水力空化机理及处理油田污水实验研究

中国石油大学（北京）硕士学位论文水力空化机理及处理油田污水实验研究姓名：冯高坡申请学位级别：硕士专业：机械设计及理论指导教师：董守平;李清方20080501摘要空化是指由于液体中的局部低压(低于相应温度下该液体的饱和蒸汽压)使液体汽化，从而引起的空泡产生、长大和溃灭的整个过程。空泡溃灭时将产生瞬时的高温、高压、强烈冲击波和高速微射流。这种极端条件，足以使有机物在空化气泡内发生化学键断裂、水相燃烧、高温分解或自由基反应，满足降解污水有机物的条件。水力空化具有反应装置简单、能耗相对小、操作方便、维护费用低、易实现规模化等优点。因此，研究水力空化规律，将水力空化成功应用于油田污水处理，具有重要的实用价值和学术意义。实验研究了水力空化技术对亚甲基蓝溶液和油田污水COD的降解能力，分析了操作参数、空化数和结构参数等因素对水力空化技术物化效应的影响，并指出了最佳的实验条件。组建了水力空化联合臭氧的实验装置，探讨了联合工艺的实验方法，考察了不同臭氧通入量下的油田污水COD的去除率，并对影响油田污水COD降解效果的因素进行了分析研究。关键词：水力空化；污水处理；孔板；臭氧TheoryoHHydrodynamicCavitationandItsInvestigationonFieldProducedWaterDisposalAbstractCavitationisaprocessofvaporbubble’Sgeneration，growthandbreakdownbecauseoftheabruptchangeofpressureinsidetheliquid．Atthemomentofbubblebreakdown，instantaneoushightemperatureandpressurewillbeproducedinthesubminiatureareaaroundthebubble，andtheviolenceshockwaveandhighspeedjetflowwillalsobeinduced．Attheex仃emecondition，it'seasyfororganicsinsidethebubbletobedegradated．Compmdtoothercavitationmethods，thehydrodynamiccavitationhasmanvadVantages，suchassimplereactionoperator,lessenergyconsumption,convementoperation，lowermaintenancecostandreadilyscaleup．SOitismeaningfultoinivestigatetheregularpatternofhydrodynamiccavitation．andapplyitonproducedwaterdisposal．DegradationseffectofhydrodynamiccavitationonmythyleneblueandCODoffieldproducedwaterisstudied．TheinfluencesonhydrodynamiccaVitationsuchasoperationparameters，cavitationnumberandstrucnIres．etcareanalysed．Andtheoptimumexperimentalconditionsarepointed．Experimentalsetupofhydrodynamiccavitationcombinedwithozoneisbuiltup·ExperimentalmethodsanddegradationratesofCODoffieldproducedwaterindifferentozonequatityareinvestigated，andtheirmuenceondegradationeffectiSdiscussed．Keywords：hydrodynamiccavitation,producedwaterdisposal，oriftce，ozone主要符号表主要符号表P——液体内的压力，Pa；o——液体表面张力系数，N／m：R——气泡半径，m：PB——泡内压强，Pa；Pg——气核内气体的分压，Pa；Pr饱和蒸汽的压强，Pa；Cp——压强系数；P一无穷远处液体的压强，Pa：Rr气核初始半径，m；Rr气核最终平衡半径，m；C一水流的空化数；Ci——初生空化数；Cr消失空化数；丫——液体的重度k∥m3；g——重力加速度k∥m2；0【——总孔周长与总过流面积的比值，ITffn～：D旷—-孑L面积与管道横截面积的比值：万——孔板厚度，mm；Pm——