶从水中的析出并沉积于管璧上,从而使器壁上的向断开的方向变化,而不是提供使氢键断开时所需水垢不易生成。由此可见,高频电磁场水处理技术要的全部能量。是将电场、磁场、振动对水和溶解盐中的阴、阳离12磁场效应的阻垢防垢和缓解金属腐蚀方面的子的作用结合起来,从而达到比较好的防垢效妓果。机理研究表明磁场的阻垢效果同磁场强度、溶液过饱和度、流速及溶液中各种离子等均有密切关系。一般当水中含有溶解盐的阴、阳离子通过电磁处理来说铁和钢腐蚀率在磁场作用下增加;铝和锌的腐时,会受到与水分子同样的作用,其机理主要体现蚀率降低。为周期性的振动会增强离子和粒子的水合进程,1.3磁场效应对水体的絮凝、吸附等物理化学过降低阴、阳离子结合成粗大粒子的机率。程的强化作用具有一定电导率的液体流过电磁场时会引起电磁场效应能够促进废水处理过程中的化学反应子激发,这种来自电磁场对结晶过程的影响能够改和物质的活性,改善了混凝效果,也有可使水体中变晶体的形成和生长速度。特定的能场将抑制方解的悬浮物在磁场作用下接触机会增多,提高了聚结石的形成,产生纹石结晶的能量,使所生成的沉淀速度,增加了絮凝率。在施加磁场作用后,废水体强度降低,不再按晶形排列而是松散的聚集。国外系的电势下降、反应速度加快,从而提高了絮凝和文献介绍,一般认为普通水经过高频电磁场处理之氧化效果,同时提高了除垢的速度。磁场效应对水后,其溶液中会立即出现0.1~0.3μm的微小颗粒,体的絮凝、吸附等物理化学过程的强化作用的主要这些颗粒较难溶解并且受到电磁场的活化后,极有机理,普遍认为是磁场具有使复杂的大分子体系变可能成为新相形成的“预制”结晶核心。由相变原为简单的分子效应,提高了分子的反应活度;磁场理可知,“预制”的结晶核心将会大大降低碳酸盐结还使基团的活性和对金属离子的亲和力增加,促使机械2006年第5期总第33卷设计与研究15·更多的络合反应进行,同时也有可能是磁场效应使场处理污水可以节省水处理药剂费、人工清洗费胶体双电层变薄,强化了吸附作用水质分析费用等。因此,此项技术的进一步完善具1.4静电场水处理的机理有其它一些水处理方法不可比拟的优点。及其在油田污水处理中的大规模应用终将产生良好的社会效在高压静电场作用下,水分子的偶极距增大并益及经济效益。按正负次序整齐排列,使包围在水体中的离子移动困难而不易在器壁上结垢,而在微电解的条件下,3结论和建议离子定向运动和有效碰撞也能产生类似效果,同时电极表面能催化产生活性水。油田污水处理的电磁场方法是一项极具发展前以上的理论从不同的侧面解释了电磁处理的机景和有效可行的方法,虽然电磁处理水的理化性质理,但由于实验研究的不完善,长期以来国内外对的变化已被广泛的应用到工农业生产中,但对其理磁处理的研究还处于提出假设和论证阶段。化性质的变化方面的报道很少,尤其是机理方面的目前磁处理的机理研究遇到的主要困难是:论述更少,对电磁场作用为基础的水处理技术,虽(Ⅰ)对流体的磁处理机理目前还缺乏一种较完然其涉及到物理、化学、热工、电子、等许多学科,整的能说明实验结果的理论;无论在理论上还是在实践上,还需作相当多的工作。(2)现有的理论都不能解决磁处理的记忆效应但是我们期待着随着油田污水处理的重要性被人们问题;日益重视,希望更多的专家学者对电磁场油田污水(3)无法解释磁化效果的多极值特征;处理这方面的研究工作多起来,同时也希望对这方(4)磁场能否使液体发生相变,能否引起氢键面的报道也多起来。随着科技的发展,相信在不远断裂等问题未能进行系统的理论研究和实验验证。的将来,借助先进的科学工具和科学方法,人类一定能揭开磁处理之谜,使之尽早地应用于生产实践,2电磁场油田污水处理的优势和发展前景尤其是油田方面。创造更大的经济效益和社会价值造福于人类。近些年来,工业生产的发展促使了人们对水资源的普遍重视,人们深入地研究了各种各样的水处参考文献:理方法,针对油田采出水的一般特点,目前国内处皮科武,罗亚田,水处理中磁技术的应用研究进展门环境技术,理方法有化学法、生物降解法、膜分离法等等,但2001:26-27是这些方法实际效果并非令人十分满意,一次投资2杨庆华,何建波,马昕电磁水处理,浙江工业大学学报,199性大,操作复杂,又有化学物质参与,给本来复杂27(3):228-231)的油田污水又不可避免的带来了新的杂质等等的实3张军,李书光,胡松青.磁处理技术应用与研究进展U青岛大学际缺点,而电磁场水处理的方法具有以下两个突出学报,200,154:71-74的优点::一是在整个水处理过程中不投加任何药4李冠成,康永林,李明,等水在电场、磁场作用下物理性质变化剂(如混凝剂聚合氯化铝、消毒剂液氯等)。因此不会及其影响以现代物理知识,200,13(2):30-32人为地引入新的杂质及某些有害物质;二是消毒效5王硕禾,高蒙,张晓民生活用水静电场水处理技术研究团石家果好且不产生具有“三致”作用的氯化副产物。此庄铁道学院学报,200,15(1):31-3外,还可根据不同的水质情况选用不同的参数及时61余经海工业水处理技术M.北京:化学工业出版社,1998间。复合电磁场系统为污水处理及其回收利用提供四刘德绪·油田污水处理工程M北京:石油工业出版社,200-了新的手段和方法。污水经处理后回收利用,不仅8薛叙明环境工程技术围M北京:化学工业出版社,2002可以缓解水资源紧缺问题。还可减少其向自然水体9丁忠浩有机废水处理技术及应用M].北京:化学工业出版社的排放。减轻自然水体的污染,加快水体的自我恢2002复。应属于21世纪的绿色环保产业。此外应用电磁