目前油田废水处理采用传统的“物理过滤+生化处理”法，物理过滤采用核桃壳过滤器进行初级过滤，去除废水含油和SS等。生化处理采用活性污泥法，通过对有机污染物生物降解去除废水中COD。废水经初级过滤进入生化系统COD含量110～150mg/L、BOD含量50～70mg/L，B/C≤0.45。处理后废水COD含量60～80mg/L，总体去除率达到40％，但由于其可生化性一般，单纯靠上述方法很难再提升处理效果，不能满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)一级A标准中COD≤50mg/L的要求，需对现处理方法进行升级完善，进一步提升COD去除率。为此在现场开展了电磁EM高级催化氧化法去除油田外排废水COD的深度处理中试研究。
1、中试工艺设计
1.1 中试原理分析
电磁EM高级催化氧化法是利用电磁切变原理，改变废水中水分子、有机污染物分子和离子氛团簇结构，改变被处理废水的理化、分子力学性质，增强臭氧在废水中的溶解性能，提高臭氧与有机污染物的反应效率。反应器内添加贵重金属催化剂填料，废水在电磁(EM)切变场及专用催化剂的作用下直接激发产生羟基自由基(•OH)，其氧化还原电位E0=2.8eV，具有强的氧化性，可使废水中长链有机污染物化学键发生断裂，生成短链易降解有机污染物，大部分有机污染物被直接氧化降解为终产物CO2和H2O及中间态高活跃产物，从而有效去除废水中COD。
1.2 中试工艺设计
根据羊三木区块油田外排废水物性，试验工艺设计为两级三段。工艺流程示意见图1。
中试废水经提升泵提升至一级电磁EM高级催化氧化工艺段，此工艺段由3个高级催化氧化反应器串联而成。提升泵与反应器间设置EM发生器，反应器内添加贵重金属催化剂填料。通过射流泵对一级催化氧化发生器内废水进行循环，循环管道上设置EM专用射流器，臭氧发生器与其相连接，用于投加臭氧气体。含臭氧气体连同循环废水，在EM专用射流器反应器内混合后，分别进入3个高级催化氧化反应器，在贵重金属催化剂作用下，激发产生羟基自由基，在其高氧化电位作用下，部分难降解有机污染物发生断链反应形成短链易降解有机污染物，部分直接氧化生成CO2、H2O。
经过一级高级催化氧化处理后，废水已基本得到改性，形成存在大量反应活跃的中间态产物的改性废水，进入缓冲水池，经提升泵提升到二级高级催化氧化段对废水进行再处理，进一步去除废水COD，处理后出水由末端反应器上端出水口排出。
2、中试效果分析
2.1 中试参数设计
为最大限度接近生产实际，中试进水直接取自现处理系统出水，其COD含量60～80mg/L。中试设计规模500L/h，反应器内有效停留时间20min，含臭氧气体浓度130mg/L，最大进气量500L/h。兼顾处理效果与经济性，分4个阶段优化进水负荷与臭氧量，每阶段运行周期10天。
2.2 中试分析
初始阶段进水负荷为设计负荷的60％，进气量500L/h，臭氧总投放量为216mg/L，其中一级进气量250L/h，臭氧投加量108mg/L，二级进气量250L/h，臭氧投加量108mg/L。全程跟踪试验装置运行情况，对终端出水COD含量进行检测并做好记录。检测数据见表1。
分析表1数据，中试进水水质相对稳定，COD波动范围较小，平均值69.6mg/L。处理后废水COD平均值31.49mg/L，最低值26.80mg/L，最高值33.56mg/L。根据试验数据，对中试参数进行优化。为确保检测数据的可比性，此阶段只对臭氧投加量进行优化，其浓度保持不变，进气量调整为350L/h，臭氧总投加量152mg/L，较上一阶段减少64mg/L，其中一级进气量200L/h，臭氧投加量87mg/L，二级进气量150L/h，臭氧投加量65mg/L。继续运行10天，观察出水水质变化情况。中试出水检测数值见表2。
分析表2数据，中试进水水质没有出现变化，COD波动范围在63～80mg/L之间，平均值71mg/L。处理后废水COD平均值38.25mg/L，最低值35.90mg/L，最高值39.56mg/L。根据检测数据继续参数优化。中试进水量调整为满负荷，进气量恢复到500L/h，臭氧总投加量130mg/L，其中一级进气量250L/h，臭氧投加量65mg/L，二级进气量250L/h，臭氧投加量65mg/L，运行10天。中试出水COD检测数值见表3。
分析表3数据，中试进水COD波动范围依然在60～80mg/L之间，COD平均值67.9mg/L。处理后废水COD平均值37.80mg/L，最低值35.40mg/L，最高值39.75mg/L。继续对中试参数进一步优化，进水量保持满负荷，进气量优化为350L/h，臭氧总投加量91mg/L，较上一阶段减少39mg/L，其中一级进气量200L/h，臭氧投加量51mg/L，二级进气量150L/h，臭氧投加量40mg/L，运行10天。中试出水COD检测数值见表4。
分析表4数据，中试进水水质保持稳定，COD波动范围在60-80mg/L之间，平均值67.82mg/L，处理后废水COD平均值45.51mg/L，最低值39.94mg/L，最高值48.56mg/L。
4个阶段出水COD数值对比见图2，进水量与臭氧投加量关系见图3。
对4组试验数据进行对比分析，中试进水COD波动范围均在60～80mg/L之间，波动范围相对稳定，4个阶段的试验数据具有可比性。第一阶段进水量为设计进水量的60％，投加臭氧量达到216mg/L，在4个试验阶段中投放量最大，总体处理效果最优，出水COD平均值31.49mg/L，COD平均去除率54％；第二阶段臭氧量投加量较第一阶段减少64mg/L，出水COD平均值38.25mg/L，COD平均去除率37％；第三阶段进水量调整到满负荷，臭氧进气量调整到初始值500mg/L，臭氧投加量130mg/L，出水COD平均值37.8mg/L，与第二阶段相比，臭氧投加总量接近，处理效果接近；第四阶段满负荷运行，进气量调整到350mg/L，臭氧总投加量减少39mg/L，出水COD平均值45.51mg/L，COD平均去除率32％，基本满足设计要求，但检测数据明显偏上限值，去除率也明显下降，近下限值。
3、结论
采用电磁EM高级催化氧化法，在现场开展对油田废水深度处理的中试研究，共进行4阶段试验，对检测数据进行对比分析，得出如下结论：
结论1：电磁EM高级催化氧化法深度处理油田外排废水效果良好，处理后废水COD指标能够达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)一级A标准中COD≤50mg/L的要求。
结论2：相同进水量情况下，一定范围内臭氧投放量与处理效果正相关；相同臭氧投放量情况下，一定范围内进水量与处理效果负相关。（来源：中国石油大港油田公司第六采油厂）
