含油污水處理氧化-混凝技術(shù)

　　隨著近幾年油田開(kāi)采業(yè)的快速發(fā)展，大多數(shù)油田的開(kāi)采已經(jīng)進(jìn)入到中后期，采出液中含有大量的采油污水，若未經(jīng)合理的處理而排放，會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定的危害。這些采油污水含量較大，且組分各不相同，含有大量的無(wú)機(jī)物、有機(jī)物和原油等成分，導(dǎo)致其礦化度高、細(xì)菌含量較大，為后期的處理帶來(lái)了很大的困難。因此，如何有效的處理好油田采出水是目前急需解決的一大難題。

　　目前油田上含油污水的處理方法主要有吸附過(guò)濾技術(shù)、生物處理技術(shù)、絮凝處理技術(shù)等。相比較而言，絮凝法具有操作簡(jiǎn)單、處理速度較快且易被應(yīng)用等特點(diǎn)，使其應(yīng)用較為廣泛。傳統(tǒng)的混凝技術(shù)雖然可以有效的去除水體中過(guò)多的懸浮物及部分有機(jī)物，但是處理能力有限，當(dāng)水體中的含油量較大時(shí)，處理效果不佳。但是部分學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，若在含油污水混凝前利用氧化藥劑對(duì)含油污水進(jìn)行氧化預(yù)處理后，再利用混凝技術(shù)對(duì)氧化后的污水進(jìn)行混凝時(shí)，混凝效果較佳。陳學(xué)政等采用Fenton試劑氧化了含油污水，并以CODCr的去除率為考察指標(biāo)，篩選出了最佳的pH值、H2O2的初始濃度、Fe2+/H2O2(摩爾比)、H2O2/CODCr(質(zhì)量比)、反應(yīng)時(shí)間?；诖耍疚闹饕菍⒀趸c混凝相結(jié)合，篩選出最佳的氧化藥劑和混凝藥劑。

　　1、實(shí)驗(yàn)部分

　　1.1 實(shí)驗(yàn)藥品和儀器

　　次氯酸鈉(NaClO)、雙氧水(H2O2)、硫酸(H2SO4)、氫氧化鈉(NaOH)、硫酸亞鐵(FeSO4)等均為分析純。聚合氯化鋁(PAC)、聚合硫酸鐵(PFS)、聚丙烯酰胺(PAM)為工業(yè)品;實(shí)驗(yàn)儀器：UV-2350型紫外分光光度計(jì)，實(shí)驗(yàn)所用的含油污水取自延長(zhǎng)某聯(lián)合站來(lái)水，來(lái)水礦化度為9255.36mg?L-1，含油量為79.72mg?L-1，COD為982.15mg?L-1。

　　1.2 實(shí)驗(yàn)方法

　　水質(zhì)分析測(cè)定依據(jù)《碎屑巖油藏注水水質(zhì)推薦指標(biāo)及分析方法》SY/T5329―2012。氧化絮凝實(shí)驗(yàn)依據(jù)GB/T16881―2008進(jìn)行。

　　2、結(jié)果與討論

　　2.1 氧化藥劑的篩選

　　為了能有效的處理含油污水，利用次氯酸鈉與芬頓試劑作為氧化劑對(duì)含油污水進(jìn)行氧化處理，并以處理后水上清液的透光率為考察對(duì)象，篩選出最佳的氧化條件。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1，圖1-2。

　　由表1可知，利用不同的氧化藥劑對(duì)含油污水進(jìn)行氧化處理，處理后水上清液的透光率有所差別，相比于次氯酸鈉，雙氧水與芬頓試劑對(duì)含油污水的氧化效果好，且利用芬頓試劑對(duì)其進(jìn)行氧化處理后，上清液的透光率可達(dá)95.85%，且處理后水的COD僅為40.89mg/L，效果較佳。這是芬頓試劑對(duì)含油污水進(jìn)行氧化處理，主要是利用了Fe2+和H2O2的鏈反應(yīng)，催化生成?OH自由基，而?OH自由基則與水體中的有機(jī)物反應(yīng)。但在氧化過(guò)程中，F(xiàn)e2+和H2O2的含量要相對(duì)適中，過(guò)多的H2O2會(huì)捕獲?OH自由基，影響氧化效果，而過(guò)少氧化效果又會(huì)較差;同時(shí)，若反應(yīng)中Fe2+的含量較少時(shí)，會(huì)影響H2O2產(chǎn)生自由基，導(dǎo)致氧化反應(yīng)速度較慢，影響氧化效果，過(guò)高又會(huì)還原自由基?OH，因此本實(shí)驗(yàn)中H2O2的加量為0.3%，而硫酸亞鐵的加量為140mg/L(圖1)。而且，當(dāng)水體的pH值過(guò)低時(shí)，自由基?OH的生成較為困難，氧化難以進(jìn)行，過(guò)高的pH值又會(huì)導(dǎo)致Fe2+生成沉淀，因此，綜合考慮選擇的最佳氧化pH值為3(圖2)。

　　2.2 pH值的篩選

　　利用芬頓試劑對(duì)含油廢水進(jìn)項(xiàng)氧化處理后，利用4%的氫氧化鈉作為調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)pH值，再利用混凝劑對(duì)其進(jìn)行絮凝處理，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3。

　　由圖3可以看出，隨著pH值的增大，處理后水的上清液的透光率先大后降低，當(dāng)pH值為8時(shí)，絮凝效果最佳，上清液的透光率也最大，可達(dá)96.28%，繼續(xù)增大，處理效果變化不大，但會(huì)產(chǎn)生部分沉淀物，影響水體透光率。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因可能是水體的pH值對(duì)無(wú)機(jī)絮凝劑的影響較大，當(dāng)pH值較低時(shí)，Al3+不能大量水解成Al(OH)3，主要以Al3+離子的形式存，使得混凝效果較差;當(dāng)pH值較大時(shí)，水體中的Al3+水解成AlO2-，使得混凝效果較差;僅在中性條件下，水體中的Al3+水解為Al(OH)3中性膠體，使得混凝效果較佳;同時(shí)，陰離子PAM在中性和堿性條件下的助凝效果較佳。因此本實(shí)驗(yàn)選擇的最佳pH值為8。

