隨著現(xiàn)代社會(huì)對(duì)能源的需求及消耗普遍提高,石油行業(yè)為提高其采收率會(huì)將額外的水注入到儲(chǔ)層中保持水壓,由此產(chǎn)生大量壓裂返排液。這些廢液的主要特征是組分較為復(fù)雜,污染物的類型眾多,主要表現(xiàn)在廢水中含有較高的懸浮固體,礦化度及有機(jī)物,給壓裂返排液的處理增加了一定的難度。通過(guò)對(duì)長(zhǎng)慶油田第五采油廠(定邊)油田壓裂返排液污染成分分析,表明:壓裂返排液呈弱酸性,懸浮物質(zhì)高達(dá)596 mg/L,有機(jī)物濃度高達(dá)4400 mg/L,并且可生化性低,離子色譜的測(cè)定結(jié)果表明廢水含鹽量非常高。因此針對(duì)此油田壓裂返排液的特點(diǎn),選用絮凝法對(duì)廢水進(jìn)行預(yù)處理,以去除其中的懸浮固體;經(jīng)絮凝沉淀處理之后對(duì)廢水進(jìn)行深度處理,包括Fenton氧化處理和納米ZnO光催化處理,去除廢水中高濃度的難降解有機(jī)物。對(duì)每步工藝操作參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,得出如下結(jié)論:(1)采用絮凝沉降工藝得到的最佳處理?xiàng)l件為:當(dāng)廢水的pH=7,藥劑投加量為PAC1.5 g/L,PAM 0.03 g/L,攪拌強(qiáng)度為250 r/min時(shí),廢水的COD從4400 mg/L降至1991 mg/L,COD的去除率達(dá)到了54.75%,SS從589 mg/L降至18 mg/L,去除率達(dá)到96.9%,Ca~(2+)、Mg~(2+)去除率達(dá)59.87%,43.83%,Cl~-去除率達(dá)到47.01%。絮凝機(jī)理的初步探究通過(guò)對(duì)絮體形貌及絮體強(qiáng)度的分析,得出在最佳處理?xiàng)l件下的絮體團(tuán)聚狀態(tài)較好,支化結(jié)構(gòu)更加明顯,因此絮凝物更容易聚集并因此吸附更多的顆粒物質(zhì)。(2)Fenton氧化得到的最佳處理?xiàng)l件為:每100ml壓裂返排液中,FeSO_4·7H_2O投加量為0.4 g,H_2O_2投加量為4ml,pH值為4,增加紫外光照75min時(shí),COD的去除效率最高,可達(dá)73.73%,處理之后的COD值降為523 mg/L。采用利用統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件Design Expert V7.1.3,通過(guò)響應(yīng)面法模擬出最佳的處理?xiàng)l件為:當(dāng)FeSO_4·7H_2O投加量為0.47 g、H_2O_2投加量為4.35 ml和pH值為4.01時(shí),模擬壓裂廢水的COD去除率可達(dá)到79.09%,與實(shí)測(cè)值接近,說(shuō)明模型擬合效果較好。在最佳擬合參數(shù)下得到Fenton處理對(duì)該油田壓裂返排液中Mg~(2+)的去除率高達(dá)78.61%,Ca~(2+)的去除率高達(dá)78.94%。(3)光催化深度處理技術(shù)篩選出椰殼活性炭負(fù)載納米ZnO的降解效率均優(yōu)于其他兩種光催化劑,最佳處理?xiàng)l件為:pH值為4,紫外照射時(shí)間為4h,負(fù)載型光催化劑的劑量為2 g/L。經(jīng)處理之后的COD為71.54 mg/L,滿足石油化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB31571-2015)。考慮催化劑的重復(fù)使用性,對(duì)椰殼活性炭負(fù)載的納米ZnO在最佳處理?xiàng)l件下反復(fù)使用4次,發(fā)現(xiàn)其對(duì)COD的去除效率大致一樣,證明該催化劑滿足了經(jīng)濟(jì)適用性。經(jīng)三個(gè)工藝處理之后,壓裂返排液的出水COD達(dá)到72 mg/L,SS為10 mg/L,滿足石油化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB31571-2015),同時(shí)廢水中其他污染指標(biāo)也有大幅度的降低。
【學(xué)位單位】：西北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：X741
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 選題背景和意義
