機械2006 年第5期總第33卷.設計與研究.●13●電磁油田污水處理王東莉，梁政(西南石油大學機電工程學院，四川成都610500)摘要:針對油田高含離子污水排放嚴重污染環(huán)境并對油田生產(chǎn)安全造成-些嚴重后果的問題，結(jié)合實際情況提出了電磁油田污水處理的方法，并對這一方法的機理和研究進展作 了介紹，概述了電磁場水處理技術(shù)的優(yōu)勢和在油田污水處理方面的廣泛應用前景。關鍵詞:電磁水處理;磁場;電場;機理中圖分類號: X52文獻標識碼: A文章編號: 1006-0316 ( 2006 ) 05 -0013-03.Electromagnetism technology for disposing polluted water in oil fieldWANG Dong-li, LIANG Zheng(School 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 technology.Key words: The electromagnetism curing water; magnetic field; electric field; mechanism我國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。以電磁場作用部分已進入高含水期。盡管近些年來國內(nèi)油田的污為基礎的水處理方法是近幾年才發(fā)展起來的一項新水處理技術(shù)發(fā)展較快，但同國外相比差距仍很大，型水處理技術(shù)，由于其具有-般污水處理方法所不還不能完全適應國內(nèi)油田發(fā)展的需要。給環(huán)境帶來可比擬的優(yōu)點，所以它是-項極具發(fā)展前景的技術(shù)。了極大的污染。隨著我國對污染治理力度的加大,近年來電磁處理主要包括:磁處理法、電子處理法、以及人們對油田采出水經(jīng)處理后作為采油注水具有高頻電磁場法、高壓靜電處理法。一系列優(yōu) 點的認識不斷提高，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i 電磁水處理技術(shù)機理研究現(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電磁處理技術(shù)理論解釋至今沒有取回注地層會對處理設施、注水系統(tǒng)產(chǎn)生腐蝕。由于得突破性的進展,使得這項技術(shù)應用缺乏理論指導,油田污水水質(zhì)十分復雜，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)的復雜性以及影響磁處理的諸象，造成關井、停產(chǎn)等嚴重后果。如果含油污水不多因素,使得磁處理機理的研究工作存在許多困難，合理處理回注和排放，不僅使油田地面設施不能正至今還沒有一種理論能夠比較圓滿的解釋磁處理技常運作，而且會因地層堵塞而帶來危害，同時會造成環(huán)境污染，影響油田安全生產(chǎn)，因此必須合理地電場、磁場處理水的研究和應用已有幾十年的處理和利用含油污水。由于化學方法具有的缺陷遲歷史，國內(nèi)外許多研究人員對電磁場處理水進行了中國煤化工收稿日期: 2005 -11-06MCHCNMH G .作者簡介:王東莉(1982- ),女，山東聊城人，西南石油學院機電工程學院在讀碩士研究生，主要研究方向:機電- -體化等;梁政，教授,博士導師，主要研究方向:石油天然氣裝備等。.●14.設計與研究機械2006 年第5期總第33卷大量的試驗和研究，積累了不少寶貴的實驗數(shù)據(jù)和晶析出所要求的過飽和度，使之在很低的溫度下便實際經(jīng)驗，提出了-些有用的理論:水流經(jīng)磁場,開始結(jié)晶析出，從而加快了結(jié)晶速度。因此，經(jīng)過橫向切割磁力線，產(chǎn)生磁場處理水，磁場處理作用高頻電磁場處理后，水體中將彌散大量的微晶，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)變化使微晶效應更為突出，從而大大強加，溶解度增加，水流動性增強，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。對經(jīng)處理后的水的水垢結(jié)晶體的顯微研究表明，碳酸鈣結(jié)晶從原來的方解石轉(zhuǎn)變?yōu)榧y石，由于紋石1.1磁場處理對水合離子的作用晶體結(jié)構(gòu)疏松，很容易被流水帶走，因此減少了水磁場處理水會破壞水中原來的結(jié)構(gòu)，使較大的垢向器壁的沉積。締合水分子集團變成較小的締合水分子集團，甚至根據(jù)美國學者麥克林“磁性流體力學”理論,是單個的水分子。而且磁場處理還可以破壞水溶液廣泛存在于水體中的微晶可通過絮凝作用結(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。度的變化，當水合離子以-定的流速通過磁場時,由于綜合鏈狀、團狀大水分子的破裂使得即使會受到洛侖茲力的作用，作螺旋式的圓周運動，并發(fā)生了Ca2+和C 03結(jié)合成CaCO3的成垢反應,但且正、負離子旋轉(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，它們會很快被趨向他們之間的氫鍵扭斷。原理是磁場對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，氫鍵不像化學鍵那樣由運動，其運動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-種分子間的力，在液態(tài)為減少。而且，由于溶解鹽的陰、陽離子振動能增的水中，它處于-種不停的斷開、結(jié)合的動態(tài)平衡加，使其向器壁靠近的阻力增大。中，這個動態(tài)平衡所需要的能量是可以由分子熱運總之，高頻電磁場的作用將抑制CaCO3粗大結(jié)動來提供，磁場在處理水時的作用可能是促使氫鍵晶從水中的析出并沉積于管壁上，從而使器壁上的向斷開的方向變化，而不是提供使氫鍵斷開時所需水垢不易生成。由此可見，高頻電磁場水處理技術(shù)要的全部能量。是將電場、磁場、振動對水和溶解鹽中的陰、陽離1.2磁場效應的阻垢防垢和緩解金屬腐蝕方面的子的作用結(jié)合起來，從而達到比較好的防垢效果。