深度处理油田污水COD研究进展

发布时间:2018-4-2 18:14:50

  早在20世纪三四十年代,电化学方法就已应用于处理含重金属离子的污水[1]。至20世纪60年代后期,随着有机电化学理论研究的深入以及新型涂层电极的问世,电化学方法对含酚、萘和蒽醌磺酸污水、垃圾渗滤液、纺织染料污水、油田含油污水以及各种较难处理的工业污水中COD等均具有较高的降解能力,与其他污水处理方法比较,电化学方法具有适应面广、可控性强、操作方便、绿色环保等优点,但也具有能耗大、成本高、有机物分解不彻底等缺点。目前,与国外电化学水处理技术相比,国内的研究应用还显得比较分散、不系统,效率低;随着电化学氧化法在有机污水处理方面研究的不断深入,研究工作的热点在去除生物不相容有机污水COD的研究与应用较多。海上油田含油污水中含有微量溶于水在醇类、苯系衍生物和多环芳烃化合物等,生产污水经过深度降解处理后,其COD值大幅度下降,但是仍不能满足渤海湾环保的排放要求,此时污水中醇类有机物很少,而多环芳烃类、苯系物类、酚类和酯类化合物的相对含量则会增加,生化法难以降解法去除,电化学法利用具有催化活性的电极氧化去除水中污染物,最终使其COD值到达规定的一级排放标准50mg/L以下。

  电化学法去除COD的机理

  电化学法的基本理论是利用污染物在电极上直接发生电化学反应或电极表面产生的强氧化性活性物从而使污染物发生氧化还原转变的间接电化学转化,有机污水进入电解系统进行电解处理,其电极反应如下。

  阳极反应:在高的阳极电位(或高槽电压)条件下产生HO·自由基,并析出氧气及氯气。

  H2O→HO·+H++e

  4OH-→2H2O+O2+4e

  2Cl-→Cl2+2e

  析出的氯立即与阴极上产生的NaOH发生二次

  反应,生成次氯酸钠。

  Cl2+2NaOH→NaCl+NaClO+H2O

  有机物在阳极上(或紧密靠近阳极区)发生氧化断链反应,或与有强氧化能力的羟基自由基发生氧化反应,小分子量的有机物也有可能在阳极上直接电氧化生成CO2和H2O,有机物的断链产物在整个溶液区域进一步被NaClO氧化;同时,电解产生氢氧化物絮体能够凝聚水中的胶体物质形成絮凝沉淀将其去除,

  进一步达到降解COD的目的。

  阴极反应:阴极上析出氢气并产生OH-离子。

  2H2O+2e→2OH-+H2

  产生的氢气具有气浮作用,能将含油污水中的油珠和部分有机物悬浮至水面,从而实现含油污水的净化。具体联系污水宝或参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。

  国内外电化学去除COD的研究现状

  近年来,国内外研究工作者已广泛将电化学法用

  于油田污水、生活污水以及各种工业污水COD的去除,并取得了较好的实验效果。李海涛等利用钛基钌铱锰锡钛多元氧化物涂层电极作阳极,钛作阴极,采用电化氧化法对含有苯系衍生物和多环芳烃化合物的海洋油田污水进行处理,实验结果表明,污水的电化学氧化指数(EOI)为0.228,电化学耗氧量(EOD)为1.794g/g,其电化学氧化度为75.3%,COD由591.8mg/L降至100mg/L以下。杨永军等则利用自制的小型试验装置将电化学-超声化学技术对胜利油田含油污水进行处理,COD由原来的3300mg/L下降到61mg/L。刘珊等采用RuSn阳极,不锈钢阴极对生活污水进行处理。当电解质浓度45g/L,pH为8,电流密度为60mA/cm2,温度22℃时,COD的去除率达86.22%(84mg/L),浊度去除率80%,悬浮固体去除率94%,细菌去除率99%。王真和孙红营则对焦化污水进行电化学处理,都将COD降至100mg/L以下。垃圾渗滤液和染料污水等工业污水一直都是水处理技术中的难题。Li-choungChiang等利用三维Sn-Pd-Ru/TiO2阳极对垃圾渗滤液进行电化学氧化处理,结果表明,电流密度15A/dm2,NaCl浓度7500mg/L,时间240min,COD的去除率达到92%。Chih-TaWang等利用活性炭纤维阳极与Fe2+,H2O(2Fen-ton)相结合的方法对染料污水中的COD进行去除,电流密度为3.2mA/cm2,氧气曝气速率150cm3·min,pH为3,温度20℃,Fe2+浓度为2mmol,时间240min,COD的去除率为75.2%。

  海上油田及陆上终端对于外排污水COD含量的指标控制非常严格,三维电极电化学方法能够产生大量的活性物质H2O2及·OH自由基,使污水中的有机物发生快速氧化反应及自由基链反应,从而有效的用于降解含油污水COD,达到排放要求。ChenWu等利用三维电极(不锈钢1Cr18Ni9Ti和颗粒活性炭)对含PAM的油田污水进行电化学处理,实验发现,电流I=1.0A,时间t=90min,PAM含量0.1%,粒子电极(颗粒活性炭)填充量m=980g,粒子电极粒径准=5mm,主电极间距d=5.0cm时,COD的去除率达96.0%,由1622.9mg/L下降至64.3mg/L。WangCan等利用三维电极对工业污水中的二次污水进行处理,Ti/pbO2和不锈钢,实验结果表明,在电流密度5mA/cm2,电压11.1V,时间60min,COD由92mg/L降至50mg/L以下,达到污水综合排放标准。

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