光催化氧化—混凝技术处理含弱凝胶采油污水的实验研究

【摘要】：含弱凝胶采油污水具有粘度高、油水乳化严重、水中油滴及固体悬浮物的乳化稳定性强等特点,在分离和电脱水过程中使得油水分离速度减慢,破乳剂的破乳效果变差,此类污水处理难度较大,采用目前的常规处理方法(如混凝、电化学、沉降与过滤等),效果不甚明显,并且此类污水量正在逐年增多,因此,有效地处理弱凝胶调驱后采油污水正引起人们的重视。 本文首先采用光催化氧化法对弱凝胶及含弱凝胶采油污水进行光催化氧化降解研究,对影响反应的各种因素进行了分析,并对反应动力学进行了初步探讨研究。研究结果表明,光催化氧化法对弱凝胶有很好的降解降粘效果,处理后弱凝胶的降解率达到95%,弱凝胶粘度可降到1.2mPa.s;该法对含弱凝胶采油污水的COD去除率也很高,采用UV/Fenton体系,污水的COD去除率可达到75%,在UV/Fenton试剂的基础上引入草酸盐和空气可进一步提高反应的效率,COD去除率可分别提高到83%和86%。 为了进一步提高污水的处理效率并降低成本,本文根据污水的特点及工艺要求提出了光催化氧化-混凝联合技术处理含弱凝胶采油污水的方法,首先将光催化氧化法(UV/Fenton/曝气体系)作为一种预处理手段,先对污水进行氧化破胶处理,再用混凝剂进行混凝处理。实验结果表明,氧化预处理最佳条件为:H_2O_2加量200mg/L,Fe~(2+)与H_2O_2的摩尔比为1:20,pH=3,反应温度30℃,曝气30分钟;混凝处理处理最佳条件:混凝剂的加量120mg/L,pH值8-10之间,反应温度30℃～50℃,搅拌时间120s～150s,搅拌速度90r/min。经联合方法处理后,污水中油的去除率达到99%,污水的含油量小于10mg/L,达到了回注标准。同时采用联合工艺处理有效的降低了混凝剂和氧化剂的用量、又提高处理效率,可克服单纯采用光催化氧化法处理成本高和单纯采用混凝法处理效率低的缺点,是一种行之有效的处理方法。 【关键词】：含弱凝胶采油污水 光催化氧化 UV/Fenton试剂 破胶 混凝 联合处理技术
【学位授予单位】：西南石油学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：X741
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 本文的研究目的及意义8-9
• 1.2 采油污水的特点及处理现状9-11
• 1.2.1 采油污水的特点9
• 1.2.2 采油污水的处理技术9-11
• 1.2.3 采油污水的处理工艺11
• 1.2.4 采油污水处理的发展趋势11
• 1.3 含弱凝胶采油污水的特点及处理现状11-14
• 1.3.1 含弱凝胶采油污水的特点11-12
• 1.3.2 含弱凝胶采油污水油水乳化机理12-13
• 1.3.3 含弱凝胶采油污水的处理现状及发展方向13-14
• 1.4 本文的主要研究内容及创新点14-16
• 1.4.1 本文的主要研究内容14
• 1.4.2 本文的创新点14-16
• 2 光催化氧化技术与混凝技术概述16-26
• 2.1 光催化氧化技术概述16-21
• 2.1.1 UV／H_2O_2光化学氧化技术16-17
• 2.1.2 半导体光催化氧化技术17
• 2.1.3 UV／Fenton催化氧化技术17-21
• 2.2 混凝技术概述21-26
• 2.2.1 混凝的基础理论21-23
• 2.2.2 混凝作用机理23-24
• 2.2.3 絮凝剂研究现状及进展24-26
• 3 光催化氧化法对弱凝胶的氧化降解研究26-33
• 3.1 实验材料及方法26-28
• 3.1.1 主要药品及仪器26
• 3.1.2 实验及分析方法26-28
• 3.2 UV／Fenton氧化降解弱凝胶的影响因素分析28-32
• 3.2.1 H_2O_2浓度对弱凝胶降解的影响28-29
• 3.2.2 Fe~(2+)浓度对弱凝胶降解的影响29-30
• 3.2.3 pH值对弱凝胶降解的影响30
• 3.2.4 温度对弱凝胶降解的影响30-31
• 3.2.5 不同氧化体系对弱凝胶降解及降粘效果31-32
• 3.3 本章小结32-33
• 4 光催化氧化法对含弱凝胶采油污水的降解研究33-53
• 4.1 实验材料与方法33-34
• 4.1.1 主要药品及仪器33
• 4.1.2 实验及分析方法33-34
• 4.2 UV／Fenton体系对含弱凝胶采油污水的降解研究34-39
• 4.2.1 H_2O_2浓度对污水COD去除效果的影响34-35
• 4.2.2 Fe~(2+)浓度对污水COD去除效果的影响35-36
• 4.2.3 初始pH值对污水COD去除效果的影响36-37
• 4.2.4 温度对污水COD去除效果的影响37-38
• 4.2.5 紫外光对污水COD去除效果的影响38-39
• 4.3 UV／草酸铁／H_2O_2体系对含弱凝胶采油污水的降解研究39-42
• 4.3.1 C_2O_4~(2-)浓度对污水COD去除效果的影响40
• 4.3.2 H_2O_2浓度对COD去除效果的影响40-41
• 4.3.3 pH值对污水COD去除效果的影响41-42
• 4.3.4 紫外光对污水COD去除效果的影响42
• 4.4 UV／Fenton／曝气体系对含弱凝胶采油污水的降解研究42-45
• 4.4.1 曝气时间的确定43
• 4.4.2 曝气对污水COD去除效果的影响43-44
• 4.4.3 各种反应体系的比较44-45
• 4.5 光催化氧化法降解含弱凝胶采油污水的机理探讨45-46
• 4.6 UV／Fenton法降解含弱凝胶采油污水的动力学研究46-51
• 4.6.1 UV／Fenton试剂降解含弱凝胶采油污水的动力学模型46-47
• 4.6.2 UV／Fenton反应动力学的影响因素分析47-51
• 4.7 本章小结51-53
• 5 光催化氧化-混凝联合技术对含弱凝胶采油污水的处理53-63
• 5.1 实验材料及方法53-54
• 5.1.1 主要药品及仪器53-54
• 5.1.2 实验及分析方法54
• 5.2 单独方法对含弱凝胶采油污水的处理54-56
• 5.2.1 单独光催化氧化法的除油效果54-55
• 5.2.2 单独混凝法的除油效果55-56
• 5.3 联合方法对含弱凝胶采油污水的处理56-60
• 5.3.1 预处理中氧化剂加量对除油效果的影响56-57
• 5.3.2 混凝剂的用量对除油效果的影响57
• 5.3.3 pH值对除油效果的影响57-58
• 5.3.4 反应温度对除油效果的影响58-59
• 5.3.5 搅拌时间对除油效果的影响59
• 5.3.6 搅拌速度对除油效果的影响59-60
• 5.3.7 联合法与单独法处理效果的比较60
• 5.4 氧化-混凝法处理含弱凝胶采油污水机理探讨60-62
• 5.4.1 氧化破胶机理60-61
• 5.4.2 UV／Fenton试剂中Fe~(3+)混凝机理61
• 5.4.3 PAFSS混凝吸附机理61-62
• 5.5 本章小结62-63
• 6 结论与建议63-65
• 6.1 结论与认识63-64
• 6.2 建议64-65
• 致谢65-66
• 参考文献66-70

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