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《华东理工大学》 2017年
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聚丙烯酰胺采油废水预处理技术及可生化性测定研究

陈颖  
【摘要】:目前,我国采油工业已进入三次采油阶段,聚合物驱采油技术是一种有效提高石油采收率的强化采油的方法,对于我国油田原油稳产中发挥着不可替代的作用。油田采出水中的聚合物主要是聚丙烯酰胺(PAM),其含量不断增加,粘度也随之增加,可生化性差,成分更为复杂,处理难度大。随着国家对环保工作的更加严格要求和油区居民对环境的日趋重视,采油废水的治理形势相当严峻。为减少实际采油废水中的难降解有机物,减轻后续生化处理压力,提高废水可生化性很有必要。对于某油田以聚丙烯酰胺为特征污染物的三次采油废水采油废水,通过O_3/UV、O_3/H_2O_2、UV/H_2O_2、H_2O_2/O_3/UV工艺作为预处理方法,以提高实际聚丙烯酰胺采油废水的可生化性,并通过五日生化需氧量(BOD_5)、好氧呼吸速率法及赞恩-惠伦思实验可生化性表征方法对预处理出水进行表征,更加准确反映聚丙烯酰胺采油废水的可生化性。与单独O_3相比,O_3/UV、O_3/H_2O_2、UV/H_2O_2以及H_2O_2/O_3/UV联用技术对聚丙烯酰胺采油废水中的COD及PAM的去除效果更为显著,BOD_5增加更为明显。其中H_2O_2/O_3/UV联用技术对于聚丙烯酰胺采油废水的可生化性(B/C)提高最为显著,废水可生化性得到明显改善。聚丙烯酰胺采油废水在单独O_3、O_3/UV、UV/H_2O_2、O_3/H_2O_2、以及H_2O_2/O_3/UV氧化体系作用下,B/C分别可提高至0.011、0.092、0.13、0.175以及0.22,五种工艺下对实际采油废水可生化性提高程度大小分别为:H_2O_2/O_3/UVO_3/H_2O_2UV/H_2O_2O_3/UVO_3。O_3/UV处理聚丙烯酰胺采油废水可生化性影响的最佳条件为:pH=8.0,O_3浓度为19.7 mg/L,紫外灯功率为18W,氧化时间为30min,;O_3/H_2O_2处理聚丙烯酰胺采油废水可生化性影响的最佳条件为:pH=8.0,O_3浓度为19.7mg/L,H_2O_2与O_3摩尔比0.3,氧化时间为30 min。UV/H_2O_2对于聚丙烯酰胺采油废水处理的最佳条件为:pH=7.0,H_2O_2投加量为2mL/L,氧化时间为30min;H_2O_2/O_3/UV对于聚丙烯酰胺采油废水可生化性影响的最佳条件为:pH=8.53,O_3浓度为25mg/L,H_2O_2与O_3摩尔比0.5,氧化时间为30 min。用稀释接种法测定聚丙烯酰胺采油废水及O_3/H_2O_2预处理后的采油废水的五日生化需氧量(BOD_5),对于BOD_5的测定过程中的影响因素需严格控制:在BOD_5测定前需调节pH为6~8之间,过酸或过碱条件下都会导致BOD_5测定值偏小;温度对BOD_5测定影响较大,温度越高,微生物活性越大,因而在BOD_5测定过程中需严格控制温度为20±1℃;接种液所用盐溶液中,磷酸盐缓冲溶液对于BOD_5测定过程中微生物最为必须,氯化铁溶液最次;不同接种液对于BOD_5的测定结果不同,其中HACH菌种对于预处理采油废水BOD_5测得效果较好,青春河河水上清液及长桥上清液测定结果类似;铜离子、镍离子及五氯苯酚对于水质BOD_5测定均会有影响,造成测定结果偏小;随着氯化铵浓度的增加,葡萄糖-谷氨酸标准溶液的BOD_5值逐渐增大,硝化作用显著,加入丙烯基硫脲作硝化抑制剂可消除硝化作用对BOD_5测定的干扰。通过好氧呼吸速率法及赞恩-惠伦思实验考察实际聚丙烯酰胺采油废水及经过03/H202预处理后的实际采油废水的可生化性。表明预处理后,聚丙烯酰胺采油废水中的大分子难降解的有机物部分分解为小分子易降解有机物,废水可生化性得到一定程度的提高,减轻后续生物处理压力。比较国标稀释接种法测定五日生化需氧量、BOD_5在线监测仪测定五日生化需氧量、好氧呼吸速率法以及赞恩-惠伦思实验来表征废水的可生化性。国标稀释接种法测定BOD_5方法最为经典,应用广泛,但操作过程比较复杂;BOD_5在线监测仪在此基础上改进为自动检测,操作较国标简单,国标稀释接种法与BOD_5在线监测仪测定BOD_5结果略有误差,但均在测量误差范围,这有可能受制于仪器灵敏度和精密度以及人为操作误差。好氧呼吸速率法另辟蹊径,但稳定性不高,对活性污泥有一定要求,适用于成分稳定的特定水样分析研究;赞恩-惠伦思实验需要28d,难以快速反应水质可生化性情况。
【关键词】:聚丙烯酰胺采油废水 可生化性 O_3/H_2O_2 BOD_5 好氧呼吸速率法 赞恩-惠伦思
【学位授予单位】:华东理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:X741
【目录】:
  • Abstract5-7
