氧化-混凝技术对含油污水的处理研究

张荣荣 闫蒲根 周桂红

摘      要：含油污水因其水质复杂、含油量大等特点导致其处理难度较大。采用了氧化-混凝技术对含油污水的处理进行了相关研究。结果表明，在pH为3、H2O2的加量为0.3%、FeSO4的加量为140 mg/L时，含油污水的氧化效果最佳，处理后水的透光率可达94.26%，COD值也降为140.89 mg/L。同时经芬顿试剂氧化后，筛选出在pH为8、PAC的加量为140 mg/L、PAM的加量为1 mg/L时，混凝效果最佳，处理后水的透光率可达98.76%，且处理后水的的含油量、悬浮物含量分别为1.95和0.86 mg/L，满足污水的回注标准。

关  键  词：活含油污水;氧化;混凝

中图分类号：X703        文献标识码：       文章编号： 1671-0460（2019）10-2297-04

Abstract： Oily wastewater is difficult to treat due to its complex water quality and high oil content. In this paper， the oxidation-coagulation technology was mainly used to study the treatment of oily sewage. The results showed that when the pH was 3， the addition of H2O2 was 0.3%， and the addition of FeSO4 was 120 mg/L， the oxidation effect of oily wastewater was the best. The transmittance of water after treatment was 94.26%， and the COD value was also reduced to 140.89 mg/L. At the same time， after being oxidized by Fenton reagent， the coagulation effect was best when the pH was 8， the PAC was added at 140 mg/L， and the PAM was added at 1 mg/L. The water transmittance after treatment reached 98.76%， and the oil content and suspended matter content of the treated water were 1.95 mg/L and 0.86 mg/L， respectively， which met the reinjection standard of sewage.

Key words： Oily sewage; Oxidation; Coagulation

随着近几年油田开采业的快速发展，大多数油田的开采已经进入到中后期，采出液中含有大量的采油污水，若未经合理的处理而排放，会对环境造成一定的危害[1-3]。这些采油污水含量较大，且组分各不相同，含有大量的无机物、有机物和原油等成分，导致其矿化度高、细菌含量较大，为后期的处理带来了很大的困难。因此，如何有效的处理好油田采出水是目前急需解决的一大难题[4，5]。

目前油田上含油污水的处理方法主要有吸附过滤技术、生物处理技术、絮凝处理技术等。相比较而言，絮凝法具有操作简单、处理速度较快且易被应用等特点，使其应用较为广泛。传统的混凝技术虽然可以有效的去除水体中过多的悬浮物及部分有机物，但是处理能力有限，当水体中的含油量较大时，处理效果不佳[6-9]。但是部分学者研究发现[10，11]，若在含油污水混凝前利用氧化药剂对含油污水进行氧化预处理后，再利用混凝技术对氧化后的污水进行混凝时，混凝效果较佳。陈学政等[12]采用Fenton试剂氧化了含油污水，并以CODCr的去除率为考察指标，筛选出了最佳的pH值、H2O2的初始浓度、Fe2+/H2O2（摩尔比）、H2O2/CODCr（质量比）、反应时间。基于此，本文主要是将氧化与混凝相结合，筛选出最佳的氧化药剂和混凝药剂。

1  实验部分

1.1  实验药品和仪器

次氯酸钠（NaClO）、双氧水（H2O2）、硫酸（H2SO4）、氢氧化钠（NaOH）、硫酸亞铁（FeSO4）等均为分析纯。聚合氯化铝（PAC）、聚合硫酸铁（PFS）、聚丙烯酰胺（PAM）为工业品;实验仪器：UV-2350 型紫外分光光度计，实验所用的含油污水取自延长某联合站来水，来水矿化度为9255.36 mg·L-1，含油量为79.72 mg·L-1，COD为982.15 mg·L-1。

1.2  实验方法

水质分析测定依据《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法》SY/T 5329—2012。氧化絮凝实验依据GB /T 16881—2008 进行。

2  结果与讨论

2.1  氧化药剂的筛选

为了能有效的处理含油污水，利用次氯酸钠与芬顿试剂作为氧化剂对含油污水进行氧化处理，并以处理后水上清液的透光率为考察对象，筛选出最佳的氧化条件。实验结果如表1，图1-2。

