油田廢水去除COD電磁催化氧化技術(shù)
目前油田廢水處理采用傳統(tǒng)的“物理過濾+生化處理”法,物理過濾采用核桃殼過濾器進(jìn)行初級過濾,去除廢水含油和SS等。生化處理采用活性污泥法,通過對有機(jī)污染物生物降解去除廢水中COD。廢水經(jīng)初級過濾進(jìn)入生化系統(tǒng)COD含量110~150mg/L、BOD含量50~70mg/L,B/C≤0.45。處理后廢水COD含量60~80mg/L,總體去除率達(dá)到40%,但由于其可生化性一般,單純靠上述方法很難再提升處理效果,不能滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918―2002)一級A標(biāo)準(zhǔn)中COD≤50mg/L的要求,需對現(xiàn)處理方法進(jìn)行升級完善,進(jìn)一步提升COD去除率。為此在現(xiàn)場開展了電磁EM高級催化氧化法去除油田外排廢水COD的深度處理中試研究。
1、中試工藝設(shè)計(jì)
1.1 中試原理分析
電磁EM高級催化氧化法是利用電磁切變原理,改變廢水中水分子、有機(jī)污染物分子和離子氛團(tuán)簇結(jié)構(gòu),改變被處理廢水的理化、分子力學(xué)性質(zhì),增強(qiáng)臭氧在廢水中的溶解性能,提高臭氧與有機(jī)污染物的反應(yīng)效率。反應(yīng)器內(nèi)添加貴重金屬催化劑填料,廢水在電磁(EM)切變場及專用催化劑的作用下直接激發(fā)產(chǎn)生羥基自由基(?OH),其氧化還原電位E0=2.8eV,具有強(qiáng)的氧化性,可使廢水中長鏈有機(jī)污染物化學(xué)鍵發(fā)生斷裂,生成短鏈易降解有機(jī)污染物,大部分有機(jī)污染物被直接氧化降解為終產(chǎn)物CO2和H2O及中間態(tài)高活躍產(chǎn)物,從而有效去除廢水中COD。
1.2 中試工藝設(shè)計(jì)
根據(jù)羊三木區(qū)塊油田外排廢水物性,試驗(yàn)工藝設(shè)計(jì)為兩級三段。工藝流程示意見圖1。
中試廢水經(jīng)提升泵提升至一級電磁EM高級催化氧化工藝段,此工藝段由3個(gè)高級催化氧化反應(yīng)器串聯(lián)而成。提升泵與反應(yīng)器間設(shè)置EM發(fā)生器,反應(yīng)器內(nèi)添加貴重金屬催化劑填料。通過射流泵對一級催化氧化發(fā)生器內(nèi)廢水進(jìn)行循環(huán),循環(huán)管道上設(shè)置EM專用射流器,臭氧發(fā)生器與其相連接,用于投加臭氧氣體。含臭氧氣體連同循環(huán)廢水,在EM專用射流器反應(yīng)器內(nèi)混合后,分別進(jìn)入3個(gè)高級催化氧化反應(yīng)器,在貴重金屬催化劑作用下,激發(fā)產(chǎn)生羥基自由基,在其高氧化電位作用下,部分難降解有機(jī)污染物發(fā)生斷鏈反應(yīng)形成短鏈易降解有機(jī)污染物,部分直接氧化生成CO2、H2O。
經(jīng)過一級高級催化氧化處理后,廢水已基本得到改性,形成存在大量反應(yīng)活躍的中間態(tài)產(chǎn)物的改性廢水,進(jìn)入緩沖水池,經(jīng)提升泵提升到二級高級催化氧化段對廢水進(jìn)行再處理,進(jìn)一步去除廢水COD,處理后出水由末端反應(yīng)器上端出水口排出。
2、中試效果分析
2.1 中試參數(shù)設(shè)計(jì)
為最大限度接近生產(chǎn)實(shí)際,中試進(jìn)水直接取自現(xiàn)處理系統(tǒng)出水,其COD含量60~80mg/L。中試設(shè)計(jì)規(guī)模500L/h,反應(yīng)器內(nèi)有效停留時(shí)間20min,含臭氧氣體濃度130mg/L,最大進(jìn)氣量500L/h。兼顧處理效果與經(jīng)濟(jì)性,分4個(gè)階段優(yōu)化進(jìn)水負(fù)荷與臭氧量,每階段運(yùn)行周期10天。
2.2 中試分析
初始階段進(jìn)水負(fù)荷為設(shè)計(jì)負(fù)荷的60%,進(jìn)氣量500L/h,臭氧總投放量為216mg/L,其中一級進(jìn)氣量250L/h,臭氧投加量108mg/L,二級進(jìn)氣量250L/h,臭氧投加量108mg/L。全程跟蹤試驗(yàn)裝置運(yùn)行情況,對終端出水COD含量進(jìn)行檢測并做好記錄。檢測數(shù)據(jù)見表1。
