电絮凝强化处理聚合物驱油废水及机理研究
发布时间：2020-04-09 19:53
【摘要】：聚合物在驱油废水中的大量存在,使其粘度增大,现阶段使用的化学絮凝法难以快速处理这类产量不断增长的废水。为了提高处理效果,选用兼有絮凝、气浮与氧化功能的电絮凝技术降解废水。该论文以大港油田港西注聚区块的聚合物驱油废水为研究对象,使用“斜板隔油—电絮凝—精细过滤”的流程对废水进行处理,在构建电絮凝参数与处理效果之间的数学模型的基础上对条件优化,同时对电絮凝反应机理进行了分析探讨,主要的研究内容及结果如下:(1)通过对比研究电絮凝条件对水处理效果的影响,确定主要因素及试验范围,为优化模型的构建提供技术参数。实验选用铝(阳极)—铝(阴极)处理含聚合物300 mg/L的废水,主要因素及运行范围:电流密度20～60 mA/cm2,极板间距2.0～6.0 cm,电解时间15～25 min;(2)在试验范围的基础上建立电絮凝实验主要因素与废水的降粘率、COD去除率之间的联系,通过多因素组合的数学模型,对最优实验条件进行准确定位。分别使用正交设计、支持向量机(SVM)回归算法与响应面(RSM)三种方法构建优化模型,以模型预测的最优值与实际运行值之间的偏差度,确定合适的模型以及最优的参数条件。结果显示RSM模型比其它两类模型对最优值的预测准确度更高,偏差度仅为2.0%与2.7%。该模型预测最优参数条件为:电流密度45.6 mA/cm2,极板间距3.2 cm和电解时间22.8 min时,降粘率和COD去除率分别达到90.9%和74.9%;(3)从絮凝与氧化作用的角度,揭示了电絮凝去除与降解废水中有机污染物的反应过程。其中絮体成分推断、离子形态模拟、絮体粒径及表面电动电势实时监测,反映了电场作用下极板表面溶解产生的三价铝离子在溶液中主要以Al(OH)4-形态存在,通过静电作用与水中的胶体颗粒结合,脱稳后的胶体相互接触聚集形成絮体。电絮凝过程中随着废水溶液pH值由8.28升高至9.33,絮体的绝对电动电位由40.33升高到41.35 mV,平均粒径增大到12.2μm,形成比表面积更大的颗粒将污染物吸附去除。有机组分对COD贡献的分析,反映了污染物在电絮凝反应过程中的转化途径:反应5 min的水样COD损失值仅为95 mg/L,而根据有机组分浓度与COD关系曲线计算值与实测值的差异达到201.8 mg/L,表明氧化作用在这段时间对污染物降解的贡献较为显著;反应10～15min,废水COD损失值从213mg/L升高至340mg/L,而COD差异值从220.6 mg/L下降至143.5 mg/L,COD的去除可能来自絮凝作用对污染物去除、氧化作用对污染物矿化的贡献;(4)在实验条件得到优化的基础上将“斜板隔油—电絮凝—精细过滤”流程用于处理聚合物驱油废水。结果显示:连续处理后的废水COD值143.5～228 mg/L,降粘率≥97%,含油量0～8.9 mg/L,固体悬浮物含量1.2～2.8 mg/L,出水的粒径中值3.27的颗粒占94.27%～98.52%,达到油田废水的处理与回注条件(粘度下降率≥85%,COD≤300mg/L,含油量≤15mg/L,粒径中值≤3.0 μm,悬浮固体含量≤5 mg/L)。综上所述,本研究定量评价了电絮凝条件对聚合物驱油废水处理效果的影响,开展了条件优化的系统研究,结合反应机理的推断,揭示了有机污染物在反应过程中的降解规律,为电絮凝技术的应用提供了重要参考依据。
【图文】：
解产生Ｍｎ＋，Ｍｎ＋在中碱性条件下容易形成Ｍ（ＯＨ）ｎ，并聚合成胶体状的逡逑Ｍｍ（ＯＨ）ｎｍ，，通过吸附、絮凝等作用去除水中的污染物。主要反应如下：Ｍ为逡逑金属阳极，ｎ为氧化／还原反应中转移电子数，反应装置示意图见图２－１。逡逑ＤＣ邋Ｖｏｌｔｉｉｇ？邋Ｓｏｕｒｃ＃逡逑Ｉ逦Ｈ＇逦！逡逑ｉ－Ｊ￣逦Ｐｏｌｌｕｔａｎｔ邋ｒｉｓｅｓ邋ｔｏｏ°0邋0邋ｐ．Ｘ，２．．Ｐ＾逡逑ＩN匕：？。分p海哄义希簦銄0]嫞苠澹掊危隋澹掊危叮澹龋纾╁危簦簦蒎
本文编号：2621196
【图文】：
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