  • 摘要7-12
  • 第1章 绪论12-14
  • 1.1 课题背景12
  • 1.2 课题目的及意义12
  • 1.3 研究内容12-14
  • 第2章 国内外研究动态14-24
  • 2.1 采油废水的来源和性质14
  • 2.2 废水预处理技术14-18
  • 2.2.1 吸附法14-15
  • 2.2.2 化学法15
  • 2.2.3 膜技术15-16
  • 2.2.4 微电解技术16
  • 2.2.5 电化学法16-17
  • 2.2.6 生物法17-18
  • 2.3 高级氧化法提高废水可生化性18-21
  • 2.3.1 Fenton氧化法18-20
  • 2.3.2 O_3氧化技术20
  • 2.3.3 O_3 /UV组合过程20
  • 2.3.4 O_3/H_2O_2氧化技术20-21
  • 2.4 废水可生化性表征方法21-24
  • 2.4.1 BOD_5/COD法21-22
  • 2.4.2 好氧呼吸速率法22
  • 2.4.3 固有生物降解性赞恩-惠伦斯法22
  • 2.4.4 脱氢酶活性指标法22-23
  • 2.4.5 有机物的可生化性23-24
  • 第3章 实验材料与方法24-31
  • 3.1 实验仪器24
  • 3.2 实验试剂24-25
  • 3.3 聚丙烯酰胺采油废水水质25-26
  • 3.4 实验方法26-29
  • 3.4.1 O_3/UV氧化实验26-27
  • 3.4.2 O_3/H_2O_2氧化实验27
  • 3.4.3 UV/H_2O_2氧化实验27
  • 3.4.4 H_2O_2/O_3/UV氧化实验27-28
  • 3.4.5 五日生化需氧量(BOD5)测定的影响28
  • 3.4.6 好氧呼吸速率法28
  • 3.4.7 固有生物降解性赞恩-惠伦斯实验28-29
  • 3.5 分析方法29-31
  • 3.5.1 pH值29
  • 3.5.2 化学需氧量(COD)29
  • 3.5.3 PAM浓度29
  • 3.5.4 五日生化需氧量(BOD_5)29-30
  • 3.5.5 H_2O_2浓度30-31
  • 第4章 高级氧化法处理聚丙烯酰胺采油废水31-55
  • 4.1 O_3处理聚丙烯酰胺采油废水31-34
  • 4.1.1 氧化时间对处理效果的影响31-32
  • 4.1.2 pH对处理效果的影响32-34
  • 4.2 O_3/UV处理聚丙烯酰胺采油废水34-38
  • 4.2.1 氧化时间对处理效果的影响34-35
  • 4.2.2 pH对处理效果的影响35-37
  • 4.2.3 紫外灯功率对处理效果的影响37-38
  • 4.3 O_3/H_2O_2处理聚丙烯酰胺采油废水38-43
  • 4.3.1 氧化时间对处理效果的影响38-40
  • 4.3.2 H_2O_2与O_3的摩尔比对处理效果的影响40-41
  • 4.3.3 pH对处理效果的影响41-43
  • 4.4 UV/H_2O_2处理聚丙烯酰胺采油废水43-47
  • 4.4.1 反应时间对处理效果的影响43-44
  • 4.4.2 H_2O_2投加量对处理效果的影响44-46
  • 4.4.3 pH对处理效果的影响46-47
  • 4.5 H_2O_2/O_3/UV处理聚丙烯酰胺采油废水47-53
  • 4.5.1 H_2O_2与O_3的摩尔比对处理效果的影响47-49
  • 4.5.2 pH对处理效果的影响49-50
  • 4.5.3 紫外灯功率对处理效果的影响50-53
  • 4.6 本章小结53-55
  • 第5章 聚丙烯酰胺采油废水可生化性测定研究55-76
  • 5.1 稀释接种法测定BOD_5过程中的影响因素55-68
  • 5.1.1 pH对五日生化需氧量(BOD_5)测定的影响55-56
  • 5.1.2 温度对五日生化需氧量(BOD_5)测定的影响56-57
  • 5.1.3 营养盐溶液对五日生化需氧量(BOD_5)测定的影响57-58
  • 5.1.4 接种液对五日生化需氧量(BOD_5)测定的影响58-62
  • 5.1.5 有毒物质对五日生化需氧量(BOD_5)测定的影响62-66
  • 5.1.6 硝化作用对五日生化需氧量(BOD_5)测定的影响66-67
  • 5.1.7 硝化抑制剂对五日生化需氧量(BOD_5)测定的影响67-68
  • 5.2 好氧呼吸速率法68-71
  • 5.3 固有生物降解性赞恩-惠伦斯法71-74
  • 5.4 本章小结74-76
  • 第6章 总结76-78
  • 6.1 全文总结76-77
  • 6.2 存在问题77-78
  • 参考文献78-86
  • 致谢86-87
  • 攻读硕士期间论文发表情况87

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