化學(xué)氧化強化混凝的機理及其油田含聚污水上的應(yīng)用

閔珍妮，李 芳

（東北石油大學(xué) 土木建筑工程學(xué)院，黑龍江 大慶 163318）

化學(xué)氧化強化混凝的機理及其油田含聚污水上的應(yīng)用

閔珍妮，李 芳

（東北石油大學(xué) 土木建筑工程學(xué)院，黑龍江 大慶 163318）

隨著三次采油技術(shù)的應(yīng)用，油田污水中含有大量的聚合物。含聚污水處理通常采用以混凝和過濾為主，但由于聚合物的存在，混凝效果達不到要求?；瘜W(xué)氧化具有助凝和破乳的作用，氧化劑投加在常規(guī)含聚污水處理工藝的混凝前，不改變常規(guī)工藝，可顯著提高混凝效果，在實際工程上有一定的應(yīng)用優(yōu)勢。

含聚污水；化學(xué)氧化；助凝；破乳

油田含聚污水是伴隨著三次采油技術(shù)在油田上的應(yīng)用而產(chǎn)生的污水，聚合物驅(qū)采油污水中含有大量的聚合物。與注水驅(qū)采油廢水的水質(zhì)相比，含聚污水中的油滴粒徑小、難以聚并和浮升、油水分離困難，同時含聚污水礦化度高、乳化程度較大、粘度大、難生物降解。

油田含聚污水處理常采用自然除油→混凝除油→過濾流程的三段流程或者混凝除油→過濾流程的兩段流程。混凝過程在混凝除油罐中進行。然而油田采出水中含有一定濃度的聚合物，導(dǎo)致采出水的粘度增加，油、水、泥的分離難度增大，原水中的含油量、含泥量等的增加也進一步增加處理難度，導(dǎo)致了混凝效果的不理想。為此需要采取措施強化混凝。

化學(xué)氧化可以作為單獨處理工藝，也可與其他工藝相結(jié)合，可操作性強。而且化學(xué)氧化具有助凝和破乳的作用，可以在混凝工藝前投加作為常規(guī)含聚污水處理的強化措施。

1 化學(xué)氧化強化混凝的機理

1.1 化學(xué)氧化的助凝作用

由于氧化劑具有氧化性，可以氧化水中的有機物，破壞膠體保護作用等，混凝工藝前的預(yù)氧化有較好的助凝作用。

部分學(xué)者認(rèn)為臭氧對地表水具有一定的助凝作用[1,2]。多數(shù)情況下在臭氧投加量較小時其助凝作用才能表現(xiàn)出來，過高的投加量會導(dǎo)致出水濁度上升。

傅金祥等采用臭氧預(yù)氧化與混凝聯(lián)用工藝處理微污染水，試驗結(jié)果表明，該系統(tǒng)對高錳酸鹽指數(shù)、濁度等有較好的去除效果。臭氧預(yù)氧化在投加1.0 mg/L時就具有明顯的助凝效果，在混凝劑投加量為35.0 mg/L、臭氧投加量為3.0 mg/L時，與直接采用聚合氯化鋁混凝相比，沉淀后的水濁度降低了13.6%左右[3]。

王建偉等研究了Fenton預(yù)氧化對再生水混凝處理的助凝效果。結(jié)果表明：Fenton預(yù)氧化可以顯著提高CODcr，濁度，PO43-，色度，UV254的去除率。經(jīng)過Fenton預(yù)氧化-混凝處理，處理效果相同時可以節(jié)省近一半的混凝劑(PAC)用量，助凝作用明顯[4]。

馬軍等[5]提出了高錳酸鹽強化臭氧氧化助凝技術(shù)，并分析了該技術(shù)的多種影響條件。通過實驗得出結(jié)論：氧化劑聯(lián)用比單獨臭氧氧化更有利于降低濁度。氧化的助凝效果受原水水質(zhì)的影響，原水硬度為160mgCaCO3/L時助凝效果最佳[6]。

倪延濤針對勝利油田采出水處理常規(guī)混凝沉降工藝存在的問題及油田采出水中不穩(wěn)定物質(zhì)去除難的現(xiàn)狀[6]，在混凝過程前投加臭氧，利用臭氧強化混凝效果，并利用臭氧氧化去除油田采出水中的不穩(wěn)定物質(zhì)，提高油田采出水處理效果。

1.2 化學(xué)氧化的破乳作用

汪昆平等采用化學(xué)破乳-Fenton試劑處理乳化液廢水，實驗結(jié)果表明：酸化作用中，靜電作用對破乳有著關(guān)鍵性影響，降低廢水的pH值可以提高乳化液廢水的油水分離效果；乳化液廢水中適宜的pH值不僅能降低油滴間靜電斥力，還能使分子量較大、表面積較大的多核絡(luò)合離子通過電性中和、吸附架橋、網(wǎng)捕卷掃的作用來提高油水分散體系脫穩(wěn)效果[7]。

蒲維肖等采用加熱酸化-Fenton氧化處理乳化液廢水，溫度95 ℃加熱1 h，100 mL乳化液加入1.0 Ml 98%H2SO4，處理水COD＞200 000 mg/L，濁度＞8000NTU，實驗結(jié)果表明 COD去除率達到76.7%，濁度降低到20 NTU，加熱、酸化和化學(xué)氧化的聯(lián)合應(yīng)用具有較好的破乳功能[8]。

