油田廢水去除COD電磁催化氧化技術(shù)

目前油田廢水處理采用傳統(tǒng)的“物理過(guò)濾+生化處理”法，物理過(guò)濾采用核桃殼過(guò)濾器進(jìn)行初級(jí)過(guò)濾，去除廢水含油和SS等。生化處理采用活性污泥法，通過(guò)對(duì)有機(jī)污染物生物降解去除廢水中COD。廢水經(jīng)初級(jí)過(guò)濾進(jìn)入生化系統(tǒng)COD含量110～150mg/L、BOD含量50～70mg/L，B/C≤0.45。處理后廢水COD含量60～80mg/L，總體去除率達(dá)到40％，但由于其可生化性一般，單純靠上述方法很難再提升處理效果，不能滿(mǎn)足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918―2002)一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)中COD≤50mg/L的要求，需對(duì)現(xiàn)處理方法進(jìn)行升級(jí)完善，進(jìn)一步提升COD去除率。為此在現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)展了電磁EM高級(jí)催化氧化法去除油田外排廢水COD的深度處理中試研究。

1、中試工藝設(shè)計(jì)

1.1 中試原理分析

電磁EM高級(jí)催化氧化法是利用電磁切變?cè)?，改變廢水中水分子、有機(jī)污染物分子和離子氛?qǐng)F(tuán)簇結(jié)構(gòu)，改變被處理廢水的理化、分子力學(xué)性質(zhì)，增強(qiáng)臭氧在廢水中的溶解性能，提高臭氧與有機(jī)污染物的反應(yīng)效率。反應(yīng)器內(nèi)添加貴重金屬催化劑填料，廢水在電磁(EM)切變場(chǎng)及專(zhuān)用催化劑的作用下直接激發(fā)產(chǎn)生羥基自由基(?OH)，其氧化還原電位E0=2.8eV，具有強(qiáng)的氧化性，可使廢水中長(zhǎng)鏈有機(jī)污染物化學(xué)鍵發(fā)生斷裂，生成短鏈易降解有機(jī)污染物，大部分有機(jī)污染物被直接氧化降解為終產(chǎn)物CO2和H2O及中間態(tài)高活躍產(chǎn)物，從而有效去除廢水中COD。

1.2 中試工藝設(shè)計(jì)

根據(jù)羊三木區(qū)塊油田外排廢水物性，試驗(yàn)工藝設(shè)計(jì)為兩級(jí)三段。工藝流程示意見(jiàn)圖1。

中試廢水經(jīng)提升泵提升至一級(jí)電磁EM高級(jí)催化氧化工藝段，此工藝段由3個(gè)高級(jí)催化氧化反應(yīng)器串聯(lián)而成。提升泵與反應(yīng)器間設(shè)置EM發(fā)生器，反應(yīng)器內(nèi)添加貴重金屬催化劑填料。通過(guò)射流泵對(duì)一級(jí)催化氧化發(fā)生器內(nèi)廢水進(jìn)行循環(huán)，循環(huán)管道上設(shè)置EM專(zhuān)用射流器，臭氧發(fā)生器與其相連接，用于投加臭氧氣體。含臭氧氣體連同循環(huán)廢水，在EM專(zhuān)用射流器反應(yīng)器內(nèi)混合后，分別進(jìn)入3個(gè)高級(jí)催化氧化反應(yīng)器，在貴重金屬催化劑作用下，激發(fā)產(chǎn)生羥基自由基，在其高氧化電位作用下，部分難降解有機(jī)污染物發(fā)生斷鏈反應(yīng)形成短鏈易降解有機(jī)污染物，部分直接氧化生成CO2、H2O。

經(jīng)過(guò)一級(jí)高級(jí)催化氧化處理后，廢水已基本得到改性，形成存在大量反應(yīng)活躍的中間態(tài)產(chǎn)物的改性廢水，進(jìn)入緩沖水池，經(jīng)提升泵提升到二級(jí)高級(jí)催化氧化段對(duì)廢水進(jìn)行再處理，進(jìn)一步去除廢水COD，處理后出水由末端反應(yīng)器上端出水口排出。

2、中試效果分析

2.1 中試參數(shù)設(shè)計(jì)

為最大限度接近生產(chǎn)實(shí)際，中試進(jìn)水直接取自現(xiàn)處理系統(tǒng)出水，其COD含量60～80mg/L。中試設(shè)計(jì)規(guī)模500L/h，反應(yīng)器內(nèi)有效停留時(shí)間20min，含臭氧氣體濃度130mg/L，最大進(jìn)氣量500L/h。兼顧處理效果與經(jīng)濟(jì)性，分4個(gè)階段優(yōu)化進(jìn)水負(fù)荷與臭氧量，每階段運(yùn)行周期10天。

2.2 中試分析

初始階段進(jìn)水負(fù)荷為設(shè)計(jì)負(fù)荷的60％，進(jìn)氣量500L/h，臭氧總投放量為216mg/L，其中一級(jí)進(jìn)氣量250L/h，臭氧投加量108mg/L，二級(jí)進(jìn)氣量250L/h，臭氧投加量108mg/L。全程跟蹤試驗(yàn)裝置運(yùn)行情況，對(duì)終端出水COD含量進(jìn)行檢測(cè)并做好記錄。檢測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

