污水含油污处理（精选9篇）
污水含油污处理 篇1
绪论
含油废水的来源很广, 石油工业的采油、炼油、储油运输及石油化学工业都产生含油废水。目前, 多数油田都采用注水开发, 在油田开采后期综合含水率可达90%以上, 油井产物内的水量远大于油量。这些水在气液分离、原油净化过程中与原油分离, 成为含油污水。据统计, 2002年中石油所属油田的污水总量已达4.97×108t/a, 2005年中石化胜利油田的污水总量约达2.6×108t/a。随着开采时间的延续, 这类污水还会持续增加, 是油田污水的主要来源。
含油污水不合理处理回注和排放不仅使油田地面设施不能正常运行, 同时也会造成环境污染, 影响油田安全生产, 因此必须合理处理利用含油污水。随着油田注水开发生产的进行带来两大问题, 一是注入水的水源问题, 人们希望得到能量大而稳定的水源, 油田注水开发初期注水水源是通过开采浅层地下水或地表水来解决, 过量开采清水会引起局部底层水位下降, 影响生态环境;二是原油含水量不断上升, 含油污水量越来越大, 污水油对生态系统、植物、土壤、水体会产生严重影响, 况且其含有许多固体颗粒、游离油、乳化油和各种残余助剂, 处理更加困难, 不经过处理直接排放的危害更大, 会导致非常严重的环境污染。若不经处理直接注入地下, 则固体微粒和油珠将堵塞油下降, 最终导致采油率的降低。
含油废水处理技术, 按其作用原理和去除对象一般可分为物理化学法 (主要有气浮法、膜分离法、吸附法、粗粒化法等) , 化学法 (主要有化学絮凝法、化学氧化法、电化学法等) 和生物处理法 (主要有活性污泥和生物滤池法) 。各种单一净化方法都有其局限性, 根据废水成分与性质、油分存在的形式、回收利用的深度、排放方式以及环境和经济的要求等因素, 通常采用几种方法合理组合, 形成多级处理工艺, 从而实现良好的工艺效果, 使出水水质达到废水排放标准。
研究发现, 将无机絮凝剂和有机絮凝剂复合投用可以明显改善处理效果。这是由于有机絮凝剂中阳离子对废水中的乳化油滴起到了电荷中和及压缩双电层的作用, 促使乳化油滴进一步破乳析出, 而且有机絮凝剂有很长的分子链, 能在经凝聚作用形成的胶体颗粒间进行架桥, 形成大而坚韧的絮凝体, 从而改善絮凝体性能。复合絮凝剂的性能好坏取决于絮凝体的形成状态及其物质的量。因此, 通过优化复合絮凝剂来提高处理效率并降低成本成为该领域的重要研究内容。
1 研究目的及主要研究内容
1) 利用絮凝法对含油污水进行处理, 使处理后的水有机物含量下降, 出水浊度和油含量达到国家规定的排放标准。
2) 选择合适的絮凝剂种类或复配方式, 使其对污水的处理效果好, 且成本低、来源广、无二次污染。
3) 通过试验确定最佳的絮凝操作条件, 如操作温度、溶液p H值、絮凝剂用量等, 保证良好的絮凝效果。
4) 絮凝剂的选择:絮凝剂的合理选用是絮凝技术应用是否成功的一个重要因素。有关絮凝剂的选择主要是各种絮凝剂对于同种试验条件下对于含油污水处理效果的比较。初步选择的絮凝剂包括硫酸铝钾、硫酸铝、硫酸高铁、聚丙烯酰胺、壳聚糖、明胶。
5) 最佳絮凝条件的确定:条件试验主要包括用量试验和配比试验。
2 试验材料和方法
试验用的废水为法一联合站排放的污水, 经肉眼观察, 污水呈淡黄色, 内有悬浮固体。经检测, 浮油粒径一般大于100μm, 静止一定时间后往往形成膜漂浮在水面;分散油粒径为10~100μm, 呈微小的油珠悬浮于水中;乳化油粒径小于10μm;溶解油粒径一般小于几微米。
本试验所采用的絮凝剂主要有6种:壳聚糖、明胶、聚丙烯酰胺 (PAM) 、硫酸铝、硫酸铝钾, 硫酸高铁, 各种絮凝剂的性质有很大的差异[1]。
试验流程如下:将已测定粒度分布、含油量等指标的废水密闭保存, 使用前先用移液管将废水移入试管中均匀搅拌, 再向其中加入酸进行酸化处理;之后, 分别加入配置好的絮凝剂进行试验。
2.1 单独投无机絮凝剂的用量试验
1) 取6支试管, 分别向6支试管中加入5 m L废水, 然后分别向6支试管中加入0.05、0.1、0.15、0.2、0.25、0.4 m L同种无机絮凝剂 (如硫酸铝) 。
2) 反复颠倒试管, 待絮凝剂与原水充分混合接触后, 将试管静置, 观察试管中变化, 并记录。
3) 当絮团完全沉降后, 取试管中的上清液于比色皿中, 使用U-2800紫外/可见分光光度计测试管中上清液的透光值。
4) 根据透光值计算含油量[2]。
同样地, 采用上述方法, 将硫酸铝钾和硫酸高铁作为无机絮凝剂分别进行试验。通过测量试管中上清液的透光值和含油量, 对比3种无机絮凝剂的效果, 选出每种无机絮凝剂的最佳用量。通过对试验数据的分析, 选出3种絮凝剂中絮凝效果最好、经济效益最高的絮凝剂[3]。
2.2 有机絮凝剂与无机絮凝剂的复配试验
2.2.1 壳聚糖用量一定, 无机絮凝剂的最佳用量
1) 取6支试管, 分别向6支试管中加入5 m L废水, 然后分别向6支试管中加入0.05、0.1、0.15、0.2、0.25、0.4 m L同种无机絮凝剂 (如硫酸铝) 。
2) 分别向6支试管中加入0.5 m L的壳聚糖, 反复颠倒试管, 使絮凝剂与原水充分混合接触, 将试管静置, 观察试管中变化, 并记录。
3) 当絮团完全沉降后, 取试管中的上清液于比色皿中, 使用U-2800紫外/可见分光光度计测试管中上清液的透光值[4]。
4) 根据透光值计算含油量。
同样地, 采用上述方法, 将硫酸铝钾和硫酸高铁作为无机絮凝剂分别进行试验。确定3种絮凝剂与复配时每种无机絮凝剂的最佳用量, 3种絮凝剂与壳聚糖的最佳配比用量, 以及3种复配方式中絮凝效果最好、经济效益最高的絮凝剂[5]。
2.2.2 无机絮凝剂用量一定, 壳聚糖的最佳用量
1) 取5支试管, 分别向试管中加入5 m L废水以及等量 (上面试验中确定的无机絮凝剂最佳用量) 的无机絮凝剂。
2) 分别向5支试管中加入0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 m L壳聚糖。
3) 颠倒试管, 使絮凝剂与原水充分混合接触, 将试管静置, 观察试管中变化, 并记录。
4) 当絮团完全沉降后, 使用U-2800紫外/可见分光光度计测试管中上清液的透光值。跟据透光值计算含油量, 确定壳聚糖的最佳用量。
3 结果与讨论
