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采油废水处理技术研究

北极星水处理网  来源:石油研究  作者:张浩弋 王凯  2021/1/13 9:52:11  我要投稿  

北极星水处理网讯:随着石油能源需求量的不断增大,原油开采已经逐步进入中后期。有很多油井达到高含水后期,并且其综合含水率几乎达到80%以上。油田传统的一次采油及二次采油已经无法满足原有生产率。因此聚合物三次采油逐步应用。聚合物驱采技术的应用在提高原油开采率的同时也产生了大量的采油废水,这些废水必须需要经过处理才能排放。因此研究采油废水处理技术是很有必要的。本文主要针对采油废水处理技术展开研究。进一步解决水处理难题。

一、采油废水处理技术方法

1、铁碳微电解法

铁碳微电解法是基于腐蚀电化学产生的,将铁和碳这两种具有不同电极电位的物质直接接触在一起,浸泡在电解质溶液中,使其发生电池效应,从而形成无数个微原电池。铁作为阳极被腐蚀消耗,伴随电化学腐蚀,产生了一系列协同作用如吸附、絮凝、架桥、卷扫、电化学还原、共沉、电沉积等。

2、厌氧生物法

厌氧生物处理是在厌氧条件下,厌氧微生物或兼养微生物利用自身的代谢作用将废水中的有机物降解为有机酸、醇、甲烷和二氧化碳等物质的过程。厌氧条件下,微生物处理有机废水主要是通过无氧呼吸和发酵作用完成的。

3、高级氧化法

一种直接氧化,即通过臭氧分子氧化有机物,另外一种是间接氧化,即通过臭氧分解产物(羟基自由基)氧化有机物。臭氧/过氧化氢氧化系统不仅能直接利用臭氧和过氧化氢氧化有机物,还能利用臭氧分解产物间接氧化有机物,而过氧化氢的加入强化了羟基自由基的形成。羟基自由基具有较高的氧化性,其效果比臭氧氧化强,且羟基自由基对有机物的选择性低。采用臭氧/过氧联用,能够促进臭氧的分解反应,从而产生更多的羟基自由基,提髙氧化效率。

二、铁碳微电解处理效果影响因素

1、pH变化的影响

采用铁碳微电解处理,铁投量一定的情况下研究PH变化对COD去除率的影响。铁碳比设定为3:1依次在pH为2、pH为3、pH为4、pH为5和pH为6条件下对采油废水进斤微电解,在碱性条件下絮凝沉淀后,取上清液测定COD值,计算COD去除率。

通过计算,当pH为3时铁碳微电解对采油废水的降解效果最好,COD去除率可达到50%以上。总体来看随着pH值的减小,COD去除率逐渐増大。这是因为降低pH值,有利于原电池的形成,能够产生更多的亚铁离子和铁离子,并能增强新生态氨和铁离子的还原性作用。若pH<3时,COD去除率有所下降。这是因为酸性过强破坏了后续的絮凝体。同时,酸溶液消耗大量的臉消耗铁屑的量也会増大,使得铁泥的产生増多,因而增加了后续处理负荷。

2、铁碳比的影响

COD值随铁碳质量比的增加而増大,当铁碳质量比达到3:1时,去除率最大,随后逐渐降低。这是因为微电解是建立在原电池腐蚀反应基础上的,在酸性液体中,铁屑受到的是铁与碳化铁组成的微電池的腐蚀,加入碳粉后,又受到铁与碳组成的宏观电池的腐蚀,从而提高COD去除率。但铁碳质量比过大会使单位体积内碳粒减少,反而抑制电解反应,使去除率降低。

三、厌氧生物法处理效果影响因素

1、反映温度的影响

温度是厌氧生物处理需要控制的重要因素之一。温度通过影响微生物的生长繁殖进而影响生物化学反应。不同微生物所适应的温度不同,设定温度30-37度,升高温度,COD的去除率也随之增加;但当温度大于37度时,继续升高温度,COD的去除率有所下降。这是应为温度对微生物的作用是通过酶活性实现的,即在一定温度范围内温度的升高能够促进酶活性的提高,从而加快厌氧微生物的代谢作用,使COD的去除率増加;但当温度超过一定范围后,温度的升高将会抑制酶的活性,从而降低厌氧生物处理的COD去除率。

2、水为停留时间的影响

水力停留时间在12-20小时范围内时,延长水力停留时间,COD去除率随之増加;但当水力停留时间超过20h后,再延长水力停留时间,对COD去除率的影响不再明显。这是因为在一定的范围内,延长水力停留时间就是延长厌氧微生物与采油废水中有机物的接触时间,从而提高COD的去除率;但当水力停留时间起过一定范围后,限制COD去除率的因素不再是接触时间,而是生物量和废水的可生化性,此时单纯的延长水力停留时对微生物去除废水中有机物的影响不再明显。

四、高级氧化法处理效果影响因素

1、过氧化氢投入量的影响

当过氧化氨投加量小于0.4mL/L时,增加过氧化氨的投加量COD的去除率随着增大,当过氧化氨投加量超过0.4mL/L时,继续增加其投加量,COD的去除率不再増大反而有所下降。

从高级氧化机理可知,过氧化氨的加入有利于HO2-的产生,HO2-是羟基自由基的诱发剂,因此在一定范围内向反应体系投加过氧化氨有利于提高反应的COD去除率;但过氧化氢的投加量并不是越大越好,这是因为过氧化氢本身也能够较快的与羟基自由基发生反应,从而使羟基自由基大量的淬灭失活,因此超过一定范围再增加过氧化氢的投加量反而不利于废水中有机物的降解。

2、反应时间的影响

随着反应时间的延长,总体上COD的去除率是不断增加的,在反应时间为5-10min时,COD的去除率较低,且变化幅度不大;在反应时间为10-15min时,COD的去除率快速增加,且变化幅度很大;当反应时间超过15min时,COD的去除率的增加幅度逐渐变小。这是因为反应的最初阶段,由于臭氧浓度较低,所以COD的去除率不高;随着反应时间的延长,臭氧浓度不再是限制废水处理效果的因素,此时由于过氧化氢的存在大大増加了高级氧化体系中羟基自由基的浓度,从而提高的了有机物降解速率;随着反应时间的延长,过氧化氢消耗殆尽,COD的去除率趋于稳定。

五、总结

通过对铁碳微电解法、厌氧生物法、高级氧化法三种废水处理技术的COD去除率影响因素的探讨。我们能够进一步了解其在废水处理中的最佳处理界限,为今后采油废水处理奠定了一定基础。

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