采油廢水處理技術研究

張浩弋 王凱

摘要：隨著石油能源需求量的不斷增大，原油開采已經逐步進入中后期。有很多油井達到高含水后期，并且其綜合含水率幾乎達到80%以上。油田傳統的一次采油及二次采油已經無法滿足原有生產率。因此聚合物三次采油逐步應用。聚合物驅采技術的應用在提高原油開采率的同時也產生了大量的采油廢水，這些廢水必須需要經過處理才能排放。因此研究采油廢水處理技術是很有必要的。本文主要針對采油廢水處理技術展開研究。進一步解決水處理難題。

關鍵詞：石油;聚合物三采;廢水;處理

一、采油廢水處理技術方法

1、鐵碳微電解法

鐵碳微電解法是基于腐蝕電化學產生的，將鐵和碳這兩種具有不同電極電位的物質直接接觸在一起，浸泡在電解質溶液中，使其發生電池效應，從而形成無數個微原電池。鐵作為陽極被腐蝕消耗，伴隨電化學腐蝕，產生了一系列協同作用如吸附、絮凝、架橋、卷掃、電化學還原、共沉、電沉積等。

2、厭氧生物法

厭氧生物處理是在厭氧條件下，厭氧微生物或兼養微生物利用自身的代謝作用將廢水中的有機物降解為有機酸、醇、甲烷和二氧化碳等物質的過程。厭氧條件下，微生物處理有機廢水主要是通過無氧呼吸和發酵作用完成的。

3、高級氧化法

一種直接氧化，即通過臭氧分子氧化有機物，另外一種是間接氧化，即通過臭氧分解產物（羥基自由基）氧化有機物。臭氧/過氧化氫氧化系統不僅能直接利用臭氧和過氧化氫氧化有機物，還能利用臭氧分解產物間接氧化有機物，而過氧化氫的加入強化了羥基自由基的形成。羥基自由基具有較高的氧化性，其效果比臭氧氧化強，且羥基自由基對有機物的選擇性低。采用臭氧/過氧聯用，能夠促進臭氧的分解反應，從而產生更多的羥基自由基，提髙氧化效率。

二、鐵碳微電解處理效果影響因素

1、pH變化的影響

采用鐵碳微電解處理，鐵投量一定的情況下研究PH變化對COD去除率的影響。鐵碳比設定為3：1依次在pH為2、pH為3、pH為4、pH為5和pH為6條件下對采油廢水進斤微電解，在堿性條件下絮凝沉淀后，取上清液測定COD值，計算COD去除率。

通過計算，當pH為3時鐵碳微電解對采油廢水的降解效果最好，COD去除率可達到50%以上。總體來看隨著pH值的減小，COD去除率逐漸増大。這是因為降低pH值，有利于原電池的形成，能夠產生更多的亞鐵離子和鐵離子，并能增強新生態氨和鐵離子的還原性作用。若pH<3時，COD去除率有所下降。這是因為酸性過強破壞了后續的絮凝體。同時，酸溶液消耗大量的臉消耗鐵屑的量也會増大，使得鐵泥的產生増多，因而增加了后續處理負荷。

2、鐵碳比的影響

COD值隨鐵碳質量比的增加而増大，當鐵碳質量比達到3：1時，去除率最大，隨后逐漸降低。這是因為微電解是建立在原電池腐蝕反應基礎上的，在酸性液體中，鐵屑受到的是鐵與碳化鐵組成的微電池的腐蝕，加入碳粉后，又受到鐵與碳組成的宏觀電池的腐蝕，從而提高COD去除率。但鐵碳質量比過大會使單位體積內碳粒減少，反而抑制電解反應，使去除率降低。

三、厭氧生物法處理效果影響因素

1、反映溫度的影響

溫度是厭氧生物處理需要控制的重要因素之一。溫度通過影響微生物的生長繁殖進而影響生物化學反應。不同微生物所適應的溫度不同，設定溫度30-37度，升高溫度，COD的去除率也隨之增加;但當溫度大于37度時，繼續升高溫度，COD的去除率有所下降。這是應為溫度對微生物的作用是通過酶活性實現的，即在一定溫度范圍內溫度的升高能夠促進酶活性的提高，從而加快厭氧微生物的代謝作用，使COD的去除率増加;但當溫度超過一定范圍后，溫度的升高將會抑制酶的活性，從而降低厭氧生物處理的COD去除率。

2、水為停留時間的影響

水力停留時間在12-20小時范圍內時，延長水力停留時間，COD去除率隨之増加;但當水力停留時間超過20h后，再延長水力停留時間，對COD去除率的影響不再明顯。這是因為在一定的范圍內，延長水力停留時間就是延長厭氧微生物與采油廢水中有機物的接觸時間，從而提高COD的去除率;但當水力停留時間起過一定范圍后，限制COD去除率的因素不再是接觸時間，而是生物量和廢水的可生化性，此時單純的延長水力停留時對微生物去除廢水中有機物的影響不再明顯。

四、高級氧化法處理效果影響因素

1、過氧化氫投入量的影響

當過氧化氨投加量小于0.4mL/L時，增加過氧化氨的投加量COD的去除率隨著增大，當過氧化氨投加量超過0.4mL/L時，繼續增加其投加量，COD的去除率不再増大反而有所下降。

從高級氧化機理可知，過氧化氨的加入有利于HO2-的產生，HO2-是羥基自由基的誘發劑，因此在一定范圍內向反應體系投加過氧化氨有利于提高反應的COD去除率;但過氧化氫的投加量并不是越大越好，這是因為過氧化氫本身也能夠較快的與羥基自由基發生反應，從而使羥基自由基大量的淬滅失活，因此超過一定范圍再增加過氧化氫的投加量反而不利于廢水中有機物的降解。

2、反應時間的影響

隨著反應時間的延長，總體上COD的去除率是不斷增加的，在反應時間為5-10min時，COD的去除率較低，且變化幅度不大;在反應時間為10-15min時，COD的去除率快速增加，且變化幅度很大;當反應時間超過15min時，COD的去除率的增加幅度逐漸變小。這是因為反應的最初階段，由于臭氧濃度較低，所以COD的去除率不高;隨著反應時間的延長，臭氧濃度不再是限制廢水處理效果的因素，此時由于過氧化氫的存在大大増加了高級氧化體系中羥基自由基的濃度，從而提高的了有機物降解速率;隨著反應時間的延長，過氧化氫消耗殆盡，COD的去除率趨于穩定。

五、總結

通過對鐵碳微電解法、厭氧生物法、高級氧化法三種廢水處理技術的COD去除率影響因素的探討。我們能夠進一步了解其在廢水處理中的最佳處理界限，為今后采油廢水處理奠定了一定基礎。

參考文獻：

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