3.1 絮凝剂的种类和选择原则
本试验选择了6种絮凝剂, 分别为壳聚糖、聚丙烯酰胺 (PAM) 、明胶、硫酸铝、硫酸铝钾 (明矾) 和硫酸高铁。絮凝剂的选择原则如下:
壳聚糖、明胶是天然高分子物质, 无毒无害, 使用后无二次污染, 而且具有来源广泛、絮团易清理等特点。
PAM是人工合成的高分子絮凝剂, 在废水处理领域广泛应用, 作絮凝剂使用时用量少, 处理后废水的澄清效果好。
硫酸铝、硫酸铝钾、硫酸高铁是无机絮凝剂, 本身来源广泛, 用量少, 使用后污染小, 见效快[6]。
3.2 单絮凝剂对废水的处理效果
本试验为絮凝剂的选择试验。首先使用BS210S精密电子天平称取壳聚糖、明胶、聚丙烯酰胺、硫酸铝、硫酸铝钾、硫酸高铁各1 g。将壳聚糖放到烧瓶中加入冰醋酸将其溶解, 放入烧瓶中定容, 将壳聚糖制成1 g/100 m L的溶液, 在烧瓶中溶胀24 h后方可使用[7];将明胶、聚丙烯酰胺按照1 g/100 m L配成溶液, 且聚丙烯酰胺需溶胀24 h才可使用;将硫酸铝、硫酸铝钾和硫酸高铁絮凝剂按1 g/100 m L配置成溶液。
取5支试管, 每支试管中加入5 m L废水, 分别向5支试管中加入壳聚糖、明胶、硫酸铝溶液、硫酸铝钾溶液、硫酸高铁溶液各0.5 m L, 加入后震荡试管, 使其均匀混合, 然后静置, 观察变化[8]。
加入壳聚糖后, 有少量的微小絮团出现, 絮团沉降缓慢, 且小絮团悬浮在溶液中, 很难完全沉降。这种现象可能是由絮凝剂的用量不足所导致的。
加入明胶溶液后, 絮凝剂的絮凝效果不是很明显, 絮凝剂只是均匀地与含油污水混合在一起, 没有絮团出现, 废水也没有澄清。明胶是从自然物质中提取, 虽然它无毒或低毒、无二次污染, 但絮凝活性较低, 所以不宜单独使用明胶处理含油污水[9]。
加入硫酸铝后, 有较大的絮团出现, 而且形成的速度很快, 污水被澄清, 大块的絮团迅速下沉。这种絮凝反应很快, 证明了絮凝剂进入后马上吸收了污水中的油滴以及杂质[10]。形成的大絮团, 由于杂质的质量大于水的密度, 所以迅速下沉到了试管的底部。
加入硫酸铝钾溶液后, 试管中的含油污水很快形成了小絮团, 而且数量也很多, 并互相集结在一起向下方沉淀。污水迅速澄清, 但是没有硫酸铝溶液产生絮团快。明矾是工业上常常使用絮凝剂, 能够很快在废水中释放出3价的铝离子, 将水包油之间的双电子层中和使油滴能够集结在一起形成大的油滴, 这样就能很快形成絮团下落到试管的底部[11]。
加入硫酸高铁溶液后, 有大量的黄色絮团产生, 且溶液明显呈淡黄色[12]。待8 h后, 絮团完全沉降, 溶液被澄清。硫酸高铁溶液处理含油污水效果较好, 但絮团沉降时间过长, 影响絮凝效果。
通过上述试验可以证实, 硫酸铝溶液、硫酸铝钾溶液处理效果都很好, 但壳聚糖溶液和明胶的处理效果较差。因此, 决定选取硫酸铝、硫酸铝钾和壳聚糖进行下一步试验。
3.3 单絮凝剂用量对废水处理效果的影响
3.3.1 使用硫酸铝处理污水的最佳用量
取6支试管, 分别向6支试管中加入5 m L废水, 然后再分别向1号至6号试管中加入0.05、0.1、0.15、0.2、0.25、0.4 m L同种硫酸铝溶液。震荡试管, 待絮凝剂与原水充分混合接触后, 静置试管, 观察试管中的变化。
静置一段时间后, 1号和2号试管中没有明显现象;3号和4号试管中出现微小的絮团, 但絮团沉降缓慢;而5号和6号试管中有较大絮团沉积在底部, 随着絮凝剂用量的增加, 絮团的数量也增多[13]。因此, 单独使用硫酸铝处理含油污水时, 在一定范围内, 硫酸铝投入越多, 絮凝的效果越好, 污水的处理效果越好。
对比每支试管中上清液的透光值, 在一定范围内随着硫酸铝溶液用量的增加, 上清液的透光值增加, 即絮凝的效果越好[14]。考虑到经济的合理性, 在试验范围内, 添加0.25 m L硫酸铝溶液时, 处理效果最好。
3.3.2 使用硫酸铝钾处理污水的最佳用量
采用相同的办法单独使用硫酸铝钾进行试验。经过观察, 1号至4号试管中无明显变化;5号试管中有微小的絮团出现, 但沉降缓慢;6号试管中有絮团, 虽沉降缓慢, 但仍沉降到底部。随着硫酸铝钾用量增多, 沉降速度加快。
对比每支试管中上清液的透光值, 在一定范围内随着硫酸铝钾溶液用量的增加, 上清液的透光值增加, 即絮凝的效果越好。考虑到经济的合理性, 在试验范围内, 添加0.4 m L硫酸铝溶液时, 处理效果最好。
3.3.3 使用硫酸高铁处理污水的最佳用量
采用相同的办法单独使用无机絮凝剂硫酸铝钾进行试验。经观察, 1号和2号试管中无明显变化;3号至6号试管中有絮团产生, 但沉降速度慢[15]。随着硫酸高铁用量的增加, 试管中絮团数量也增加, 而且沉降速度更快, 但试管中上层的澄清液呈淡黄色。
对比每支试管中上清液的透光值, 刚开始投加硫酸高铁溶液时, 透光值没有增加, 反而降低, 这是因为起初投加的硫酸高铁量较少, 没有絮凝效果, 而且硫酸高铁溶液本身呈淡黄色。当投加的量大于0.15 m L时, 随着硫酸高铁溶液用量的增加, 试管中上清液的透光值不断地增大, 絮凝效果越来越好。但由于铁系絮凝剂对金属的腐蚀性较强, 且在絮凝操作条件不佳时, 常使出水带有浅黄色, 这些都限制了其应用。
3.4 硫酸铝与壳聚糖复配对污水的处理效果
3.4.1 壳聚糖用量一定, 硫酸铝的最佳用量
取6支试管, 分别向6支试管中加入5 m L废水, 然后分别加入0.05、0.1、0.15、0.2、0.25、0.4 m L同种的硫酸铝溶液;再分别向6支试管中加入0.5 m L的壳聚糖, 待絮凝剂与含油污水完全混合后, 观察变化。
1号至4号试管中无明显变化;5号试管和6号试管中有细小的絮团, 絮团的沉降速度很慢。与5号试管中絮团的沉降速度相比, 6号试管中絮团沉降更快, 但6支试管中的颜色均呈乳白色。
根据每支试管中上清液的透光值分析, 起初随着硫酸铝用量的增加, 透光值降低, 这是因为在硫酸铝投入量小于0.2 m L时, 絮凝效果不明显。当硫酸铝投入量大于0.2 m L时, 在试验范围内, 随着硫酸铝用量的增加, 复配絮凝剂的絮凝效果越好。经比较, 当硫酸铝的用量为0.4 m L时, 与壳聚糖的复配效果最好。
3.4.2 硫酸铝用量一定, 壳聚糖的最佳用量
