今天為大家介紹的是油田污水處理過(guò)程中COD去除
在傳統(tǒng)的油田污水處理工藝中，像“隔油-過(guò)濾”和“隔油-浮選(或旋流除油)-過(guò)濾”處理工藝，對(duì)石油類有較好的去除效果，能達(dá)到國(guó)家規(guī)定的外排標(biāo)準(zhǔn);但對(duì)COD的降低程度不明顯，從實(shí)際處理過(guò)程中可知工藝的選擇對(duì)COD的去除起著關(guān)鍵作用。針對(duì)上述情況，本文作者主要從工藝流程的浮選、絮凝、生化以及膜法處理等關(guān)鍵步驟闡述工藝過(guò)程中對(duì)COD的去除。
浮選及絮凝過(guò)程中COD的去除
浮選除油是處理工藝的開(kāi)始步驟;同時(shí)除油過(guò)程中進(jìn)行絮凝沉降，將其中部分雜質(zhì)去除就成為浮選達(dá)標(biāo)的重要環(huán)節(jié)，對(duì)COD的降低也有重要影響。混凝沉降是借助混凝劑對(duì)膠體離子的靜電中和、吸附、架橋等作用使膠體粒子脫穩(wěn)，在絮凝劑的作用下發(fā)生絮凝沉淀以除去污水中的懸浮物和可溶性污染物質(zhì)，其中新型絮凝劑的研究開(kāi)發(fā)是重點(diǎn)。黃貞嵐等用一種復(fù)合型的聚合鐵無(wú)機(jī)化合物作為絮凝劑來(lái)處理污水，可以使其中COD去除率達(dá)到80%，SS去除率達(dá)到90%，并且產(chǎn)生的絮狀物沉降性能好，容易從水中分離出來(lái)。Doyle等利用聚合物有機(jī)黏土吸附采油廢水中的溶解有機(jī)物，也取得了良好的試驗(yàn)結(jié)果。曾玉彬等利用混凝法對(duì)工藝進(jìn)行了改造，水中的COD由原來(lái)的392.5mg/L，下降到90.4mg/L，去除率達(dá)77%。陳進(jìn)富等采用粉末活性炭(PAC)與陰離子聚丙烯酰胺(APAM)、陽(yáng)離子聚丙烯酰胺(CPAM)復(fù)配處理綏中某油田采油廢水，COD去除率達(dá)到了15.9%～30.0%。
生化處理過(guò)程中COD的去除
生物處理過(guò)程中，利用微生物的生物化學(xué)作用，將復(fù)雜的有機(jī)物分解為簡(jiǎn)單物質(zhì)，將有毒物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無(wú)毒物質(zhì)，使污水得到凈化。其中選擇適宜的COD∶N∶P的比例是保證生化效果的關(guān)鍵所在。實(shí)驗(yàn)表明厭氧池按照COD∶N∶P=(300～400)∶5∶1，好氧池按照COD∶N∶P=(100～200)∶5∶1這樣污泥增加較快，處理效果良好。但實(shí)際進(jìn)水水質(zhì)變化較大，氨氮比較高為35mg/L，比較低時(shí)只有3.5mg/L;總磷比較高為1.4mg/L，比較低時(shí)不足0.2mg/L。因此在運(yùn)行中應(yīng)對(duì)總磷、氨氮、COD進(jìn)行分析，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)狀況進(jìn)行不斷調(diào)整，是否加入微生物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、何時(shí)加入，這些都需要通過(guò)試驗(yàn)來(lái)完成。如果COD、含油符合要求可不加入，但提高處理負(fù)荷時(shí)，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際進(jìn)行調(diào)整，確保出水水質(zhì)要求。針對(duì)微生物好氧與否，生物處理法可分為好氧生物處理法和厭氧生物處理法。
好氧生物處理法
好氧生物處理是在水中有充分溶解氧的情況下，利用好氧微生物的活動(dòng)，將污水中的有機(jī)物分解為CO2、H2O、NH3和NO3-等。一般好氧反應(yīng)又分為活性污泥法、生物膜法(生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤(pán)、生物氧化塔)、接觸氧化池法、氧化塘法等。Li等通過(guò)用PVA生物固定法處理大慶油田的污水，COD由原來(lái)的2600mg/L降到240mg/L，并且固定后的微生物可以重復(fù)循環(huán)利用，增加了處理過(guò)程中降解菌的利用率。李希明等通過(guò)一級(jí)氣浮預(yù)生化單元，去除大塊浮油;四級(jí)生化處理單元，降低污水中聚合物含量，并去除污水乳化油和溶解油，降低污水含油量和COD值;二級(jí)沉降單元，沉降細(xì)菌體或生物除氧的工藝實(shí)驗(yàn)流程。試驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)預(yù)生化后污水COD大幅度降低，后經(jīng)過(guò)多級(jí)的生化處理COD值在逐級(jí)降低，比較后沉降后污水的COD在110mg/L以下。佘躍惠等通過(guò)常規(guī)的微生物學(xué)方法分離到除SRB和TGB以外的7株P(guān)AM降解菌，COD降低幅度達(dá)到了97.9%。陳進(jìn)富等采用活性污泥法處理綏中某油田采油廢水時(shí)，采油廢水經(jīng)72h曝氣生化處理其COD也降低了26.4%以上。包木太等利用氣浮生化超濾裝置處理稠油污水，生化后含油降到了20mg/L，COD的去除率達(dá)到了87.5%。還有巴西的Freire等應(yīng)用SBR工藝對(duì)油田采油廢水進(jìn)行生物處理試驗(yàn)，COD的去除率在50%以上。
