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150t/d采油废水处理工程设计开题报告

 2020-02-10 10:02  

1. 研究目的与意义(文献综述)

1、目的及意义(含国内外的研究现状分析)

油田在生产作业过程中产生的采油废水中含有大量的乳化油、溶解油,此外采油废水中固体悬浮颗粒以及在采油作业过程中添加的各种木质素、重晶石粉、黏土等物质使得采油废水成分非常复杂[3]。油田的采油废水必须要经过严格的处理后才能向外排放或者再利用。但是实际的采油废水处理非常困难。在我国,通常的废水处理方法有物理法、化学物、物理化学法以及生物法。

1.1物理法

物理法主要包括重力分离法、离心分离法、粗粒化法和膜分离法等。重力分离法的原理是根据油水两相的密度差,在重力作用下,油水会自动分离。离心分离法是借助离心力将密度小的油从水中分离出去 [8]。粗粒化法是指采油废水通过粗粒化材料,油珠粒径由小变大的方法。粗粒化材料常用石英砂、无烟煤和树脂等。膜分离法是利用膜对混合物中各组分的选择透过性作用,进而将各组分分离的方法。

1.2化学法

化学法主要有化学混凝法、电解法以及化学氧化法等几种。化学混凝法主要是用来进行化学药剂的处理的一种方法。一般情况下,化学絮凝法都会利用丙烯酰胺以及丙烯酸形成的共聚物来进行化学药剂的处理,同时还要利用一些生物絮凝剂以及破乳剂的作为辅助的处理药剂。电解法的主要利用向采油废水中施加一个直流电,让直流电源形成的阴阳极发生氧化还原反应从而将一些有机物或者有毒生物进行降解,从而起到抑制有机污染物进一步转化成生化物质的可能,通过电解法能够将采油废水中的乳化油以及一些分子量较高的有机物质进行去除。化学氧化法主要由臭氧氧化法、分子氧化法以及催化氧化法等几种,化学氧化法通常用来进行采油污水的预处理过程,或者与其余的废水处理方法进行结合使用[3]

1.3物理化学法

物理化学法应用比较广泛的是气浮法和吸附法。气浮法原理就是在采油废水中通入空气或微小气泡,使水中的油滴或悬浮颗粒粘附在气泡上,随气泡上浮到水面,从而完成分离的一种方法。

吸附法是利用亲油性材料来吸附水中的油的一种方法,对油的吸附容量一般为30~80mg/g,并且能同时有效地吸附水中的其他有机物[8]。常用的吸附材料有活性炭、石英砂、粉煤灰、微孔塑料、木屑、吸油毡、陶粒和微孔陶瓷等。

2.4生物法

生物法主要包括好氧生物法、厌氧生物法以及生物强化技术。在好氧生物法实际应用过程中活性污泥法以及生物膜法的应用比较广泛。而厌氧生物法主要是指在采油废水处理的过程中将一些很难实现降解的的多环芳烃类有机污染物实施水解或者发酵,这样就能将其简单结果的有机物,便于进一步的进行的降解。而生物强化技术主要是针对采油废水中一些微生物采取毒害微生物或者抑制生长的一种暂时性方法,然后在利用的实验培养的优势菌类生物将进行快速降解。

2. 研究的基本内容与方案

2、基本内容和技术方案


2.1水质分析

在石油开采过程中,采出的原油中含有大量水分,原油脱下的废水中含有大量的石油类污染物及采油过程中投加的破乳剂、表面活性剂等高分子采油助剂,其有机成分有烷烃、芳烃、酚、酮、酯、酸、卤代烃及含氮化合物等。采油废水产生量为150t/d,进水水质为CODCr1000mg/L、BOD5800mg/L,SS910mg/L,挥发酚86mg/L,盐类1500mg/L,pH为9,要求处理后的出水水质符合《石油炼制工业污染物排放标准》(GB31570-2015)。


2.2设计内容及要求

(1)进行文献调研,完成开题报告和英文翻译。

(2)进行工艺方案设计,达到初步设计的要求,具体包括设计说明书和设计计算书的编制以及图纸部分绘制,设计说明书应包括工艺方案说明、主要构建筑物和处理设备说明以及配套设施明细等内容,设计计算书要求参数选择合理,计算正确。设计图纸部分要求绘制总平面布置图(含厂内管道布置)、高程布置图和主要工艺构筑物的平、剖面图,图纸设计应当符合工程制图相关标准规范,建议使用AutoCAD绘图。

(3)完成论文撰写,论文撰写应符合学校关于毕业设计(论文)的相关规定。

2.3出水水质

《石油炼制工业污染物排放标准》(GB31570-2015)要求如下:


