采油廢水處理技術(shù)及進(jìn)展論文
摘要：采油廢水因其對環(huán)境污染極為嚴(yán)重而備受關(guān)注。本文概述了采油廢水的特征,對采油廢水的處理方法進(jìn)行了分類與評述,指出了各種方法的優(yōu)勢及存在的問題與適應(yīng)場合,對采油廢水的高分子膜法、微波法及超聲法等處理新工藝進(jìn)行了討論,提出了采油廢水處理技術(shù)的難點(diǎn)及發(fā)展方向。
關(guān)鍵詞：含油廢水；生物處理；催化氧化；研究進(jìn)展
石油作為工業(yè)的血液，在能源和化工行業(yè)起著重要的作用，同時(shí)與人類的衣食住行密切相關(guān)，社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也有賴于石油能源的發(fā)展，石油能源的地位依舊難以替代。目前我國的大多數(shù)油田進(jìn)入了高含水開采期,導(dǎo)致采油廢水處理量增長較快。因此，迫切需要將經(jīng)粗分離水進(jìn)行處理并回灌，減少對環(huán)境的污染，增加采油量。采油廢水具有其組分復(fù)雜、COD高、穩(wěn)定性強(qiáng)、色度大、難生物降解等特點(diǎn)[1]，因此其處理的難度也較大。本文就目前采油廢水處理技術(shù)及其未來的發(fā)展方向，作一綜合論述。
1物理處理法
物理法工藝簡單，操作方便，費(fèi)用節(jié)省，但其去除效率較低，一般只適用于含油廢水的初級處理或預(yù)處理，主要有重力沉降、過濾及粗�；に�。
2化學(xué)處理法
化學(xué)法處理速度快，操作較為方便，去除效率高，但費(fèi)用較高，加入的化學(xué)試劑如果處理不當(dāng)容易造成二次污染。該種處理方法主要用于含油污水的深度處理，包括化學(xué)氧化法、電解法以及催化氧化法等等。
2.1電解法
電解法對去除乳化油及一些高分子有機(jī)物質(zhì)效果顯著,具有應(yīng)用廣泛、占地面積小、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn),但它存在需定期清洗、耗電量高、運(yùn)行費(fèi)用較高等缺點(diǎn)。因此一般只適用于處理小規(guī)模的乳化油廢水。
2.2催化氧化法
催化氧化法在含油廢水處理中的研究較多，應(yīng)用也較廣泛。張現(xiàn)斌等[2]用混凝-催化氧化技術(shù)對鉆井廢水進(jìn)行深度處理，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在最適條件下，處理出水的色度,濁度和COD均能達(dá)到國家一級排放要求。曹曉春等[3]研究了TO2光催化劑對大慶油田聚驅(qū)采出水的處理,結(jié)果表明,光催化劑對于大慶油田聚驅(qū)采出水均有一定的光催化降解作用，可以有效降低采出水的COD。吳小娟等[4]通過研究多相催化-臭氧聯(lián)用技術(shù)去除采油廢水中的COD表明:在O3質(zhì)量濃度為80mg/L,投加催化劑質(zhì)量濃度為1000mg/L，pH值為10.8和反應(yīng)時(shí)間為50min的最佳工藝條件下，出水COD質(zhì)量濃度為118.450mg/L,COD去除率最高為79.40%。
3物理化學(xué)法
物理化學(xué)法是目前應(yīng)用廣泛且有效的采油污水處理方法之一，是用化學(xué)和物理的方法相互配合，以達(dá)到最好的除油效果和最低的除油成本；但其一次投資性大，操作復(fù)雜，因有化學(xué)藥劑的加入，可能會帶來二次污染的風(fēng)險(xiǎn)。物理化學(xué)法主要有氣浮分離法、吸附法和絮凝法等。
