石油废水处理技术
1.1 石油废水处理现状
油田的水处理工艺,其流程一般为“隔油”、“过滤”和“隔油”、“浮选”(或旋流除油)“过滤”,即通常称为的“老三套”,其工艺主要是除去废水中的油和悬浮物。在很长一段时间内,此工艺流程被广泛地应用于各油田的采出水处理中,而且效果良好,处理后的水质一般都能达到回注水的要求。
1.2 油田采出水处置面临的问题
随着油田的发展,3次采油开始得到应用,特别是聚合物驱、三元复合驱采油得到广泛应用。聚合物使采出水的粘度增大,乳化油更加稳定;表面活性剂使油珠严重乳化,微小油珠很难凝聚,造成油水分离的难度增大,使得常规的水处理方法很难奏效。大庆油田采出水中聚合物的浓度最高达到400~500mg/L,粘度达0.8~1.2mPaS。随着3次采油面积的扩大,采出水中聚合物、表面活性剂含量会不断增加,到时采出水的处理难度会进一步加大。
采油废水的产生量随着油田综合含水率的提高而不断增加,部分采油废水必须择放到环境中去,因此排放水必须达到国家的排放标准。如果一些特性油田废水如稠油污水和高含氯废水等要外排,COD值达标难度将会很大,因为以往的采油废水的处理工艺只针对于水中的SS和石油类污染物。在今后相当长的一段时间内,COD达标排放将是石油企业采油废水达标排放较为困难的问题。
针对石油废水目前的处理状况,应开发与之配套的石油废水处理工艺以满足生产需要和排放要求。根据石油废水的特性,介绍几种处理技术及工艺。
(一)物理法
1.格栅:格栅应设置在污水处理场的废水进水口处,或设在污水提升泵前。用来阻挡粗大固形物如草木、垃圾、塑料、纤维物等,以防止机泵、管道及后续设备的阻塞或破坏。
2.沉淀:沉淀池一般分为平流式、竖立式、辅流式和斜板式沉淀池。初次沉淀池作为一级处理,是生物处理的预处理设施,在此,将污水中密度较大的悬浮物进行沉淀分离的主要设施。石油企业常采用沉淀池或沉降罐处理钻井和采油废水,去除其中的悬浮固体物质。
二次沉淀池是生物处理过程必不可少的构筑物,在石化企业的污水处理场得到了广泛的采用。主要是用来去除生物处理过程中产生的污泥,从而得到澄清的处理水,同时为生物处理设备提供一定浓度的回流污泥。
(二)化学法
1.中和法:所谓中和法,就是采用一定的手段,调节含酸或含碱废水的PH值,使其呈中性反应的方法,石油化工厂的一些生产装置和辅助设施,常排出含酸、碱废水,如油品的水洗水、化学药剂设施排水、油罐的水洗水、锅炉水处理和酸碱泵房的排水等。在一般情况下,碱性废水的PH值在11-12之间,酸性废水的PH值为1-2。当采用投药中和法时,需加入适当的酸碱药剂。处理酸性废水常用石灰石、电石、NACO3等药剂,当投机石灰石或石渣时,产生的污泥量很大。处理碱性废水时需用工业硫酸、盐酸、硝酸。如用废酸作中和药剂则比较经济。
2、混凝:在水处理中,向水中投加混凝剂以破坏水中胶体颗粒的稳定状态,在一定水力条件下,通过胶粒间以及其他微粒间的相互碰撞和聚集,从而形成易于从水中分离的絮状物,如油、流、砷、镉、表面活性物质、放射性物质、浮游生物和藻类等。
混凝过程的药剂可分为混凝剂、助凝剂两大类。混凝剂包括两类,一是无机盐类,如聚合氯化铝、聚合氯化铝铁二是高分子絮凝剂,如聚丙烯酰胺等;助凝剂包括三类,一是酸碱类,如石灰石等,二是絮凝核心类,如二氧化硅、活性炭、各种粘土、沉淀污泥等,三是氧化剂类,如氯、臭氧等。?混凝剂、助凝剂及其他药剂的选择,应根据被处理水的工艺试验,或参照类似被处理水的运行经验来确定。
3.氧化:目前在石油化工行业的废水处理中,常采用空气氧化法进行含硫化物的预处理,采用臭氧氧化法进行排放水的三级处理,以确保排放水达标。
(三)、生化处理
1、污水厌氧生物处理法
污水厌氧生物处理法又称“厌氧消化”,是利用厌氧微生物以降解污水中的有机污染物,使污水净化的方法。其机理是在厌氧细菌的作用下将污泥中的有机物分解,最后产生甲烷和二氧化碳等气体。完全厌氧消化过程可分三个阶段:①污泥中的固态有机化合物借助于从厌氧菌分泌出的细胞外水解酶得到溶解,并通过细胞壁进入细胞,在水解酶的催化下,将多糖、蛋白质、脂肪分别水解为单糖、氨基酸、脂肪酸等;②在产酸菌的作用下,将第一阶段的产物进一步降解为较简单的挥发性有机酸,如乙酸、丙酸、丁酸等;③在甲烷菌的作用下,将第二阶段产生的挥发酸转化成甲烷和二氧化碳。影响因素有温度、pH值、养料、有机毒物、厌氧环境等。厌氧生物处理的优点:处理过程消耗的能量少,有机物的去除率高,沉淀的污泥少且易脱水,可杀死病原菌,不需投加氮、磷等营养物质。但是,厌氧菌繁殖较慢,对毒物敏感,对环境条件要求严格,最终产物尚需需氧生物处理。近年来,常应用于高浓度有机污水生化处理。
2、污水需氧生物处理
污水需氧生物处理法是利用需氧微生物(主要是需氧细菌)分解污水中的有机污染物,使污水无害化的污水生化处理方法。其机理是,当污水同微生物接触后,水中的可溶性有机物透过细菌的细胞壁和细胞膜而被吸收进入菌体内;胶体和悬浮性有机物则被吸附在菌体表面,由细菌的外酶分解为溶解性的物质后,也进入菌体内。这些有机物在菌体内通过分解代谢过程被氧化降解,产生的能量供细菌生命活动的需要;一部分氧化中间产物通过合成代谢成为新的细胞物质,使细菌得以生长繁殖。处理的最终产物是二氧化碳、水、氨、硫酸盐和磷酸盐等稳定的无机物。处理时,要供给微生物以充足的氧和各种必要的营养源如碳、氮、磷以及钾、镁、钙、硫、钠等元素;同时应控制微生物的生存条件,如pH宜为6.5~9,水温宜为10~35℃等。主要方法有活性污染法、生物膜法、氧化塘法等。
(三)膜技术
膜技术是当今水处理研究中最活跃的领域,其应用广泛。针对于含油废水具有易乳化、难降解等特点,可以用膜分离方法达到其理想的处理效果。
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