【采油废水】混凝—芬顿氧化协同处理采油废水的研究

北极星环保网讯:摘要：以FeCl3为混凝剂，聚丙烯酰胺(PAM)为助凝剂，研究了混凝剂投加量、pH和温度等对采油废水化学需氧量(COD)和浊度去除效果的影响。通过正交试验确定最佳混凝条件：温度为室温(20  ℃)，FeCl3、PAM投加量分别为300.00、0.50  mg/L，pH=7。在此条件下，采油废水的浊度去除率为95.89%，COD去除率为54.50%。采用芬顿氧化法对废水作进一步处理，COD的去除率达到64.80%。

随着石油开采的日益增加，对采油废水的处理也开始引起人们的关注。中国油田多采用注水方式进行开采，其原油含水高达80%以上，产生大量采油废水[1]。该废水含有大分子聚合物、表面活性剂、油和悬浮物，若处理不当，不仅污染水体，而且危害动植物及人类健康[2]。目前，处理采油废水的方法主要有混凝法、电解法、生物法、过滤、深度净化和氧化技术等[3-8]，但由于采油废水水质复杂，仅靠单一方法对其进行处理，很难打破这种稳定性。李婷等[2]采用UV-Fenton技术对采油废水中多环芳烃的处理效果进行了研究，在Fe2+浓度为1.8  mmol/L、H2O2投加量为0.15 mmol/L、pH为4和光照时间1.25  h的条件下，菲和芴的去除率可达到71.9%。朱茂森等[9]使用电凝聚技术并投加无机混凝剂对采油废水进行深度处理，当pH为7，混凝剂投加量为300  mg/L，搅拌速度为100 r/min，电流密度为1 215 A/m2，在40 ℃水浴加热反应20 min  时，COD(化学需氧量)去除率达到66.7%。徐雨芳等[10]采用混凝-Fenton试剂处理机械洗涤废水，结果表明，经过混凝沉淀-芬顿氧化处理，COD的总去除率为84.9%，去除效果良好。

本研究对混凝-芬顿氧化协同处理采油废水的效果进行了研究，通过正交试验，确定了最佳混凝条件，并对混凝处理后的废水采用芬顿氧化方法进行进一步处理，以期为利用混凝-芬顿法处理采油废水提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验样品

采油废水来自陕西省延安市延长石油集团某采油厂，采油厂废水各项参数见表1。水样采集后用浓盐酸调节水样至pH≤2，在5 ℃下保存在恒温箱中备用。

1.2 主要试剂

聚丙烯酰胺(PAM)、三氯化铁(FeCl3)、氢氧化钠(片状)、聚合氯化铝(PAC)、邻苯二甲酸氢钾、硫酸亚铁(FeSO4)均为分析纯，购自天津市科密欧化学试剂有限公司。盐酸为优级纯，购自开封东大化工(集团)有限公司试剂厂。H2O2(30%)为分析纯，购自郑州派尼化学试剂厂。

1.3 试验仪器

COD测定仪(ET1151M，上海欧陆科仪有限公司)、多功能消解器(ET3150B，上海欧陆科仪有限公司)、便携式浊度测定仪(HI93703-11，意大利哈纳)、数显六联电动搅拌器(JJ-4，常州国华电器有限公司)、pH510酸度计(美国优特仪器有限公司)、电子天平(ALB-224，赛多利斯科学仪器有限公司)、电热恒温水浴锅(HH-S8，北京科委永兴仪器有限公司)、电热鼓风干燥箱(DHG-9070A，上海一恒科学仪器有限公司)、智能生化培养箱(SPX-150B，上海琅玡实验设备有限公司)。

1.4 试验方法

1.4.1 混凝试验 混凝试验采用延长石油集团某采油厂采油废水样品进行。所有的混凝试验均是在250 mL烧杯中加入采油废水200  mL，使用不同条件下的混凝剂搅拌。投药后以250 r/min搅拌2 min，随后在50 r/min下搅拌5 min[7]，最后沉淀30  min。取上清液样品分析其浊度和COD去除率。试验中，使用5%盐酸溶液和5% NaOH溶液调节废水的pH。

1.4.2 芬顿试验 芬顿试验利用经过混凝处理后的水样进行。所有的芬顿试验均是在250 mL烧杯中加入200  mL水样，使用不同条件下的氧化剂搅拌。投药后在250 r/min下搅拌一定时间，然后在50 r/min下搅拌一定时间，最后沉淀30  min。取上清液样品分析其浊度和COD去除率。试验中，废水的pH用5%盐酸溶液和5%NaOH溶液进行调节。

1.4.3 数据分析 试验数据采用SPSS 18.0进行统计分析，ANOVA进行单因素方差分析，Excel作图。

2 结果与分析

2.1 化学混凝试验

2.1.1 混凝剂投加量对采油废水浊度和COD去除率的影响  为了选出效果最佳的混凝剂，本试验选用常用的混凝剂PAC和FeCl3进行，在相同的投加量下比较两种混凝剂的混凝效果。采油废水中加入混凝剂后，产生了絮体，但由于水样本身杂质多，在混凝剂较少时，产生的絮体不足以将悬浮物和可溶性有机物全部吸附沉降。当混凝剂投加量增大时，可以吸附更多的悬浮物和可溶性有机物，能达到较好的混凝效果[11]。

量取6份200 mL废水水样，室温条件下，调节水样使其pH=7，分别加入25.00、50.00、100.00、150.00、200.00、300.00  mg/L的FeCl3和 PAC，搅拌后静置30 min，取上清液分析其浊度与COD去除率。

由图1可知，FeCl3在较低投加量下即可达到较好的浊度去除效果，PAC则随着其投加量的增加，浊度去除增加。PAC在较低投加量下即有明显的COD去除效率，随投加量增加COD去除效率明显下降;而FeCl3则随其投加量的增加，COD去除效率变高。试验结果表明，混凝剂投加量显著影响COD去除率，随FeCl3投加量的增加，COD去除率显著增加;在FeCl3投加量为300.00  mg/L时，COD去除率最大，为45.60%，浊度去除率为81.47%，此为FeCl3最佳投加量。综合考虑，FeCl3为最佳混凝剂。

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