3.1氣浮分離法
氣浮技術(shù)是把污水中固體與液體分離的典型的凈水方法。按氣泡產(chǎn)生的方法，氣浮可分為加壓溶氣氣浮法、散氣氣浮法和電解氣浮法等；氣浮法對于去除水中的油類、脂肪等效果顯著,為取得更佳的效果一般和絮凝法結(jié)合使用。
3.2吸附法
吸附法一般用于采油廢水的'深度處理。常用的吸附材料有活性炭、煤、陶粒、石英砂、膨脹石墨（EG）、膨潤土等。吸附材料具有其體積小，吸附效率高，出水水質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，在含油廢水的處理中應(yīng)用較為廣泛�，F(xiàn)階段影響新型吸附材料的發(fā)展主要是原料和成本，因此要不斷改進(jìn)加工工藝，開發(fā)廉價(jià)、易得的新型吸附材料，以提高吸附劑的吸附效率。J.Carvalho[5]等通過從蛋殼的副產(chǎn)物提取低成本的吸附劑的研究表明，蛋殼吸附劑除了對有機(jī)物的吸收之外，還可以吸附稀溶液中積累的各種重金屬離子，并在適宜條件下經(jīng)過較短的接觸時(shí)間被吸收。
3.3絮凝法
化學(xué)絮凝法是操作簡單、高效、經(jīng)濟(jì)且目前應(yīng)用廣泛的固液兩相體系分離的廢水處理方法。但也存在運(yùn)行成本較高、投藥量大且COD去除率不高的缺點(diǎn)，甚至還可能造成水的二次污染。因此一般作為預(yù)處理技術(shù)與其他技術(shù)聯(lián)合使用。國內(nèi)外對絮凝法的研究有很多，主要有化學(xué)絮凝，聯(lián)合絮凝，磁絮凝，電絮凝，微絮凝，微生物絮凝等絮凝方法處理含油廢水。沈建軍等[6]采用PAC與PAM復(fù)合絮凝法處理含油廢水取得了很好的效果,結(jié)果表明，當(dāng)PAC的加入量為10mg/L時(shí)除油率達(dá)到88.6%,去濁率達(dá)92.3%；當(dāng)加入量大于10mg/L后,其除油、去濁率都可達(dá)到90%以上。
4生物法
4.1活性污泥法
活性污泥法是常用的廢水處理工藝。其中厭氧-好氧式組合生物處理法可以充分利用微生物的代謝活動，對廢水中有機(jī)污染物進(jìn)行去除。厭氧-好氧法首先通過厭氧段中的厭氧微生物的作用將廢水中的大分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化成小分子，從而提高廢水的可生化性，然后再經(jīng)好氧段進(jìn)行進(jìn)一步處理。焦向民等[7]通過厭氧—好氧生化處理技術(shù)對冀東油田采油廢水進(jìn)行處理，處理后廢水的各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)要求，而且該生物處理系統(tǒng)還節(jié)約費(fèi)用，提高經(jīng)濟(jì)效益。但活性污泥法產(chǎn)生的污泥量大也是不可忽視的，因此，有待高效降解菌方面的開發(fā)研究。
4.2生物膜法
生物膜法是一種利用生物膜的高效過濾作用的新興高效采油廢水處理技術(shù)，它具有成本低廉、能耗少等優(yōu)點(diǎn)，且不需要二沉池和污泥回流系統(tǒng)。生物膜法主要包括生物濾池、生物流化床和生物接觸氧化等型式，其中生物濾池由于具有負(fù)荷高、抗沖擊力強(qiáng)等特點(diǎn)而應(yīng)用于采油廢水處理的研究較多。許謙等[8]人通過加入FYS-5微生物催生劑的方法來迅速培養(yǎng)能處理采油廢水的微生物，把絮凝后的廢水COD控制在500mg/L左右，處理后的采油廢水能達(dá)到國家要求的一級標(biāo)準(zhǔn)。
4.3自然處理法
