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微波技術在油田廢水處理中的應用
為大家獻上微波技術在油田廢水處理中的應用的論文，歡迎各位化學畢業的同學閱讀基于化學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處理方法和微波誘導催化方法進行比較，分析了運用微波技術處理油田廢水的優點及應用前景。微波法處理油田廢水可適用于我國南北方各地區油田廢水的處理。
關鍵詞： 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井都采用注水開發方式，原油中含水率很高，東部油田采出液含水率已達90%[1]，在外輸或外運之前須將水脫出，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合站內各種原油儲罐的罐底水、洗井作業水等[2]。油田廢水成分復雜，其中主要的有機污染物為石油類和各種添加劑。這些廢水如果不及時處理并回注或排放，不僅使油田地面設施不能正常運行，而且會造成環境污染，影響油田安全生產，因此必須合理處理和利用含油廢水。目前大多數油田廢水經處理后用于回注，其主要控制指標是含油量和懸浮物。隨著國內大部分油田進入三次采油期，廢水的產生量不斷增加，一部分廢水需排到地表水體當中，相應地對外排廢水的COD指標也提出了要求[3]。
2 油田廢水的常規處理方法及存在的問題
由于原油產地不同、生產工藝不同，油田廢水的水質也存在很大差異。針對于油田廢水的特點，目前國內所采取的處理方法有物理法、化學法、物理化學法和生物處理法。
2.1 物理法 物理法包括重力分離、離心分離、過濾、粗粒化、膜分離和蒸發等，重點是去除廢水中的礦物質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已被廣泛采用[4]。但重力分離技術依靠油水比重差進行重力分離，分離效果和沉淀時間有關，為取得較好的分離效果，所需設備體積較大，因此只適用于含油廢水的初級處理。
2.2 化學法 化學法是利用化學藥劑將廢水中一部分膠體和溶解性物質(特別是乳化油)轉化為其他物質而去除的方法。包括中和、化學氧化、化學還原、化學沉淀和電解法等[5]。其中化學氧化法去除COD目前國內研究的較多。
2.3 物理化學法 物理化學法包括混凝、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用較多，即利用混凝劑對膠體的脫穩作用，使膠體發生絮凝，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，將復雜的有機物分解為簡單物質，將有毒物質轉化為無毒物質，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由于受到氣溫的影響，生物法有時不能達到預期的處理效果。
3 微波催化技術在油田廢水處理中的應用
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、偏振等現象，廣泛應用于工業、科學及醫學。在微波照射下，某種強烈吸收微波的“敏化劑”可把微波能傳給待反應物質而誘發化學反應，使反應速度達常規反應的數十倍，甚至上百倍，這就是微波誘導催化反應。很多常規條件不能進行的化學反應，在微波照射下也能夠很好的進行，因此微波被廣泛應用于各類化學反應中。
目前，微波催化技術應用于生活污水處理在我國南方部分地區已應用于工程實際，并取得了較好的處理效果，而在處理難降解廢水和農藥等有毒有害廢水的應用上仍處于研究階段，但數據表明處理效果優于沒有微波催化的傳統工藝。
3.2 微波法處理油田廢水的原理 將微波技術應用在水處理方面，是近幾年新興的研究領域，它可以提高處理效率、縮短反應時間，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廢水處理。當微波輻射與其他水處理技術聯合應用時產生“協同效應”，可提高污水中污染物的去除率，加速處理進程。目前將微波技術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過程，同時提高絮凝效果;③破乳，可去除油類物質，是利用微波的熱點效應，使破乳劑和乳狀油所在點形成局部高溫，從而加速破乳過程。
3.3 微波法處理油田廢水的特點 微波對流體中物質進行選擇性加熱，對吸微波物質有低溫催化作用;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。達到去污除濁殺菌的效果，不產生二次污染。
微波催化處理油田廢水是對物理化學法的技術改進。和傳統工藝相比主要有以下幾點優點：①催化作用，加速化學反應，其速率是傳統工藝的十倍以上;②殺菌作用，經過微波法處理后的油田廢水中細菌個數遠遠低于出水水質標準要求，免去傳統工藝的消毒過程;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行油水的分離;④對PAM的混凝作用起到了一定的促進作用;⑤與傳統的工藝相比，微波設備具有反應速度快，占地少，可移動操作，出水水質高，不受氣溫、地域、水質等條件的影響等優點。
4 總結
近年來，由于環境污染造成的水資源短缺問題越來越嚴重，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，由于氣候寒冷，傳統的水處理工藝不能達到預期效果，引入微波催化后，可縮短反應時間、提高處理效率和出水水質，并且處理效果不受氣溫影響，具有廣闊的應用前景。但現有的微波設備生產技術尚不成熟，尤其在設備運行過程中的微波泄露問題，必須預于重視。
參考文獻：
[1]陸金仁.采油污水COD化學組成剖析及歸趨模型[D].青島：中國海洋大學，2003.
[2]劉德緒.油田污水處理工程[M].北京：石油工業出版社，2001.
[3]柏景方.污水處理技術[M].哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，2006.
[4]董婕，梅凱.微波化學用于降解有機廢水研究進展[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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