2 化學(xué)氧化在油田含聚污水處理上的應(yīng)用情況

油田含聚污水中的兩親性分子聚合物，與乳化劑一起組成油-水界面的復(fù)合膜，吸附在油-水界面上，加強了油-水界面膜的強度和彈性。含油污水的處理關(guān)鍵就是破壞油-水界面膜，可以在污水中加入一種化學(xué)物質(zhì)，其能夠進入界面膜，破壞聚合物分子，從而破壞油-水界面膜的穩(wěn)定性，從而達到破乳作用，高級氧化技術(shù)可以實現(xiàn)這一目的[9]。

包木太等[10]利用Fenton試劑氧化法處理模擬含部分水解聚丙烯酰胺的污水，每升水樣中加入H2O2量為5.3 mmol。Fe2+為1.44 mmol，pH值3～4，在30度條件下反應(yīng)15 min，處理效果最佳時，對Fenton氧化降解前后的聚丙烯酰胺樣品的紅外譜圖進行對比，可以推斷出Fenton試劑將側(cè)鏈的酰胺基氧化成了羧基。

邵強等研究了Fenton試劑氧化降解聚丙烯酰胺污水，分析了各影響因素的作用機制，HPAM的降解率最高能達到近89%。并且研究了Fenton試劑氧化處理HPAM的反應(yīng)動力學(xué)模型，確定反應(yīng)為一級反應(yīng)[11]。

陳穎實驗結(jié)果表明[12]：Fe(VI)具有強氧化性和絮凝作用，處理油田含聚污水時具有較好的效果。

4 結(jié) 論

化學(xué)氧化在油田含聚污水處理上的應(yīng)用有較強優(yōu)勢，首先氧化劑可以氧化污水中的有機物質(zhì)如聚丙烯酰胺等，破壞其對膠體的保護作用，使膠體更容易脫穩(wěn)，而且增加小油滴的聚并速度從而使小油滴最終上浮去除；另外氧化劑能氧化水中的聚丙烯酰胺，降低原水的黏度，有利于原水的破乳和混凝；最后氧化劑能氧化 Fe2+、S2+，且能殺滅水中的微生物，提高出水水質(zhì)。目前化學(xué)氧化在含聚污水上的研究方向是高效、低價的氧化劑的研發(fā)，可通過多種氧化劑復(fù)合、外加催化劑等手段改進現(xiàn)有氧化劑的處理效果。

化學(xué)氧化的氧化劑可以投加在常規(guī)含聚污水處理工藝的混凝前，不改變常規(guī)工藝，不需另外加設(shè)構(gòu)筑物，技術(shù)可行，經(jīng)濟合理，在實際工程上有較好的應(yīng)用前景。

［1］ Tobiason J E，Reckhow D A，Edzwald J K．Effects of ozonation on optimal coagulant dosing in drinking water treatment [J]. J Water SRTAqua，1995，44(3)：1-15．

［2］ Schneider O D，Tobiason J E.Preozonation effects on coagulation[J]. JAWWA，2000，92(10)：74- 87．

［3］ 傅金祥，梁建浩，楊濤．臭氧預(yù)氧化工藝處理微污染水源水的中試研究[J]. 沈陽建筑大學(xué)學(xué)報: 自然科學(xué)版，2006，22(2)：285-288．

［4］ 王建偉．Fenton預(yù)氧化對泥渣回流強化再生水混凝處理的助凝作用[J]. 環(huán)境科技，2012，25(5)：11-14．

［5］ 馬軍．臭氧/高錳酸鹽預(yù)氧化助凝及影響因素[J].中國給水排水，2005，21(8)：10-13．

［6］ 倪延濤．油田采出水臭氧強化混凝處理技術(shù)研究[D]. 青島理工大學(xué)，2009．

［7］ 汪昆平, 等．化學(xué)破乳-Fenton氧化處理乳化液廢水[J]. 環(huán)境工程學(xué)報，2015，9(6)：2880-2886．

［8］ 蒲維肖，劉丹丹，王志強, 等．加熱酸化-Fenton氧化處理乳化液廢水[J]. 環(huán)境工程學(xué)報，2013，7(10)：4027-4031．

［9］ 孔凡貴．高級氧化技術(shù)處理油田水中污染物的研究[D]. 大慶石油學(xué)院，2003．

［10］ 包木太，周營營，陸金仁, 等．Fenton試劑氧化處理模擬含聚丙烯酰胺污水的研究[J]. 高分子通報，2013(11)：88-93．

［11］ 邵強, 等. Fenton試劑氧化降解聚丙烯酰胺污水及其反應(yīng)動力學(xué)研究[J]. 環(huán)境污染與防治，2007，29（10）：754-758．

［12］ 陳穎. AOP氧化處理聚合物驅(qū)采油污水的研究[D]. 大慶石油學(xué)院，2007．

Mechanism of Enhanced Coagulation by Chemical Oxidation and Its Application in Treatment of Oilfield Polymer-bearing Wastewater

MIN Zhen-ni，LI Fang

（ Northeast Petroleum University, Heilongjiang Daqing 113001, China）

After application of the tertiary oil recovery technique, oilfield wastewater contains a large number of polymers. The treatment methods of polymer-containing wastewater usually focus on coagulation and filtration, but the coagulation efficiency cannot meet the requirements because of the presence of polymer. Chemical oxidation processes have the functions of coagulation and demulsification. Adding oxidizing agent before coagulation process in conventional polymer-containing wastewater treatment process, can significantly improve the effect of coagulation.

poly-containing wastewater; chemical oxidation; coagulation: demulsification

TE 357

A

1671-0460（2016）12-2841-02

2016-05-16

閔珍妮（1994-），女，湖南省邵陽市人，在讀碩士研究生，研究方向：水處理相關(guān)。E-mail：455963233@qq.com。