由表1可知，利用不同的氧化药剂对含油污水进行氧化处理，处理后水上清液的透光率有所差别，相比于次氯酸钠，双氧水与芬顿试剂对含油污水的氧化效果好，且利用芬顿试剂对其进行氧化处理后，上清液的透光率可达95.85%，且处理后水的COD仅为40.89 mg/L，效果较佳。这是芬顿试剂对含油污水进行氧化处理，主要是利用了Fe2+和H2O2的链反应，催化生成·OH 自由基，而·OH 自由基则与水体中的有机物反应。但在氧化过程中，Fe2+和H2O2的含量要相对适中，过多的H2O2会捕获·OH自由基，影响氧化效果，而过少氧化效果又会较差;同时，若反应中Fe2+的含量较少时，会影响H2O2产生自由基，导致氧化反应速度较慢，影响氧化效果，过高又会还原自由基·OH，因此本实验中H2O2的加量为0.3%，而硫酸亚铁的加量为140 mg/L（图1）。而且，当水体的pH值过低时，自由基·OH的生成较为困难，氧化难以进行，过高的pH值又会导致Fe2+生成沉淀 [12，13]，因此，综合考虑选择的最佳氧化pH值为3（图2）。

2.2  pH值的筛选

利用芬顿试剂对含油废水进项氧化处理后，利用4%的氢氧化钠作为调节剂调节pH值，再利用混凝剂对其进行絮凝处理，实验结果如图3。

由图3可以看出，随着pH值的增大，处理后水的上清液的透光率先大后降低，当pH值为8时，絮凝效果最佳，上清液的透光率也最大，可达96.28%，继续增大，处理效果变化不大，但会产生部分沉淀物，影響水体透光率。产生这一现象的原因可能是水体的pH值对无机絮凝剂的影响较大，当pH值较低时，Al3+不能大量水解成Al（OH）3，主要以Al3+离子的形式存，使得混凝效果较差;当pH值较大时，水体中的Al3+水解成AlO2-，使得混凝效果较差;仅在中性条件下，水体中的Al3+水解为Al（OH）3中性胶体，使得混凝效果较佳;同时，阴离子PAM在中性和碱性条件下的助凝效果较佳[14]。因此本实验选择的最佳pH值为8。

2.3  絮凝剂的优选

将利用芬顿试剂氧化后含油污水的pH值调节至8，再利用PAC与PFS作为絮凝剂进行絮凝实验，并对絮凝效果进行对比分析，以处理后水的上清液的透光率为考察对象，研究PAC的种类及加量对混凝效果的影响实验结果如表2所示。

由表2可知，在絮凝剂加量为120 mgL时，利用PAC与PFS对含油污水絮凝处理后，处理后水的透光率分别为96.28%和81.26%，同时，在絮凝过程中明显可以看出，利用PAC作为絮凝药剂时，产生的絮体较大且沉降速度较快，效果明显优于PFS作为絮凝药剂。因此，本实验利用PAC作为絮凝药剂，PAC的加量对絮凝效果的影响如图4所示。

由图4可知，当絮凝剂的加量由80 mg/L增大至140 mg/L时，处理后水的透光率明显变好，由82.26%增大至98.76%，之后继续增大絮凝剂PAC的加量时，处理后水的透光率变化不大。出现这一现象的原因是前期PAC的加量较少，不能有效的与水体中的悬浮物和杂质充分接触，使污水中的杂质完全被絮凝，而随着加药量的增加，污水中的杂质与药剂充分结合，当加药量为140 mg/L时，使得絮凝效果较佳。继续增大加药量，水体中的悬浮物有限，絮体间架桥所用到的活性点不能满足絮凝，使得絮凝效果变差，同时过多的加药量会导致水体的色度增大，透光性变差[14，15]。因此，本实验所选用的PAC加量为140 mg/L。

2.4  助凝剂的优选

在对含油污水进行氧化处理后，调节pH值至8，加入140 mg/L的PAC后，直接加入一定含量PAM，对含油污水进行混凝处理，同时以处理后水的上清液的透光率为考察对象，研究PAM加量对混凝效果的影响，实验结果如图5。

