氧化處理含油污泥的氧化劑選擇研究

康佳祺

摘 要：本文介紹了測(cè)定含油污泥主要物理因素的方法，分別實(shí)驗(yàn)了選用的3種氧化劑H2O2、KMnO4、Fenton不同投加量對(duì)黏稠含油污泥的氧化效果，并分析了H2O2、KMnO4、Fenton氧化含油污泥的最佳處理效果，探討了處理含油污泥氧化劑的優(yōu)化選擇。

關(guān)鍵詞：含油污泥；氧化劑；Fenton氧化；氧化處理；含油率

中圖分類號(hào)：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

從20世紀(jì)70年代開(kāi)始，國(guó)外、國(guó)內(nèi)油田就開(kāi)展了含油污泥處理的技術(shù)研究，研究出的方法在實(shí)際應(yīng)用中都存在著一些需要改進(jìn)的問(wèn)題。如生物修復(fù)技術(shù)存在著的修復(fù)周期長(zhǎng)及一些大分子有機(jī)污染物生物降解難的問(wèn)題，可以采用氧化處理含油污泥技術(shù)作為生物修復(fù)的前處理方法，這種技術(shù)是將強(qiáng)氧化劑注入含油污泥中，將石油烴污染物轉(zhuǎn)化為更易于生物降解的化合物，從而使污染物的毒性降低甚至消除。這樣可以增加生物修復(fù)的效率和經(jīng)濟(jì)可行性。本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究?jī)?yōu)化選擇含油污泥氧化處理的氧化劑。

一、含油污泥物理因素測(cè)定的實(shí)驗(yàn)方法

1.pH值的測(cè)定：用pH計(jì)測(cè)定；

2.含水率的測(cè)定：重量法

方法原理：污泥樣品在105±2℃烘至恒重時(shí)的失重即為污泥樣品所含水分的質(zhì)量。

3.含油率的測(cè)定：超聲—紅外分光光度法

石油烴的濃度依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)“HJ637-2012水質(zhì)石油類和動(dòng)植物油的測(cè)定紅外分光光度法”進(jìn)行。用OIL510型全自動(dòng)紅外分光測(cè)油儀測(cè)定石油類含量。

4.有機(jī)質(zhì)的測(cè)定：稀釋熱法

方法原理：利用濃硫酸和重鉻酸鉀迅速混合時(shí)所產(chǎn)生的熱來(lái)氧化有機(jī)質(zhì)，以代替外加熱法中的油浴加熱，操作更加方便。

5.含油污泥總氮的測(cè)定：凱氏定氮法

方法原理：樣品在加速劑的參與下，用濃硫酸消煮時(shí)，各種含氮有機(jī)物，經(jīng)過(guò)復(fù)雜的高溫分解反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為氨與硫酸結(jié)合成硫酸銨。堿化后蒸發(fā)出來(lái)的氨用硼酸吸收，以標(biāo)準(zhǔn)酸溶液滴定，求出污泥全氮量（不包括全部硝態(tài)氮）。

6.含油污泥總磷的測(cè)定：HClO4- H2SO4法

方法原理：用高氯酸分解樣品，能氧化有機(jī)質(zhì)，分解礦物質(zhì)，有助于膠狀硅的脫水，并能與Fe3+絡(luò)合，在灰的比色測(cè)定中抑制了硅和鐵的干擾。硫酸的存在提高消化液的溫度，同時(shí)防止消化過(guò)程中溶液蒸干，以利消化作用的順利進(jìn)行。溶液中磷的測(cè)定采用鉬銻抗比色法。主要儀器 721型分光光度計(jì)；LNK-872型紅外消化爐。

三、實(shí)驗(yàn)測(cè)定

1.含油污泥理化性質(zhì)的測(cè)定

按照上面介紹的方法測(cè)定含油污泥理化性質(zhì)，結(jié)果見(jiàn)表1。

2.H2O2氧化含油污泥的實(shí)驗(yàn)研究

過(guò)氧化氫（H2O2）是一種在污染物氧化領(lǐng)域普遍使用的氧化劑，其標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位為1.8mV左右。將含油污泥配制成泥漿（每2g污泥加入4ml的蒸餾水），向黏稠污泥中投加一定體積濃度為30%H2O2，置于全溫振蕩器（30℃，180rpm）上反應(yīng)3h，萃取反應(yīng)后污泥中的石油烴，利用紅外測(cè)油儀測(cè)定污泥中石油烴含量；改變H2O2的投加量分別為1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0、11.0、12.0、13.0mL進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果繪制污泥中石油烴去除率與H2O2投加量的變化曲線（圖1中H2O2曲線），考察不同H2O2投加量的氧化效果。

3.KMnO4氧化含油污泥的實(shí)驗(yàn)研究

KMnO4的標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位為1.7mV，其與有機(jī)物反應(yīng)生成MnO2、CO2和中間有機(jī)物，其氧化能力受污泥的酸堿性影響較小。配制0.1mol·L-1的KMnO4溶液代替濃度為30%H2O2溶液，進(jìn)行KMnO4氧化實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果繪制污泥中石油烴去除率與KMnO4投加量的變化曲線（圖1中KMnO4曲線），考察不同KMnO4投加量的氧化效果。

4.Fenton試劑氧化含油污泥的實(shí)驗(yàn)研究

Fenton氧化技術(shù)是以H2O2為主體的高級(jí)氧化技術(shù)，F(xiàn)enton試劑由Fe2+和H2O2組成。Fe2+與H2O2反應(yīng)生成的羥基自由基（·OH）具有很強(qiáng)的氧化性（僅次于氟），且無(wú)選擇性，能夠氧化打破有機(jī)高分子共軛體系結(jié)構(gòu)，使持久性難降解有機(jī)物降解成為有機(jī)小分子。Fenton試劑在有機(jī)廢水的處理中的應(yīng)用已經(jīng)廣泛而成熟，但其在固體廢棄物領(lǐng)域的應(yīng)用研究則是剛剛起步。在Fenton氧化反應(yīng)過(guò)程中，存在一個(gè)最佳的H2O2與Fe2+投加量比值，過(guò)量的H2O2與Fe2+都會(huì)影響OH·的存在濃度。使用90mmol·L-1Fe2+2mL溶液、30%H2O2對(duì)污泥進(jìn)行氧化，然后改變H2O2的投加量進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果繪制污泥中石油烴去除率與H2O2投加量的變化曲線（圖中Fenton曲線），考察不同濃度Fenton試劑的氧化效果。

結(jié)論

（1）H2O2氧化含油污泥所達(dá)到的最大石油烴去除率為28.5%；最佳H2O2的投加量為12.0mL，當(dāng)H2O2的投加量大于12.0mL時(shí)，石油烴去除率并不增加。

（2）KMnO2氧化含油污泥所達(dá)到的最大石油烴去除率為34%；最佳KMnO2的投加量為12.0mL。當(dāng)KMnO2大于12.0mL時(shí)，石油烴去除率有減少趨勢(shì)。

（3）Fenton試劑氧化含油污泥所達(dá)到的最大石油烴去除率為49%；Fenton試劑最佳H2O2的投加量為8.0mL。當(dāng)H2O2大于8.0mL時(shí)，石油烴去除率減少。

（4）在本實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)對(duì)比氧化曲線可以看出，在相同氧化劑用量下Fenton試劑氧化石油烴效果比H2O2 、KMnO4 要好，所以選擇最優(yōu)氧化劑為Fenton試劑。

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