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，注汽過程中產生大量的生產廢水，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。針對該地區水質特點，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，處理后水質滿足GB 8978—1996《污水綜合排放標準》二級標準。

1 來水水質

風城油田軟化水處理裝置排放的高含鹽水水質分析結果如表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廢水水質分析結果

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。根據中試結果，確定采用“混凝沉降+高級催化氧化”工藝擴大生產。

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，可增強系統的處理效果，保證出水水質[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、催化特性結合起來，能較為有效的降解廢水中呈溶解狀的有機物、揮發酚等[5]。根據催化方式的不同，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，臭氧首先從氣相轉移到液相形成溶解態臭氧，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。·OH 將吸附到催化劑表面的大分子污染物轉化成小分子，進入水體，使催化劑重獲新生。整個過程不斷循環，直至水中有機污染物被降解[6]。

3 工藝流程

風城油田生產廢水處理工藝流程見圖1。

圖1 生產廢水處理工藝流程

4 結果與討論

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。現從COD、石油類和揮發酚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，來水水質不穩定，COD濃度在280～405 mg/L波動。經過混凝沉降后，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總去除率47%～65%。由分析結果可知，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，經高級催化氧化后，出水COD濃度較平穩，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 揮發酚去除效果分析

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

圖3 揮發酚去除效果

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%，石油類總去除率69%～85%。由分析結果可知，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 論

1)風城油田生產廢水采用“混凝沉降+臭氧催化氧化”工藝是可行的，處理后水質可以滿足GB 8978—1996《污水綜合排放標準》，即COD濃度≤150 mg/L，揮發酚濃度≤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》。對揮發酚、溶解性固體需進一步經過臭氧催化氧化處理后出水才能滿足排放標準。