取5支试管, 分别向试管中加入5 m L的废水及0.25 m L的硫酸铝溶液, 再分别向5支试管中加入0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 m L壳聚糖。当絮凝剂与含油污水完全混合后, 观察变化。
经观察, 1号和2号试管中有细小的絮团, 沉降较快, 3号至6号试管中没有明显的变化。
根据每支试管中上清液的透光值分析, 起初随着壳聚糖用量的增加, 透光值降低, 这是因为在壳聚糖投入量小于0.5时, 絮凝效果不明显。
综上所述, 硫酸铝与壳聚糖复配处理含油污水时, 在试验范围内, 硫酸铝与壳聚糖的最佳配比为4∶5;此时, 絮凝产生的絮团最多, 且沉降速度最快, 絮凝效果最好。
3.5 硫酸铝钾与壳聚糖复配对污水的处理效果
3.5.1 壳聚糖用量一定, 硫酸铝钾的最佳用量
取6支试管, 分别向6支试管中加入5 m L废水, 然后分别加入0.05、0.1、0.15、0.2、0.25、0.4 m L同种的硫酸铝钾溶液;再分别向6支试管中加入0.5 m L的壳聚糖, 待絮凝剂与含油污水完全混合后, 观察变化[16]。
1号试管中有少量絮团沉积在底部, 还有大量的微小絮团悬浮在水中;2号试管中有大量的絮团悬浮在水中, 沉降缓慢;3号试管中有大量的絮团沉降在底部, 少量的絮团悬浮在底部;4号和5号试管中有大量絮团沉积在底部, 上清液澄清, 随着硫酸铝钾用量的增加, 絮团越来越多, 上清液越来越澄清, 透光值逐渐增大, 絮凝的效果越来越好。
3.5.2 硫酸铝钾用量一定, 壳聚糖的最佳用量
取5支试管, 分别向试管中加入5 m L的废水及0.25 m L的硫酸铝溶液, 再分别向5支试管中加入0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 m L壳聚糖。当絮凝剂与含油污水完全混合后, 观察变化。
经上述试验可以发现, 无机絮凝剂与有机絮凝剂复配使用时, 要比单独使用无机絮凝剂处理含油污水的效果好, 而且硫酸铝钾与壳聚糖复配时处理含油污水比硫酸铝与壳聚糖复配时处理含油污水的效果好。
4 结语
通过絮凝剂的遴选试验, 以及硫酸铝钾-壳聚糖复配絮凝剂与硫酸铝-壳聚糖复配絮凝剂做对比, 得出以下结论:
1) 在絮凝剂的遴选试验中, 发现单独添加无机絮凝剂处理含油污水的效果要优于单独添加有机絮凝剂。
2) 在无机絮凝剂的对比试验中, 考虑到试验效果和经济性两方面, 单独添加硫酸铝比单独添加硫酸铝钾或单独添加硫酸高铁效果更好, 更经济, 而且在试验范围内硫酸铝的最佳用量为0.25 m L。
3) 在絮凝剂的复配试验中, 由于复配絮凝剂利用了有机絮凝剂的吸附桥原理和无机絮凝剂的离子中和双电子层原理;因此, 无论是在反应速度上, 还是处理后上清液的各项指标, 都优于其他的絮凝剂。
4) 经试验, 硫酸铝钾-壳聚糖复配絮凝剂处理含油污水比硫酸铝-壳聚糖复配絮凝剂处理含油污水效果好, 且硫酸铝钾与壳聚糖的最佳配比为4∶5。
污水含油污处理 篇2
油田含油污水处理技术及发展趋势
油田开发生产过程中产生和排放的含油废水含有多种污染物,对生态环境造成严重污染.针对油田废水,介绍了主要采用的生物处理方法,并分析了油田采油污水回用和今后处理发展趋势.
作 者：图影 徐颖 作者单位：辽宁工程技术大学资源与环境工程学院,辽宁阜新,123000刊 名：能源与环境英文刊名：ENERGY AND ENVIRONMENT年，卷(期)：“”(2)分类号：X741关键词：油田含油废水 生物法 废水回用
油库含油污水处理流程探讨 篇3
笔者对某油库污水处理流程进行粗浅的设计和分析, 供大家探讨。
工程实例
某油库属于河边油库, 接卸油料需要用水辅助卸油、扫管线, 以接卸单罐2船柴油或汽、柴油各1船 (以目前船舶运输的承载量计算, 是油库一天的可接卸的工作量) 为最大排污水量, 约为250m3, 接卸完成后油罐排出的罐底水均经静置至油水分离后再进入污水处理系统处理, 操作步骤是经三级过滤: (1) 经过油水分离池静置不少于5h, 该池容积为270m3, 可容纳一次一天的作业量的最大排污水量, 进行油水分离; (2) 收集浮在水面的油污, 将该池的水排到滤水池, 该池容积为150m3, 再由滤水池排到净水池; (3) 净水池容积为100m3, 静置不少于3h后, 再排入污水处理系统。
1 进出水水质
进入废水处理站前先经油水分离池、滤水池和净水池进行沉淀、调节进入污水处理站的废水水质已大幅下降, 水质参数如表1。
要求含油废水经处理后, 出水水质达到《污水综合排放标准》 (GB8978-1996) 中的一级标准, 即如表2。
2 废水处理工艺流程
根据污水的水质特征以及相关废水的处理经验选用的工艺流程如图1。
2.1 工艺流程说明
油污水经管道自流进入调节池, 均衡水量、水质后经泵, 同时投加PAC、PAM后进入气浮浮选分离, 将破乳后的油及悬浮物通过气浮原理从水相中分离出来, 在此过程中COD也得到相应去除。
气浮池出水由提升泵提升至核桃壳过滤器进行过滤处理, 以保证出水全面达标排放。
经过滤器过滤处理后的废水与库区生活污水进入CASS池进行生化处理, 以除去污水中的有机物, 出水由加压泵提升进入多介质过滤器, 出水达标排放。
调节池的废油由人工定期清理, 气浮池及CASS池剩余污泥排入污泥池, 定期外运, 污泥池上清液回流至调节池, 重新进入处理系统, 防止二次污染。
2.2 各处理单元说明
(1) 调节池
在整个处理系统中设置了污水调节池。通过调节池设置, 能充分平衡水质、水量, 使污水能比较均匀进入后续处理单元, 提高整个系统的抗冲击性能及减少处理单元的设计规模, 有利于降低运行成本和水质波动带来的影响。水泵控制采取液位自动控制方式, 水泵将根据设定的液位高度自动启停。
(2) 气浮池
气浮处理法就是向废水中通入空气, 并以微小气泡形式从水中析出成为载体, 使废水中的乳化油、微小悬浮颗粒等污染物质粘附在气泡上, 随气泡一起上浮到水面, 形成泡沫———气、水、颗粒 (油) 三相混合体, 通过收集泡沫或浮渣达到分离杂质、净化废水的目的。浮选法主要用来处理废水中靠自然沉降或上浮难以去除的乳化油或相对密度接近于1的微小悬浮颗粒。
(3) 核桃壳过滤器
