电芬顿法处理船舶油废水的动力学及其仿真系统研究

论文摘要

近年来,随着海洋石油开采和船舶运输业的不断发展,海上溢油事故不断增加。此外,一些洗舱废水和清洗润滑等工业有机废水的沿海排放,引起近岸局部海域油类污染不断加重,造成极为严重的影响。对海洋油污染的有效处理和处置一直是环境专家研究的热点和难点问题之一。该论文主要针对船舶含油废水的污染特点,首次提出采用电芬顿技术对其进行处理,并对其影响因素和反应动力学进行系统分析研究,阐明该处理技术的有效性与可靠性。本文研究内容主要包括以下几部分:1)研究了双极电芬顿技术对船舶含油废水的处理效果。结果表明,在一定实验条件下,电芬顿技术对船舶含油废水具有较高的处理效果,对含油量和CODcr去除率可分别达到90%和80%左右。2)电芬顿技术处理船舶含油废水的反应动力学研究。根据动力学反应原理,建立了反应的动力学速率方程,并对电流密度、pH值、初始含油量几个动力学因素的影响效果进行了对比分析。结果表明:电芬顿技术对含油废水的降解符合拟二级动力学反应,反应速率方程可表示为:[出水含油量]={-kt+[初始含油量]0-1}-1。3)根据数学建模和影响因子的筛选,建立了电流密度、pH值、初始含油量三个影响因子与降解速率常数k值的多元非线性拟合关系式。得出上述三个影响因素中,pH值对电芬顿降解含油废水的影响最大,其次是初始油浓度,电流密度次之。建立了电芬顿处理船舶含油废水反应的动力学模型,模型计算结果与实验数据能很好地吻合,准确性好,可信度高。4)建立电芬顿技术处理船舶含油废水工艺的动态模型仿真系统。根据实验结果,采用MATLAB软件建立电芬顿技术处理船舶油废水工艺的动态模型仿真系统,结果表明该仿真系统可对电芬顿技术处理船舶油污水的处理效果进行有效预测。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 海洋石油污染的来源
• 1.2 海洋石油污染的危害
• 1.2.1 生态危害
• 1.2.2 社会危害
• 1.3 石油在水中的存在形态
• 1.4 船舶油污水的来源
• 1.5 船舶油污水的传统处理方法
• 1.5.1 物理法
• 1.5.1.1 重力分离法
• 1.5.1.2 水力旋流法
• 1.5.1.3 离心分离法
• 1.5.2 物理化学法
• 1.5.2.1 絮凝沉淀法
• 1.5.2.2 气浮法
• 1.5.2.3 粗粒化法
• 1.5.2.4 过滤法
• 1.5.2.5 膜分离法
• 1.5.2.6 吸附法
• 1.5.3 化学氧化法
• 1.5.4 生物化学法
• 1.5.4.1 好氧法
• 1.5.4.2 厌氧法
• 1.5.5 电化学法
• 1.5.5.1 电絮凝法
• 1.5.5.2 电气浮法
• 1.5.5.3 电氧化法
• 1.5.5.4 电吸附法
• 1.5.5.5 电火花法
• 第2章 电芬顿除污染技术的研究进展
• 2.1 电芬顿技术的国内外研究现状
• 2.2 电芬顿系统的作用机理
• 2.3 电芬顿反应的影响因素
• 2.3.1 pH值的影响
• 2.3.2 反应温度的影响
• 2.3.3 催化剂种类的影响
• 2.3.4 反应时间的影响
• 2.3.5 电解电压的影响
• 2.3.6 导电能力（电导率）的影响
• 2.3.7 曝气速率的影响
• 2.4 电芬顿技术的分类
• 2O₂法'>2.4.1 电芬顿-H₂O₂法
• 2.4.2 电芬顿—铁氧化法
• 2.4.3 电芬顿—铁还原法
• 2O₂法'>2.4.4 电芬顿—铁氧化—H₂O₂法
• 2O₂法'>2.4.5 电芬顿—铁还原—H₂O₂法
• 2.5 本文的主要研究内容、意义及创新点
• 2.5.1 主要研究内容
• 2.5.2 本文的主要研究意义
• 2.5.3 本文研究的创新点
• 第3章 电芬顿技术对船舶含油废水的处理研究
• 3.1 实验设备
• 3.1.1 主要试剂
• 3.1.2 实验仪器
• 3.2 实验方法
• 3.2.1 含油水样的制备
• 3.2.2 实验装置
• 3.2.3 采样频次和分析指标
• 3.2.4 测量方法
• cr的测定'>3.2.4.1 COD_cr的测定
• 3.2.4.2 含油量（O&G）的测定
• 3.3 实验结果与讨论
• 3.3.1 电解时间影响
• 3.3.1.1 电解时间对含油量的影响
• cr的影响'>3.3.1.2 电解时间对COD_cr的影响
• 3.3.2 初始pH影响
• 3.3.2.1 pH对含油量影响
• cr的影响'>3.3.2.2 pH对COD_cr的影响
• 3.3.3 电流密度影响
• 3.3.3.1 电流密度对含油量影响
• cr的影响'>3.3.3.2 电流密度对COD_cr的影响
• 3.3.4 初始浓度影响
• 3.3.4.1 初始油含量影响
• cr影响'>3.3.4.2 初始COD_cr影响
• 3.3.5 GC-MS对含油废水的检测分析
• 3.3.5.1 实验条件与样品处理
• 3.3.5.2 讨论分析
• 3.4 小结
• 第4章 电芬顿处理船舶含油废水的化学反应动力学研究
• 4.1 反应动力学级数的确定
• 4.2 单因素反应动力学方程的建立
• 4.2.1 pH值变化拟合
• 4.2.2 电流密度变化拟合
• 4.2.3 初始油含量变化拟合
• 4.3 K值经验公式求解计算及各因子的影响程度
• 4.4 动力学模型的建立
• 4.5 实验数据与模型计算值比较
• 第5章 电芬顿处理船舶含油废水动态仿真系统的建立
• 5.1 模型使用的方法及参数的选择
• 5.2 模型建立
• 5.2.1 软件的结构
• 5.2.2 软件界面与功能介绍
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 附录1
• 攻读学位期间公开发表论文
• 致谢
• 研究生履历