煉油原油罐切水高COD廢水處理實驗研究

來曉芳

（烏魯木齊石化研究院，新疆 烏魯木齊 831400）

0 引言

隨著煉化原料劣質(zhì)化、加工工藝復(fù)雜化以及環(huán)保管理嚴(yán)格化，重度污染點源廢水成為制約煉化污水達(dá)標(biāo)的關(guān)鍵點，并已成為眾多燃料-化工型煉化企業(yè)的環(huán)保治理難點。目前原油帶水較多，有些原油罐底脫水，雖水色澄清、肉眼可見固體顆粒少、含油量不高、可生化性差，集中體現(xiàn)在COD較高，處理難度大，重度污染點源廢水直排到供排水廠，會造成高污染物負(fù)荷沖擊，進(jìn)而導(dǎo)致后面的一系列污水處理單元難以維持正常運行[1]。如何能快速有效處理高COD原油罐切水，從而達(dá)到污水處理系統(tǒng)可以接受的程度，成為原油煉制過程中一個亟待解決的問題。

針對原油切水高COD的處理方法，主要使用化學(xué)混凝法、高級氧化法、吸附法、膜處理法、生化法和電化學(xué)法[2-5]等。本研究以某煉油廠原油罐切水為研究對象，采用絮凝法、芬頓氧化法、活性炭吸附法對原油罐的切水進(jìn)行預(yù)處理實驗，考察了不同的工藝條件下，去除COD效果。

1 試驗部分

1.1 試劑、儀器及分析方法

試劑：H2O2（30%，分析純），F(xiàn)eSO4.7H2O（分析純），H2SO4（分析純），NaOH（分析純）。

材料：聚合氯化鋁（PAC）；活性炭（江蘇竹海活性炭有限公司）

儀器：ZR4-6混凝實驗攪拌器；HACH DRB 200-快速COD消解儀；HACH2400分光光度儀；PB2002-N電子分析天平；

分析方法：采用HJ/T 399-2007水質(zhì) 化學(xué)需氧量的測定 快速消解分光光度法。

實驗用水：高COD廢水取自某煉油廠油品車間原油罐切水（如表1所示）。

表1 某車間原油罐切水水質(zhì)分析表

1.2 試驗過程和結(jié)果

1.2.1 絮凝劑對COD的去除效果

取0.5L的廢水置于混凝攪拌器的2L燒杯中，用混凝攪拌器以250r/min的轉(zhuǎn)速攪拌，60s之后一滴一滴加入絮凝劑，按照30mg/L、60mg/L、90mg/L、120mg/L、150mg/L、180mg/L、210mg/L、240mg/L、270mg/L、300mg/L、330mg/L、360mg/LPAC的濃度進(jìn)行試驗。然后以160r/min的轉(zhuǎn)速攪拌30min，然后靜置2h，取上層液體進(jìn)行COD和氨氮的測定，其檢測數(shù)據(jù)如圖1所示。

隨著絮凝劑的加入，使水體中的膠體和細(xì)小顆粒物聚集，破壞了膠體穩(wěn)定性，成為具有可分離特性的絮凝體，再加以分離除去。由圖1所示：每1L廢水投加210mg/L的PAC可將COD從9850mg/L降至8540mg/L，去除率最高為13.30%；由此可知采用絮凝法對于COD去除效果不理想。

圖1 絮凝劑PAC對COD的濃度的影響

1.2.2 芬頓法對COD的去除效果

取0.5 L原油切水樣裝入1L的燒杯中，用H2SO4調(diào)節(jié)pH值至3.5，用電磁攪拌器進(jìn)行攪拌，然后在攪拌狀態(tài)下定量加入H2O2和FeSO4.7H2O，氧化反應(yīng)30min后，用NaOH將溶液pH值調(diào)節(jié)至6.5，停止攪拌后靜止2h，取上層清液測定其COD（如圖2、圖3所示）。

