混凝-Fenton法处理采油污水
1 前 言
油田开发过程中伴随着原油的采出，部分地层水也随原油一同返回到地面，这部分水被称为采油污水。它不仅含油浓度高，还溶入了许多无机盐类、腐殖酸类、多环芳烃、挥发酚类和苯类物质；而且还含有在油水分离过程中加入的许多化学处理药剂。通常，这类废水经处理后重新回注地下。目前，国内油田的开发已基本进入中后期，部分油田综合含水率已高达90%，污水产量已远远大于地层回注能力。注采平衡的破坏使污水达标外排已成为亟需解决的问题。
国内采油废水处理技术主要针对石油类和颗粒物的去除。常用的处理工艺有：重力分离、离心分离、浮选、混凝和过滤。这些工艺能较好地除去水体中的石油类、悬浮颗粒和部分有机污染物，但很难达到外排水质要求。
近年来，膜分离技术和活性炭吸附技术开始用于油田采出水处理以满足外排要求。但由于其处理成本高、再生难，在使用上受到一定的限制。要大面积推广应用还有待于其材料的改进和成本的降低。此外，利用生物氧化技术处理采油废水也已有大量研究，并在可生化性好的区域展开应用。但是，采出水性质随地层的差异有较大的区别，生物处理技术不能普遍适用。
Fenton反应，即H2O2在Fe2+存在下的分解反应，作为一种能够迅速释放出氧化能力很强的OH•的方法在废水处理方面得到了广泛的应用。本文对混凝-Fenton技术处理采油污水进行了研究，评价了不同条件对有机物的去除效果，并通过反应中水样GC2MS色谱图的分析探讨了该方法对有机物的去除机理。
2 实 验
2.1 实验材料与仪器
2.1.1 实验水样
采油污水取自胜利油田，运回后在4℃下保存。原水水质见表1。
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2.1.2 材 料
实验中所用的H2O2、硫酸亚铁均为分析纯；聚合铝(PAC)碱化度为60%，聚丙烯酰胺(PAM)分子量1400万；二氯甲烷为农残级。
2.1.3 仪 器
紫外可见光分光光度计(日立3010型，日本)；精密pH计(TOA，日本)；气相Π质谱仪(GC5890ⅡΠ5972MSD，HP公司)；TOC2500(Shimadzu，日本)；旋转蒸发器(上海)。
2.2 实验方法
2.2.1 混凝实验
混凝实验于六联混凝搅拌器中进行。在120rΠmin快速搅拌下向500mL的水样中加入一定量的PAC，反应5min后加入一定量PAM，以30rΠmin慢速搅拌10min。然后，静置15min并取其上清液进行分析和后续氧化实验。
2.2.2 Fenton氧化实验
取混凝后水样500mL于恒温反应器中(t=45℃)，在快速搅拌下加入一定量的H2O2和Fe2+，启动Fenton反应。反应中保持溶液pH=3.0。
2.2.3 GCΠMS分析
取100或200mL采油废水，以二氯甲烷为萃取液，分别在酸性、碱性和中性条件下进行萃取，用旋转蒸发器浓缩萃取液至1.0mL。色谱分析条件：HP25弹性石英毛细管柱(60m×0.32m×0.17μm)；进样口温度280℃，无分流进样1μL或2μL；初始温度75℃并恒定14min，然后以15℃Πmin升至150℃，再以2℃Πmin升至300℃并保持45min。载气为氦气，柱压25psi。电子轰击源：EI电子倍增器电压(EMV)，1841eV。质谱调谐物：十氟苯基膦(DFTTP)，数据采集和处理系统为HPChemstation。
4 结 论
(1)混凝2Fenton法可以有效地去除采油污水中的有机物质。PAC最佳投加量为600mgΠL，Fenton试剂的最佳配比为H2O2∶Fe=50mmolΠL∶1mmolΠL。Fenton处理过程中，TOC的去除率随Fe2+和H2O2浓度的增大而升高。
(2)经GC2MS分析表明：Fenton过程初期，TOC的快速降低应归功于铁的水解吸附。随后TOC的下降主要是由于OH•的氧化作用。
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