该过滤器采用经特殊加工后的核桃壳为过滤介质具有较强的吸附能力, 并且滤料能反洗再生, 抗压能力强 (23.4kg/cm2) , 化学性能稳定 (不易在酸、碱溶液中溶解) , 硬度高。耐磨性好、长期使用不需要更换, 吸附截污能力强 (吸附率25~53%) 、亲水性好、抗油浸。因该滤料比重略大于水 (1.225g/cm3) , 反洗再生方便, 其最大特点就是直接采用滤前水反洗, 且无需借助气源和化学药剂, 运行成本低、管理方便、反冲洗强度低、效果好、滤料不易腐烂、经久耐用、并可根据水质要求, 采取单级或双级串联使用, 具有去油污能力强等特点。
(4) CASS池
本工艺CASS池设有配水系统、曝气系统、滗水系统、污泥回流系统, 结构上分为生物选择区和主反应区。生物选择区是设置在CASS池前端的小容积区, 是根据活性污泥反应动力学原理而设置的;通过主反应区污泥的回流并与进水混合, 可充分利用活性污泥的快速吸附作用去除溶解性有机物, 有利于改善污泥的沉降性能, 防止污泥膨胀的发生;此区还具有良好的脱氮功能, 可将NOx-转化为N2排入空气。有机物最终的去除和硝化反应的场所在主反应区, 运行过程中, 通常对主反应区的曝气强度进行控制, 以使主反应区内废水处于好氧状态。
整个CASS运行系统采用PLC控制, 运行基本参数设定为:周期T=12h, 每天2周期。初始周期内时间分配:进水-曝气9.0h, 静沉1.5h, 滗水1.0h, 闲置阶段0.5h。该控制系统运行周期和每个周期内各个阶段的运行时间可根据水质、水量的变化进行重新设定。该控制系统可以做到系统运行的最优化。完整的CASS工艺运行分为四个阶段:
(1) 曝气阶段。边进水边曝气, 同时将主反应区的污泥回流至生物选择区, 回流比为0.5~1.0。
(2) 沉淀阶段。停止曝气, 静置沉淀以使泥水分离, 在沉淀刚开始时, 由于曝气所提供的搅拌作用能使污泥发生絮凝, 随后污泥以区域沉降的形式下降, 因而所形成的沉淀污泥浓度较高。与SBR工艺不同的是, CASS工艺在沉淀阶段不仅不停止进水, 而且污泥回流也不停止。
(3) 撇水阶段。处于撇水状态时不停止进水。撇水期间, 污泥回流系统照常工作, 其目的是提高选择区的污泥浓度, 促进反硝化作用;系统定期外排泥也在此阶段进行。
(4) 闲置阶段。正常闲置期是在撇水器恢复运行状态后开始, 根据运行情况可调整。闲置期间继续进水, 污泥回流系统照常工作。
(5) 多介质过滤器
多介质过滤器利用填充介质的吸附与过滤功能除了能去除由酚、石油类等引发的臭味和由各种有机污染物及铁、锰等形成的色度外, 还可用于去除汞、铬等重金属离子和合成洗涤剂及放射性物质等。
3 构筑物及设备设计参数
3.1 调节池
材质:钢筋混凝土, 数量:1座, 水力停留时间:25.2h, 有效容积:255m3, 水面超高:0.5m, 尺寸:15m×5m×4.5m。
配套设备:撇油机1台, 超声波电磁流量计1个。
提升泵:2台 (Q=15m3/h, H=15m, 3k W, 耐磨渣浆1用1备) 。
3.2 气浮池
材质:碳钢防腐 (内衬玻璃钢) , 数量:1座, 水力停留时间:1.3h。
尺寸:5.0m×2.0m×2.5m。
配套设备:溶气泵1台, 回转式刮渣机1台, 管道混合器1台。
3.3 中间水池
材质:钢筋混凝土, 数量1座, 水力停留时间5h, 有效容积56m3, 有效水深3m, 水面超高0.5m, 尺寸5m×2.8m×4.5m。
配套设备:二级提升泵2台 (Q=15m3/h, H=15m, 1.5k W, 1用1备) 。
3.4 核桃核过滤器
材质:碳钢防腐, 数量1座, 尺寸准800。
配套设备:反冲洗泵2台 (Q=30m3/h, H=55m, 7.5k W, 1用1备) 。
3.5 CASS池
材质:钢筋混凝土, 数量1座, 水力停留时间28.8h, 有效容积300m3, 有效水深6.0m, 水面超高0.5m, 尺寸10m×5m×6.5m。
配套设备:微孔曝气器200套 (准125) , 风机2台 (3.28Nm3/min, 58.8k Pa, 7.5k W, 一用一备) , 滗水器1台 (B-XBS150) , 潜水推流器1台 (QJB0.85/8-260/3-740C) , 污泥回流泵2台 (Q=15m3/h, H=10m, 1.5k W, 1用1备) 。
3.6 清水池
材质:钢筋混凝土, 数量1座, 水力停留时间5h, 有效容积56m3, 有效水深4m, 水面超高0.5m, 尺寸:4m×3.5m×4.5m。
配套设备:三级提升泵2台 (Q=15m3/h, H=15m, 1.5k W, 1用1备) 。
3.7 多介质过滤器
材质:碳钢防腐, 数量1座, 尺寸准1200
配套设备:反冲洗泵2台 (Q=30m3/h, H=55m, 7.5k W, 1用1备) 。
3.8 污泥池
材质:钢筋混凝土, 数量1座, 有效容积87m3, 有效水深5.0m, 水面超0.5m尺寸:5m×3.5m×5.5m。
4 工艺技术特点
本工艺主要特点在于CASS池, CASS工艺具有以下优势:
流程简洁, 省去了二沉池。
连续进水, 分段出水, 省去缓冲池。
占地面积较小, 比普通曝气法小20~30%。
运行费用省, 采用全自动控制, 管理简单方便。
处理效率高, 出水水质好。
运行可靠, 耐负荷冲击能力强, 不发生污泥膨胀。
5 结语
本工程好氧工艺采用CASS工艺, 该工艺是在SBR工艺基础上发展起来的, 与SBR工艺不同的是, CASS工艺在沉淀阶段不仅不停止进水, 而且污泥回流也不停止。本工艺经多介质过滤器后的出水预期应能达到污水综合排放标准中的一级标准要求。
参考文献
[1]《城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准》 (CJJ31-89) .
[2]《污水综合排放标准》 (GB18918-2002) .
[3]《中华人民共和国水污染防治法》.
[4]《中华人民共和国环境保护法》.
[5]《室外排水设计规范》 (GB50014-2006, 2014年版) .
[6]《石油化工污水处理设计规范》 (GB50747-2012) .
污水含油污处理 篇4
生物法用于铁路含油污水后续处理有关问题的探讨
对生物法用于铁路含油污水后续处理有关问题进行探讨,阐述后续处理工艺的`选择依据、影响因素和采用生物法的可行性.