研究表明磁場的阻垢效果同磁場強度、溶液過飽和機理度、流速及溶液中各種離子等均有密切關系。- -般當水中含有溶解鹽的陰、陽離子通過電磁處理來說鐵和鋼腐蝕率在磁場作用下增加;鋁和鋅的腐時，會受到與水分子同樣的作用，其機理主要體現(xiàn)蝕率降低。周期性的振動會增強離子和粒子的水合進程,1.3磁場效應對水體的絮凝、吸附等物理化學過程的強化作用降低陰、陽離子結(jié)合成粗大粒子的機率。具有一定電導率的液體流過電磁場時會引起電磁場效應能夠促進廢水處理過程中的化學反應子激發(fā)，這種來自電磁場對結(jié)晶過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速度。特定的能場將抑制方解的懸浮物在磁場作用下接觸機會增多，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。在施加磁場作用后，廢水體強度降低，不再按晶形排列而是松散的聚集。國外系的電勢下降、反應速度加快，從而提高了絮凝和文獻介紹，- 般認為普通水經(jīng)過高頻電磁場處理之氧化效果，同時提高了除垢的速度。磁場效應對水后，其溶液中會立即出現(xiàn)0.1 ~ 0.3μ m的微小顆粒,體的絮凝、吸附等物理化學過程的強化作用的主要這些顆粒較難溶解并且受到電磁場的活化后，極有機理，普遍認為是磁場具有使復雜的大分子體系變可能成為新相形成的“預制”結(jié)晶核心。由相變原為簡單的分子中國煤化工度;磁場理可知，“預制”的結(jié)晶核心將會大大降低碳酸鹽結(jié)還使基團的活CNMHG曾加，促使.機械2006 年第5期總第33卷設計與研究●15●更多的絡合反應進行，同時也有可能是磁場效應使場處理污水可以節(jié)省水處理藥劑費、人工清洗費、膠體雙電層變薄，強化了吸附作用。水質(zhì)分析費用等。因此，此項技術(shù)的進一步 完善具有其它- -些水處理方法不可比擬的優(yōu)點。及其在油1.4靜電場水處理的機理田污水處理中的大規(guī)模應用終將產(chǎn)生良好的社會效在高壓靜電場作用下，水分子的偶極距增大并益及經(jīng)濟效益。按正負次序整齊排列，使包圍在水體中的離子移動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動和有效碰撞也能產(chǎn)生類似效果，同時電極表面能催化產(chǎn)生活性水。油田污水處理的電磁場方法是-項極具發(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，但由于實驗研究的不完善，長期以來國內(nèi)外對的變化已被廣泛的應用到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，但對其理磁處理的研究還處于提出假設和論證階段?；再|(zhì)的變化方面的報道很少，尤其是機理方面的目前磁處理的機理研究遇到的主要困難是:論述更少，對電磁場作用為基礎的水處理技術(shù)，雖( 1 )對流體的磁處理機理目前還缺乏一種較完然其涉及到物理、化學、熱工、電子、等許多學科,整的能說明實驗結(jié)果的理論;無論在理論上還是在實踐上,還需作相當多的工作。(2 )現(xiàn)有的理論都不能解決磁處理的記憶效應但是我們期待著隨著油田污水處理的重要性被人們問題;日益重視，希望更多的專家學者對電磁場油田污水(3)無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，同時也希望對這方(4 )磁場能否使液體發(fā)生相變,能否引起氫鍵面的報道也多起來。隨著科技的發(fā)展，相信在不遠斷裂等問題未能進行系統(tǒng)的理論研究和實驗驗證。的將來，借助先進的科學工具和科學方法，人類-定能揭開磁處理之謎,使之盡早地應用于生產(chǎn)實踐，2電磁場油田污水處理的優(yōu)勢和發(fā)展前景尤其是油田方面。創(chuàng)造更大的經(jīng)濟效益和社會價值,造福于人類。近些年來，工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展促使了人們對水資源的普遍重視，人們深入地研究了各種各樣的水處參考文獻:理方法，針對油田采出水的-般特點，目前國內(nèi)處[1]皮科武，羅亞田.水處理中磁技術(shù)的應用研究進展[].環(huán)境技術(shù)，理方法有化學法、生物降解法、膜分離法等等，但2003(1): 26-27.是這些方法實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)大學學報，1999性大，操作復雜，又有化學物質(zhì)參與，給本來復雜27(3): 228 -231).的油田污水又不可避免的帶來了新的雜質(zhì)等等的實[3]張軍，李書光，胡松青.磁處理技術(shù)應用與研究進展([].青島大學際缺點，而電磁場水處理的方法具有以下兩個突出學報，2002， 15(4): 71-74..的優(yōu)點: : -是在整個水處理過程中不投加任何藥[4]李冠成，康永林，李明，等.水在電場、磁場作用下物理性質(zhì)變化劑(如混凝劑聚合氯化鋁、消毒劑液氯等)。因此不會及其影響[J].現(xiàn)代物理知識，2001， 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水處理技術(shù)研究[].石家果好且不產(chǎn)生具有“三致”作用的氯化副產(chǎn)物。此莊鐵道學院學報，2002， 15(1): 31-33.外，還可根據(jù)不同的水質(zhì)情況選用不同的參數(shù)及時[6]余經(jīng)海.工業(yè)水處理技術(shù)[M].北京:化學I業(yè)出版社，1998間。復合電磁場系統(tǒng)為污水處理及其回收利用提供[7]劉德緒.油田污水處理工程[M].北京:石油工業(yè)出版社，2001.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)[M].北京:化學工業(yè)出版社，2002.可以緩解水資源緊缺問題。還可減少其向自然水體[9]丁忠浩.有機廢水處理技術(shù)及應用[M].北京:化學工業(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.中國煤化工復。應屬于21世紀的綠色環(huán)保產(chǎn)業(yè)。此外應用電磁MHCNMH G.