电凝聚气浮技术处理气田废水的试验研究

论文摘要

气田水是天然气生产中随天然气一起采出的地层水,水中主要含有的污染物质有COD、石油类、悬浮物、氯离子及重金属离子如Cr6+,Hg2+,Cd2+,Pb2等。如不经处理直接排放会造成土壤板结,引起地下水污染等环境问题。目前国内外气田水处理有三种方式:达标后排放、回注地层、综合利用。电凝聚气浮是水与废水处理中近年发展起来的一种新工艺。该工艺具有设备紧凑,占地少,操作简便,成本低等优点,己被广泛用于处理食品废水,印染废水,油田污水,厨房废水,垃圾渗滤液中的有机物。其基本过程为:通过电解牺牲铁阳极产生铁的氢氧化物及其多羟基聚合物,它对水中胶体及悬浮物具有混凝吸附作用。与此同时,通过电解水产生的微小H2与O2气泡将吸附有污染物的絮体浮到水面,从而达到去除污染物的目的。涉及四种典型的作用机理,即电解凝聚、电解气浮、电解氧化和电解还原。本文采用自制电凝聚气浮反应装置,铁、不锈钢为电极材料,主要对模拟气田废水进行了试验研究,并以COD及油的去除率为判断标准,通过正交试验方法及其他分析手段,考察了主要因素对处理效果的影响。得出结论如下:影响污染物去除效率的主要因素为电流密度,其次为通电时间和pH值。最佳试验条件为:电流密度3.7mA/cm2,通电时间30min,pH为中性。在该条件下,石油类、CODcr、SS的去除率分别达到82.1%,80.7%,79.4%。另外利用该装置对模拟含铬废水进行了处理,在极板间距为9mm,电流密度为3.0mA/cm2（此时电流强度为1A,电压为2v）,通电时间40min,pH值为6,食盐投加量为0.75g/l条件下,浓度为35mg/l含铬废水的Cr6+去除率为71%。最后,给出了铁阳极时的单元电解电压计算模型,并计算出本试验装置处理气田废水和含铬废水的能耗分别为3.75kWh/m3和1.33kWh/m3。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 气田废水的特性及研究现状
• 1.1.1 气田废水的特性
• 1.1.2 气田废水对环境的影响
• 1.1.3 气田废水处理的研究现状
• 1.2 电凝聚气浮技术在废水处理中的应用
• 1.3 电凝聚气浮技术的特点及存在问题
• 1.3.1 电凝聚气浮技术的特点
• 1.3.2 电凝聚气浮技术存在的阳极钝化问题
• 1.3.3 电凝聚气浮技术研究动态
• 1.4 本文研究的主要目的和内容
• 1.4.1 研究目的
• 1.4.2 研究内容
• 第二章 电凝聚气浮技术理论
• 2.1 电凝聚气浮技术概述
• 2.2 电凝聚气浮技术作用机理
• 2.2.1 电解反应过程
• 2.2.2 电凝聚作用
• 2.2.3 电气浮作用
• 2.2.4 电氧化作用
• 2.2.5 电还原作用
• 第三章 电凝聚气浮技术处理气田废水试验研究
• 3.1 试验准备
• 3.1.1 试验装置
• 3.1.2 试验仪器、项目分析方法
• 3.1.3 试验用气田废水水质
• 3.2 探索性试验
• 3.2.1 紫外分光光度法测定废水中油的含量
• 3.2.2 电极材料的选择
• 3.2.3 电极连接形式的选择
• 3.3 影响因素试验过程及结果
• 3.3.1 实验步骤
• 3.3.2 pH 的影响
• 3.3.3 电流密度的影响
• 3.3.4 通电时间的影响
• 3.3.5 电极间距的影响
• 3.3.6 最佳条件的确定
• 第四章 电凝聚气浮技术处理含铬废水
• 4.1 电凝聚气浮技术处理含铬废水的原理
• 4.2 试验准备
• 4.3 试验过程及结果
• 4.3.1 电流密度的影响
• 4.3.2 通电时间的影响
• 4.3.3 六价铬浓度的影响
• 4.3.4 pH 值的影响
• 4.3.5 食盐投加量的影响
• 4.4 小结
• 第五章 经济技术分析
• 5.1 电凝聚能耗分析
• 5.1.1 单元电解电流
• 5.1.2 单元电解电压
• 5.1.3 能耗模型
• 5.1.4 能耗计算
• 5.2 节能措施
• 第六章 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的文章
• 致谢