分析表1數(shù)據(jù),中試進(jìn)水水質(zhì)相對穩(wěn)定,COD波動范圍較小,平均值69.6mg/L。處理后廢水COD平均值31.49mg/L,最低值26.80mg/L,最高值33.56mg/L。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù),對中試參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。為確保檢測數(shù)據(jù)的可比性,此階段只對臭氧投加量進(jìn)行優(yōu)化,其濃度保持不變,進(jìn)氣量調(diào)整為350L/h,臭氧總投加量152mg/L,較上一階段減少64mg/L,其中一級進(jìn)氣量200L/h,臭氧投加量87mg/L,二級進(jìn)氣量150L/h,臭氧投加量65mg/L。繼續(xù)運(yùn)行10天,觀察出水水質(zhì)變化情況。中試出水檢測數(shù)值見表2。
分析表2數(shù)據(jù),中試進(jìn)水水質(zhì)沒有出現(xiàn)變化,COD波動范圍在63~80mg/L之間,平均值71mg/L。處理后廢水COD平均值38.25mg/L,最低值35.90mg/L,最高值39.56mg/L。根據(jù)檢測數(shù)據(jù)繼續(xù)參數(shù)優(yōu)化。中試進(jìn)水量調(diào)整為滿負(fù)荷,進(jìn)氣量恢復(fù)到500L/h,臭氧總投加量130mg/L,其中一級進(jìn)氣量250L/h,臭氧投加量65mg/L,二級進(jìn)氣量250L/h,臭氧投加量65mg/L,運(yùn)行10天。中試出水COD檢測數(shù)值見表3。
分析表3數(shù)據(jù),中試進(jìn)水COD波動范圍依然在60~80mg/L之間,COD平均值67.9mg/L。處理后廢水COD平均值37.80mg/L,最低值35.40mg/L,最高值39.75mg/L。繼續(xù)對中試參數(shù)進(jìn)一步優(yōu)化,進(jìn)水量保持滿負(fù)荷,進(jìn)氣量優(yōu)化為350L/h,臭氧總投加量91mg/L,較上一階段減少39mg/L,其中一級進(jìn)氣量200L/h,臭氧投加量51mg/L,二級進(jìn)氣量150L/h,臭氧投加量40mg/L,運(yùn)行10天。中試出水COD檢測數(shù)值見表4。
分析表4數(shù)據(jù),中試進(jìn)水水質(zhì)保持穩(wěn)定,COD波動范圍在60-80mg/L之間,平均值67.82mg/L,處理后廢水COD平均值45.51mg/L,最低值39.94mg/L,最高值48.56mg/L。
4個(gè)階段出水COD數(shù)值對比見圖2,進(jìn)水量與臭氧投加量關(guān)系見圖3。
對4組試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析,中試進(jìn)水COD波動范圍均在60~80mg/L之間,波動范圍相對穩(wěn)定,4個(gè)階段的試驗(yàn)數(shù)據(jù)具有可比性。第一階段進(jìn)水量為設(shè)計(jì)進(jìn)水量的60%,投加臭氧量達(dá)到216mg/L,在4個(gè)試驗(yàn)階段中投放量最大,總體處理效果最優(yōu),出水COD平均值31.49mg/L,COD平均去除率54%;第二階段臭氧量投加量較第一階段減少64mg/L,出水COD平均值38.25mg/L,COD平均去除率37%;第三階段進(jìn)水量調(diào)整到滿負(fù)荷,臭氧進(jìn)氣量調(diào)整到初始值500mg/L,臭氧投加量130mg/L,出水COD平均值37.8mg/L,與第二階段相比,臭氧投加總量接近,處理效果接近;第四階段滿負(fù)荷運(yùn)行,進(jìn)氣量調(diào)整到350mg/L,臭氧總投加量減少39mg/L,出水COD平均值45.51mg/L,COD平均去除率32%,基本滿足設(shè)計(jì)要求,但檢測數(shù)據(jù)明顯偏上限值,去除率也明顯下降,近下限值。
3、結(jié)論
采用電磁EM高級催化氧化法,在現(xiàn)場開展對油田廢水深度處理的中試研究,共進(jìn)行4階段試驗(yàn),對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析,得出如下結(jié)論:
結(jié)論1:電磁EM高級催化氧化法深度處理油田外排廢水效果良好,處理后廢水COD指標(biāo)能夠達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918―2002)一級A標(biāo)準(zhǔn)中COD≤50mg/L的要求。
結(jié)論2:相同進(jìn)水量情況下,一定范圍內(nèi)臭氧投放量與處理效果正相關(guān);相同臭氧投放量情況下,一定范圍內(nèi)進(jìn)水量與處理效果負(fù)相關(guān)。(來源:中國石油大港油田公司第六采油廠)