精选优质文档-倾情为你奉上重庆科技学院毕业设计（论文）题 目 钻井液废水电晕脉冲治理研究 院 （系） 化学化工学院 专业班级 应用化学09级1班 学生姓名 谭殷正 学号 指导教师 黄文章 职称 教授 评阅教师 陈以会 职称 副教授 2013 年 6 月 8日 专心-专注-专业 摘要高压脉冲电晕放电等离子体处理钻井液废水技术是一种新型的高级氧化技术，除了放电产生的活性粒子能够作用于复杂高分子化合物、油、悬浮物、酚类和表面活性剂之外，它还兼具紫外光解等效应，近年来已成为等离子体技术研究的热点。近年来，将高压脉冲电晕放电等离子体技术应用于废气废水治理，已受到国内外重视和研究，并在某些领域取得了可喜进展和成果，通过对比其它的钻井液废水处理技术，指出了高压脉冲电晕放电等离子体技术的优势。本文从电源与反应器的配套性、电源特性、反应器特性以及溶液特性等几个方面对高压脉冲放电等离子体降解钻井液废水进行了系统的实验研究；通过对降解过程中的中间产物的分析，对其降解的途径进行了探讨。本文采用三相电极进行放电试验时，可以形成稳定的电晕弧光，电晕弧光在反应器空间内的充盈度好，电晕区间大，所处理的钻井液废水量大而且可以处于流动状态，电源能够很好的与反应器匹配。提高脉冲电压峰值或者提高脉冲频率都可以提高钻井液废水的降解效率，通过对脉冲电容有效能量的研究显示，提高脉冲电压对钻井液废水的降解效率影响更大。关键词：高压脉冲；电晕放电；等离子体；钻井液废液；降解ABSTRACTHigh voltage pulsed corona discharge plasma treatment of drilling wastewater technology is a new advanced oxidation technology, in addition to the active particles generated by discharge can act on the complex polymer compound, oil, suspended substances, phenols and surface active agent, it also has ultraviolet photolysis effect, in recent years has become a hot research of plasma technology. In recent years, the high voltage pulse corona discharge plasma technology application in waste gas and waste water treatment, has received attention at home and abroad and the research, the encouraging progress and achievements have been got, and in some areas, compared with other technology of drilling fluid in wastewater treatment, points out the high voltage pulse corona discharge plasma technology.This paper from the aspects of power and reactor facilities, power supply characteristics, reactor characteristics and solution properties of the experiment sys tem of the high voltage pulse drilling waste water discharge plasma degradation; through the analysis of the intermediate product in the degradation process, way of the degradation were discussed.This paper adopts three-phase electrode discharge test, can form stable corona arc, arc in the reactor space filling of good, corona interval, drilling fluid treatment of waste water and can be in a flow state, the power supply can be a very good and reactor matching.Improve the pulse peak voltage or in crease the frequency of pulse can improve the degradation efficiency of drilling wastewater, display through the study of pulse capacitor energy efficient, improve the pulse voltage effect on drilling wastewater degradation greater efficiency.Keywords: high voltage pulsed; corona discharge; plasma; drilling waste liquor; degradation 目录1 绪论1.1引言从陆地到海洋，都有油气田勘探开采过程，开采范围广，而在开发过程必将产生大量的废弃钻井液，对自然环境与生态带来一系列严重问题，国家对自然环境安全的要求将会越来越高。