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微波技術(shù)在油田廢水處理中的應(yīng)用
為大家獻(xiàn)上微波技術(shù)在油田廢水處理中的應(yīng)用的論文，歡迎各位化學(xué)畢業(yè)的同學(xué)閱讀基于化學(xué)沉淀法處理高濃度氨氮廢水!
摘要： 通過對油田含油廢水的常規(guī)處理方法和微波誘導(dǎo)催化方法進(jìn)行比較，分析了運(yùn)用微波技術(shù)處理油田廢水的優(yōu)點(diǎn)及應(yīng)用前景。微波法處理油田廢水可適用于我國南北方各地區(qū)油田廢水的處理。
關(guān)鍵詞： 微波;催化;油田廢水;廢水處理
1 油田廢水的來源和特性
為獲得較高的采收率，我國各油田大部分開發(fā)井都采用注水開發(fā)方式，原油中含水率很高，東部油田采出液含水率已達(dá)90%[1]，在外輸或外運(yùn)之前須將水脫出，即為含油廢水，主要污染物為原油。含油廢水主要來自于原油脫水站及聯(lián)合站內(nèi)各種原油儲罐的罐底水、洗井作業(yè)水等[2]。油田廢水成分復(fù)雜，其中主要的有機(jī)污染物為石油類和各種添加劑。這些廢水如果不及時(shí)處理并回注或排放，不僅使油田地面設(shè)施不能正常運(yùn)行，而且會造成環(huán)境污染，影響油田安全生產(chǎn)，因此必須合理處理和利用含油廢水。目前大多數(shù)油田廢水經(jīng)處理后用于回注，其主要控制指標(biāo)是含油量和懸浮物。隨著國內(nèi)大部分油田進(jìn)入三次采油期，廢水的產(chǎn)生量不斷增加，一部分廢水需排到地表水體當(dāng)中，相應(yīng)地對外排廢水的COD指標(biāo)也提出了要求[3]。
2 油田廢水的常規(guī)處理方法及存在的問題
由于原油產(chǎn)地不同、生產(chǎn)工藝不同，油田廢水的水質(zhì)也存在很大差異。針對于油田廢水的特點(diǎn)，目前國內(nèi)所采取的處理方法有物理法、化學(xué)法、物理化學(xué)法和生物處理法。
2.1 物理法 物理法包括重力分離、離心分離、過濾、粗�；�、膜分離和蒸發(fā)等，重點(diǎn)是去除廢水中的礦物質(zhì)和大部分固體懸浮物、油類等。其中自然沉降除油罐、重力沉降罐、隔油池等重力分離技術(shù)已被廣泛采用[4]。但重力分離技術(shù)依靠油水比重差進(jìn)行重力分離，分離效果和沉淀時(shí)間有關(guān)，為取得較好的分離效果，所需設(shè)備體積較大，因此只適用于含油廢水的初級處理。
2.2 化學(xué)法 化學(xué)法是利用化學(xué)藥劑將廢水中一部分膠體和溶解性物質(zhì)(特別是乳化油)轉(zhuǎn)化為其他物質(zhì)而去除的方法。包括中和、化學(xué)氧化、化學(xué)還原、化學(xué)沉淀和電解法等[5]。其中化學(xué)氧化法去除COD目前國內(nèi)研究的較多。
2.3 物理化學(xué)法 物理化學(xué)法包括混凝、澄清、吸附、離子交換、氣浮等。其中混凝沉淀在油田廢水處理中應(yīng)用較多，即利用混凝劑對膠體的脫穩(wěn)作用，使膠體發(fā)生絮凝，從水中沉淀去除，可去除分散油和乳化油。此法處理效果好、工藝成熟，但占地面積大、污泥難處理。
2.4 生物法 生物法是利用微生物的生化作用，將復(fù)雜的有機(jī)物分解為簡單物質(zhì)，將有毒物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì)，從而使廢水得以凈化，此法主要可去除乳化油。油田廢水可生化性較差，且在我國東北和西北地區(qū)由于受到氣溫的影響，生物法有時(shí)不能達(dá)到預(yù)期的處理效果。
3 微波催化技術(shù)在油田廢水處理中的應(yīng)用
3.1 微波作用原理 微波指頻率為3×108～3×1011Hz，波長為1mm～1m的電磁波，具有反射、透射、干涉、衍射、偏振等現(xiàn)象，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、科學(xué)及醫(yī)學(xué)。在微波照射下，某種強(qiáng)烈吸收微波的“敏化劑”可把微波能傳給待反應(yīng)物質(zhì)而誘發(fā)化學(xué)反應(yīng)，使反應(yīng)速度達(dá)常規(guī)反應(yīng)的數(shù)十倍，甚至上百倍，這就是微波誘導(dǎo)催化反應(yīng)。很多常規(guī)條件不能進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)，在微波照射下也能夠很好的進(jìn)行，因此微波被廣泛應(yīng)用于各類化學(xué)反應(yīng)中。
