涪陵压裂废水COD物质构成及其氧化降解性能研究

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:luochaojie123456
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压裂作业是油气田增产的重要措施,但同时带来了大量的压裂废水。废水中含有压裂液中携带的各种有机添加剂,处理难度较大,尤其是化学需氧量(CODCr)很难达标排放。因此,必须结合压裂废水中有机物组成的性质特点,选择具有针对性的处理方法。首先,对涪陵压裂废水进行水质分析,结果显示,其CODCr值为1904.5 mg/L,TOC值为345.4 mg/L,SS值为384 mg/L,粘度值为0.8760 m Pa.s。对涪陵压裂废水中的主要有机物组分进行富集,通过气相色谱与质谱联用(GC-MS)对废水中的半挥发性有机物进行了分析,发现涪陵压裂废水中主要含有长链烷烃、酸酯类与醇类有机物;通过霍夫曼降解-紫外分光光度法对废水中的聚丙烯酰胺(PAM)进行定性定量分析,测得涪陵压裂废水中含有较高浓度的PAM,含量为1820 mg/L左右;并对废水中乙二醇的含量进行定量分析,测得其含量为186 mg/L。其次,采用单因素与正交试验考察,以TOC去除率为指标,探究不同的氧化技术(Fenton试剂、NaClO与O3氧化)对涪陵压裂废水的最佳氧化条件,结果表明:在最佳氧化条件下,Fenton试剂、NaClO与O3氧化对废水TOC值的去除率分别可达93.55%、71.28%与79.65%。通过GC-MS分析Fenton氧化、NaClO氧化前后压裂废水中主要的半挥发性有机物种类及其氧化去除情况;进一步配置相应的模拟污水,考察Fenton、NaClO氧化技术对废水中不同种类有机物的氧化降解效率,分析氧化降解规律,并考察矿化度对三种氧化技术氧化降解效率的影响。结果表明:NaClO氧化对PAM氧化效果最好,能达到92%,但其对酸酯类与醇类等极性有机物的氧化效果较差;Fenton氧化对PAM与醇类的氧化效果较好,对酸酯类的氧化效果最差;O3氧化对于三类有机物的氧化效果接近,其氧化效率都在50%左右。研究发现,矿化度对Fenton和O3的氧化性能影响较大,当矿化度从0 mg/L升至6.0×104 mg/L时,NaClO氧化效率仅降低了5%,而Fenton试剂、O3氧化的氧化效率分别降低了35%和40%。研究常用的絮凝剂对压裂废水的絮凝性能,通过单因素实验确定了最佳絮凝条件,并针对涪陵压裂废水,考察了“絮凝、氧化、酸化”联合工艺的组合处理效果。研究结果显示,采用“酸化+絮凝+NaClO氧化”联合工艺对涪陵压裂废水进行处理的效果最好,通过该联合工艺处理后的水质TOC指标能达到国家一级排放标准。
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