基于芬顿氧化与SBR工艺的钻井废水处理工艺研究

摘要

钻井废水是一类产生于石油与天然气的开采过程的特殊工业废水。通常情况下，油气田钻井作业工地位于野外自然环境中，如果钻井废水处理不当或发生泄露，将会对自然环境造成严重的污染和危害。由于钻井废水具有成分复杂，污染物浓度大、可生化性差，重金属含量大等特点，故处理难度大。现有的处理技术和设备在能耗、处理效果等方面还存在诸多问题，因此有必要探究经济上合理、技术上可行的钻井废水处理工艺。
　　本研究主要内容包括：①研究了混凝剂（PFS、PAC、PAS、PAFC）对钻井废水的预处理效果，发现其对去除COD的效率较低，但是，PFS可有效去除钻井废水的臭味。②常规芬顿氧化实验表明，此方法可显著提高钻井废水可生化性，以及有效降低钻井废水COD、氨氮、总磷、色度等污染指标。通过实验得出H2O2与COD的质量比约为1:1.63，H2O2与Fe2+的摩尔比约为1.67:1。运用正交试验考察了芬顿反应 pH、温度、时间三个因素对废水 COD去除率的影响，得出各因素对实验结果影响程度的主次排序为：反应pH＞反应时间＞反应温度，最佳水平条件为：pH=3、反应温度为30℃、反应时间为50min，在此实验条件下，废水的COD去除率为77.83%。③开展了生物法处理芬顿氧化排出液的研究，结果表明，处理出水澄清透明， COD浓度约200 mg/L，呈淡黄色。此外，驯化成熟的活性污泥呈黄褐色，絮体紧密，SVI约为30；生物相中生物种类丰富，除含有构成活性污泥颗粒的细菌等微生物外，还有大量钟虫、少量游动纤毛虫、轮虫等原生动物和后生动物。④开展了曝气时间对生物法处理效果的实验研究，分析处理过程中废水的COD浓度、溶氧浓度、UV200-400nm波段吸光度三个指标的变化，并结合 SBR反应器的运行情况，得出最佳曝气时间为8小时。但是，在最佳曝气时间下， SBR反应器连续运行约两周后，发现出水水质开始变差，其原因可能是有毒有害物质的积累或污泥泥龄控制不当。⑤形成了基于芬顿氧化法和序批式活性污泥法的油气田钻井废水联合处理工艺，该工艺对COD去除率可达到98.5%，色度、氨氮、总磷等均达到污水综合排放标准(GB8978--1996)中规定的二级排放标准，重金属成分中砷和铅未达到排放标准，有待进一步处理。

目录

1 绪 论

1.1 前言

1.2 国内外油气田钻井废水处理方法

1.3 钻井废水处理工艺的基本原理

1.4 现有工艺的不足

1.5 本文研究目的、主要内容及技术路线

1.6 创新点

2 化学混凝法预处理气田钻井废水

2.1 引言

2.2 实验器材

2.3 水质检测方法

2.4 实验步骤

2.5 结果与讨论

2.6 本章小结

3 常规芬顿氧化处理油气田钻井废水

3.1 引言

3.2 实验器材

3.3 实验步骤

3.4 结果和讨论

3.5 本章小结

4 SBR工艺深度处理油气田钻井废水

4.1 引言

4.2 实验器材

4.3 实验装置设计与搭建

4.4 实验步骤

4.5 结果与讨论

4.6 本章小结

5 结论及后续工作建议

5.1 结论

5.2 后续工作及展望

致谢

参考文献

附录 作者在攻读硕士学位期间申请发明的专利