【采油废水】混凝—芬顿氧化协同处理采油废水的研究

2.1.2 PAM投加量对采油废水浊度和COD去除率的影响 量取6份200  mL废水水样，室温条件下，调节水样pH=7，分别加入0.25、0.50、0.75、1.00、1.25、1.50 mg/L的PAM，300.00  mg/L的FeCl3，搅拌后静置30 min，取上清液分析其浊度与COD去除率。试验结果见图2。

结果表明，PAM的投加量对COD去除率有显著影响，对浊度的去除效果不明显。在PAM投加量为0.50  mg/L时，COD去除率最大，为48%，此时浊度去除率为96.35%，此为PAM最佳投加量。

用PAM作为助凝剂对混凝效果有显著影响。当加入PAM时，浊度的去除率均大于90%;且当PAM投加量大于0.50  mg/L时，COD去除率出现下降趋势，这主要是由于PAM的电中和作用和吸附桥架作用的影响。当投加量小于0.50 mg/L时，  PAM不足以形成足够的桥链;而当PAM投加量大于0.50  mg/L时，高分子物质浓度过大，对悬浮物产生保护作用，造成再稳现象，从而导致COD去除率逐渐下降[12，13]。

2.1.3 pH对采油废水浊度和COD去除率的影响 量取5份200 mL废水水样，室温条件下，调节水样pH=3、5、7、9、11，分别加入0.50  mg/L的PAM，300.00 mg/L的FeCl3，搅拌后静置30  min，取上清液分析其浊度与COD去除率，试验结果见图3。由图3可知，pH对浊度的去除率有显著影响。pH=7时，浊度去除率最大，为98.00%;COD去除率为16.60%，此为最佳pH。

pH是影响混凝效果的主要因素，这主要因为混凝剂在水解反应中会不断产生H+。因此，要保持水解反应的充分进行，应在水中加入碱中和H+，否则水解反应不充分，对混凝过程不利;但若pH过高，水解反应生成的沉淀物将溶解生成络合阴离子，也会影响混凝效果。

2.1.4 温度对采油废水浊度和COD去除率的影响 量取5份200 mL废水水样，调节水样pH 7，调节水样温度为20、35、45、55、70  ℃，分别加入0.50 mg/L的PAM，300.00 mg/L的FeCl3，搅拌后静置30  min，取上清液分析其浊度与COD去除率。试验结果见图4。由图4可知，温度对COD的去除率有显著影响。室温(20  ℃)下，COD去除率最大，为54.50%;浊度去除率为95.89%，此为最佳反应温度。

温度对混凝效果影响显著。随着温度的升高，布朗运动变强，影响颗粒的脱稳凝聚和铁离子的水解，使得形成的絮凝体少部分下沉。产生的絮体多而比重轻，沉淀速度慢，微絮体难以形成大絮团，不利于絮凝处理，从而影响处理效果。因此，不需外加热源就可以达到良好的混凝效果，可以节省运行成本。

2.1.5 正交试验 根据以上各因素对混凝效果的影响，固定反应温度为室温(20  ℃)，本试验设计了以FeCl3投加量、PAM投加量、pH为变量的3因素3水平的L9(33)正交试验(表2)。分别以浊度去除率和COD去除率为指标，确定混凝试验的最佳工艺条件，结果见表3。由表3可知，以浊度去除率为指标时，影响混凝试验的因素主次关系依次为pH、PAM投加量、FeCl3投加量。此时的最佳混凝条件为FeCl3、PAM投加量分别为300.00、0.50  mg/L，pH  7。当以COD去除率为指标时，影响混凝试验的因素主次关系依次为FeCl3投加量、PAM投加量、pH。此时的最佳混凝条件为FeCl3、PAM投加量分别为300.00、0.50  mg/L，pH=7，与前者相同。此条件下，采油废水的浊度去除率为95.89%，COD去除率为54.50%。

2.2 芬顿试验

由于采油废水成分复杂，单一的混凝处理并不能使处理效果达到国家排放标准，因此采用芬顿氧化法对混凝处理后的废水作进一步处理。本试验设计了以H2O2、Fe2+投加量、pH及反应时间为变量的4因素3水平的L9(34)正交试验[16-18](表4)。以COD去除率为指标，确定芬顿试验的最佳工艺条件，结果见表5。由表5可知，以COD去除率为指标时，影响芬顿试验的因素主次关系依次为：H2O2投加量、反应时间、pH、Fe2+投加量。此时的最佳混凝条件为H2O2、Fe2+投加量分别为10.00、1.00  mmol/L，pH=4， 反应时间为30 min。此条件下，水中COD浓度从5 570 mg/L下降至1 960  mg/L，COD的去除率达到64.80%。

3 小结与讨论

影响混凝效果的因素主要有采油废水水质、混凝剂的种类、混凝剂投加量、助凝剂投加量、pH、温度等。

1)在投加量相同的条件下，混凝剂FeCl3比PAC对采油废水浊度和COD的综合去除效果好。混凝剂投加量对COD去除率影响显著，且COD去除率随混凝剂FeCl3投加量的增加而增大。

2)以PAM作为助凝剂，当其投加量为0.50  mg/L时，对COD去除效果最好，但PAM投加量对浊度去除率的影响不明显。pH是影响混凝效果的主要因素之一，在pH=7时，浊度去除效果最好，但COD去除率变化不大。升高温度不利于混凝，室温条件下，不外加热源即可达到良好的混凝效果。

3)利用正交试验确定的最佳混凝条件为室温(20 ℃)，FeCl3、PAM投加量分别为300.00、0.50  mg/L，pH=7，此条件下COD去除率为54.50%，浊度去除率为95.89%。

4)采用芬顿氧化法对混凝处理后的采油废水作进一步处理，在室温(20 ℃)条件下，H2O2、Fe2+投加量分别为10.00、1.00  mmol/L，pH=4时，COD去除率达到64.80%。

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【有图有真相】废水处理典型工艺流程图系列--1