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氧化塘处理高含盐采油废水的数学模型研究

陈玲芳  
【摘要】:氧化塘是一种低运行成本的污水生化处理设施,在国内外广泛应用于城市污水和某些生产废水的处理,并取得了显著的环境效益和经济效益。对于淡水氧化塘系统的实践、原理和设计方面,国内外已有非常系统的经验和分析研究:但对高含盐采油废水的氧化塘处理的公开报道甚少。继胜利油田桩西联采油废水氧化塘处理的成功尝试后,对形状不规则的现河采油厂氧化塘做进一步的数学模型研究,这对于促进本工艺技术日臻完善和早日推广应用有重要意义。 研究中选择了染料酸性大红GR和SCN~-分别作为实验室和实际氧化塘测定水力逗留时间的示踪剂。通过实验室规则小型模型和不规则扩大模型的示踪实验,研究了氧化塘中水流特性和传质状况。研究表明,两种模型都显著地偏离理想的推流式和完全混合式反应器模型,而带纵向扩散的推流式反应器和多级CSTR串联的反应器模型都能描述其模型特点,分别得到了小型模型和扩大模型关于纵向扩散系数的经验公式,如下: 规则小型模型: D=3.662H~(0.49)u~(0.987); 不规则扩大模型: D=8.24H~(2.705)u~(0.439)。 研究中的扩大模型是根据相似原理,按实际氧化塘边长的1/200建立的几何相似模型。 通过大量的实验,为实际氧化塘建立了可靠的数学模型,并推导了作为零级生化反应器的主要污染物反应结果的表达式和氧化塘有效容积系数计算方法: 带纵向扩散反应器模型: ce一cn一丝。一Pc+丝一k,T 尸e尸e 多级CSTR串联反应器模型: Ce=C0一krT·a 有效容积系数: a=l一pe一,(l一e一Pe) 扩大模型中得到的扩散系数经验公式及实际氧化塘有效容积系数计算式 和数学模型,可以用来对实际氧化塘的检验。 通过检验,带纵向扩散的推流式反应器模型和多级CSTR串联反应器模 型都可作为现河实际氧化塘的数学模型,并预测通常情况下,适当增设导流 墙,实际氧化塘的最大处理能力可达到28000m3/d,比不增设导流墙的处理 能力提高了2.3倍。 本研究为氧化塘技术在高含盐有机废水处理领域提供了理论基础,并可 作为工程设计和运行管理的依据。 关键词:氧化塘数学模型高含盐采油废水示踪实验


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