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微波技术在油田废水处理中的应用
为大家献上微波技术在油田废水处理中的应用的论文，欢迎各位化学毕业的同学阅读基于化学沉淀法处理高浓度氨氮废水!
摘要： 通过对油田含油废水的常规处理方法和微波诱导催化方法进行比较，分析了运用微波技术处理油田废水的优点及应用前景。微波法处理油田废水可适用于我国南北方各地区油田废水的处理。
关键词： 微波;催化;油田废水;废水处理
1 油田废水的来源和特性
为获得较高的采收率，我国各油田大部分开发井都采用注水开发方式，原油中含水率很高，东部油田采出液含水率已达90%[1]，在外输或外运之前须将水脱出，即为含油废水，主要污染物为原油。含油废水主要来自于原油脱水站及联合站内各种原油储罐的罐底水、洗井作业水等[2]。油田废水成分复杂，其中主要的有机污染物为石油类和各种添加剂。这些废水如果不及时处理并回注或排放，不仅使油田地面设施不能正常运行，而且会造成环境污染，影响油田安全生产，因此必须合理处理和利用含油废水。目前大多数油田废水经处理后用于回注，其主要控制指标是含油量和悬浮物。随着国内大部分油田进入三次采油期，废水的产生量不断增加，一部分废水需排到地表水体当中，相应地对外排废水的COD指标也提出了要求[3]。
2 油田废水的常规处理方法及存在的问题
由于原油产地不同、生产工艺不同，油田废水的水质也存在很大差异。针对于油田废水的特点，目前国内所采取的处理方法有物理法、化学法、物理化学法和生物处理法。
2.1 物理法 物理法包括重力分离、离心分离、过滤、粗粒化、膜分离和蒸发等，重点是去除废水中的矿物质和大部分固体悬浮物、油类等。其中自然沉降除油罐、重力沉降罐、隔油池等重力分离技术已被广泛采用[4]。但重力分离技术依靠油水比重差进行重力分离，分离效果和沉淀时间有关，为取得较好的分离效果，所需设备体积较大，因此只适用于含油废水的初级处理。
2.2 化学法 化学法是利用化学药剂将废水中一部分胶体和溶解性物质(特别是乳化油)转化为其他物质而去除的方法。包括中和、化学氧化、化学还原、化学沉淀和电解法等[5]。其中化学氧化法去除COD目前国内研究的较多。
2.3 物理化学法 物理化学法包括混凝、澄清、吸附、离子交换、气浮等。其中混凝沉淀在油田废水处理中应用较多，即利用混凝剂对胶体的脱稳作用，使胶体发生絮凝，从水中沉淀去除，可去除分散油和乳化油。此法处理效果好、工艺成熟，但占地面积大、污泥难处理。
2.4 生物法 生物法是利用微生物的生化作用，将复杂的有机物分解为简单物质，将有毒物质转化为无毒物质，从而使废水得以净化，此法主要可去除乳化油。油田废水可生化性较差，且在我国东北和西北地区由于受到气温的影响，生物法有时不能达到预期的处理效果。
3 微波催化技术在油田废水处理中的应用
3.1 微波作用原理 微波指频率为3×108～3×1011Hz，波长为1mm～1m的电磁波，具有反射、透射、干涉、衍射、偏振等现象，广泛应用于工业、科学及医学。在微波照射下，某种强烈吸收微波的“敏化剂”可把微波能传给待反应物质而诱发化学反应，使反应速度达常规反应的数十倍，甚至上百倍，这就是微波诱导催化反应。很多常规条件不能进行的化学反应，在微波照射下也能够很好的进行，因此微波被广泛应用于各类化学反应中。
目前，微波催化技术应用于生活污水处理在我国南方部分地区已应用于工程实际，并取得了较好的处理效果，而在处理难降解废水和农药等有毒有害废水的应用上仍处于研究阶段，但数据表明处理效果优于没有微波催化的传统工艺。
3.2 微波法处理油田废水的原理 将微波技术应用在水处理方面，是近几年新兴的研究领域，它可以提高处理效率、缩短反应时间，且不受地域、气温等条件的限制，尤其适合于我国北方高寒地区废水处理。当微波辐射与其他水处理技术联合应用时产生“协同效应”，可提高污水中污染物的去除率，加速处理进程。目前将微波技术直接用于油田含油废水处理的方式主要有三种：①氧化，主要是降解COD，在微波照射下利用氧化剂将有机物氧化为CO2和H2O;②絮凝，可去除SS、COD等，是利用微波催化加速絮凝反应过程，同时提高絮凝效果;③破乳，可去除油类物质，是利用微波的热点效应，使破乳剂和乳状油所在点形成局部高温，从而加速破乳过程。
3.3 微波法处理油田废水的特点 微波对流体中物质进行选择性加热，对吸微波物质有低温催化作用;能够加速流体中固、液分离;具有低温杀菌、均匀加热、迅速升温、快速穿透等功能。达到去污除浊杀菌的效果，不产生二次污染。
微波催化处理油田废水是对物理化学法的技术改进。和传统工艺相比主要有以下几点优点：①催化作用，加速化学反应，其速率是传统工艺的十倍以上;②杀菌作用，经过微波法处理后的油田废水中细菌个数远远低于出水水质标准要求，免去传统工艺的消毒过程;③破乳作用，针对乳化油，微波具有破乳作用，有利于后期用重力法进行油水的分离;④对PAM的混凝作用起到了一定的促进作用;⑤与传统的工艺相比，微波设备具有反应速度快，占地少，可移动操作，出水水质高，不受气温、地域、水质等条件的影响等优点。
4 总结
近年来，由于环境污染造成的水资源短缺问题越来越严重，油田废水的处理受到人们重视。我国较大的油田主要分布在东北和西北地区，由于气候寒冷，传统的水处理工艺不能达到预期效果，引入微波催化后，可缩短反应时间、提高处理效率和出水水质，并且处理效果不受气温影响，具有广阔的应用前景。但现有的微波设备生产技术尚不成熟，尤其在设备运行过程中的微波泄露问题，必须预于重视。
参考文献：
[1]陆金仁.采油污水COD化学组成剖析及归趋模型[D].青岛：中国海洋大学，2003.
[2]刘德绪.油田污水处理工程[M].北京：石油工业出版社，2001.
[3]柏景方.污水处理技术[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2006.
[4]董婕，梅凯.微波化学用于降解有机废水研究进展[J].西南给排水，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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