圖2 H2O2對COD濃度的影響

圖3 FeSO4.7H2O對COD濃度的影響

如圖2、圖3所示：采用芬頓法，隨著H2O2投加量的增加，對COD的去除率也逐漸增加，當(dāng)達(dá)到35mL時，可將22400mg/L的COD降低至15100mg/L，去除率最佳為32.59%，在H2O2的最佳投加量35mL時，F(xiàn)eSO4.7H2O的最佳加入量為2.5g，可以將22400mg/L的COD降低至16000mg/L，去除率為28.57%，可以達(dá)到最優(yōu)的COD去除效果。在以上試驗條件范圍，芬頓氧化法的去除效果也不理想。

1.2.3 活性炭吸附法對COD的去除效果

（1）不同種類的活性炭的除COD效果

將200mL原油切水置于6個250mL錐形瓶中，分別加入不同規(guī)格和種類的活性炭10g，攪拌均勻后置于超聲波振蕩30min后，靜置2h，取上層清液測定COD的含量，其檢測數(shù)據(jù)如表2所示；

表2 不同活性炭種類對COD的去除率

由表2可知：通過以上幾種活性炭的對比，3#活性炭首次處理使用的效果最好，可以將22400mg/L的原樣降至8620mg/L，去除率可達(dá)61.52%。

（2） 對3#活性炭的吸附飽和的測試

采用50g的3#活性炭對原油罐廢水進(jìn)行過濾，每次的過濾量是200mL廢水，每次過濾完取濾液進(jìn)行COD的測定，測定結(jié)果如下（如表3所示）；

表3 3#活性炭吸附飽和量

圖5 活性炭過濾次數(shù)對COD去除率的影響

由表3可知：將廢水樣200mL用50g的3#活性炭過濾，連續(xù)用新的廢水樣進(jìn)行過濾，結(jié)果表明：400mL第2次過濾效果最好，可以將9960mg/L的原樣降至3280mg/L，去除率可達(dá)67.07%。當(dāng)過濾至第5次時，濾液的COD與原液的COD接近，已達(dá)到飽和，因此每50g活性炭在靜置條件下，其飽和量為1000mL；

（3）用不同量3#活性炭的吸附實驗

將250mL原油切水置于350mL錐形瓶中，加入不同質(zhì)量的3#活性炭，攪拌均勻后置于微波振蕩30min后，靜置2h，取上層清液測定COD的含量，其檢測數(shù)據(jù)如下（如圖4所示）：

圖4 活性炭對COD濃度的影響

由圖4可知：隨著活性炭質(zhì)量的增加，COD的去除率也隨之上升，但當(dāng)活性炭上升至25g以上，COD的去除率趨于平緩，為節(jié)約成本，采取每250mL的原油切水最佳的加入量采用25g進(jìn)行小試實驗；

（4）對3#活性炭進(jìn)行全面考察

分別將兩組不同的原油罐切水500mL用50g活性炭進(jìn)行過濾，過濾后將所得濾液再一次進(jìn)行過濾，將每一次過濾的濾液做COD分析，實驗結(jié)果如下：

由圖5可知：將不同的廢水樣500mL反復(fù)用50g活性炭過濾，均在第二次過濾效果最好，可以將22400mg/L的原樣降至4700mg/L，去除率可達(dá)79.02%；將10740mg/L的原樣降至5530mg/L，去除率可達(dá)48.51%。

2 試驗總結(jié)

對于某煉油廠原油罐切水，采用絮凝法、芬頓法和活性炭吸附法實驗研究，在上述試驗條件下，活性炭吸附法除COD效果優(yōu)于其它方法；采用3#活性炭在靜態(tài)小試中為每50g活性炭的飽和量為1000mL，活性炭最佳的加入量為10%，在第二次過濾效果最好，最高可將22400mg/L原樣降至4700mg/L，去除率可達(dá)79.02%。

活性炭吸附法可有效去除原油罐切水COD，但活性炭在污水處理中也存在一定弊端，再生費用高，且活性炭的無機部分摻和物是灰分，會造成二次污染；另一方面就是活性炭達(dá)到一定再生次數(shù)后，其吸附性能會下降。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和對特種廢水處理的特殊要求，活性炭的研究也從本身的微孔結(jié)構(gòu)和比表面積，逐步發(fā)展到以研究表面官能團(tuán)對活性炭吸附性能的影響，如活性炭與膜聯(lián)用、改性或作為催化劑的載體等，活性炭在廢水處理中應(yīng)用會更加廣泛。