目前，微波催化技術(shù)應(yīng)用于生活污水處理在我國南方部分地區(qū)已應(yīng)用于工程實(shí)際，并取得了較好的處理效果，而在處理難降解廢水和農(nóng)藥等有毒有害廢水的應(yīng)用上仍處于研究階段，但數(shù)據(jù)表明處理效果優(yōu)于沒有微波催化的傳統(tǒng)工藝。
3.2 微波法處理油田廢水的原理 將微波技術(shù)應(yīng)用在水處理方面，是近幾年新興的研究領(lǐng)域，它可以提高處理效率、縮短反應(yīng)時(shí)間，且不受地域、氣溫等條件的限制，尤其適合于我國北方高寒地區(qū)廢水處理。當(dāng)微波輻射與其他水處理技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用時(shí)產(chǎn)生“協(xié)同效應(yīng)”，可提高污水中污染物的去除率，加速處理進(jìn)程。目前將微波技術(shù)直接用于油田含油廢水處理的方式主要有三種：①氧化，主要是降解COD，在微波照射下利用氧化劑將有機(jī)物氧化為CO2和H2O;②絮凝，可去除SS、COD等，是利用微波催化加速絮凝反應(yīng)過程，同時(shí)提高絮凝效果;③破乳，可去除油類物質(zhì)，是利用微波的熱點(diǎn)效應(yīng)，使破乳劑和乳狀油所在點(diǎn)形成局部高溫，從而加速破乳過程。
3.3 微波法處理油田廢水的特點(diǎn) 微波對流體中物質(zhì)進(jìn)行選擇性加熱，對吸微波物質(zhì)有低溫催化作用;能夠加速流體中固、液分離;具有低溫殺菌、均勻加熱、迅速升溫、快速穿透等功能。達(dá)到去污除濁殺菌的效果，不產(chǎn)生二次污染。
微波催化處理油田廢水是對物理化學(xué)法的技術(shù)改進(jìn)。和傳統(tǒng)工藝相比主要有以下幾點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：①催化作用，加速化學(xué)反應(yīng)，其速率是傳統(tǒng)工藝的十倍以上;②殺菌作用，經(jīng)過微波法處理后的油田廢水中細(xì)菌個(gè)數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求，免去傳統(tǒng)工藝的消毒過程;③破乳作用，針對乳化油，微波具有破乳作用，有利于后期用重力法進(jìn)行油水的分離;④對PAM的混凝作用起到了一定的促進(jìn)作用;⑤與傳統(tǒng)的工藝相比，微波設(shè)備具有反應(yīng)速度快，占地少，可移動(dòng)操作，出水水質(zhì)高，不受氣溫、地域、水質(zhì)等條件的影響等優(yōu)點(diǎn)。
4 總結(jié)
近年來，由于環(huán)境污染造成的水資源短缺問題越來越嚴(yán)重，油田廢水的處理受到人們重視。我國較大的油田主要分布在東北和西北地區(qū)，由于氣候寒冷，傳統(tǒng)的水處理工藝不能達(dá)到預(yù)期效果，引入微波催化后，可縮短反應(yīng)時(shí)間、提高處理效率和出水水質(zhì)，并且處理效果不受氣溫影響，具有廣闊的應(yīng)用前景。但現(xiàn)有的微波設(shè)備生產(chǎn)技術(shù)尚不成熟，尤其在設(shè)備運(yùn)行過程中的微波泄露問題，必須預(yù)于重視。
參考文獻(xiàn)：
[1]陸金仁.采油污水COD化學(xué)組成剖析及歸趨模型[D].青島：中國海洋大學(xué)，2003.
[2]劉德緒.油田污水處理工程[M].北京：石油工業(yè)出版社，2001.
[3]柏景方.污水處理技術(shù)[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2006.
[4]董婕，梅凱.微波化學(xué)用于降解有機(jī)廢水研究進(jìn)展[J].西南給排水，2011，33(2)：28~32.
[5]Zhaohong Zhang，Yabo Shan，Jun Wang，et al. Investigation on the rapid degradation of congo red catalyzed by activated carbon powder under microwave irradiation[J]. Journal of Hazardous Materials，2007，147(1-2)：325~333.
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