機(jī)械2006年第5期總第33卷設(shè)計(jì)與研究電磁油田污水處理王東莉,梁政(西南石油大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院,四川成都610500)摘要:針對(duì)油田高含離子污水排放嚴(yán)重污染環(huán)境并對(duì)油田生產(chǎn)安全造成一些嚴(yán)重后果的問(wèn)題,結(jié)合實(shí)際情況提岀了電磁油田污水處理的方法,并對(duì)這一方法的機(jī)理和研究進(jìn)展作了介紹,概述了電磁場(chǎng)水處理技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和在油田污水處理方面的廣泛應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞:電磁水處理;磁場(chǎng);電場(chǎng);機(jī)理中圖分類號(hào):X52文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):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我國(guó)大部分油田采用注水方式采油,且目前大遲使得油田污水得不到合理的解決。以電磁場(chǎng)作用部分已進(jìn)入高含水期。盡管近些年來(lái)國(guó)內(nèi)油田的污為基礎(chǔ)的水處理方法是近幾年才發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新水處理技術(shù)發(fā)展較快,但同國(guó)外相比差距仍很大,型水處理技術(shù),由于其具有一般污水處理方法所不還不能完全適應(yīng)國(guó)內(nèi)油田發(fā)展的需要。給環(huán)境帶來(lái)可比擬的優(yōu)點(diǎn),所以它是一項(xiàng)極具發(fā)展前景的技術(shù)。了極大的污染。隨著我國(guó)對(duì)污染治理力度的加大,近年來(lái)電磁處理主要包括:磁處理法、電子處理法、以及人們對(duì)油田采出水經(jīng)處理后作為采油注水具有高頻電磁場(chǎng)法、高壓靜電處理法。系列優(yōu)點(diǎn)的認(rèn)識(shí)不斷提高,油田污水經(jīng)深度處理后排放或回注已越發(fā)受到人們的重視。油田含油污1電磁水處理技術(shù)機(jī)理研究現(xiàn)狀水由于礦化度高,又溶解了不同程度的硫化氫、二氧化碳等酸性氣體及溶解氧,這樣的污水回收處理由于人們對(duì)電磁處理技術(shù)理論解釋至今沒(méi)有取回注地層會(huì)對(duì)處理設(shè)施、注水系統(tǒng)產(chǎn)生腐蝕。由于得突破性的進(jìn)展,使得這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用缺乏理論指導(dǎo)油田污水水質(zhì)十分復(fù)雜,大量成垢鹽類隨著溫度極大地阻礙了磁處理技術(shù)的規(guī)?；彤a(chǎn)業(yè)化應(yīng)用,壓力變化,與不同水體混合,將出現(xiàn)結(jié)垢、堵塞現(xiàn)以及水及水溶液系統(tǒng)的復(fù)雜性以及影響磁處理的諸象,造成關(guān)井、停產(chǎn)等嚴(yán)重后果。如果含油污水不多因素,使得磁處理機(jī)理的研究工作存在許多圖難,合理處理回注和排放,不僅使油田地面設(shè)施不能正至今還沒(méi)有一種理論能夠比較圓滿的解釋磁處理技常運(yùn)作,而且會(huì)因地層堵塞而帶來(lái)危害,同時(shí)會(huì)造術(shù)成環(huán)境污染,影響油田安全生產(chǎn),因此必須合理地電場(chǎng)、磁場(chǎng)處理水的研究和應(yīng)用已有幾十年的處理和利用含油污水。由于化學(xué)方法具有的缺陷遲歷史,國(guó)內(nèi)外許多研究人員對(duì)電磁場(chǎng)處理水進(jìn)行了收稿日期:2005-11-06作者簡(jiǎn)介:王東莉(1982-),女,山東聊城人,西南石油學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院在讀碩士硏究生,主要研究方向:機(jī)電一體化等;梁政,教授,博士導(dǎo)師,主要研究方向:石油天然氣裝備等。