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催化氧化技术在石化废水处理中的应用

发布时间:2022-6-21 10:46:13  中国污水处理工程网

  一、催化氧化技术研究现状

  催化氧化技术按照催化氧化的原理大致可以分为:湿式催化氧化法、光催化氧化法、均相催化氧化法、多相催化氧化法4种。本质上,这4种催化氧化法都是通过对氧化剂的分解产生催化作用,从而加快与氧化剂之间的化学反应,某些强氧化可以在催化作用下,产生更强氧化性的基团,能够氧化分解高浓度难解的基团,因此催化氧化法是石油化工废水处理的广泛应用的一项新技术之一。

  二、催化氧化技术在废水处理中的应用

  1.催化氧化技术在石油废水处理中的应用

  油田废水经过沉降、混凝、气浮、斜板过滤、除油等工艺可以实现油水分离,但是经过上述流程的处理,水中的含油量不满足排放标准要求,因此还需要进行深度处理。

  张海燕等以纳米级TiO2半导体为光催化剂、以中压汞灯为光源,对含油污水中油进行光催化降解处理,研究了催化剂晶体结构、粒度、用量、pH值以及与Fe或H2O2并存是对降解效果的影响:研究结果表明:纳米级TiO2光催化剂具备较好的光催化降解油的活性;光催化降解油的活性与催化剂粒度、锐钛矿型晶体结构含量成正比;油的光催化降解程度与催化剂用量多少有关,催化氧化剂的用量有一个最佳值,用量过少和过多都会使得油的光催化降解程度降低;油的降解率与污水初始pH值成反比;当TiO2与Fe针或H2O2共存时,相同光照时间条件下,油的去除率可以提高5%~16%,油去除率达98%以上。

  石油废水处理中COD的达标排放是环保治理的难题之一。刘春英等利用活性炭对有机污染物的吸附作用以及铜的催化作用,降低有机物分解的活化能,并利用曝气增加污水中的溶解氧对废水进行氧化,从而减低废水的COD,实现排放;研究了超声波/紫外(uS/uv)光协同催化氧化水中对废水中氯苯酚的降解处理效果,以及超声波声强、饱和气体种类、和催化剂投加量、反应温度、溶液初始pH等因素对废水中氯苯酚降解速率的影响;研究结果表明:US/UV协同催化氧化处理比单独的超声波处理、光化学处理效果好,废水中氯苯酚的降解速率可以提高1.5至1.7倍,因此声光联合技术具有明显的协同效应。

  在油气田钻探过程中会产生大量的钻井废液,钻井废液经固液分离处理后产生的废水具有高COD、高色度、高矿化度、高含油量等特点,必须进行进一步进行处理。马文臣等采用Fenton法对钻井废水进行了催化氧化处理。研究结果表明:双氧水与铁盐的摩尔比例、双氧水与初始COD的摩尔比、pH值以及反应时间对废水COD、色度的去除率都有较大的影响;经过处理后,废水的COD去除率可达80%以上,色度去除率可达98%以上。

  钻井废水是钻井过程中产生的主要污染物之一,由于钻井过程中加入了大量的处理剂,处理剂的种类多样,因此使得钻井具有复杂性、多样性、分散性的特点,同时具有高色度、高悬浮物、高COD、稳定性高的特点。张现斌等采用混凝.催化氧化技术对钻井废水进行了的深度处理实验研究。通过对钻井废水的混凝处理,去除了废水中的绝大多数污染物;在催化氧化处理过程中,采用Fenton催化技术降低了钻井废水中cOD;结果表明,钻井废水经过深度处理后,色度、悬浮物、COD均有明显的降低,,达到综合污水排放二级标准(GB8978—1996);该技术具有工艺简单、处理效果好的特点,能较好地适应钻井作业的流动性和分散性。

  2.催化氧化技术在化工废水处理中的应用

  韦朝海等采用Fenton试剂催化氧化、非均相催化剂(用人造石吸附硝基苯制成),同时引入紫外光处理含硝基苯废水;研究结果表明:Fenton反应过程中产生的铁离子的复合物对硝基苯具有很好的选择性,人造石吸附硝基苯并制成非均相催化剂具有较好的催化作用,引入的紫外光可以进一步降低废水的CODc。采用此方法不仅可以提高对硝基苯的降解率,而且还能够加快反应速率,硝基苯的降解速率可以提高4倍,由l7.48mg/(L·min)提高至71.22mg/(L·min),反应5min的硝基苯去除率可以提高10倍,由9.74%提高至91.79%。

  随着钢铁工艺的发展,焦化废水产生量逐渐增多。焦化废水的组成复杂,含有酚类、多环芳烃等有机物,这些成分对生物有毒,且难降解。光催化氧化法是通过光激发半导体催化剂产生光电子和光生空穴,由此引发一系列氧化还原反应,降解有机物,从而达到降低废水的COD指标。目前国内常用普通的生化技术处理此类废水,但是处理后的水质色度仍然很高,并且含有大量的有机物,难降解,不能满足排放标准。

  许海燕等对Fenton.混凝催化氧化反应处理焦化废水的影响因素进行实验探索,并对实验过程中废水进行了紫外扫描,考察了实验过程中的反应进程;研究结果表明:焦化废水在Fenton试剂的催化氧化下产生了易被混凝沉降的中间产物;控制适当的温度,在适当的酸碱度,以及适量的Fenton试剂、混凝剂的条件下,CODc的去除率能够达到87.30%,色度的去除率达到99.45%,CODc、色度指标均满足排放标准。

  刘红等以TiO2为催化剂、H2O2为氧化剂,在紫外光照射下,采用多相光催化氧化法对焦化废水进行处理,考察了影响C0D去除率的各种因素,得出了最优工艺条件;研究结果表明:该法可以使焦化厂二沉池废水的COD由350.3mg/L降低至53.1mg/L,COD去除率为84.8%。

  三、结论及展望

  催化氧化技术具有氧化能力强、氧化过程无选择性等特点,在石油、化工废水处理中具有良好的应用前景,但还需要通过联合光、声、电等深度处理技术,不断提高各种催化氧化技术的处理效率并降低成本,因此还需要对催化氧化技术进行深入的研究,以达到处理效果与经济成本的最优化的目的。(来源:中海油能源发展股份有限公司安全环保分公司)

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