　　2.3 絮凝劑的優(yōu)選

　　將利用芬頓試劑氧化后含油污水的pH值調(diào)節(jié)至8，再利用PAC與PFS作為絮凝劑進(jìn)行絮凝實(shí)驗(yàn)，并對(duì)絮凝效果進(jìn)行對(duì)比分析，以處理后水的上清液的透光率為考察對(duì)象，研究PAC的種類及加量對(duì)混凝效果的影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

　　由表2可知，在絮凝劑加量為120mgL時(shí)，利用PAC與PFS對(duì)含油污水絮凝處理后，處理后水的透光率分別為96.28%和81.26%，同時(shí)，在絮凝過(guò)程中明顯可以看出，利用PAC作為絮凝藥劑時(shí)，產(chǎn)生的絮體較大且沉降速度較快，效果明顯優(yōu)于PFS作為絮凝藥劑。因此，本實(shí)驗(yàn)利用PAC作為絮凝藥劑，PAC的加量對(duì)絮凝效果的影響如圖4所示。

　　由圖4可知，當(dāng)絮凝劑的加量由80mg/L增大至140mg/L時(shí)，處理后水的透光率明顯變好，由82.26%增大至98.76%，之后繼續(xù)增大絮凝劑PAC的加量時(shí)，處理后水的透光率變化不大。出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因是前期PAC的加量較少，不能有效的與水體中的懸浮物和雜質(zhì)充分接觸，使污水中的雜質(zhì)完全被絮凝，而隨著加藥量的增加，污水中的雜質(zhì)與藥劑充分結(jié)合，當(dāng)加藥量為140mg/L時(shí)，使得絮凝效果較佳。繼續(xù)增大加藥量，水體中的懸浮物有限，絮體間架橋所用到的活性點(diǎn)不能滿足絮凝，使得絮凝效果變差，同時(shí)過(guò)多的加藥量會(huì)導(dǎo)致水體的色度增大，透光性變差。因此，本實(shí)驗(yàn)所選用的PAC加量為140mg/L。

　　2.4 助凝劑的優(yōu)選

　　在對(duì)含油污水進(jìn)行氧化處理后，調(diào)節(jié)pH值至8，加入140mg/L的PAC后，直接加入一定含量PAM，對(duì)含油污水進(jìn)行混凝處理，同時(shí)以處理后水的上清液的透光率為考察對(duì)象，研究PAM加量對(duì)混凝效果的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖5。

　　由圖5可知，隨著PAM加量的增加，處理后水的上清液的透光率逐漸增加，當(dāng)PAM的加量為1mg/L時(shí)，處理后水上清液的透光率達(dá)到98.76%，繼續(xù)增加PAM的加量，處理后水上清液的透光率變化不大，基本處于穩(wěn)定狀態(tài);產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因主要是水體中的雜質(zhì)與PAC經(jīng)過(guò)壓縮雙電層和電中和等機(jī)理使得其降低穩(wěn)定性，生成細(xì)小的顆粒，而加入的PAM主要通過(guò)吸附架橋和沉淀物網(wǎng)捕等作用使得小顆粒成長(zhǎng)為大的絮體，經(jīng)沉淀作用使得水體的透光率達(dá)到最佳，過(guò)少的PAM加量不能完全滿足絮體的絮凝;同時(shí)，過(guò)多的PAM加量會(huì)使得處理后水的COD值偏高，而且過(guò)多的PAM加量會(huì)使得處理成本增加。因此，本實(shí)驗(yàn)的PAM加量為1mg/L。

　　2.5 氧化絮凝處理前后水質(zhì)分析對(duì)比

　　含油污水經(jīng)過(guò)氧化絮凝處理后，對(duì)處理后水的上清液的水質(zhì)進(jìn)行分析，并與未處理前的水樣水質(zhì)分析進(jìn)行對(duì)比，分析結(jié)果如表3所示。

　　由表3可知，含油污水經(jīng)氧化-混凝處理后，水質(zhì)明顯得到改善，水中的含油量、懸浮物含量分別為1.95和0.86mg/L，相比于未處理前，水質(zhì)得到了明顯地改善，均達(dá)到了低滲透油田地層的回注要求。同時(shí)，含油污水中的硫離子經(jīng)過(guò)處理后，明顯有所降低?？梢?jiàn)經(jīng)過(guò)氧化-混凝處理技術(shù)能有效地處理含油污水，使處理后的水質(zhì)明顯得到改善。

　　3、結(jié)論

　　(1)利用芬頓試劑對(duì)含油污水進(jìn)行了氧化處理，篩選出在pH為3、H2O2的加量為0.3%，F(xiàn)eSO4的加量為140mg/L時(shí)，氧化效果最佳，處理后水的透光率可達(dá)95.85%，COD值也降為140.89mg/L。

　　(2)經(jīng)芬頓試劑氧化后，同時(shí)篩選出在pH為8、PAC的加量為140mg/L、PAM的加量為1mg/L時(shí)，絮凝效果最佳，處理后水的透光率可達(dá)98.76%，且處理后水的的含油量、懸浮物含量分別為1.95和0.86mg/L，滿足回注標(biāo)準(zhǔn)。(來(lái)源：陜西地礦漢中地質(zhì)大隊(duì)有限公司 檢測(cè)中心)