三维电极-电芬顿耦合法由于其操作简单、处理高浓度工业废水有显著效果而在近几年被广泛研究与应用,特别对难降解有机废水的处理。本课题采用三维电极-电芬顿耦合法降解高浓度难生化的石油采出水,进行了三维电极-电芬顿耦合法处理石油采出水的性能研究和效果研究,为三维电极-电芬顿耦合法处理难降解有机废水提供技术依据。本研究的试验装置为自制的三维电极-电芬顿反应器,处理对象为模拟石油采出水,主要研究内容包括:①三维电极-电芬顿耦合法处理石油采出水电极材料的选择;②三维电极-电芬顿耦合法降解石油采出水的机理研究;③三维电极电芬顿耦合法处理石油采出水单因素影响及正交试验研究;④连续性实验处理石油采出水的实验研究。以铁棒、碳棒作为阳极材料进行对比研究,可知铁棒阳极可以补充反应器中芬顿反应消耗的Fe2+,处理效果好,且化学性质稳定,适合做阳极材料;以活性炭、泡沫镍、纳米铁粒子电极对比研究可知,3mm柱状的活性炭与纳米铁混合粒子电极对石油采出水处理效果最好,当混合比例为2:1时,对COD的去除率最大为80.37%,对油脂的去除率最大为 86.29%。试验探讨了水杨酸初始浓度、pH值、电解质投加浓度、极板间距、曝气量等影响因素对三维电极-电芬顿反应器中原位生产Fe2+、H202、·OH浓度的影响,确定最佳反应条件为初始水杨酸浓度为400 μmol/L,曝气量为0.8 L/min pH值为4,电解质投加浓度为5 g/L,极板间距为9cm。在时反应器中Fe2+浓度最高可达19.72 mg/L,H2O2浓度最高可达14.37 mg/L,·OH浓度最高可达8.76 μmol/L。通过单因素试验,探讨了反应时间、进水含油量、pH值、电解电压、电解质投加浓度、极板间距、曝气量等参数对降解石油采出水的影响,假设各因素互不影响的情况下初步确定反应的最佳运行参数,再设计正交试验得到最佳运行参数为进水含油量为100 mg/L,反应时间120 min,pH值为4,电解电压为12 V,电解质投加浓度为5 g/L,极板间距为4 cm,曝气量为0.8 L/min。在此时油脂去除率最高可达91.17%,COD去除率最高可达85.67%。通过lstopt软件对反应器处理过程模拟得到COD和油脂与各参数之间的数学模型方程为:μ=F(X1,X2,X3,X4,X5)=0.318×f1(x)0067f2(X)5 31×10-4f3(x)2 67×10-10f4(x)0.302f5(x)0.578μ=F(x1,x2,x3,x4,x5)=0.0116×f1(x)0377f2(x)8 53×10-6f3(x)1 44×10-8f4(x)00562f5(x)0.466连续性实验降解石油采出水在保证水质的情况下降低耗电量优化运行参数为:曝气量为0.8 L/min,pH值为3.5,电解电压为12 V,电解质投加浓度为5 g/L,极板间距为5 cm。此时对COD去除率达到85.9%,油脂去除率达到93.29%,三维电极-电芬顿耦合法对石油采出水处理较好,无二次污染,运行简单,是处理石油采出水的有效方法。通过进一步研究与完善,可在实际工程中得到推广应用。