作 者：黄盾 Huang Dun 作者单位：铁道第四勘察设计院环境工程设计研究处,武汉,430063 刊 名：铁道标准设计 ISTIC PKU英文刊名：RAILWAY STANDARD DESIGN 年，卷(期)： “”(6) 分类号：X731 关键词：铁路含油污水 生物法 后续处理高频振动膜处理含油污水实验研究 篇5
关键词：振动膜,剪切强化过滤,膜污染,含油污水
振动膜过滤系统(Vibratory Shear Enhanced Processing),简称VSEP,是一种较为有效减缓过滤介质污染、增强分离效果的动态膜过滤技术。振动膜过滤系统能够在膜面产生正弦剪切波。高剪切力能够破坏过滤介质表面的边界层,使沉积在膜面的物质返回到料液中去,并可提高由介质表面向液相主体传递的速度,有效缓解浓差极化。
由美国 New Logic 公司研制的 VSEP 系统装置主要由驱动系统,过滤系统、传动系统和控制系统四部分组成[1]。其核心部件为共振驱动系统。通过驱动轴上偏心块旋转产生的惯性力,惯性力通过扭弹簧传递到过滤圆盘,引发膜盘振动并使膜表面形成Stokes流,产生强烈的剪切力。膜的最大有效膜面积可以达到150 m2,最大膜振幅是3 cm,共振频率约为60 Hz。VSEP系统的优点主要有:抗堵塞能力强、能量利用率高、占地面积少、应用范围广、运行费用低等。
由Genkin等[2]研制的振动中空纤维膜系统,中空纤维膜连接在轴向运动的滑杆上进行轴向振动,产生和VSEP系统类似的Stokes边界层。膜的有效面积为57 cm2,膜的孔径为0.2 μm,处理面包酵母悬浊液时,膜的最大振幅是4 cm,振动频率为10 Hz。在轴向振动时,最大临界通量是75 L·m-2·h-1。在增加横向振动后,最大临界通量达到了130 L·m-2·h-1。
目前,众多学者对振动剪切膜过滤技术进行了深入的研究[3]。Daniel和M.Cheng[4]试验处理垃圾渗滤液,振动膜能以113.6 L/h的过滤速度去除85%~90%的一般污染物,流出的渗透液可以直接排放或者循环利用。O.AI Akoum等[5]处理了酵母悬浮液和牛血清蛋白,研究了振动频率、振幅、操作压力、温度等参数对分离效果和渗透通量的影响。M.Y.Jaffrin等[6]通过处理酵母悬浮液和脱脂乳来比较VSEP系统和旋转圆盘的水力性能。赵福雄等[7]研究了中国珠江啤酒集团采用专用酵母振动膜过滤系统(VMF)的效果,回收酒的浊度等指标基本能达到过滤后清酒的标准。回收酒的质量较高,能大大降低酒损,说明该系统有很大的推广应用的价值。
1 实验部分
本实验通过自行设计的高频振动剪切膜装置,研究了振动频率、进口压力、料液流量等操作因素对膜系统渗透通量的影响,并将静态和振动模式的过滤性能进行了对比,优化各种运行参数。同时,进行了含油污水以及反冲洗实验,研究高频振动膜系统处理含油污水和冲洗的效果,为高频振动剪切膜这类新型膜处理技术的应用推广提供实证。
1.1 实验装置设计
1.1.1 实验装置结构介绍
自制高频振动膜系统试验装置主要有驱动系统、滤系统和控制系统三部分组成。
试验装置驱动系统主要是采用了由上海广品仪器设备有限公司生产的GP-ZDDCS20型电磁吸合式振动台。基于通电导体在磁场中受到电磁力作用而运动的工作原理,即振动台磁路中的动圈通过交变电流信号时产生激振力,经过由台面、动圈(含骨架)、动圈的悬挂连接件、柔性支承、电器连接件和冷却连接件组成的运动系统形成了振动作用,并将振动作用传递到了膜组件上。
本试验装置控制系统有管路阀门和电磁吸合式振动台自动化控制主机组成。管路管件的内径为25 mm,具体操作步骤见工艺流程说明。电磁吸合式振动台自动化控制主机,可以实现振动方向、调频、调幅、时间控制、远程控制等功能。
1.2 实验材料和试剂
实验污水取自舟山中石化港口浦油库,由于污水存放时间过久,污水中的油膜集聚在容器壁面,大颗粒污染物却沉积在底部,所以每次实验都必须进行强烈的振荡摇匀。实验用水说明见表1。
1.2.1 实验装置组件配置设计(表2)
1.3 实验工艺流程
1.3.1 实验工艺流程介绍
本套实验装置完全在实验室条件下设计制造而成,充分考虑了减少实验室用地、降低制造成本、完善系统运行功能的要求。试验主要考察高频振动剪切膜系统在无振动静态和不同频率振动两种模式下具有的过滤性能,并进行比较。通过按计划安排的各类料液过滤和反冲洗运行操作,调节振动频率、料液流量、进口压力等系统运行参数,最终获得实验数据并进行分析。实验装置工艺流程图如图2。
1.3.2 实验工艺运行操作步骤
1.3.2.1 料液过滤运行操作步骤
(1)按顺序开启阀1、阀3、阀5、阀6、阀8、阀9到最大开度状态,其他阀门保持关闭状态。
(2)按照实验需求,调整振动台的振动频率。
(3)启动供水泵电机,开始供应料液进入管路。调节阀5、阀8、阀9到适宜开度。
(4)读取流量计L1、流量计L2、进口压力表、出口压力表的读数。
1.3.2.2 反冲洗运行操作步骤
(1)按顺序开启阀2、阀5、阀7、阀8到最大开度状态,其他阀门保持关闭状态。
(2)按照实验需求,调整振动台的振动频率。
(3)启动供水泵电机,开始供应清水进入管路。调节阀5、阀8到适宜开度。
(4)读取流量计L1、流量计L2、进口压力表、出口压力表的读数。
1.4 实验参数及分析方法
1.4.1 渗透通量
过滤过程主要考察膜的过滤性能,通过渗透通量可以清楚的得知过滤装置处理料液能力,实验室条件下不能直接精确的测得渗透通量这个值,通过公式(1)计算间接得到。
式中:A——膜有效过滤面积,m2
由于无法直接读取
式中:A——有效过滤面积,m2
Q1——料液流量,L/h
Q2——浓缩液流量,L/h
J——渗透通量,L·m-2·h-1
P1——进口压力,kPa
P2——出口压力,kPa
1.4.2 纯水通量恢复率
为了表征清洗效果,采用纯水膜通量恢复率FR,计算公式如下:
式中:FR——纯水膜通量恢复率,%
Jw——清洗后膜的纯水通量,L·m-2·h-1
Jfw——未清洗前的纯水通量,L·m-2·h-1
2 试验结果讨论和分析
2.1 非振动和各个振动频率下的膜通量变化情况
超滤膜存在污染现象,为了研究振动频率对超滤膜过滤的影响,选择了0 Hz、20 Hz、40 Hz、60 Hz、80 Hz频率来进行实验。首先将进口阀1、3、5全开,关闭阀门2、4、7,当启动泵机时控制出口阀门8,使得出口流量计开始值为600 L/h,之后打开振动台选择某一频率每5 min记录一次进口、出口流量计值,以及进出口液压表的数值。得到如图 3所示的各频率下一段时间内,超滤膜的通量变化曲线。所有频率下,膜系统的通量在一定时间内,都会出现下降的情况。这是由于当进口阀门完全打开而出口阀门一定时,经过一段时间,进出口流量值均会减少,流量越小,进出口压力也越小,跨膜压差也降低从而导致渗透通量逐渐减小。
