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自2007年开端电化学预氧化污水处置工艺在采油厂工业污水处理系统全面推行，该工艺能够有效处理腐蚀和水质稳定等问题。但是由于该工艺特性是将成垢离子在空中上析进来除，从而减少结垢对注水井的影响，特别是在混合反响器(其作用是将所投加药剂与污水充沛混合，使药剂和污水中杂质分离构成的絮体能在较短的时间内从混凝沉降罐中充沛沉降)至混凝沉降罐这一段管线，假如成垢离子无法与药剂充沛混合后在沉降罐中沉降析出，就会形成后端(如缓冲罐段管线、过滤器滤料等)结垢严重，从而影响外输水质，进而影响到后端注水井异常。目前以某污水站结垢现象较为明显。某污水站投产8个月后，发现管线及阀门上呈现结垢，阀门关闭不严现象，其中反响器出口阀门管线结垢最为严重，垢厚达50mm左右，每年需求清垢2~3次，同时过滤器滤料也存在结垢现象，每年需求清洗1~2次。为此，展开了油田污水预氧化工艺配套阻垢技术研讨。
1、污水结垢缘由及机理研讨
1.1 站内沿程水质剖析
依照某站水处置工艺流程(图1)从“来水”到“外输水”依次取样，分别测定水样的温度、悬浮物含量(SS)、pH值、离子(Ca2+、Mg2+、HCO3-)质量浓度。
依据所测的pH值、钙离子浓度、碱度等参数，采用Raznar稳定指数(SAI)对油田水的结垢趋向实施预测。当SAI≥6时，无结垢趋向。当5≤SAI<6时,有结垢趋向；当SAI<5时，构造趋向严重。依据现场实践状况，反响器之前简直没有结垢现象，而混合反响器之后结垢现象十分严重，系统运转8个月后，垢厚达50mm。依据水质监测结果(图2)，反响器前后结垢趋向有严重变化，水质稳定指数大幅度降落，在混合反响器和沉降罐后均呈现稳定指数SAI<5的状况，有严重结垢趋向。
1.2 垢样剖析
垢样取自反响器和混凝沉降罐后(即D和E处)，这是站内结垢最严重的位置。首先采用酸溶法初步判别了垢样组成，然后实施扫描电子显微镜能谱(SEM-EDS)和X射线衍射(XRD)剖析实施了垢样成分确实认。
1)垢的酸溶实验
用HCl将垢物溶解，垢物化学剖析结果见表1。其中，HCl可溶物占95%以上，且大局部为碳酸盐。用EDTA滴定法测定了垢物中的钙、镁含量，证明了钙镁离子的大量存在，其中CaCO3约占垢总量的80%以上，另外还含有少量铁。
2)SEM-EDS剖析从混合反响器直接取水样过滤后的CaCO3晶型为无定形态(图3)。EDS剖析结果标明，垢物主要由元素Ca、C、O、Mg组成，其他元素固然也有检测到，但是非常微量，这与化学剖析结果相似。
3)XRD剖析
图4为垢样的XRD剖析结果，其中主要是方解石型(2θ=23.14，29.51，36.09，39.55，43.31，47.27，47.71，48.70，56.80，57.60)，还含有少量的文石型(2θ=26.59，31.69)。因而，进一步考证了垢物主要成分为CaCO3。
1.3 关键影响要素剖析
为了进一步明白造成结垢的关键要素，实施了比照实验。实验用水样取自混合反响器出水(D取样点)。添加ATMP阻垢剂3mg/L。将添加阻垢剂的水样放置到恒温箱中于60℃下静置12h，然后取出测定Ca2+质量浓度，并与不添加阻垢剂的水样比拟。
1.3.1 悬浮物(SS)的影响
对取自C、D、E的水样分别过滤后，保温(60℃)静置前后Ca2+的质量浓度变化状况如图5所示。可见，过滤后的水样保温时间内简直没有Ca2+的损失。混合反响器之前水样中的SS对Ca2+损失的影响，要比混合反响器之后的SS的影响小得多。由于悬浮物含有大量晶核(CaCO3)，晶核的生长造成了Ca2+的大量损失。而过滤后的水样曾经是比拟稳定的体系，除非影响结垢的要素有较大变化。
1.3.2 pH值和HCO3-质量浓度的影响
理论上，关于碳酸盐均衡体系(H2CO3→HCO3-→CO32-)而言，该实验条件下投加Na2CO3(NaOH)对水体中CO32-浓度的影响很小，而每耗费1个H+，就会产生2个HCO3-(投加NaOH只产生1个HCO3-)，在惹起pH值升高的同时，HCO3-质量浓度也有所增加。
实验结果如图6所示。在pH值变化一定的条件下，无论投加NaOH还是Na2CO3，当水体pH值调理至7.00±0.02时，Ca2+质量浓度变化状况根本分歧。刚投加药剂时Ca2+的质量浓度变化与体系反响不平均有关，部分碱性药剂质量浓度较高时会造成CaCO3析出。从过滤后水样保温静置的Ca2+损失状况来看，pH值和HCO3-质量浓度的升高并没有惹起Ca2+损失的增加。
综合实验研讨结果，垢物主要成分为CaCO3，而结垢主要发作在混合反响器后，且反响器后的HCO3-质量浓度和pH值有所升高，同时Ca2+质量浓度降落。因而能够判别，是碱性药剂的参加造成Ca2+的析出，析出的CaCO3则起到了晶种的作用，加速了Ca2+的析出。
2、电化学防垢技术室内研讨
2.1 实验办法
电化学防垢技术应用电化学过程，改动污水离子构成，降低成垢离子的浓度，从而降低污水的结垢趋向。反响原理为:
该反响不时耗费水中的HCO3-和Ca2+，生成CaCO3沉淀。从而永世性地降低污水中的成垢离子浓度。经过该过程，令局部钙镁离子快速生成沉淀析出，并定期从设备中以软垢方式排出，从而使污水的结垢趋向永世性地降低，到达维护后续流程的目的。
2.2 实验效果
电化学处置的结果如表2所示。电化学工艺可以在一定条件降落低污水的钙镁离子含量，起到降低污水结垢趋向的作用。但是若要采用该工艺大幅度地降低钙镁离子浓度，则需求屡次循环处置，即在较高能耗下才干够大幅度降低钙镁离子浓度。
电化学和阻垢剂联用效果如表3所示，从实验结果可见，电化学处置能去除大量HCO3-和局部Ca2+，可以降低结垢趋向，具有一定的阻垢效果。HCO3-和Ca2+去除率都随着电流和阻垢剂添加量的增大而增大，综合思索到能耗药剂等本钱，选用工作电流为1.0A，阻垢剂用量为3mg/L，阻垢效果明显，经济效果显著。
电化学防垢器和复配阻垢剂的联用有效降低了污水的结垢量和结垢趋向，使得污水水质愈加稳定，垢的析出量由原来的18mg/L降低到2mg/L，一个清垢周期延长了8倍。
3、结论
1)电子显微镜能谱(SEM-EDS)和X射线衍射(XRD)剖析某结合站污水垢，剖析结果垢物主要成分为CaCO3。
2)经过剖析悬浮物、pH值和HCO3-质量浓度对结垢的影响可知，悬浮物中含有大量晶核(CaCO3)，晶核的生长造成了Ca2+的大量损失。而pH值和HCO3-质量浓度的升高并没有惹起Ca2+损失的增加。
3)现场采取电化学防垢器和复配阻垢剂的联用，有效降低了污水的结垢趋向，使得污水水质愈加稳定，完成了阻垢率到达80%以上的目的，保证管线清垢和改换的周期延长到原来的8倍。
