高級催化氧化法處理高含鹽廢水

宗明月

(中油(新疆)石油工程有限公司)

0 引 言

風城油田超稠油開采采用注蒸汽方式，注汽過程中產(chǎn)生大量的生產(chǎn)廢水，主要來源于軟化水處理裝置再生時排放的高含鹽水[1]，這部分水具有礦化度高、溫度高、氯離子含量高、腐蝕性強等特點，無法直接回用鍋爐或回注地層，必須進行處理。針對該地區(qū)水質(zhì)特點，開展小試和中試實驗，確定采用“混凝沉降+高級催化氧化”處理工藝，處理后水質(zhì)滿足GB 8978—1996《污水綜合排放標準》二級標準。

1 來水水質(zhì)

風城油田軟化水處理裝置排放的高含鹽水水質(zhì)分析結(jié)果如表1所示，可以看出，來水為高鹽廢水[2]，呈弱酸性，水溫高、礦化度高、氯離子含量高，腐蝕性強；BOD5/COD<0.3，可生化性差[3]；COD、揮發(fā)酚、石油類等污染物濃度超過GB 8978—1996《污水綜合排放標準》最高允許排放限值，需進行處理。

表1 風城油田高含鹽生產(chǎn)廢水水質(zhì)分析結(jié)果

2 工藝選擇

針對來水高鹽、水溫高、可生化性差的特點，采用物化法進行小試和中試實驗。根據(jù)中試結(jié)果，確定采用“混凝沉降+高級催化氧化”工藝擴大生產(chǎn)。

混凝沉降主要用于去除廢水中的石油類和不溶于水、難降解懸浮固體狀有機物、石油類，降低后端運行負荷，但混凝沉降工藝對揮發(fā)酚去除效果較差。在混凝沉淀后端增加臭氧催化氧化工藝，可增強系統(tǒng)的處理效果，保證出水水質(zhì)[4]。

高級催化氧化階段臭氧作為氧化劑，將臭氧的強氧化性和催化劑的吸附、催化特性結(jié)合起來，能較為有效的降解廢水中呈溶解狀的有機物、揮發(fā)酚等[5]。根據(jù)催化方式的不同，臭氧催化氧化法可分為均相催化氧化法和多相催化氧化法。本工程采用多相催化氧化法，臭氧首先從氣相轉(zhuǎn)移到液相形成溶解態(tài)臭氧，水中有機物被吸附到催化劑表面，在催化劑作用下，臭氧分解并最終形成·OH?！H 將吸附到催化劑表面的大分子污染物轉(zhuǎn)化成小分子，進入水體，使催化劑重獲新生。整個過程不斷循環(huán)，直至水中有機污染物被降解[6]。

3 工藝流程

風城油田生產(chǎn)廢水處理工藝流程見圖1。

圖1 生產(chǎn)廢水處理工藝流程

4 結(jié)果與討論

工程2015年12月開始運行，運行期間，處理水量70 m3/h，絮凝劑加藥量20 mg/L，混凝劑加藥量250 mg/L，混凝沉降時間1 h，臭氧投加量5 kg/h，催化氧化反應時間1 h?，F(xiàn)從COD、石油類和揮發(fā)酚3類污染物去除效果對工程運行情況進行評價分析。

4.1 COD去除效果分析

COD去除效果如圖2所示，來水水質(zhì)不穩(wěn)定，COD濃度在280～405 mg/L波動。經(jīng)過混凝沉降后，出水COD濃度在172～219 mg/L，去除率為36%～49%；催化氧化階段出水COD濃度在102～147 mg/L，去除率在20%～40%，COD總?cè)コ?7%～65%。由分析結(jié)果可知，單獨采用混凝沉降工藝出水COD濃度不能達到GB 8978—1996《污水綜合排放標準》二級標準，經(jīng)高級催化氧化后，出水COD濃度較平穩(wěn)，處理后出水在100～150 mg/L，可滿足排放標準。

圖2 COD去除效果

4.2 揮發(fā)酚去除效果分析

揮發(fā)酚去除效果如圖3所示，來水揮發(fā)酚濃度在1.25～2.24 mg/L波動。經(jīng)過混凝沉降后，出水揮發(fā)酚濃度在1.11～1.84 mg/L，去除率為11%～21%；催化氧化階段出水揮發(fā)酚濃度在0.23～0.38 mg/L，去除率在69%～73%，揮發(fā)酚總?cè)コ?9%～85%。由分析結(jié)果可知，混凝沉降階段對揮發(fā)酚去除效果有限，不能達到GB 8978—1996《污水綜合排放標準》二級標準，經(jīng)高級催化氧化后，出水揮發(fā)酚濃度較平穩(wěn)，濃度可達到二級排放標準≤0.5 mg/L。

圖3 揮發(fā)酚去除效果

4.3 石油類去除效果分析

石油類去除效果如圖4所示，來水石油類濃度在13～22 mg/L。經(jīng)過混凝沉降后，出水石油類濃度在5.1～6.8 mg/L，去除率為42%～69%；催化氧化階段出水石油類在4.42～5.6 mg/L，去除率在16%～20%，石油類總?cè)コ?9%～85%。由分析結(jié)果可知，單獨混凝沉降工藝可使石油類降低到GB 8978—1996《污水綜合排放標準》二級標準≤10 mg/L，經(jīng)高級催化氧化后，出水石油類濃度在5 mg/L左右。

圖4 石油類去除效果

5 結(jié) 論

1)風城油田生產(chǎn)廢水采用“混凝沉降+臭氧催化氧化”工藝是可行的，處理后水質(zhì)可以滿足GB 8978—1996《污水綜合排放標準》，即COD濃度≤150 mg/L，揮發(fā)酚濃度≤0.5 mg/L，石油類濃度≤10 mg/L。

2)混凝沉降階段COD去除率為36%～49%，揮發(fā)酚去除率為11%～21%，石油類去除率為42%～69%；催化氧化階段COD去除率為20%～40%，揮發(fā)酚去除率為69%～73%，石油類去除率為16%～20%。

3)混凝沉降工藝通過投加化學藥劑，對不溶于水的石油類、大分子難降解懸浮物具有良好的去除效果，但不能達到GB 8978—1996《污水綜合排放標準》。對揮發(fā)酚、溶解性固體需進一步經(jīng)過臭氧催化氧化處理后出水才能滿足排放標準。