混凝-Fenton法處理采油污水

更新時間：2008-12-23 15:18 來源：作者: 閱讀：2535

1　前　言

        油田開發(fā)過程中伴隨著原油的采出，部分地層水也隨原油一同返回到地面，這部分水被稱為采油污水。它不僅含油濃度高，還溶入了許多無機鹽類、腐殖酸類、多環(huán)芳烴、揮發(fā)酚類和苯類物質(zhì)；而且還含有在油水分離過程中加入的許多化學(xué)處理藥劑。通常，這類廢水經(jīng)處理后重新回注地下。目前，國內(nèi)油田的開發(fā)已基本進入中后期，部分油田綜合含水率已高達90%，污水產(chǎn)量已遠遠大于地層回注能力。注采平衡的破壞使污水達標外排已成為亟需解決的問題。

        國內(nèi)采油廢水處理技術(shù)主要針對石油類和顆粒物的去除。常用的處理工藝有：重力分離、離心分離、浮選、混凝和過濾。這些工藝能較好地除去水體中的石油類、懸浮顆粒和部分有機污染物，但很難達到外排水質(zhì)要求。

        近年來，膜分離技術(shù)和活性炭吸附技術(shù)開始用于油田采出水處理以滿足外排要求。但由于其處理成本高、再生難，在使用上受到一定的限制。要大面積推廣應(yīng)用還有待于其材料的改進和成本的降低。此外，利用生物氧化技術(shù)處理采油廢水也已有大量研究，并在可生化性好的區(qū)域展開應(yīng)用。但是，采出水性質(zhì)隨地層的差異有較大的區(qū)別，生物處理技術(shù)不能普遍適用。

        Fenton反應(yīng)，即H₂O₂在Fe²⁺存在下的分解反應(yīng)，作為一種能夠迅速釋放出氧化能力很強的OH•的方法在廢水處理方面得到了廣泛的應(yīng)用。本文對混凝-Fenton技術(shù)處理采油污水進行了研究，評價了不同條件對有機物的去除效果，并通過反應(yīng)中水樣GC2MS色譜圖的分析探討了該方法對有機物的去除機理。

2　實　驗

2.1　實驗材料與儀器

        2.1.1　實驗水樣

        采油污水取自勝利油田，運回后在4℃下保存。原水水質(zhì)見表1。

        2.1.2　材　料

        實驗中所用的H₂O₂、硫酸亞鐵均為分析純；聚合鋁(PAC)堿化度為60%，聚丙烯酰胺(PAM)分子量1400萬；二氯甲烷為農(nóng)殘級。

        2.1.3　儀　器

        紫外可見光分光光度計(日立3010型，日本)；精密pH計(TOA，日本)；氣相Π質(zhì)譜儀(GC5890ⅡΠ5972MSD，HP公司)；TOC2500(Shimadzu，日本)；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器(上海)。

2.2　實驗方法

        2.2.1　混凝實驗

        混凝實驗于六聯(lián)混凝攪拌器中進行。在120rΠmin快速攪拌下向500mL的水樣中加入一定量的PAC，反應(yīng)5min后加入一定量PAM，以30rΠmin慢速攪拌10min。然后，靜置15min并取其上清液進行分析和后續(xù)氧化實驗。

        2.2.2　Fenton氧化實驗

        取混凝后水樣500mL于恒溫反應(yīng)器中(t=45℃)，在快速攪拌下加入一定量的H₂O₂和Fe²⁺，啟動Fenton反應(yīng)。反應(yīng)中保持溶液pH=3.0。

        2.2.3　GCΠMS分析

        取100或200mL采油廢水，以二氯甲烷為萃取液，分別在酸性、堿性和中性條件下進行萃取，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器濃縮萃取液至1.0mL。色譜分析條件：HP25彈性石英毛細管柱(60m×0.32m×0.17μm)；進樣口溫度280℃，無分流進樣1μL或2μL；初始溫度75℃并恒定14min，然后以15℃Πmin升至150℃，再以2℃Πmin升至300℃并保持45min。載氣為氦氣，柱壓25psi。電子轟擊源：EI電子倍增器電壓(EMV)，1841eV。質(zhì)譜調(diào)諧物：十氟苯基膦(DFTTP)，數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)為HPChemstation。

4　結(jié)　論

        (1)混凝2Fenton法可以有效地去除采油污水中的有機物質(zhì)。PAC最佳投加量為600mgΠL，F(xiàn)enton試劑的最佳配比為H₂O₂∶Fe=50mmolΠL∶1mmolΠL。Fenton處理過程中，TOC的去除率隨Fe²⁺和H₂O₂濃度的增大而升高。

        (2)經(jīng)GC2MS分析表明：Fenton過程初期，TOC的快速降低應(yīng)歸功于鐵的水解吸附。隨后TOC的下降主要是由于OH•的氧化作用。