氣田低濃度含醇廢水處理工藝試驗研究

任小榮蔣繼輝張四維

（1.中國石油長慶油田分公司油氣工藝研究院；2.低滲透油氣田勘探開發國家工程實驗室；3.中國石油長慶油田分公司第三采氣廠）

氣田低濃度含醇廢水處理工藝試驗研究

任小榮1，2蔣繼輝1，2張四維3

（1.中國石油長慶油田分公司油氣工藝研究院；2.低滲透油氣田勘探開發國家工程實驗室；3.中國石油長慶油田分公司第三采氣廠）

基于紫外催化氧化技術處理氣田低濃度含醇廢水具有降解率高、無二次污染的優勢，研究以該技術為主體的處理工藝是探索提升處理后水質的有效途徑。針對氣田低濃度含醇廢水處理工藝進行了試驗研究，得出了處理該類廢水的關鍵控制指標，確定了混凝沉淀、膜過濾、紫外催化氧化為主體技術的工藝參數，通過對五種不同濃度含醇廢水進行處理，處理后水色度可控制在5倍左右，催化氧化90min后甲醇含量可降至0.1%左右，試驗驗證了該套處理工藝的處理效果，為進一步現場中試試驗提供了研究依據。

低濃度含醇廢水；處理；甲醇含量；氣田

0 引 言

國內外針對低濃度含醇廢水的處理工藝已開展了大量的研究，主要包括精餾塔蒸餾、多級生化法、微氣泡純氧曝氣活性污泥法、滲透汽化膜法等。目前，針對氣田低濃度含醇廢水的處理技術以精餾塔蒸餾、微生物降解處理為主，存在能耗高、降解周期長、微生物耐甲醇毒性不佳等限制性因素。因此，試驗研究得出一種便于現場規模實施、維護的處理技術及工藝，對于氣田低濃度含醇廢水處理具有重要的意義。

基于紫外催化氧化技術處理氣田低濃度含醇廢水具有降解率高、無二次污染的優勢，有機污染物最終被氧化分解為甲酸、CO2和H2O。本文針對氣田低濃度含醇廢水水質特征，在分析廢水生物毒性的基礎上，通過試驗研究得出該類廢水的主要控制指標、處理工藝及參數、甲醇降解效率等關鍵結論。

1 水質分析

1.1 污染物解析

廢水中污染物按其形態可分為溶解態和懸浮態兩類，這兩類物質均包含無機類和有機類成分。以廢水COD作為綜合表征指標分析不同污染物種類對COD的貢獻率，由高到低為甲醇、石油類、懸浮物、無機物，所占百分比依次為92.4%，5.1%，1.2%，1.1%，其他物質所占比例總和為0.2%。

1.2 生物毒性試驗

應用淡水發光細菌青海弧菌Q67進行毒性檢測［1］。在1.5mL樣品管中加入500μL低濃度含醇廢水水樣（每組3個平行，每一組樣品前設一個空白），加入50μL青海弧菌Q67菌懸液，每次加菌液時間間隔20s，15min后（精確到秒）將樣品管放入ModulusTM單管型多功能檢測儀上進行發光強度檢測。計算出所有空白樣的平均值I0和每個樣品3次測量的平均值I，按公式E＝（I0－I）／I×100%計算出每個樣品對發光菌的相對抑制率E，當樣品表現為刺激發光作用時，相對抑制率以負值表示。不同COD濃度對Q67細菌的生物抑制率見表1。

表1 不同COD濃度對Q67細菌的生物抑制率

1.3 分析結果

低濃度含醇廢水中COD指標主要來源于甲醇及石油類、懸浮物等有機物。

根據發光細菌青海弧菌Q67進行毒性檢測結果可得出，該類廢水COD濃度越高其對微生物的抑制率也越高。強化對廢水中甲醇、懸浮物、石油類的去除是提升處理后水質的關鍵點。

2 處理工藝

氣田低濃度含醇廢水處理要達到降低COD和生物毒性的目標。由于紫外催化氧化對水體的透光率有較高的要求，因此工藝設計過程中首先考慮將廢水中大量的懸浮顆粒物及其它雜質進行去除，提高水體透光率，確保紫外氧化甲醇的高降解率，試驗工藝流程見圖1。

圖1 低濃度含醇廢水處理工藝流程

根據處理工藝步驟可分為預處理、初級處理和深度處理三個部分。預處理主要是對廢水進行調節，達到最佳的混凝沉淀效果；初級處理將廢水中懸浮物、石油類等懸濁物進行分離去除，提高水的透光率；最后深度處理以氧化分解包括甲醇在內的有機物質［2-3］。

3 污染物處理試驗

3.1 混凝沉淀

該試驗采用常規的PAC和PAM作為處理劑，室內試驗水樣溫度在25～30℃，選用機械式攪拌器進行攪拌，攪拌強度G值分別為250s－1和50s－1，采取平行試驗以確定最佳的處理效果，以色度和懸浮物含量作為處理效果判斷依據，結果見圖2、圖3。如圖2、圖3所示，最佳加藥量為PAC300～500mg／L、PAM5～10mg／L。

圖2 絮凝劑PAC投加量對水質的影響

3.2 膜過濾

對混凝沉淀后上清液進行過濾處理，選定過濾通量為1萬的聚酰胺膜作為過濾材質［4］，過濾后水中總有機碳TOC去除率最高可達56.11%，色度可控制在5倍左右，處理效果如圖4、圖5所示。3.3紫外催化氧化

圖3 助凝劑PAM投加量對水質的影響

圖4 膜過濾對廢水TOC的去除效果

圖5 膜過濾對廢水色度的去除效果

將過濾后的水進行紫外催化氧化處理，設計處理裝置容積為5L，廢水與納米級TiO2催化劑采用循環水力攪拌達到充分混合［5］，循環水泵采用額定流速范圍為0.6～10L／min，模擬處理試驗過程中最佳控制流速為1～3L／min，催化劑加量為500mg／L，紫外燈功率在22W／L時，通過處理不同濃度甲醇廢水，處理90min后甲醇含量均降至0.1%左右，具體見圖6。

10.3969／j.issn.1005-3158.2015.01.005

：1005-3158（2015）01-0013-02

任小榮，2007年畢業于長安大學環境工程專業，碩士，現在中國石油長慶油田分公司油氣工藝研究院從事油氣田環保技術研究工作。通信地址：陜西省西安市未央區明光路29號，710021