設(shè)計(jì)與研究機(jī)械2006年第5期總第33卷大量的試驗(yàn)和研究,積累了不少寶貴的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和晶析出所要求的過(guò)飽和度,使之在很低的溫度下便實(shí)際經(jīng)驗(yàn),提岀了一些有用的理論:水流經(jīng)磁場(chǎng),開(kāi)始結(jié)晶析出,從而加快了結(jié)晶速度。因此,經(jīng)過(guò)橫向切割磁力線,產(chǎn)生磁場(chǎng)處理水,磁場(chǎng)處理作用高頻電磁場(chǎng)處理后,水體中將彌散大量旳微晶,水可使水的電離常數(shù)下降,PH值增加,氧氣的含量增溫差的循環(huán)變化使微晶效應(yīng)更為突出,從而大大強(qiáng)加,溶解度增加,水流動(dòng)性增強(qiáng),總硬度降低,結(jié)化體積結(jié)晶率,使直接在換熱表面上的結(jié)晶顯著減構(gòu)疏松等。少。對(duì)經(jīng)處理后的水的水垢結(jié)晶體的顯微研究表明,1.1磁場(chǎng)處理對(duì)水合離子的作用碳酸鈣結(jié)晶從原來(lái)的方解石轉(zhuǎn)變?yōu)榧y石,由于紋石晶體結(jié)構(gòu)疏松,很容易被流水帶走,因此減少了水磁場(chǎng)處理水會(huì)破壞水中原來(lái)的結(jié)構(gòu),使較大的垢向器壁的沉積締合水分子集團(tuán)變成較小的締合水分子集團(tuán),甚至根據(jù)美國(guó)學(xué)者麥克林“磁性流體力學(xué)”理論是單個(gè)的水分子。而且磁場(chǎng)處理還可以破壞水溶液廣泛存在于水體中的微晶可通過(guò)絮凝作用結(jié)合成較中離子的化合狀態(tài),使水溶液內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生更大程大的、松散的聚合體,或懸浮或沉積下來(lái)。度的變化,當(dāng)水合離子以一定的流速通過(guò)磁場(chǎng)時(shí),由于綜合鏈狀、團(tuán)狀大水分子的破裂使得即使會(huì)受到洛侖茲力的作用,作螺旋式的圓周運(yùn)動(dòng),并發(fā)生了Ca2和CO32結(jié)合成CaCO3的成垢反應(yīng),但且正、負(fù)離子旋轉(zhuǎn)的方向相反,這有可能將連接在在CaCO3微小晶體形成的初期,它們會(huì)很快被趨向他們之間的氫鍵扭斷。原理是磁場(chǎng)對(duì)水作功與氫鍵后的水分子包圍而束縛在水的偶極子群中,不能自能之間的巨大能量差別引起,氫鍵不像化學(xué)鍵那樣由運(yùn)動(dòng),其運(yùn)動(dòng)的自由程和彼此間的有效碰撞將大固定不變的作用力,而是一種分子間的力,在液態(tài)為減少。而且,由于溶解鹽的陰、陽(yáng)離子振動(dòng)能增的水中,它處于一種不停的斷開(kāi)、結(jié)合的動(dòng)態(tài)平衡加,使其向器壁靠近的阻力增大。中,這個(gè)動(dòng)態(tài)平衡所需要的能量是可以由分子熱運(yùn)總之,高頻電磁場(chǎng)的作用將抑制CaCO3粗大結(jié)動(dòng)來(lái)提供,磁場(chǎng)在處理水時(shí)的作用可能是促使氫鍵晶從水中的析出并沉積于管璧上,從而使器壁上的向斷開(kāi)的方向變化,而不是提供使氫鍵斷開(kāi)時(shí)所需水垢不易生成。由此可見(jiàn),高頻電磁場(chǎng)水處理技術(shù)要的全部能量。是將電場(chǎng)、磁場(chǎng)、振動(dòng)對(duì)水和溶解鹽中的陰、陽(yáng)離12磁場(chǎng)效應(yīng)的阻垢防垢和緩解金屬腐蝕方面的子的作用結(jié)合起來(lái),從而達(dá)到比較好的防垢效妓果。機(jī)理研究表明磁場(chǎng)的阻垢效果同磁場(chǎng)強(qiáng)度、溶液過(guò)飽和度、流速及溶液中各種離子等均有密切關(guān)系。一般當(dāng)水中含有溶解鹽的陰、陽(yáng)離子通過(guò)電磁處理來(lái)說(shuō)鐵和鋼腐蝕率在磁場(chǎng)作用下增加;鋁和鋅的腐時(shí),會(huì)受到與水分子同樣的作用,其機(jī)理主要體現(xiàn)蝕率降低。