由图5可知，随着PAM加量的增加，处理后水的上清液的透光率逐渐增加，当PAM的加量为1 mg/L时，处理后水上清液的透光率达到98.76%，继续增加PAM的加量，处理后水上清液的透光率变化不大，基本处于稳定状态;产生这一现象的原因主要是水体中的杂质与PAC经过压缩双电层和电中和等机理使得其降低稳定性，生成细小的颗粒，而加入的PAM主要通过吸附架桥和沉淀物网捕等作用使得小颗粒成长为大的絮体，经沉淀作用使得水体的透光率达到最佳，过少的PAM加量不能完全满足絮体的絮凝[15];同时，过多的PAM加量会使得处理后水的COD值偏高，而且过多的PAM加量会使得处理成本增加。因此，本实验的PAM加量为1 mg/L。

2.5  氧化絮凝处理前后水质分析对比

含油污水经过氧化絮凝处理后，对处理后水的上清液的水质进行分析，并与未处理前的水样水质分析进行对比，分析结果如表3所示。

由表3可知，含油污水经氧化-混凝处理后，水质明显得到改善，水中的含油量、悬浮物含量分别为1.95和0.86 mg/L，相比于未处理前，水质得到了明显地改善，均达到了低渗透油田地层的回注要求。同时，含油污水中的硫离子经过处理后，明显有所降低。可见经过氧化-混凝处理技术能有效地处理含油污水，使处理后的水质明显得到改善。

3  结 论

（1）利用芬顿试剂对含油污水进行了氧化处理，筛选出在pH为3、H2O2的加量为0.3%，FeSO4的加量为140 mg/L时，氧化效果最佳，处理后水的透光率可达95.85%，COD值也降为140.89 mg/L。

（2）经芬顿试剂氧化后，同时筛选出在pH为8、PAC的加量为140 mg/L、PAM的加量为1 mg/L时，絮凝效果最佳，处理后水的透光率可达98.76%，且处理后水的的含油量、悬浮物含量分别为1.95和0.86 mg/L，满足回注标准。

参考文献：

[1]张勇， 黄华. 油田含油污水处理技术[J]. 石化技术， 2017， 24（1）：79-79.

[2]黄斌， 张威， 王莹莹，等. 超滤膜处理油田含油污水研究进展[J]. 现代化工， 2017， 37（6）：43-47.

[3]汪昀， 丁逸峰， 季春. 氧化还原法在处理含油废水中的应用[J]. 科技风， 2014（18）：79-79.

[4]佚名. 含油废水处理技术进展[J]. 当代化工， 2018，47（08）：161-163+167.

[5]荆王松， 梅荣武， 王泉源. 气浮/UASB/芬顿/AO工艺处理含油废水[J]. 中国给水排水， 2018（8）：103-105.

[6]赵光楠， 马晓薇， 吴德东. 油田含油污水处理方法对比研究[J]. 环境科学与管理， 2014， 39（2）：126-128.

[7]雷岗星. 含油废水处理技术的研究进展[J]. 环境研究与监测， 2017（01）：62-66.

[8]刘国斌， 朱秋实， 詹爱霞，等. 含油污水生化处理技术的研究进展[J]. 现代化工， 2015， 35（3）：26-29.

[9]刘璞， 魏利， 李春颖，等. 水解酸化-接触氧化法对含油污水处理效能研究[J]. 哈尔滨商业大学学报（自然科学版）， 2017， 33（1）：15-18.

[10]郭小熙， 张进岭， 谢岩，等. Fenton氧化法处理石化含油废水生化出水[J]. 化工环保， 2017， 37（2）：207-211.

[11]林柯旭， 隋欣， 郭晓顺. 氧化法处理压裂废液的研究[J]. 当代化工， 2018， 47（3）.

[12]陈学政， 李辉， 王羽. 油田含油污水Fenton氧化处理方法的研究[J]. 环境保护科学， 2010， 36（4）：30-32.

[13]王维， 费庆志， 孙承林，等. 混凝-芬顿氧化处理油田含油污水[J]. 现代化工， 2015（10）：105-109.

[14]刘洋， 张珊慧， 陈武， et al. 聚硅酸盐絮凝剂絮凝处理含油废水机理[J]. 长江大学学报（自科版）， 2017， 14（1）：17-21.

[15]邓述波， 周抚生， 陈忠喜，等. 聚丙烯酰胺对聚合物驱含油污水中油珠沉降分离的影响[J]. 环境科学， 2002， 23（2）：69-72.