污水的自然生物處理方法主要有氧化塘法和人工濕地處理法等。其中氧化塘法的應(yīng)用較為普遍。祝威[9]等人利用人工濕地工藝處理勝利油田采油廢水取得了較好的效果。且經(jīng)過生化處理的廢水毒性大幅降低。
5采油廢水處理新方法及發(fā)展方向
油田采油污水由于其成份復(fù)雜，處理難度較大，因此低污染、低成本、易操作、高效率應(yīng)是此類廢水處理的研究方向。單一的物理方法雖然可以解決含油污水中的部分除油問題，且資源可以做到回收利用。但COD降低有限，因此不能達(dá)標(biāo)排放。用化學(xué)的方法盡管處理速度較快，去除效率也較高，但往往成本太高，或處理不徹底易造成化學(xué)藥劑的二次污染。用生物的方法可以處理含油污水中的部分有機(jī)物，但占地面積大，污泥量大，處理工程量大；因此，需要提出和發(fā)展新的油田采油污水處理方法。近些年來，在油田采油污水處理中的新方法主要有以下幾個(gè)方面。
5.1膜法
班輝[10]對大慶油田的含聚采油廢水進(jìn)行膜處理試驗(yàn)。該法聚合物及鹽類去除率較高,同時(shí)產(chǎn)生的回用淡水也可以重新被循環(huán)利用。張瑞君[11]通過采用一種商用納濾膜（NF90）處理自行配制的模擬聚驅(qū)采油廢水，以原油、APAM以及鹽分作為配水的目標(biāo)組分，研究該納濾過程的處理效能，結(jié)果表明，在各類不同條件下，該種納濾膜的綜合脫鹽率均能達(dá)到85%以上，出水含油量低于0.2mg/L。
5.2微波法
冀忠倫等[12]通過應(yīng)用微波處理油田采出水,縮短了處理時(shí)間，同時(shí)幾乎全部殺死采出水中的TGB(腐生菌),FEB(鐵細(xì)菌),SRB(硫酸鹽還原菌),微波處理后水質(zhì)腐蝕率，與常規(guī)工藝相比至少可減少20%。SunYong[13]等利用微波輔助濕式催化氧化過程，在低溫(150℃)、低壓(0.8MPa)條件下處理煉油行業(yè)嚴(yán)重污染的石油廢水,此技術(shù)使含油廢水的可生化性大大提高,可作為石油廢水生物處理的預(yù)處理。
5.3超聲波法
超聲波對含油污水的處理原理主要是機(jī)械振動和聲空化。李璐等[14]考察了反應(yīng)時(shí)間,pH值,超聲功率,黃原膠初始質(zhì)量濃度,曝氣量對超聲-曝氣降解黃原膠溶液的影響，利用超聲-曝氣組合工藝降解采油廢水中黃原膠,。該法在最佳反應(yīng)條件下,黃原膠粘度降低率大大提高。對采油廢水的處理應(yīng)針對廢水的水質(zhì)條件及處理要求，通過實(shí)驗(yàn)或參考一些經(jīng)驗(yàn)，采用物理化學(xué)＋生物等的復(fù)合處理手段，或是分級處理的方式，有效降低采油廢水中的污染物濃度，實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放或達(dá)標(biāo)回注，同時(shí)尚需注意污泥的安全處置。
6結(jié)論
油田采油廢水由于其水質(zhì)復(fù)雜且生化性較差，傳統(tǒng)處理技術(shù)方面采用多工藝疊加，造成處理時(shí)間和能耗大幅度增加�？紤]到油田自身的特點(diǎn)以及各種處理技術(shù)都有其適用范圍和局限性，因此要對污水處理方法進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化篩選和創(chuàng)新組合。無論是化學(xué)法、物理法、物理化學(xué)法、生物法還是新興起的超聲法、微波法和高分子膜處理方法，在應(yīng)用的過程中必須對癥下藥，具體問題具體分析，以求達(dá)到最佳的處理效果。
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