2.4工艺选择

气浮法原理就是在采油废水中通入空气或微小气泡,使水中的油滴或悬浮颗粒粘附在气泡上,随气泡上浮到水面,从而完成分离的一种方法。气浮法主要去除的是残余浮油和不含表面活性剂的分散油[2]。该工艺设备占地面小,污水停留时间短,在高效浮选药剂的作用下,除油效果好,气浮法流程运行费用低,处理时间短,效果好,具有一定的运行优势。缺点是设备转动部件多,含油污水含盐量高,腐蚀性强,因此流程运行的稳定性较差。

芬顿试剂是一种氧化性很强的氧化剂,是亚铁离子和过氧化氢的组合[9]。过氧化氢在亚铁离子催化分解下能发挥出很强的氧化性能,可以在短时间将有机物氧化分解[10]。该试剂作为强氧化剂的应用已具有一百多年的历史。

芬顿试剂处理工业废水有许多优点[15],一是反应在酸性的环境中,常温常压下即可反应,芬顿试剂反应启动快,反应条件温和;二是反应设备简单、能耗消耗小,经济性好。芬顿试剂氧化性强,反应过程中可以将污染物彻底地无害化,环保且无污染,氧化剂过氧化氢参加反应后的剩余物自行分解,同时芬顿试剂也是良好的絮凝剂。芬顿试剂在处理各种工业废水中,其反应条件差别很小,这就方便了芬顿试剂在工业中的推广与应用。

A/O法是改进的活性污泥法,将前段缺氧段和后段好氧段串联在一起,A段DO不大于0.2mg/L,O段DO=2~4mg/L。在缺氧段异养菌将污水中的淀粉、纤维、碳水化合物等悬浮污染物和可溶性有机物水解为有机酸,使大分子有机物分解为小分子有机物,不溶性的有机物转化成可溶性有机物,当这些经缺氧水解的产物进入好氧池进行好氧处理时,可提高污水的可生化性及氧的效率;在缺氧段,异养菌将蛋白质、脂肪等污染物进行氨化(有机链上的氮或氨基酸中的氨基)游离出氨,在充足供氧条件下,自养菌的硝化作用将NH3-N(NH4 )氧化为NO3-,通过回流控制返回至A池,在缺氧条件下,异氧菌的反硝化作用将NO3-还原为分子态氮(N2)完成C、N、O在生态中的循环,实现污水无害化处理[7]

近年来采用生物法处理采油废水的研究比较多,Bao等用芬顿氧化法和生物法共同处理大庆油田三元采出水,实验发现少量的过氧化氢可以显著提高三元水的生物降解性[17],在芬顿氧化结合生物降解后,COD、聚合物和油类去除率分别为90%、95%和92%。采用厌氧—好氧工艺对COD降解效果明显优于单纯好氧工艺,厌氧处理工艺能耗低,节能效果明显,采用厌氧—好氧工艺在很大程度上降低了好氧工艺降解COD时的曝气动力消耗。采用厌氧—好氧工艺,采油废水出水COD去除率在84.4%~90.8%,满足采油废水出水COD的排放标准要求[6]

生物处理法是去除废水中有机污染物经济和环境效益最好、应用最广泛的废水处理方法,但是对于难生物降解废水、有毒有害废水和生物抑制性废水却显得难有作为。Fenton 试剂和生物法联合处理难生物降解废水、有毒有害废水和生物抑制性废水,既能使废水处理达标又能使处理费用控制在可承受的范围内,具有较大的潜力。

2.5处理流程

污水进入处理系统之后,首先进入调节池混合均匀,使水质均一化;接下来在混凝气浮池中添加混凝剂后通过气浮技术去除浮油及部分悬浮物,作为污水的预处理;之后在经过芬顿氧化将大分子有机物氧化成为小分子有机物,提高污水可生化性,降低污水的COD和BOD,同时芬顿试剂还有一定的絮凝作用可去除少量悬浮物;之后依次经过A/O工艺的缺氧池和好氧池,利用活性污泥的生化作用脱氮除磷,去除污水中的有机物,降低COD;之后经过消毒池利用臭氧消毒的同时进一步氧化,保证出水水质达标;最后达标水外排到自然水体中。

3. 研究计划与安排

3、进度安排

1~3周查阅文献、确定工艺方案、编写开题报告,完成英文翻译;

4~8周工艺流程的设计与计算,绘制图纸初稿,编写设计说明书、计算书;

9~10周设计内容的修改完善、论文定稿与打印、答辩准备。

4. 参考文献(12篇以上)

参考文献

[1]张统主编,《污水处理工程方案设计》.中国建筑工业出版社,2017.

[2]李嘉光.采油污水处理技术研究现状与发展趋势[j].油气田环境保护,2007(09):45-48.

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