油气田勘探开发过程中要产生大量的钻井废液，钻井废液含有大量的复杂高分子化合物如油、氯化物、酚类和表面活性剂，这些物质往往包含大分子难降解有机污染物，具有COD很高、色度高、分散性强、多变性、复杂性和难于生化降解的特点，如不能及时处理必然造成严重环境污染。目前单纯采用常规方法处理废液，不仅费用较高而且很难达到治理达标排放的目的。然而将电晕技术应用于钻井废水并协同生化处理就可以达到非常好的效果。近年来随着钻井工艺的改进和新的低固相及无固相钻井液的应用，钻井液废水C0Dcr或生物不可降解的有机物含量逐渐增加，钻井液废水处理难度加大，传统处理工艺、处理药剂和装置正在经受挑战。1怎样寻求高效、普适和可移动处理钻井液废水的方式一直为人们所追求。目前，国内外常用的物理化学法、化学处理法、电絮凝化学处理法、生化处理法2-5，同时它们均有各自的适用范围和优缺点。图1.1 国内油气田主要采用化学法和物理化学法。油田 处理工艺 大港 混凝沉降活性炭吸附江苏、河南 化学脱稳-强化固液分离新疆 酸碱絮凝沉淀四川 混凝沉淀-化学氧化冀东 破乳-混凝-气浮-过滤-吸附钻井液中含有某些物质进入水体，影响地下水，引起天然水体发生物理的、化学的变化，从而使水质变坏。生化处理的方法受到微生物生长条件的约束，如pH、温度、含盐量、有毒有害物质的影响等，对于钻井液废液含有的有毒有害物质不能完全处理。因此，为了更好的保护环境，降低或消除废钻井液对环境的污染，有必要对作业现场的废钻井液进行快速、高效的处理，为自然环境的安全建立第一道环保处理防线，并展开系统的基础研究和应用研究。1.2高压脉冲电晕放电等离子体技术高压脉冲电晕技术是利用在两电极间施加脉冲高压产生电晕放电作用于周围介质，放电产生臭氧、活性强氧化物质、紫外光等，这些活性粒子的强氧化性使难于生化降解的有机污染物被氧化为易于生化处理的小分子，且等离子体产生的紫外光还可以通过光的催化氧化增强处理效果，通过脉冲电晕技术处理后的钻井废水再进行生化处理，以实现钻井废水的达标排放，为钻井废液车载移动化治理提供技术和理论保障。高压脉冲电晕放电处理钻井液废水技术是在特定的反应器内，利用外加的电场注入能量到水中或水面之上的空间，产生非平衡等离子体，引发一系列复杂的物理、化学反应过程，使高分子化合物、油、酚类和表面活性剂等最终矿化为CO2和H2O等易降解或无毒害的物质，达到有效降解钻井液的目的。陡前沿、窄脉冲的电子瞬间获得能量成为能电子，与水碰撞使水分子解离，产生OH、HO2、O、H、H2O2等活性物种，这些活性物种与高分子化合物、油、酚类和表面活性剂等反应使之降解6。在这些过程中，由于高压会使分子的电离、跃迁等产生一些物理效应如紫外光、超声、冲击波、局部高温等，这些过程也会促使有机物的降解。因此，高压脉冲放电技术是集多效应于一体的新型高级氧化技术，由于具有较高的能量利用率、使用能源的清洁、治理过程中无二次污染等优点而使这一技术具有广阔的实际应用前景。但是该技术的水处理效率比较低，因此强化高压脉冲放电水处理工艺已成为一个十分重要的研究课题。本项目在现有研究报导有关废钻井液处理研究基础上，探求采用高压脉冲电晕技术产生高活性氧化物质对有机污染物进行降解的实验研究与机理研究，并结合生化处理技术，以实现在野外快速达标排放。本论文主要探讨了高压脉冲放电水处理技术的机理及模型，归纳、概括了高压脉冲放电电晕过程中物理效应的形成及其作用、液体介质的击穿机理及击穿模型，并且还分析了高压脉冲放电过程中发生的化学过程。高压脉冲放电钻井液废水处理技术几乎是各种高级氧化技术的天然组合，是集各种高级氧化技术于一身的新型水处理技术。具有开发费用低，处理彻底、无二次污染等优点，被认是21 世纪废水处理最有发展前途的技术之一。但对废液放电过程来说，更多的理解来自于放射化学及其相关的文献，很少有详细的定量理解。为进一步理解高压脉冲放电钻井液废水处理技术的原理，该文对高压脉冲放电处理钻井液废水过程中的物理效应、液体介质的击穿机理及发生的化学过程进行了归纳，指出了研究现状中存在的问题及进一步研究的方向。将脉冲电晕放电技术应用于钻井液废水治理，已受到国内外专家的重视，并且在很大程度上取得了可喜的进展和成果7-10。1.3本文的研究内容和研究意义本文研究了高压脉冲电晕放电对钻井液废水治理的优化工艺参数，并协同生化作用进行处理，不仅可以实现对各类钻井液废水治理达标排放，而且具有很好适应性和经济效益，具有很好的推广性和发展潜力，为移动灵活车载化治理钻井液废水打下了理论和技术基础。高压电场施加于地极和放电极上，两极间的高强电场使放电模式可分为电晕流光放电、弧光放电和火花放电。电晕流光放电产生非平衡等离子体，弧光放电产生热等离子体，火花放电产生非平衡和热等离子的混合体。火花和弧光放电不同于电晕流光放电，火花和弧光放电之间的不同