化學(xué)混凝-Fenton氧化處理天然氣鉆井廢水實驗研究

【摘要】：天然氣鉆井廢水是產(chǎn)生于天然氣鉆探過程中的一種特殊工業(yè)廢水，通常含有溶解及分散油、重金屬鹽類、放射性物質(zhì)、有機和無機化學(xué)處理劑、泥沙等有毒、有害物質(zhì)，與石油鉆井廢水相比其有機物、揮發(fā)物及毒性都更高。如果不經(jīng)處理而直接將其排放至自然環(huán)境中，則會對周圍地表和地下環(huán)境帶來嚴(yán)重污染。傳統(tǒng)的生物處理法一般不適合直接處理天然氣鉆井廢水，往往需要通過物理化學(xué)預(yù)處理手段來提高廢水的可生化性，并降低廢水的有機負(fù)荷。本課題采用化學(xué)混凝—Fenton氧化(常規(guī)Fenton氧化、超聲波Fenton氧化及紫外光Fenton氧化)處理天然氣鉆井廢水，研究各處理流程的最佳工藝條件，探討有機污染物在各處理流程中的變化情況，并分析各處理流程的反應(yīng)機理。 化學(xué)混凝實驗表明，聚合硫酸鐵和聚合氯化鋁能夠有效去除鉆井廢水中的有機污染物和懸浮固體?？疾觳⒈容^了兩種絮凝劑的投加劑量、反應(yīng)初始pH值、助凝劑聚丙烯酰胺用量以及攪拌時間對混凝效果的影響。通過實驗確定聚合硫酸鐵預(yù)處理鉆井廢水的最佳工藝條件為：投藥量為20g/L，初始pH值為11，聚丙烯酰胺用量為30mg/L，快速攪拌時間和轉(zhuǎn)速分別為2min和250r/m，慢速攪拌時間和轉(zhuǎn)速分別為15min和50r/m，此時COD、BOD5、TOC、石油類、色度和懸浮固體的去除率分別為86.06%、45.54%、86.05%、98.88%、98.16%和99.03%。聚合氯化鋁預(yù)處理鉆井廢水的最佳工藝條件為：投藥量為25g/L，初始pH值為11，不投加聚丙烯酰胺，快速攪拌時間和速度分別為2min和250r/m，慢速攪拌時間和速度10min和50r/m，此時COD、BOD_5、TOC、石油類、色度和懸浮固體的去除率分別為90.09%、49.04%、89.41%、95.25%、99.92%和99.03%。 常規(guī)Fenton氧化實驗表明，常規(guī)Fenton氧化法能夠有效去除混凝預(yù)處理后廢水中的COD、TOC、BOD5、色度和UV254等污染指標(biāo)?？疾炝薍_2O_2/COD質(zhì)量比、H_2O_2/Fe~(2+)摩爾比、反應(yīng)初始pH值、反應(yīng)時間對Fenton氧化效果的影響。通過實驗確定Fenton試劑氧化處理混凝預(yù)處理后廢水的最佳工藝條件為：H_2O_2/COD質(zhì)量比為8，H_2O_2/Fe~(2+)摩爾比為25，反應(yīng)初始pH值為3，反應(yīng)時間為60min，此時COD、BOD_5、TOC和色度的去除率分別為68.9%、47.96%、55.74%和89.78%。 超聲波Fenton和紫外光Fenton氧化實驗表明，超聲波Fenton和紫外光Fenton氧化法比常規(guī)Fenton氧化法對有機物去除效率更高?？疾炝顺暪β蕦enton氧化法處理效率的影響，并研究了有機物去除率在超聲波Fenton和紫外光Fenton氧化法過程中的變化情況。超聲波Fenton氧化法對COD、BOD_5、TOC和色度的去除率分別為78.77%、65.59%、70.34%和94.67%；紫外光Fenton氧化法對COD、BOD_5、TOC和色度的去除率分別為81.77%、67.90%、73.19%和95.11%。 化學(xué)混凝法能有效去除廢水中絕大部分有機物和懸浮固體。氧化實驗中，有機物去除率大小順序分別為紫外光Fenton氧化＞超聲波Fenton氧化＞常規(guī)Fenton氧化。經(jīng)化學(xué)混凝和Fenton氧化法處理后，難降解有機物基本被降解為小分子有機物、二氧化碳和水，另外廢水的可生化性也從0.08提高到0.76。 【關(guān)鍵詞】：天然氣鉆井廢水 化學(xué)混凝 常規(guī)Fenton氧化 超聲波Fenton氧化 紫外光Fenton氧化
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：X741
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 1 緒論9-21
• 1.1 課題的研究背景及意義9-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-18
• 1.2.1 鉆井廢水來源及特點11-13
• 1.2.2 鉆井廢水處理方法及其發(fā)展趨勢13-18
• 1.3 課題研究目的、主要內(nèi)容和技術(shù)路線18-21
• 1.3.1 課題研究目的18-19
• 1.3.2 主要內(nèi)容和技術(shù)路線19-21
• 2 化學(xué)混凝預(yù)處理鉆井廢水實驗研究21-37
• 2.1 引言21-24
• 2.2 試驗材料與方法24-28
• 2.2.1 試驗材料24-26
• 2.2.2 測試指標(biāo)與方法26-27
• 2.2.3 試驗步驟27-28
• 2.3 試驗結(jié)果與討論28-36
• 2.3.1 絮凝劑用量對混凝效果影響28-31
• 2.3.2 反應(yīng)初始 pH 值對混凝效果影響31-32
• 2.3.3 助凝劑聚丙烯酰胺對混凝效果影響32-34
• 2.3.4 水力條件對混凝效果影響34-36
• 2.4 本章小結(jié)36-37
• 3 常規(guī) Fenton 氧化處理鉆井廢水實驗研究37-51
• 3.1 引言37-39
• 3.2 試驗材料與方法39-42
• 3.2.1 試驗材料39-40
• 3.2.2 測試指標(biāo)與方法40-41
• 3.2.3 試驗步驟41-42
• 3.3 試驗結(jié)果與討論42-49
• 3.3.1 不同 H2O2/COD 比值對 Fenton 氧化效果影響42-44
• 3.3.2 不同 H2O2/Fe2+比值對 Fenton 氧化效果影響44-46
• 3.3.3 不同初始 pH 值對 Fenton 氧化效果影響46-48
• 3.3.4 反應(yīng)時間對 Fenton 氧化效果影響48-49
• 3.4 本章小結(jié)49-51
• 4 超聲波 Fenton 和紫外光 Fenton 氧化處理鉆井廢水實驗研究51-65
• 4.1 引言51-53
• 4.2 試驗材料與方法53-55
• 4.2.1 試驗材料53-54
• 4.2.2 測試指標(biāo)與方法54
• 4.2.3 試驗步驟54-55
• 4.3 試驗結(jié)果與討論55-63
• 4.3.1 超聲功率對 US/Fenton 氧化效果的影響55-56
• 4.3.2 超聲輻射時間對 US/Fenton 氧化效果的影響56-58
• 4.3.3 紫外光輻射時間對 UV/Fenton 氧化效果的影響58-63
• 4.4 本章小結(jié)63-65
• 5 結(jié)論與展望65-67
• 5.1 主要結(jié)論65
• 5.2 后續(xù)研究工作展望65-67
• 致謝67-69
• 參考文獻69-79
• 附錄79
• A. 作者在攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄79

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