高级催化氧化法处理高含盐废水

2021-01-14宗明月

油气田环境保护 2020年6期

宗明月

(中油(新疆)石油工程有限公司)

0 引言

风城油田超稠油开采采用注蒸汽方式，注汽过程中产生大量的生产废水，主要来源于软化水处理装置再生时排放的高含盐水[1]，这部分水具有矿化度高、温度高、氯离子含量高、腐蚀性强等特点，无法直接回用锅炉或回注地层，必须进行处理。针对该地区水质特点，开展小试和中试实验，确定采用“混凝沉降+高级催化氧化”处理工艺，处理后水质满足GB 8978—1996《污水综合排放标准》二级标准。

1 来水水质

风城油田软化水处理装置排放的高含盐水水质分析结果如表1所示，可以看出，来水为高盐废水[2]，呈弱酸性，水温高、矿化度高、氯离子含量高，腐蚀性强；BOD5/COD<0.3，可生化性差[3]；COD、挥发酚、石油类等污染物浓度超过GB 8978—1996《污水综合排放标准》最高允许排放限值，需进行处理。

表1 风城油田高含盐生产废水水质分析结果

2 工艺选择

针对来水高盐、水温高、可生化性差的特点，采用物化法进行小试和中试实验。根据中试结果，确定采用“混凝沉降+高级催化氧化”工艺扩大生产。

混凝沉降主要用于去除废水中的石油类和不溶于水、难降解悬浮固体状有机物、石油类，降低后端运行负荷，但混凝沉降工艺对挥发酚去除效果较差。在混凝沉淀后端增加臭氧催化氧化工艺，可增强系统的处理效果，保证出水水质[4]。

高级催化氧化阶段臭氧作为氧化剂，将臭氧的强氧化性和催化剂的吸附、催化特性结合起来，能较为有效的降解废水中呈溶解状的有机物、挥发酚等[5]。根据催化方式的不同，臭氧催化氧化法可分为均相催化氧化法和多相催化氧化法。本工程采用多相催化氧化法，臭氧首先从气相转移到液相形成溶解态臭氧，水中有机物被吸附到催化剂表面，在催化剂作用下，臭氧分解并最终形成·OH。·OH 将吸附到催化剂表面的大分子污染物转化成小分子，进入水体，使催化剂重获新生。整个过程不断循环，直至水中有机污染物被降解[6]。

3 工艺流程

风城油田生产废水处理工艺流程见图1。

图1 生产废水处理工艺流程

4 结果与讨论

工程2015年12月开始运行，运行期间，处理水量70 m3/h，絮凝剂加药量20 mg/L，混凝剂加药量250 mg/L，混凝沉降时间1 h，臭氧投加量5 kg/h，催化氧化反应时间1 h。现从COD、石油类和挥发酚3类污染物去除效果对工程运行情况进行评价分析。

4.1 COD去除效果分析

COD去除效果如图2所示，来水水质不稳定，COD浓度在280～405 mg/L波动。经过混凝沉降后，出水COD浓度在172～219 mg/L，去除率为36%～49%；催化氧化阶段出水COD浓度在102～147 mg/L，去除率在20%～40%，COD总去除率47%～65%。由分析结果可知，单独采用混凝沉降工艺出水COD浓度不能达到GB 8978—1996《污水综合排放标准》二级标准，经高级催化氧化后，出水COD浓度较平稳，处理后出水在100～150 mg/L，可满足排放标准。

图2 COD去除效果

4.2 挥发酚去除效果分析

挥发酚去除效果如图3所示，来水挥发酚浓度在1.25～2.24 mg/L波动。经过混凝沉降后，出水挥发酚浓度在1.11～1.84 mg/L，去除率为11%～21%；催化氧化阶段出水挥发酚浓度在0.23～0.38 mg/L，去除率在69%～73%，挥发酚总去除率69%～85%。由分析结果可知，混凝沉降阶段对挥发酚去除效果有限，不能达到GB 8978—1996《污水综合排放标准》二级标准，经高级催化氧化后，出水挥发酚浓度较平稳，浓度可达到二级排放标准≤0.5 mg/L。

图3 挥发酚去除效果

4.3 石油类去除效果分析

石油类去除效果如图4所示，来水石油类浓度在13～22 mg/L。经过混凝沉降后，出水石油类浓度在5.1～6.8 mg/L，去除率为42%～69%；催化氧化阶段出水石油类在4.42～5.6 mg/L，去除率在16%～20%，石油类总去除率69%～85%。由分析结果可知，单独混凝沉降工艺可使石油类降低到GB 8978—1996《污水综合排放标准》二级标准≤10 mg/L，经高级催化氧化后，出水石油类浓度在5 mg/L左右。