由于前后多次实验对膜组件本身的影响,使得40 Hz、60 Hz、80 Hz的曲线在0 Hz曲线下方,但依然可以从图 3中发现0 Hz(非振动)曲线相对其他频率的曲线下降的趋势更显著,其他频率下膜通量变换是比较缓慢和平缓的。也就是说,经过一段时间的污水过滤,非振动时的超滤膜受污染阻塞更容易,而有频率振动时,超滤膜受污染的速度会减慢,较0 Hz相比受污染速率减缓20%。这主要是超滤膜在有振动的情况下工作时,通过在膜面处引入振动产生的高剪切力,使得污染物悬浮于膜表面,提高了过滤通量,而且振动频率越高,膜通量变换越平缓。
如图4,全开出口阀门,控制出口初始值分别为500 L/h、600 L/h、800 L/h,然后每隔5分钟改变一次频率,由此得到通量随频率变化的曲线图。从图中看出,每一个出口流量曲线均呈总体下降趋势。从0~20 Hz,通量变化较大,主要是由于实验进行时间较短,超滤膜仍处于被污染阶段。30 Hz以后,超滤膜被污染较严重,我们从曲线可知,30 Hz之随着频率增大,曲线小幅度降低。这是由于实验中
2.2 振动与非振动反清洗恢复率比较
恢复率由反清洗后进行纯水测得的通量与对污染的超滤膜进行纯水通量测试的比较。实验中控制进口纯水力量为800 L/h,振动反清洗取的频率为80 Hz。由此可见,非振动反清洗,膜的恢复率基本小于0。而在振动情况下反清洗,膜的最高恢复率能达到30%。这说明振动对于超滤膜反清洗也具有良好的效果,可以增大恢复率,保证受污染的膜在清洗后仍具有一定的过滤效果。
2.3 化学清洗与振动反清洗的比较
实验室中采用了0.1% NaOH溶液与0.5% SDS试剂混合进行碱性清洗。实验比较了振动反清洗和化学清洗两种方式对膜性能的清洗效果,并用纯水通量恢复率FR这个值表达。
由前文介绍可知恢复率可由公式(3)计算。
从图 6可见两种清洗的效果均没有达到50%的恢复率,而化学清洗恢复率要比振动反清洗恢复率高,主要是化学清洗剂能够分解大油污分子为小分子物质,属于化学性质的清洗。振动反清洗属于物理清洗,为膜组件仅仅提供高频剪切力,减缓受污染速度。因此就两种清洗效果来说,化学试剂的清洗是更佳的,但同时,化学试剂也会残留在水体中,造成水体的二次污染。这两种方式的恢复率低也同时说明两种清洗都不能完全使经过长期运行的膜组件的膜通量恢复到初始通量,这是由于膜在运行的过程中发生了不可逆的膜污染。
2.4 进出口水质检测
本实验采用了取自中石化舟山分公司港口浦油库所产含油污水进行试验。比较了在振动和静态运行模式下的过滤处理效果。进行该实验前对膜系统进行了化学清洗,以保证系统所用膜的性能基本恢复到新膜初始状态。
含油污水过滤处理过程的操作条件控制为料液流量900 L/h,进口压力35 kPa。反冲洗过程中加入了振动强化作用,振动频率为90 Hz,运行时间为3 min。已知采用的膜其初始纯水通量为105 L·m-2·h-1。
全程需要提取水样,采取了未处理含油料液和经过滤处理产生的渗透液,通过水质变化考察高频振动剪切膜过滤系统的水处理效率。含油污水料液和处理后渗透液的水质情况如下表:
通过上表可计算得膜对油的截留率振动模式截留率为99.49%,静态模式截留率为98.89%。可以知道适宜振动频率下振动状态对含油物质的截留率略好,这是和膜介质材料及工艺水平有关。
3 结 论
本文通过自行设计的高频振动剪切膜装置,研究了振动频率对膜受污染速率的影响,可以得到以下结论:
(1) 依据动态剪切强化膜过滤原理,将电磁吸合式振动台和内压式中空纤维柱状膜进行耦合联接,设计制造的高频振动剪切强化膜系统具有较好的过滤性能。
(2) 由于振动剪切作用,膜受污染的速率比静态时的速率减缓20%以上,受污染时间延长。
(3) 膜渗透通量随跨膜压差增大而逐渐增大,料液流量的大小影响跨膜压差,膜系统的渗透通量随着料液流量的增大而逐渐增大。
(4) 料液浓度影响膜渗透通量,越大的料液浓度会使渗透通量下降更大[8]。
(5) 高频振动剪切超滤膜系统有效的减缓浓差极化和膜污染现象,振动膜对油的截留率为99.49%。处理含油污水获得的渗透液含油量为0.436 mg/L,达到国家污水排放 《GB8978-96污水综合排放标准》一级排(小于5 mg/L)的要求。
参考文献
[1]K.S.Hasan,C.Visvanathan,P.Ariyamethee,et al.Introduction to vi-bratory shear enhanced membrane process and its application in starchwaste water recycle.http://www.vsep.com,2003.
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[3]吕斯濠,张赵田,蔡勋江,等.振动剪切强化膜过滤技术研究进展[J].化工进展,2009,28(7):1111-1121.
[4]Daniel,M.Cheng.Application of innovative,fouling resistant:VSEPmembrane technology in solving environmental problems in China.www.vsep.com/pdf,2010.
[5]O.Al.Akoum,M.Y.Jaffrin,L.Ding,P.Paullier.An hydrodynamicinvestigation of microfiltration and ultrafiltration in a vibrating membranemodule[J].J.Membr.Sci.,2002(197):37-52.
[6]M.Y.Jaffrin,L.Ding,O.Akoum,A.Brou.A hydrodynamic compari-son between rotating disk and vibratory dynamic filtration systems[J].J.Membr.Sci.,2004(242):155-167.
[7]赵福雄,徐谋华,孙青春,等.酵母振动膜过滤系统的应用研究[J].现代食品科技,2005,21(2):116-117.