分析表1數(shù)據(jù)，中試進(jìn)水水質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定，COD波動(dòng)范圍較小，平均值69.6mg/L。處理后廢水COD平均值31.49mg/L，最低值26.80mg/L，最高值33.56mg/L。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)中試參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。為確保檢測(cè)數(shù)據(jù)的可比性，此階段只對(duì)臭氧投加量進(jìn)行優(yōu)化，其濃度保持不變，進(jìn)氣量調(diào)整為350L/h，臭氧總投加量152mg/L，較上一階段減少64mg/L，其中一級(jí)進(jìn)氣量200L/h，臭氧投加量87mg/L，二級(jí)進(jìn)氣量150L/h，臭氧投加量65mg/L。繼續(xù)運(yùn)行10天，觀察出水水質(zhì)變化情況。中試出水檢測(cè)數(shù)值見(jiàn)表2。

分析表2數(shù)據(jù)，中試進(jìn)水水質(zhì)沒(méi)有出現(xiàn)變化，COD波動(dòng)范圍在63～80mg/L之間，平均值71mg/L。處理后廢水COD平均值38.25mg/L，最低值35.90mg/L，最高值39.56mg/L。根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)繼續(xù)參數(shù)優(yōu)化。中試進(jìn)水量調(diào)整為滿(mǎn)負(fù)荷，進(jìn)氣量恢復(fù)到500L/h，臭氧總投加量130mg/L，其中一級(jí)進(jìn)氣量250L/h，臭氧投加量65mg/L，二級(jí)進(jìn)氣量250L/h，臭氧投加量65mg/L，運(yùn)行10天。中試出水COD檢測(cè)數(shù)值見(jiàn)表3。

分析表3數(shù)據(jù)，中試進(jìn)水COD波動(dòng)范圍依然在60～80mg/L之間，COD平均值67.9mg/L。處理后廢水COD平均值37.80mg/L，最低值35.40mg/L，最高值39.75mg/L。繼續(xù)對(duì)中試參數(shù)進(jìn)一步優(yōu)化，進(jìn)水量保持滿(mǎn)負(fù)荷，進(jìn)氣量?jī)?yōu)化為350L/h，臭氧總投加量91mg/L，較上一階段減少39mg/L，其中一級(jí)進(jìn)氣量200L/h，臭氧投加量51mg/L，二級(jí)進(jìn)氣量150L/h，臭氧投加量40mg/L，運(yùn)行10天。中試出水COD檢測(cè)數(shù)值見(jiàn)表4。

分析表4數(shù)據(jù)，中試進(jìn)水水質(zhì)保持穩(wěn)定，COD波動(dòng)范圍在60-80mg/L之間，平均值67.82mg/L，處理后廢水COD平均值45.51mg/L，最低值39.94mg/L，最高值48.56mg/L。

4個(gè)階段出水COD數(shù)值對(duì)比見(jiàn)圖2，進(jìn)水量與臭氧投加量關(guān)系見(jiàn)圖3。

對(duì)4組試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，中試進(jìn)水COD波動(dòng)范圍均在60～80mg/L之間，波動(dòng)范圍相對(duì)穩(wěn)定，4個(gè)階段的試驗(yàn)數(shù)據(jù)具有可比性。第一階段進(jìn)水量為設(shè)計(jì)進(jìn)水量的60％，投加臭氧量達(dá)到216mg/L，在4個(gè)試驗(yàn)階段中投放量最大，總體處理效果最優(yōu)，出水COD平均值31.49mg/L，COD平均去除率54％；第二階段臭氧量投加量較第一階段減少64mg/L，出水COD平均值38.25mg/L，COD平均去除率37％；第三階段進(jìn)水量調(diào)整到滿(mǎn)負(fù)荷，臭氧進(jìn)氣量調(diào)整到初始值500mg/L，臭氧投加量130mg/L，出水COD平均值37.8mg/L，與第二階段相比，臭氧投加總量接近，處理效果接近；第四階段滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行，進(jìn)氣量調(diào)整到350mg/L，臭氧總投加量減少39mg/L，出水COD平均值45.51mg/L，COD平均去除率32％，基本滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，但檢測(cè)數(shù)據(jù)明顯偏上限值，去除率也明顯下降，近下限值。

3、結(jié)論

采用電磁EM高級(jí)催化氧化法，在現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)展對(duì)油田廢水深度處理的中試研究，共進(jìn)行4階段試驗(yàn)，對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，得出如下結(jié)論：

結(jié)論1：電磁EM高級(jí)催化氧化法深度處理油田外排廢水效果良好，處理后廢水COD指標(biāo)能夠達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918―2002)一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)中COD≤50mg/L的要求。

結(jié)論2：相同進(jìn)水量情況下，一定范圍內(nèi)臭氧投放量與處理效果正相關(guān)；相同臭氧投放量情況下，一定范圍內(nèi)進(jìn)水量與處理效果負(fù)相關(guān)。（來(lái)源：中國(guó)石油大港油田公司第六采油廠）