氧化-混凝技術對含油污水的處理研究

張榮榮 閆蒲根 周桂紅

摘? ? ? 要：含油污水因其水質復雜、含油量大等特點導致其處理難度較大。采用了氧化-混凝技術對含油污水的處理進行了相關研究。結果表明，在pH為3、H2O2的加量為0.3%、FeSO4的加量為140 mg/L時，含油污水的氧化效果最佳，處理后水的透光率可達94.26%，COD值也降為140.89 mg/L。同時經芬頓試劑氧化后，篩選出在pH為8、PAC的加量為140 mg/L、PAM的加量為1 mg/L時，混凝效果最佳，處理后水的透光率可達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，滿足污水的回注標準。

關? 鍵? 詞：活含油污水;氧化;混凝

中圖分類號：X703? ? ? ? 文獻標識碼：? ? ? ?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的快速發展，大多數油田的開采已經進入到中后期，采出液中含有大量的采油污水，若未經合理的處理而排放，會對環境造成一定的危害[1-3]。這些采油污水含量較大，且組分各不相同，含有大量的無機物、有機物和原油等成分，導致其礦化度高、細菌含量較大，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、生物處理技術、絮凝處理技術等。相比較而言，絮凝法具有操作簡單、處理速度較快且易被應用等特點，使其應用較為廣泛。傳統的混凝技術雖然可以有效的去除水體中過多的懸浮物及部分有機物，但是處理能力有限，當水體中的含油量較大時，處理效果不佳[6-9]。但是部分學者研究發現[10，11]，若在含油污水混凝前利用氧化藥劑對含油污水進行氧化預處理后，再利用混凝技術對氧化后的污水進行混凝時，混凝效果較佳。陳學政等[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，篩選出了最佳的pH值、H2O2的初始濃度、Fe2+/H2O2（摩爾比）、H2O2/CODCr（質量比）、反應時間。基于此，本文主要是將氧化與混凝相結合，篩選出最佳的氧化藥劑和混凝藥劑。

1? 實驗部分

1.1? 實驗藥品和儀器

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）為工業品;實驗儀器：UV-2350 型紫外分光光度計，實驗所用的含油污水取自延長某聯合站來水，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? 實驗方法

水質分析測定依據《碎屑巖油藏注水水質推薦指標及分析方法》SY/T 5329—2012。氧化絮凝實驗依據GB /T 16881—2008 進行。

2? 結果與討論

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。實驗結果如表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行氧化處理后，上清液的透光率可達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行氧化處理，主要是利用了Fe2+和H2O2的鏈反應，催化生成·OH 自由基，而·OH 自由基則與水體中的有機物反應。但在氧化過程中，Fe2+和H2O2的含量要相對適中，過多的H2O2會捕獲·OH自由基，影響氧化效果，而過少氧化效果又會較差;同時，若反應中Fe2+的含量較少時，會影響H2O2產生自由基，導致氧化反應速度較慢，影響氧化效果，過高又會還原自由基·OH，因此本實驗中H2O2的加量為0.3%，而硫酸亞鐵的加量為140 mg/L（圖1）。而且，當水體的pH值過低時，自由基·OH的生成較為困難，氧化難以進行，過高的pH值又會導致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項氧化處理后，利用4%的氫氧化鈉作為調節劑調節pH值，再利用混凝劑對其進行絮凝處理，實驗結果如圖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pH值為8時，絮凝效果最佳，上清液的透光率也最大，可達96.28%，繼續增大，處理效果變化不大，但會產生部分沉淀物，影響水體透光率。產生這一現象的原因可能是水體的pH值對無機絮凝劑的影響較大，當pH值較低時，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pH值較大時，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，陰離子PAM在中性和堿性條件下的助凝效果較佳[14]。因此本實驗選擇的最佳pH值為8。

2.3? 絮凝劑的優選

將利用芬頓試劑氧化后含油污水的pH值調節至8，再利用PAC與PFS作為絮凝劑進行絮凝實驗，并對絮凝效果進行對比分析，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驗結果如表2所示。

由表2可知，在絮凝劑加量為120 mgL時，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，在絮凝過程中明顯可以看出，利用PAC作為絮凝藥劑時，產生的絮體較大且沉降速度較快，效果明顯優于PFS作為絮凝藥劑。因此，本實驗利用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，當絮凝劑的加量由80 mg/L增大至140 mg/L時，處理后水的透光率明顯變好，由82.26%增大至98.76%，之后繼續增大絮凝劑PAC的加量時，處理后水的透光率變化不大。出現這一現象的原因是前期PAC的加量較少，不能有效的與水體中的懸浮物和雜質充分接觸，使污水中的雜質完全被絮凝，而隨著加藥量的增加，污水中的雜質與藥劑充分結合，當加藥量為140 mg/L時，使得絮凝效果較佳。繼續增大加藥量，水體中的懸浮物有限，絮體間架橋所用到的活性點不能滿足絮凝，使得絮凝效果變差，同時過多的加藥量會導致水體的色度增大，透光性變差[14，15]。因此，本實驗所選用的PAC加量為140 mg/L。

2.4? 助凝劑的優選

在對含油污水進行氧化處理后，調節pH值至8，加入140 mg/L的PAC后，直接加入一定含量PAM，對含油污水進行混凝處理，同時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，實驗結果如圖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PAM的加量為1 mg/L時，處理后水上清液的透光率達到98.76%，繼續增加PAM的加量，處理后水上清液的透光率變化不大，基本處于穩定狀態;產生這一現象的原因主要是水體中的雜質與PAC經過壓縮雙電層和電中和等機理使得其降低穩定性，生成細小的顆粒，而加入的PAM主要通過吸附架橋和沉淀物網捕等作用使得小顆粒成長為大的絮體，經沉淀作用使得水體的透光率達到最佳，過少的PAM加量不能完全滿足絮體的絮凝[15];同時，過多的PAM加量會使得處理后水的COD值偏高，而且過多的PAM加量會使得處理成本增加。因此，本實驗的PAM加量為1 mg/L。

2.5? 氧化絮凝處理前后水質分析對比

含油污水經過氧化絮凝處理后，對處理后水的上清液的水質進行分析，并與未處理前的水樣水質分析進行對比，分析結果如表3所示。

由表3可知，含油污水經氧化-混凝處理后，水質明顯得到改善，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，水質得到了明顯地改善，均達到了低滲透油田地層的回注要求。同時，含油污水中的硫離子經過處理后，明顯有所降低。可見經過氧化-混凝處理技術能有效地處理含油污水，使處理后的水質明顯得到改善。

3? 結 論

（1）利用芬頓試劑對含油污水進行了氧化處理，篩選出在pH為3、H2O2的加量為0.3%，FeSO4的加量為140 mg/L時，氧化效果最佳，處理后水的透光率可達95.85%，COD值也降為140.89 mg/L。

（2）經芬頓試劑氧化后，同時篩選出在pH為8、PAC的加量為140 mg/L、PAM的加量為1 mg/L時，絮凝效果最佳，處理后水的透光率可達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，滿足回注標準。

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