空气催化氧化法处理高含硫气田废水的研究

Ｅｎｅｒｇｙ　ｃｏｎｓｅｒｖａｔ　ｉ　ｏｎ　ａｎｄ　ｅｎｖ　ｉ　ｒｏｎｍｅｎｔａ　Ｉ　ｐｒｏｔｅｃｔ　ｉ　Ｏｎ节能环保９３●　空气催化氧化法处理高含硫气田废水的研究　石芙蓉　（宁夏建筑设计研究院有限公司　宁夏银川　７５０００４）　中图分类号：Ｓ２１０文献标识码：Ｂ　文章编号１００７—６３４４（２０１６）１２－００９３—０１　摘要：研究了空气催化氧化法对高含硫气田废水中硫化物的去除效果，试验表明当催化剂ＭｎＳＯ４的投加量为废水中硫化物（Ｓ　。）　质量的１０％、ｐＨ值为１３￣１４、反应温度为室温、反应时间为３０ＩＩｌｉｎ时，该方法对硫化物的去除率接近８０％。　关键词：空气催化氧化法；高含硫废水；硫化物的去除　随着国内天然气开采速度的加快和天然气处理厂的兴建，天然气处理厂高含　硫气田废水量相应增加，对环境的压力逐渐加大，高含硫气田废水的处理变得亟　不可待。　９　Ｉ　１８　Ｉ　７８　Ｉ　６０　Ｉ　２２　ｌ　［０１８．９５　Ｉ　５９３．７　Ｉ　４１．７３　注：（１）该值为试验当天所测值。　（２）２２℃为试验当天的室温。　目前，国内外处理含硫废水的方法很多，如碱吸收法、沉淀法、气提法、生　化法、氧化法等”　。废水中硫化物的质量浓度为２０００ｍ　以上时，一般采用碱吸　收法、沉淀法或气提法处理，且能回收其中的硫化物。废水中硫化物的质量浓度　为５Ｏｍｇ，Ｌ以下时，一般采用生化法处理，处理后的废水能达到排放标准要求。废　水中硫化物的质量浓度为５０—２ｏ０ｍｇ几时，国外趋向于采用湿式氧化法处理，其产　物主要为硫酸盐，但该法能耗大，对设备材质要求苛刻　，国内企业不宜采用。关　于炼油、石化及制革业的高含硫生产废水的处理报道，自上世纪８０年代便络绎不　２．１催化剂投加量对硫化物去除率的影响　研究表明，ｃｕｓｏ４、ＦｅＳＯ　、Ｍｎｓｏ４和ＣｏＣ１　四种金属盐催化剂中，从技术和经　济两方面考虑，ＭｎＳＯ　具有最高的性价比，其催化效果好且价格较便宜　。因此我　们选择ＮｎＳＯ　作为本次试验的催化剂，按照废水中硫化物（Ｓ　一）质量的５％、１０％　和１５％改变ＭｎＳｏ４的投加量，考察这一因素对硫化物去除率的影响。　由表２中的试验结果证明，催化剂ＭｎＳＯ　的用量为硫化物量的１０％时，脱硫　效果最显著，选取硫酸锰投加量为硫化物（Ｓ　一）的１０％。　２．２曝气量对硫化物去除率的影响　理论上氧化ｌｋｇ硫化物（Ｓ　）约需ｌｋｇＯ：，相当于４ｍ　空气中的氧气。本实验　中氯离子和硫离子的浓度较高，废水中的含盐量很高，水的粘度太大，很大程度　地降低了气液传质速度，为了保证反应能够较快的进行，必须加大曝气强度，考　虑到实验室现有条件，我们选择曝气量为６、１２、１８Ｌ，瑚ｉｎ进行研究。　由表２可知，当曝气量为１８Ｌ，ｍｉｎ时，硫化物的去除率最高。说明随着曝气　绝，而针对天然气产业高含硫气田废水的处理研究几近为零，此次试验模拟的实　际气田废水中硫化物的浓度为１０４０ｍ￣，不在上述范围内，探索采用空气氧化法　进行处理，研究该方法的处理效果，为以后的研究奠定基础。　１试验方法　１．１试验原水　根据中国石油西南油气田分公司重庆气矿万州采输气作业区峰【ｘ】７．１井、云安　０１２．２井和重庆气矿忠县采输气作业区的宝ｌ井的气田废水的水质分析报告，选取　污水综合排放标准（ＧＢ８９７８．１９９６）中一级标准要求超标的物质，在实验室配制未　强度的增加，废水中硫化物的去除速度加快，硫化物浓度降低速率有所提高。　２．３反应时间对硫化物去除率的影响　反应时间在ｌＯｍｉｎ之内时，废水中硫化物的氧化反应为快速反应阶段，随着　时间的延长，反应速度逐渐变缓，在温度为２５℃时，反应时间超过２Ｏｍｉｎ后，硫　化物的去除率几无增加　。根据试验结果，我们可以看出最佳去除率对应的反应时　间为３０ｒａｉｎ，因此确定试验方法的反应时间为３０ｍｉｎ。　