三元复合驱含油污水处理技术 篇6
1 三元复合驱污水的特点
1) 三元复合驱采出水中含有大量的聚丙烯酰胺, 表面活性剂和碱致使污水的黏度变大, 污水中油珠粒径变小, 污水乳化严重;
2) 聚合物驱采出污水由于其粘度高、油水乳化严重, 所以污水携带固体悬浮物能力强、油滴和固体颗粒上浮或下沉阻力大。
以上因素使得传统的隔油池、沉降设备处理效率低, 过滤装置容易堵塞。
2 处理工艺
2.1 物理方法
物理方法处理三元复合驱含油污水主要是着重加强高效处理设备的研究来提高处理效率。曹振锟等根据“浅池理论”研制开发了处理三元复合驱含油污水的组合式沉降分离装置。[1]利用交叉流斜板, 使油珠聚结加速上浮, 固体物质加速沉降, 从水中分离出来。与沉降罐比较, 具有出水水质好、处理效率高、占地少的特点。
陈雷[2]等采用聚结法, 通过改进聚结除油填料的空间结构形式和填装方式, 提高聚结效率。采用工艺:原水→聚结反应器→斜板沉降→砂滤→回注。聚结装置首先使原水中的油粒相互聚结成直径较大的颗粒, 使之易于重力分离, 同时去除原水中的浮油;在后续的斜板沉淀工艺中, 变大的油粒依靠密度差实现有效的油水分离, 悬浮固体含量也相应地得到部分去除;石英砂过滤处理可将水中残余的油粒、悬浮固体最终去除。整个工艺流程未投加任何药剂, 处理后出水水质满足回注水质要求, 可作为三元复合驱采回注用水处理工艺。
下图是大庆采油厂的三元复合驱含油污水处理的工艺流程:
油站来水—曝气沉降—气浮沉降罐—一级双层压力过滤—二级过滤—缓冲外输的处理流程。该流程是以传统含油污水的处理工艺组合起来的。该工艺流程的处理效果较好, 但是运行一段时间后由于三元复合驱水水质较复杂, 沉降罐会出现效率不高的现象, 过滤罐的结构及反冲洗方式不是很合理, 严重的影响了过滤效果。该工艺流程还有待进一步的改进和完善。
2.2 化学法或物理化学法
目前含聚污水处理研究的一个主要方向是药剂的改进和新型药剂的研制。龙凤乐[3]等用有机阳离子型和非离子型药剂多元复配制备除油剂, 进行了三元复合驱采出液油水分离剂的试验, 在实验室试验基础之上提出一系列加药方案, 并进行了现场试验。结果表明有机阳离子型除油剂RNJ可以较好的解决注聚含油污水的处理问题, 在投加质量浓度为10mg/L时, 在一次加药的情况下, 除油率达到90%。
陈颖等用次氯酸盐氧化法制备K2Fe O4所得到的滤液是一种较稳定的强氧化剂, 用该滤液氧化油田三元复合驱污水, 降解率大于60%。该方法的出水水质较好, 强氧化剂不仅可以降解污水中的聚合物、COD对其它杂质也有一定的去除效果。
李玉江等[4]电厂粉煤灰为主要原料研制了一种新型复合无机高分子混凝剂PAFS, 用于三次采油废水的混凝水处理, 结果表明该混凝剂效果明显优于PAS和PFS, 其出水满足油田污水一级处理的出水水质。
该法可在不改变传统含油污水处理流程的基础上, 通过投加化学药剂, 达到处理三元水的目的, 但是该法化学药剂投加量大, 日常运行费用高, 且由于药剂的加入, 给整个系统产生的污泥及反冲洗水的处理带来了更大的难度, 由于现场水质的多变性, 实验室的处理效果和现场存在很大的差别, 实际应用大多未能取得预期的效果。
2.3 生化法
生化法是污水处理中常用的一种方法, 其原理:微生物+石油烃类或油中其他含碳物质 (碳源) +营养物 (N, P等) +氧→微生物增殖+二氧化碳+水+氨及磷酸根等。该方法运行费用低、管理方便、操作简单、出水水质好。但是由于油田污水中含有大量的油份, 给生化法的预处理提出了很高的要求, 导致了其在油田污水处理领域的应用受到了很大的限制。宋永亭[5]等采用生化法对三次采油污水进行处理, 实验过程中应用了高效降解聚丙烯酰胺菌和烃类氧化菌, 有效降低了污水中的聚合物含量、含油量、悬浮物和COD等。生化法处理三元复合驱污水目前还只停留在实验室的研究阶段, 没有得到现场的广泛应用, 处理原理、技术、运行条件等还有待进一步的研究。且目前这方面的研究很少。
3 结论
1) 物理法处理三元复合驱污水处理方法简单, 一般不需要外加药剂, 处理费用低, 但是处理后水质还有待提高。且反应器结构、运行方式等还有待进一步的优化;
2) 化学法处理三元污水, 主要是药剂的改进和新型药剂的研制, 实际应用可不改变原有处理工艺, 基建费用低, 但日常的运行费用高且造成二次污染。发展方向: (1) 无污染的化学药剂; (2) 处理能力更强的高效化学药剂;
3) 生物处理工艺还不成熟, 尚属研究阶段。生物法水力停留时间长、占地面积大、建设周期长也限制了其在含油污水处理方面的应用。高效的特种降解菌和生物处理构筑物结合的生物处理技术是我国三元复合驱水的生物处理的发展趋势;
4) 上述的各种处理方法各有优缺点, 具体的处理工艺还要根据含油污水的性质、现有条件和处理要求等, 选择一种或者多种方法联合使用, 发挥各处理单元的优势, 提高处理水的出水水质。
参考文献
[1]曹振锟, 等.组合式沉降分离装置处理三元复合驱采出水现场试验研究[J].油气田地面工程, 2002, 21 (5) :65-66.
[2]陈雷, 等.三元复合驱采石油废水的处理与回用研究[J].中国给水排水, 2001, 17 (6) :4-6.
[3]龙凤乐, 等.胜利油田注聚采出液含油污水处理技术研究[J].工业为水处理, 2005, 25 (8) :30-33.
[4]李玉江, 等.复合混凝剂PAFS处理油田三次采油废水[J].山东化工, 2004, 33 (1) :9-11.
