三元污水处理技术

Posted 2023-01-15 污水处理

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三元复合驱采油技术实施后，采出液成分复杂，其中含有大量的原油、悬浮固体(泥沙、有机物、胶质、沥青质、石蜡等重质油类和胶体)、聚合物、表面活性剂和碱。随着采出液含水量的升高，碱、表面活性剂和聚合物不断返出，油水乳化严重，导致处理难度加大。

三元复合驱采出液的处理难点在于解决水中的高含量聚合物、表面活性剂的作用效果，打破采出液中的O/W 稳定体系，降低黏度，使原油聚并，促进悬浮物快速沉降，原油上浮。为了提高采出液的油水分离效果，开展了梯度高级氧化技术处理三元复合驱采出液的研究攻关。

1 技术原理

梯度高级氧化技术的基础是传统的高级氧化技术，即利用活性极强的自由基(如·OH）氧化分解水中有机污染物的除污染技术。羟基自由基·OH的标准氧化还原电位高达2.8 V，比其他常见的氧化剂(F2除外)具有更高的氧化能力，使水中的有机物质迅速被氧化而得到降解，并最终氧化分解为CO2和H2O，使有机污水的COD值大大降低，对水中高稳定性、难降解的有机污染物尤为有效[1]。

针对三元污水的特点，梯度高级氧化技术能同时对采出液中的聚合物、表面活性剂进行梯度氧化处理。在梯度高级氧化反应器的高效作用下，高级复合氧化剂产生大量的羟基自由基及其他具有强氧化性的中间价态产物，形成具有梯度氧化性的氧化物质复合群。这些氧化性物质的氧化性能具有阶梯性和互补性，它们共同对水中大分子聚合物进行氧化，使大分子聚合物发生断裂，极大降低这些大分子聚合物对水中胶体、悬浮物和石油等的保护作用，使胶体脱稳、聚并，由于水中大分子聚合物的大量消解，采出液的黏度降低。同时，大量羟基自由基和中间价态氧化性物质对水中的表面活性剂具有强氧化作用，能够有效降低水中的表面活性剂含量，将污水中O/W乳化油稳定体系打破，迫使水中不易析出的石油成分析出聚并，促进油水分离。

2 三元污水处理

三元污水的处理难点在于解决水中高含量的聚合物、表面活性剂的共同作用效果。为研究梯度氧化技术处理三元污水的可行性，开展了室内实验及现场试验研究。

2.1 室内实验

梯度高级氧化水处理技术复合其他水处理工艺的除油、悬浮物效果均较好，在复合药剂投加量为0.08% 时，处理效果最好，含油去除率达到53.18%，含油量由41.20 mg/L 降至16.17 mg/L，悬浮物含量降至17.3 mg/L。梯度高级氧化技术处理三元污水室内实验数据表明，该技术对采出污水的破乳效果良好，破乳时间短[2]。其详细实验数据见表1。

表1 梯度高级氧化处理三元污水室内实验数据

2.2 现场试验

2.2.1试验流程

在某三元污水处理站，开展了处理量为3 m3/h的现场试验。将梯度高级氧化出水通入过滤罐，用以考察通过梯度高级氧化反应器处理后的三元污水过滤后的出水水质。试验设备由梯度高级氧化反应器（产生臭氧，与复合药剂共同产生不同氧化性物质，对污水进行氧化处理）、缓冲池、箱式搅拌反应池、过滤罐(砂滤)和污水泵组成[3]，其处理流程如图1 所示。

图1 三元采出污水试验流程

2.2.2测试数据

污水经氧化处理并经过滤后，采出污水的平均表活剂浓度由143.80 mg/L 降至14.80 mg/L，对表活剂的平均去除率为89.71%；平均聚合物浓度由1 034.8 mg/L 降至178.50 mg/L，聚合物的平均去除率为82.75%；采出污水的黏度由6.70～8.20 mPa·s降至1 mPa·s 左右。同时，梯度高级氧化处理工艺对硫化物也具有一定的去除效果，采出污水的硫化物含量由30.87 mg/L 降至22.7 mg/L，对硫化物的平均去除率为25.67%。

梯度高级氧化技术解决了污水中聚合物浓度、表面活性剂浓度、黏度高的问题，使后续处理工艺去除污水中的油、悬浮物更加容易。该技术对三元污水中油及悬浮物的去除效果也十分明显，采出污水的平均含油量由56.9 mg/L 降至4.8 mg/L，对油的平均去除率为90%；采出污水的平均悬浮物含量由194.8 mg/L 降至22.7 mg/L，对悬浮物的平均去除率为88.34%。

数据表明，梯度高级氧化技术凭借其高效、针对性的氧化性能，能够有效去除污水中的聚合物和表面活性剂。。

2.2.3试验结果

试验表明，该技术能够显著降低污水中表面活性剂含量，平均去除率达到90%以上，从而使采出液中稳定的O/W 体系脱稳，达到促进油、水分离的目的；并且能够高效去除水中聚合物，平均去除率达到82%以上，使污水黏度大幅降低，在提高污水中悬浮物沉降速度的同时，使水中油珠加速上浮至污水表面。三元污水经梯度高级氧化处理后，采用常规的污水处理工艺，即可满足污水站外输水质要求。

3 结语

梯度高级氧化技术能够有效去除三元污水中的聚合物和表面活性剂，具有较强的改善水质特性，降低后续工艺处理难度，应用前景广阔。

该技术反应迅速，水力停留时间短，采用不同参数、不同药剂进行复合使用，可以针对不同性质的采出液、污水进行有效处理，与传统的水处理方法相比适应性优势明显。