２．４温度对硫化物去除率的影响　根据阿仑尼乌斯公式，水温升高会加速硫化物的氧化，加快反应进程。张军，　处理的原气田废水（以下简称原废水）作为试验原水，物质的浓度见表１　表１气田废水中超标物质浓度表　序号　指标　浓度值　添加物　污水综合排放标准　是否超标　（ｍｇ／Ｌ）　１　ｐＨ　５．８　稀硫酸　一级标准　６—９　２　３　硫化物　硫酸盐　１．０４Ｘ１０　３２５　Ｘ１０　Ｎ赴Ｓ　Ｎａ２Ｓ０　１．Ｏ　超标　关宏讯等人　研究表明，水温在２Ｏ　４ｏ℃之内对硫化物去除的影响不显著。因此本　试验选定室温２２℃为试验温度。　２．５最佳反应条件废水中硫化物的去除率　４　氯化物　１．１１　Ｘ１０　ＮａＣｌ　５　６　Ｃ０Ｄｃ　Ｂ０Ｄ５　１．２５　Ｘ　１０　３．４２×１０　甲醇　甲醇　６０　２０　超标　超标　表２中显示的第８组试验的条件，为我们选定的最佳试验条件，即催化剂ＭｎＳＯ　的投加量为废水中硫化物（ｓ　）质量的１０％、ｐＨ值为１３～１４、反应温度为室温、　反应时间为３０ｒａｉｎ，此条件下硫化物的去除率接近８０％，这说明空气催化氧化法对　硫化物有很好的去除效果，在很大程度上减轻了后续处理工艺的压力。　注：除ｐＨ值外，其余单位均为ｍｇ门Ｌｏ　１．２试验方法　量取配制好的废水５００ｍＬ于ｌＬ烧杯中，投加催化剂ＭｎＳＯ　，采用砂芯曝气头　向废水中通人空气进行反应。反应完成后，取上清液稀释，测定硫化物的浓度，　废水中硫化物含量采用对氨基二甲基苯胺光度法（Ａ）法　测定。　３小结　①试验研究证明，采用空气催化氧化法能有效地去除气田废水中的硫化物，　催化剂ＭｎｓＯ　的投加量、曝气量、反应时闻、ｐＨ值和反应温度对硫化物的去除率　的影响，确定了催化氧化法除田废水的最佳反应条件，即：催化剂ＭｎＳＯ　的投加　量为废水中硫化物（Ｓ　）质量的１０％、ｐＨ值为ｌ３—１４、反应温度为室温、反应时　间为３０ｒａｉｎ。　２结果与讨论　正交试验的试验与计算结果见表２。　表２空气催化氧化法正交试验结果表　因素　处理前废水中　处理后废水中　试验　ＭｎＳ０　反应时间　温度　硫化物含量“’　硫化物含量　去除率　组号　曝气量　投加量　ｔ　Ｔ‘　（％）　（Ｕｍｉｎ）　（ｍｇ，Ｌ）　（ｍ　Ｌ）　（ｍ　（ａｉｒｎ）　６０　②试验结果表明，空气催化氧化法对高含硫气田废水有明显的去除效果，其　对硫化物的去除率接近８０％，大大减轻了对后续处理工艺的压力。　③由于时间的关系，未考察氯离子对试验的干扰影响和此法对ＣＯＤ的去除效　果，还需进一步探讨。　参考文献　［１】杜永家．含硫废水处理综述【Ｊ］．染料工业，１９９３，３６（１）：５４￣５６．　（℃）　２２　１　６　２６　ｌＯｌ８．９５　５０８．６５　５０．０８　２　３　４　６　６　ｌ２　５２　７８　２６　ｌ０　３０　３０　２２　Ｚ２　２２　１０１８．９５　１０１８．９５　ｌＯ１８．９５　４５Ｉ．９５　２７９．Ｏ１５　３５２．７２５　５５．６４　７２．６２　６５．３８　［２］张军，童仕唐．采用絮状锰悬浊液催化剂空气氧化处理含硫废水【Ｊ］．化工环保　２００ｌ，２ｌ（６）：３１６－３１９．　５　６　７　８　１２　１２　１８　１８　５２　７８　２６　５２　６０　１０　１Ｏ　３０　２２　２２　２２　２２　１０１８．９５　１０１８．９５　１０１８．９５　１０１８．９５　６５０．４　２７９．０１５　２７６．１８　２０８．１４　３６．１７　７２．６２　７２．９Ｏ　７９．５７　［３］中华人民共和国卫生部．污水综合排放标准（ＧＢ８９７８—１９９６）【ｓ】，ｌ９９６．　【４］国家环保总局．水和废水监测分析方法（第四版　厦ｌ北京：中国环境科学出版　社．２０ｏ２．　［５］关宏讯，邱熔处等人．催化氧化法处理高浓度含硫废水的研究［Ｊ］．兰州铁道学　院学报（自然科学版），２００３，２２（６）：２１～２３．