為周期性的振動(dòng)會(huì)增強(qiáng)離子和粒子的水合進(jìn)程,1.3磁場(chǎng)效應(yīng)對(duì)水體的絮凝、吸附等物理化學(xué)過(guò)降低陰、陽(yáng)離子結(jié)合成粗大粒子的機(jī)率。程的強(qiáng)化作用具有一定電導(dǎo)率的液體流過(guò)電磁場(chǎng)時(shí)會(huì)引起電磁場(chǎng)效應(yīng)能夠促進(jìn)廢水處理過(guò)程中的化學(xué)反應(yīng)子激發(fā),這種來(lái)自電磁場(chǎng)對(duì)結(jié)晶過(guò)程的影響能夠改和物質(zhì)的活性,改善了混凝效果,也有可使水體中變晶體的形成和生長(zhǎng)速度。特定的能場(chǎng)將抑制方解的懸浮物在磁場(chǎng)作用下接觸機(jī)會(huì)增多,提高了聚結(jié)石的形成,產(chǎn)生紋石結(jié)晶的能量,使所生成的沉淀速度,增加了絮凝率。在施加磁場(chǎng)作用后,廢水體強(qiáng)度降低,不再按晶形排列而是松散的聚集。國(guó)外系的電勢(shì)下降、反應(yīng)速度加快,從而提高了絮凝和文獻(xiàn)介紹,一般認(rèn)為普通水經(jīng)過(guò)高頻電磁場(chǎng)處理之氧化效果,同時(shí)提高了除垢的速度。磁場(chǎng)效應(yīng)對(duì)水后,其溶液中會(huì)立即出現(xiàn)0.1~0.3μm的微小顆粒,體的絮凝、吸附等物理化學(xué)過(guò)程的強(qiáng)化作用的主要這些顆粒較難溶解并且受到電磁場(chǎng)的活化后,極有機(jī)理,普遍認(rèn)為是磁場(chǎng)具有使復(fù)雜的大分子體系變可能成為新相形成的“預(yù)制”結(jié)晶核心。由相變?cè)瓰楹?jiǎn)單的分子效應(yīng),提高了分子的反應(yīng)活度;磁場(chǎng)理可知,“預(yù)制”的結(jié)晶核心將會(huì)大大降低碳酸鹽結(jié)還使基團(tuán)的活性和對(duì)金屬離子的親和力增加,促使機(jī)械2006年第5期總第33卷設(shè)計(jì)與研究15·更多的絡(luò)合反應(yīng)進(jìn)行,同時(shí)也有可能是磁場(chǎng)效應(yīng)使場(chǎng)處理污水可以節(jié)省水處理藥劑費(fèi)、人工清洗費(fèi)膠體雙電層變薄,強(qiáng)化了吸附作用水質(zhì)分析費(fèi)用等。因此,此項(xiàng)技術(shù)的進(jìn)一步完善具1.4靜電場(chǎng)水處理的機(jī)理有其它一些水處理方法不可比擬的優(yōu)點(diǎn)。及其在油田污水處理中的大規(guī)模應(yīng)用終將產(chǎn)生良好的社會(huì)效在高壓靜電場(chǎng)作用下,水分子的偶極距增大并益及經(jīng)濟(jì)效益。按正負(fù)次序整齊排列,使包圍在水體中的離子移動(dòng)困難而不易在器壁上結(jié)垢,而在微電解的條件下,3結(jié)論和建議離子定向運(yùn)動(dòng)和有效碰撞也能產(chǎn)生類似效果,同時(shí)電極表面能催化產(chǎn)生活性水。油田污水處理的電磁場(chǎng)方法是一項(xiàng)極具發(fā)展前以上的理論從不同的側(cè)面解釋了電磁處理的機(jī)景和有效可行的方法,雖然電磁處理水的理化性質(zhì)理,但由于實(shí)驗(yàn)研究的不完善,長(zhǎng)期以來(lái)國(guó)內(nèi)外對(duì)的變化已被廣泛的應(yīng)用到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,但對(duì)其理磁處理的研究還處于提出假設(shè)和論證階段?；再|(zhì)的變化方面的報(bào)道很少,尤其是機(jī)理方面的目前磁處理的機(jī)理研究遇到的主要困難是:論述更少,對(duì)電磁場(chǎng)作用為基礎(chǔ)的水處理技術(shù),雖(Ⅰ)對(duì)流體的磁處理機(jī)理目前還缺乏一種較完然其涉及到物理、化學(xué)、熱工、電子、等許多學(xué)科,整的能說(shuō)明實(shí)驗(yàn)結(jié)果的理論;無(wú)論在理論上還是在實(shí)踐上,還需作相當(dāng)多的工作。