厭氧生物處理法
厭氧生物處理的主要特點(diǎn)是可以在厭氧反應(yīng)器中穩(wěn)定保持足夠的厭氧生物菌體，使廢水中的有機(jī)物降解成CH4、H2O和CO2等。厭氧反應(yīng)器主要有厭氧活性污泥法、厭氧濾池法、升流式厭氧污泥床(UASB)、內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器(IC)和膨脹顆粒污泥床(EGSB)等。竺建榮等用厭氧USAB和AAA結(jié)合的工藝來(lái)處理預(yù)先經(jīng)氣浮處理的廢水。試驗(yàn)表明，UASB反應(yīng)器的COD去除率均保持在60%左右。經(jīng)過(guò)厭氧UASB反應(yīng)器處理后的廢水，再經(jīng)AAA工藝處理，COD去除率在31%～48.5%。趙洲洋等研究了厭氧好氧耦合生物體系對(duì)含酚廢水的處理效果，模擬含酚廢水的COD由4g/L降至100mg/L，比較快降解速率達(dá)到720mg/(L·h)。
膜處理技術(shù)過(guò)程中COD的去除
生化出水水質(zhì)一般能夠達(dá)到國(guó)家一級(jí)水的排放標(biāo)準(zhǔn)，但是要達(dá)到油田低滲透油層回注用水、鍋爐蒸汽注采用水甚至更高的標(biāo)準(zhǔn)，就必須利用膜分離技術(shù)處理。其中應(yīng)用比較多的有膜生物反應(yīng)器、微濾、超濾、還有反滲透等技術(shù)。
膜生物反應(yīng)器(MBR)處理技術(shù)膜生物反應(yīng)器按照膜組件所起作用不同分為三類：分離膜生物反應(yīng)器、無(wú)泡膜生物反應(yīng)器和萃取膜生物反應(yīng)器。膜生物反應(yīng)器在污水處理中顯示了其獨(dú)特的優(yōu)越性。Chiemchaisri等分別采用板式和中空纖維MBR工藝處理城市生活污水，水力停留時(shí)間(HRT)為24h，進(jìn)水COD為60～490mg/L時(shí)，其去除率分別為大于93%和80%～98%。南京工業(yè)大學(xué)的陳英文等對(duì)混凝-膜生物反應(yīng)器工藝處理印染廢水的研究，混凝后COD的去除率平均達(dá)75.1%，再經(jīng)仿生膜生物反應(yīng)器處理，出水COD低于50mg/L，COD去除率為96.2%，達(dá)到部分回用水標(biāo)準(zhǔn)。
微濾超濾處理技術(shù)
超濾到微濾的孔徑范圍在0.001～10µm。目前油田應(yīng)用較多的是陶瓷膜和中空纖維微濾膜。1995年，美國(guó)Aloca公司在墨西哥灣采油平臺(tái)進(jìn)行陶瓷微濾膜試驗(yàn)，進(jìn)口含油量25～283mg/L，出口含油量降到所用分析方法能夠測(cè)定的極限值;COD值降低幅度為98.3%。徐曉東等采用無(wú)機(jī)陶瓷膜處理設(shè)備處理寶浪油田采出水，處理后的采出水完全能滿足寶浪油田注水水質(zhì)要求。COD值從比較初的603mg/L降到50mg/L。天津紡院與大港石油管理局勘探設(shè)計(jì)院合作，用自制的化學(xué)穩(wěn)定性好、機(jī)械強(qiáng)度高的聚偏氟乙烯(PVDF)中空纖維膜對(duì)油田采出含油污水進(jìn)行了初步凈化處理，處理后含油小于3mg/L，COD值降幅達(dá)95%。
Karakulski等用管狀超濾膜處理含油廢水，出水含油量低于10mg/L，COD去除率為80%，進(jìn)一步用反滲透膜處理后COD去除率達(dá)到98.5%，懸浮物去除率達(dá)到95.7%，出水可作為工業(yè)回用水。王立國(guó)等采用核桃殼過(guò)濾器-超濾裝置組合工藝處理油田含油污水，處理后水中油的質(zhì)量濃度由115.70mg/L下降為0.33mg/L，COD也降低了在98.7%。裴亮等用聚丙烯腈(PAN)為中空纖維膜(hollowfibermembrane，HFM)材料，與粉末活性炭(PAC)聯(lián)用，進(jìn)行了微污染水COD處理的實(shí)驗(yàn)研究。研究證明，添加PAC的量不同時(shí)，其COD的去除率是不同的，但是每個(gè)樣品的去除率都達(dá)到了65%以上。
反滲透處理技術(shù)
反滲透是用于從溶液中清除溶解的離子之類溶質(zhì)的一種分離法。對(duì)油田高礦化度水質(zhì)，采用反滲透是有廣闊應(yīng)用前景的技術(shù)。CynthiaMurray-Gulde等利用反滲透技術(shù)與構(gòu)造濕地相結(jié)合，對(duì)高含鹽油田采出水進(jìn)行處理。處理后，水的毒性大大降低，筒式過(guò)濾器、反滲透、好氧生物處理以及鈉吸收裝置等一系列處理后，將采出水轉(zhuǎn)化為清水。RO系統(tǒng)處理規(guī)模為27m3/d，中試成功的將TDS含量7000mg/L、硅含量250mg/L和溶解油含量170mg/L的采出水處理后，達(dá)到加里福尼亞飲用水標(biāo)準(zhǔn)。電導(dǎo)率和TDS分別降低了98%和96%，水質(zhì)達(dá)到了當(dāng)?shù)氐墓喔群团欧艠?biāo)準(zhǔn)。
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