目前国内大部分油田开发已经进入中后期,采用聚合物、表活剂和碱等化学驱替手段提高采收率,造成采出水水质成分复杂,悬浮固体含量和含油量严重超标,对油田化学驱污水分离处理及回注提出了更大的挑战。通过深度曝气工艺处理化学驱污水,可实现含油量及悬浮物含量的显著下降,但目前关于深度曝气最优工艺参数较为模糊,深度曝气作用机理和HPAM曝气氧化降解机制尚不明确,为此开展深度曝气工艺处理化学驱污水的室内实验研究以及HPAM曝气氧化降解机理动力学模拟研究。首先开展J区块化学驱污水深度曝气工艺处理实验条件优选研究,选择空气作为曝气气体,最佳曝气时间为35～55min,最佳曝气温度范围为35～65℃,最佳曝气量为1.5L/min;最佳曝气装置直径/高度比为1/5,最佳曝气位置在10ml刻度处,曝气出气管数量为3个,含油量和悬浮物含量能达到≤30mg/L的目标,满足污水回注要求;其次采用EDS技术对深度曝气工艺处理前后化学驱污水中悬浮固体的组分变化情况进行分析。原水中悬浮物主要由C、O和Na三种元素组成,主要分为以HAPM和油滴为主的有机物和以Na元素为主的无机物,在深度曝气初始阶段,污水中主要进行增氧传质,C元素含量增加;深度曝气后期,聚合物氧化降解,C、O和Na元素以钠盐形式溶于污水中含量降低,Mg、Ca、Si等元素以硅酸盐类形式含量增加;再次研究了深度曝气工艺处理过程中不同时间下的悬浮固体及聚丙烯酰胺的空间形貌结构的动态衍变情况,确定了深度曝气作用机理。交联网状结构的聚丙烯酰胺氧化降解呈球状颗粒;带有负电荷的水解低聚体在Mg2+、Ca2+架桥吸附作用下,有效降低了聚丙烯酰胺与悬浮固体颗粒或油滴间的静电排斥力,各组分协同作用下形成了絮凝体结构,在气浮的作用下上升至液体表面形成浮渣并被去除,因此悬浮固体含量和含油量大幅度减少。最后采用反应动力学模拟方法研究了曝气条件下HPAM氧化降解过程。总结了体系内初始自由基的反应路径,确定了HPAM曝气氧化降解过程包括分子链上的攫氢反应、侧链酰胺和羧基基团环化反应、侧链基团和主碳链的断裂及衍生产物的反应;进一步研究了曝气温度、聚合度、·OH、臭氧含量因素对HPAM曝气氧化降解的影响。上述研究对油田现场污水处理工艺参数优选及曝气装置的研发具有较好的指导意义,同时提高污水处理效率,节省处理成本,也为油田现场化学驱污水曝气处理提供了理论依据。