    1.2 油田壓裂返排液的處理現(xiàn)狀概述
        1.2.1 處理工藝
        1.2.2 處理藥劑
    1.3 高級(jí)氧化技術(shù)應(yīng)用于油田壓裂返排液的處理研究概述
        1.3.1 臭氧氧化
        1.3.2 高鐵氧化
        1.3.3 Fenton氧化
        1.3.4 光催化氧化
    1.4 研究思路及方法
        1.4.1 研究思路
        1.4.2 技術(shù)路線圖
    1.5 研究?jī)?nèi)容
    1.6 特色和創(chuàng)新點(diǎn)
第二章 油田壓裂返排液污染成分分析
    2.1 分析方法
        2.1.1 pH
        2.1.2 SS
        2.1.3 COD
5'>        2.1.4 BOD5

        2.1.5 陰陽(yáng)離子
    2.2 測(cè)試結(jié)果
    2.3 討論
第三章 油田壓裂返排液的絮凝沉淀處理
    3.1 實(shí)驗(yàn)材料及方法
        3.1.1 實(shí)驗(yàn)材料
        3.1.2 實(shí)驗(yàn)方法
    3.2 絮凝效果的影響因素研究
        3.2.1 pH對(duì)絮凝沉淀效果的影響
        3.2.2 藥劑投加量對(duì)絮凝沉淀效果的影響
        3.2.3 攪拌強(qiáng)度對(duì)絮凝沉淀效果的影響
        3.2.4 沉降時(shí)間對(duì)絮凝沉淀效果的影響
        3.2.5 最佳絮凝沉淀處理?xiàng)l件的探究
    3.3 絮凝沉淀機(jī)理初步探究
        3.3.1 絮體形貌
        3.3.2 絮體穩(wěn)定性
        3.3.3 絮凝效果
    3.4 本章小結(jié)
第四章 Fenton氧化技術(shù)對(duì)油田壓裂返排液的深度處理
    4.1 實(shí)驗(yàn)材料及方法
        4.1.1 實(shí)驗(yàn)材料
        4.1.2 實(shí)驗(yàn)方法
    4.2 Fenton氧化深度處理效能的影響因素研究
        4.2.1 pH對(duì) Fenton氧化深度處理效能的影響
2O₂ 投加量及FeSO₄·7H₂O投加量的影響'>        4.2.2 H₂O₂ 投加量及FeSO₄·7H₂O投加量的影響
        4.2.3 反應(yīng)時(shí)間的影響
        4.2.4 反應(yīng)條件的優(yōu)化
    4.3 Fenton氧化深度處理的最佳條件優(yōu)化
        4.3.1 正交實(shí)驗(yàn)
        4.3.2 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)
    4.4 Fenton反應(yīng)機(jī)理初步探究
    4.5 本章小結(jié)
第五章 光催化技術(shù)對(duì)油田壓裂返排液的深度處理
    5.1 實(shí)驗(yàn)材料及方法
        5.1.1 實(shí)驗(yàn)材料
        5.1.2 實(shí)驗(yàn)方法
    5.2 負(fù)載型光催化劑
        5.2.1 光催化劑的制備
        5.2.2 光催化劑的負(fù)載
        5.2.3 光催化劑的表征
    5.3 光催化處理效能影響因素研究
        5.3.1 不同光催化劑對(duì)處理效能的影響
        5.3.2 不同p H對(duì)負(fù)載型光催化劑處理效能的影響
        5.3.3 不同投加量對(duì)處理效能的影響
        5.3.4 負(fù)載型光催化劑的重復(fù)利用性
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
    1 主要結(jié)論
    2 問(wèn)題與展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間取得的科研成果
    1 發(fā)表學(xué)術(shù)論文
    2 參與科研項(xiàng)目及科研獲獎(jiǎng)
致謝

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