(2)現(xiàn)有的理論都不能解決磁處理的記憶效應(yīng)但是我們期待著隨著油田污水處理的重要性被人們問(wèn)題;日益重視,希望更多的專家學(xué)者對(duì)電磁場(chǎng)油田污水(3)無(wú)法解釋磁化效果的多極值特征;處理這方面的研究工作多起來(lái),同時(shí)也希望對(duì)這方(4)磁場(chǎng)能否使液體發(fā)生相變,能否引起氫鍵面的報(bào)道也多起來(lái)。隨著科技的發(fā)展,相信在不遠(yuǎn)斷裂等問(wèn)題未能進(jìn)行系統(tǒng)的理論研究和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。的將來(lái),借助先進(jìn)的科學(xué)工具和科學(xué)方法,人類一定能揭開(kāi)磁處理之謎,使之盡早地應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐,2電磁場(chǎng)油田污水處理的優(yōu)勢(shì)和發(fā)展前景尤其是油田方面。創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)價(jià)值造福于人類。近些年來(lái),工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展促使了人們對(duì)水資源的普遍重視,人們深入地研究了各種各樣的水處參考文獻(xiàn):理方法,針對(duì)油田采出水的一般特點(diǎn),目前國(guó)內(nèi)處皮科武,羅亞田,水處理中磁技術(shù)的應(yīng)用研究進(jìn)展門(mén)環(huán)境技術(shù),理方法有化學(xué)法、生物降解法、膜分離法等等,但2001:26-27是這些方法實(shí)際效果并非令人十分滿意,一次投資2楊慶華,何建波,馬昕電磁水處理,浙江工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),199性大,操作復(fù)雜,又有化學(xué)物質(zhì)參與,給本來(lái)復(fù)雜27(3):228-231)的油田污水又不可避免的帶來(lái)了新的雜質(zhì)等等的實(shí)3張軍,李書(shū)光,胡松青.磁處理技術(shù)應(yīng)用與研究進(jìn)展U青島大學(xué)際缺點(diǎn),而電磁場(chǎng)水處理的方法具有以下兩個(gè)突出學(xué)報(bào),200,154:71-74的優(yōu)點(diǎn)::一是在整個(gè)水處理過(guò)程中不投加任何藥4李冠成,康永林,李明,等水在電場(chǎng)、磁場(chǎng)作用下物理性質(zhì)變化劑(如混凝劑聚合氯化鋁、消毒劑液氯等)。因此不會(huì)及其影響以現(xiàn)代物理知識(shí),200,13(2):30-32人為地引入新的雜質(zhì)及某些有害物質(zhì);二是消毒效5王碩禾,高蒙,張曉民生活用水靜電場(chǎng)水處理技術(shù)研究團(tuán)石家果好且不產(chǎn)生具有“三致”作用的氯化副產(chǎn)物。此莊鐵道學(xué)院學(xué)報(bào),200,15(1):31-3外,還可根據(jù)不同的水質(zhì)情況選用不同的參數(shù)及時(shí)61余經(jīng)海工業(yè)水處理技術(shù)M.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1998間。復(fù)合電磁場(chǎng)系統(tǒng)為污水處理及其回收利用提供四劉德緒·油田污水處理工程M北京:石油工業(yè)出版社,200-了新的手段和方法。污水經(jīng)處理后回收利用,不僅8薛敘明環(huán)境工程技術(shù)圍M北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2002可以緩解水資源緊缺問(wèn)題。還可減少其向自然水體9丁忠浩有機(jī)廢水處理技術(shù)及應(yīng)用M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社的排放。減輕自然水體的污染,加快水體的自我恢2002復(fù)。應(yīng)屬于21世紀(jì)的綠色環(huán)保產(chǎn)業(yè)。此外應(yīng)用電磁