氧化-混凝技術(shù)對含油污水的處理研究

張榮榮 閆蒲根 周桂紅

摘? ? ? 要：含油污水因其水質(zhì)復(fù)雜、含油量大等特點(diǎn)導(dǎo)致其處理難度較大。采用了氧化-混凝技術(shù)對含油污水的處理進(jìn)行了相關(guān)研究。結(jié)果表明，在pH為3、H2O2的加量為0.3%、FeSO4的加量為140 mg/L時(shí)，含油污水的氧化效果最佳，處理后水的透光率可達(dá)94.26%，COD值也降為140.89 mg/L。同時(shí)經(jīng)芬頓試劑氧化后，篩選出在pH為8、PAC的加量為140 mg/L、PAM的加量為1 mg/L時(shí)，混凝效果最佳，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0.86 mg/L，滿足污水的回注標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)? 鍵? 詞：活含油污水;氧化;混凝

中圖分類號：X703? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：? ? ? ?文章編號： 1671-0460（2019）10-2297-04

Abstract： Oily wastewater is difficult to treat due to its complex water quality and high oil content. In this paper， the oxidation-coagulation technology was mainly used to study the treatment of oily sewage. The results showed that when the pH was 3， the addition of H2O2 was 0.3%， and the addition of FeSO4 was 120 mg/L， the oxidation effect of oily wastewater was the best. The transmittance of water after treatment was 94.26%， and the COD value was also reduced to 140.89 mg/L. At the same time， after being oxidized by Fenton reagent， the coagulation effect was best when the pH was 8， the PAC was added at 140 mg/L， and the PAM was added at 1 mg/L. The water transmittance after treatment reached 98.76%， and the oil content and suspended matter content of the treated water were 1.95 mg/L and 0.86 mg/L， respectively， which met the reinjection standard of sewage.

Key words： Oily sewage; Oxidation; Coagulation

隨著近幾年油田開采業(yè)的快速發(fā)展，大多數(shù)油田的開采已經(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)對環(huán)境造成一定的危害[1-3]。這些采油污水含量較大，且組分各不相同，含有大量的無機(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[4，5]。

目前油田上含油污水的處理方法主要有吸附過濾技術(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[6-9]。但是部分學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)[10，11]，若在含油污水混凝前利用氧化藥劑對含油污水進(jìn)行氧化預(yù)處理后，再利用混凝技術(shù)對氧化后的污水進(jìn)行混凝時(shí)，混凝效果較佳。陳學(xué)政等[12]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?，本文主要是將氧化與混凝相結(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某聯(lián)合站來水，來水礦化度為9255.36 mg·L-1，含油量為79.72 mg·L-1，COD為982.15 mg·L-1。

1.2? 實(shí)驗(yàn)方法

水質(zhì)分析測定依據(jù)《碎屑巖油藏注水水質(zhì)推薦指標(biāo)及分析方法》SY/T 5329—2012。氧化絮凝實(shí)驗(yàn)依據(jù)GB /T 16881—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含油污水的氧化效果好，且利用芬頓試劑對其進(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40.89 mg/L，效果較佳。這是芬頓試劑對含油污水進(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)。但在氧化過程中，F(xiàn)e2+和H2O2的含量要相對適中，過多的H2O2會(huì)捕獲·OH自由基，影響氧化效果，而過少氧化效果又會(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140 mg/L（圖1）。而且，當(dāng)水體的pH值過低時(shí)，自由基·OH的生成較為困難，氧化難以進(jìn)行，過高的pH值又會(huì)導(dǎo)致Fe2+生成沉淀 [12，13]，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值對無機(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[14]。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)，并對絮凝效果進(jìn)行對比分析，以處理后水的上清液的透光率為考察對象，研究PAC的種類及加量對混凝效果的影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

由表2可知，在絮凝劑加量為120 mgL時(shí)，利用PAC與PFS對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80 mg/L增大至140 mg/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140 mg/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)過多的加藥量會(huì)導(dǎo)致水體的色度增大，透光性變差[14，15]。因此，本實(shí)驗(yàn)所選用的PAC加量為140 mg/L。

2.4? 助凝劑的優(yōu)選

在對含油污水進(jìn)行氧化處理后，調(diào)節(jié)pH值至8，加入140 mg/L的PAC后，直接加入一定含量PAM，對含油污水進(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象，研究PAM加量對混凝效果的影響，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1 mg/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主要通過吸附架橋和沉淀物網(wǎng)捕等作用使得小顆粒成長為大的絮體，經(jīng)沉淀作用使得水體的透光率達(dá)到最佳，過少的PAM加量不能完全滿足絮體的絮凝[15];同時(shí)，過多的PAM加量會(huì)使得處理后水的COD值偏高，而且過多的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1 mg/L。

2.5? 氧化絮凝處理前后水質(zhì)分析對比

含油污水經(jīng)過氧化絮凝處理后，對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0.86 mg/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)過處理后，明顯有所降低?？梢娊?jīng)過氧化-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140 mg/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140.89 mg/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140 mg/L、PAM的加量為1 mg/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0.86 mg/L，滿足回注標(biāo)準(zhǔn)。

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