含油污水处理工艺改进技术研究 篇7
污水处理站是油田生产过程中一个十分重要的生产环节,它是将油田污水进行处理,含油污水经过沉降、过滤后,输送出去。目前我国油田污水处理中,很多油田普遍采用的是压力式过滤器,有石英砂过滤器、核桃壳过滤器、双层滤料过滤器、多层滤料过滤器等。大庆杏北油田普通污水处理站多采用两级大罐沉降,一级压力过滤工艺,过滤器采用核桃壳滤罐或石英砂滤罐。随着油田采出液水质成分日趋复杂,杏北油田现有污水处理逐渐发现很多问题,分析问题的起因和寻找解决办法对油田的生产有着重要的意义。
国内的众多专家对油田污水处理工艺进行了研究,杨云霞[1]等对我国主要油田污水处理技术现状及问题进行了分析。邓述波等[2]总结了油田采出水的特性及现场采用的水处理工艺流程,比较不同处理方法的适用范围及优缺点。梁伟等[3]论述了含聚污水处理的常规方法与技术及其在国内外的发展现状,对含聚污水的处理与利用的方法及技术进行了展望。陈立峰等[4]对物理沉降段、过滤段、生化处理段及加药系统等影响油田污水处理效果的因素进行分析,并有针对性地提出了不同的治理措施。
本文对杏北油田污水处理站工艺流程存在的问题及产生的原因进行分析,提出改进方案,对改进方案效果进行分析。
1问题分析
目前,杏北油田已建成的深度处理站一次过滤滤速为16 m/h,二次滤速为10 m/h,随着三次采油的不断开发,采出液水质成分变得复杂,现有滤速过高不利于滤后水质达标,应适当降低。实际生产中,负荷低的污水站达标率高,相反负荷率高的污水站达标率低。
随着聚合物驱油技术的推广,由于采出液水质成分日趋复杂,水驱污水处理站滤料反洗再生效果变差。已建的水驱污水系统中存在的问题如下:
(1)滤罐反冲洗是污水处理工艺的一个关键环节,反冲洗效果的好坏直接影响到滤后水水质。改造前罐群反冲洗方式中设备过多、耗能大(见图1)。
(2) 核桃壳滤罐反冲洗憋压、跑料问题日渐突出。在近两年滤罐开罐检查中,部分核桃壳滤罐由于滤料堵塞筛管、反冲洗憋压,造成滤罐内部结构损坏、跑料现象非常严重。
(3) 石英砂滤料板结、反洗不彻底,滤料再生困难。通过在石英砂过滤罐上部安装玻璃透光孔和观察孔,观察反冲洗时过滤罐内含油污水的运动状态发现,反冲洗初期水从滤料间涌出,反冲洗水量分布不均匀,泉涌高度约30～50 mm,之后含油污水淹没滤料,液位平稳上升,上升速度约为10～15 mm/s,起不到冲洗滤料的作用。反冲洗后,反洗污水回落,罐内污水上面一层污油覆盖在滤料上,没有随反冲洗水排出滤罐。这部分积油,造成滤料污染,日积月累造成滤料板结,带来反洗憋压、跑料、水质超标等问题。
2 改进技术方案
对杏北油田污水处理站进行改造,方案如下:
(1) 水驱污水站设计规模为3.0×104 m3/d,采用两级沉降、一级核桃壳压力过滤流程。12座核桃壳滤罐进行内部结构改造,实现水驱站罐群反洗,罐群反冲洗方式进行改进(见图2)。
(2) 聚驱污水站设计规模为2.5×104 m3/d,采用两级沉降、一级石英砂压力过滤流程。针对石英砂滤罐出现反洗不彻底、上部滤料板结、过滤效果变差等问题,对1座石英砂滤罐进行内部结构改进试验,增设横向布水筛管、齿状搅拌器等(见图3)。
(3) 聚驱污水站下游深度污水站一次滤罐进口处增设投药口进行滤前絮凝,观察滤后水质变化情况。
(4) 改造后,要求达到的指标为:①污水站核桃壳滤罐实现罐群反冲洗;②改造后石英砂滤罐滤后水指标:含油≤20 mg/L、悬浮物≤20 mg/L。
3 改进方案效果研究
3.1 核桃壳滤罐改进效果
水驱污水站核桃壳滤罐全部改造完成,全站实现罐群余压反冲洗,反冲洗水泵停运,反冲洗流程简化,反冲洗排量增大,反洗效果好。改造罐反洗时,先采用罐群余压水启桨搅拌5分钟后,停桨大排量泵洗15 min。改造后的石英砂滤罐反洗时排量可达到700 m3/h,强度达到15 L/(m2·s)以上,而其它未改造罐反洗时压力上升较快,排量只能达到400 m3/h,强度只在9 L/(m2·s)左右,单罐年节电5 000 kW·h。
3.2 石英砂滤罐改进效果
改造罐投入运行一年,对改造罐与未改造罐进行了开罐检查,观察滤罐中滤料情况(见图4、图5)。
对于改造罐开罐检查时,未发现滤罐跑料,罐内滤料致密平整未污染,而未改造罐内的滤料高低不平,有板结现象。
通过对改造罐运行效果的跟踪发现该罐运行稳定,滤后水质好于总外输水,通过近半年的水质跟踪,改造后滤罐出水含油合格率达到100%,悬浮物合格率为65%,该站未改造罐滤后含油达标率为5.3%,悬浮物合格率为42.1%,改进后水质情况如表1所示。
改造后,通过对滤罐出水含油量进行跟踪,得到含油与悬浮物变化曲线(见图6、图7):
由图6可以看出,过滤前含油量很高,远远高于控制标准;对比罐滤后含油量虽然低于过滤前含油量,但几乎全部高于控制指标;改造罐滤后含油量全部低于控制指标,合格率为100%。
由图7可以看出,过滤前悬浮物含量普遍超标,个别时间段悬浮物含量很高;对比罐滤后悬浮物含量低于过滤前悬浮物含量,个别时间段悬浮物含量高于过滤前悬浮物含量,几乎全部高于控制指标;改造罐滤后悬浮物含量前期低于控制指标,当过滤前悬浮物含量超高时,改造罐滤后悬浮物含量远远高于控制指标。
4 结论
(1) 核桃壳、石英砂滤罐的改造使反冲洗效果得到改善,使注入水质得到改善,提高了油田开发效果,避免不合格水质回注所造成的堵塞油层空隙、增加注水能耗以及后续的压裂和解堵所带来的投入。
(2) 核桃壳滤罐的改造使罐群余压反冲洗得以实现,反冲洗效果满足过滤工艺要求,由于减少了反冲洗水泵及配套工艺管道、阀门,使地面工艺得到简化,同时罐群余压反冲洗使单罐年节电5 000 kW·h,达到节能目的。
(3) 提高普通污水站滤后水质,优化深度站反洗工艺,深度站可以减少一级过滤,达到简化流程的目的。
参考文献
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[3]梁伟,赵修太,韩有祥,等.油田含聚污水处理与利用方法技术探讨.工业水处理,2010;30(10):1—4
污水含油污处理 篇8
本工作以含油浮渣为原料制备了一种含碳吸附剂,并用于含油污水的处理。采用比表面分析仪和SEM技术对含碳吸附剂进行表征。通过正交实验考察了含碳吸附剂加入量、吸附时间、吸附温度和污水pH对含油污水处理效果的影响,并对含碳吸附剂加入量和吸附时间两个主要因素进行了单因素实验,以期找到最佳的污水处理条件。
1 实验部分
1.1 材料和仪器
含油浮渣:辽河油田联合站污水处理厂,主要指标见表1。由表1可见,含油浮渣的含水率很高,含油率和含渣率相对较低。含油浮渣浸出液中的重金属含量低于GB 8978—1996《污水综合排放标准》[12]中的二级指标要求。
木质活性炭:东莞洪笙活性炭有限公司,含水率不大于10%,灰分不大于5%。
含油污水:辽河油田曙光采油厂,COD为502.12 mg/L,石油类质量浓度为45.31 mg/L,pH=7。
Quanta200型钨灯丝环境扫描电子显微镜:FEI香港有限公司;F-Sorb2400型氮吸附比表面分析仪:北京金埃谱科技有限公司。
1.2 含碳吸附剂的制备
称取500 g含油浮渣于热解炉中密闭热解。升温速率为10℃/min,热解温度650℃,热解停留时间2 h,全程氮气保护。热解过程中冷凝分离出的不凝气、油和水均可回收利用。先后用无机混合酸液和无机碱液洗至反应后固体产物中的灰分和氧化物充分溶解。将剩余固体水洗至中性,烘干,研磨后过200目筛,最终得到27.64 g含碳吸附剂,收率为5.53%。
1.3 含碳吸附剂处理含油污水
取一定量含碳吸附剂加入到盛有100 mL含油污水的锥形瓶中,置于恒温振荡仪上振荡吸附一定时间,过滤后测定吸附前后污水中的COD和石油类质量浓度。
1.4 分析方法
采用氮吸附比表面分析仪分析试样的孔结构;采用SEM技术观察试样的微观形貌。
分别按照HJ/T 399—2007《水质化学需氧量的测定快速消解分光光度法》[13]和HJ 637—2012《水质石油类和动植物油的测定红外分光光度法》[14]测定含油污水的COD和石油类质量浓度。
2 结果与讨论
2.1 含碳吸附剂的元素组成
含碳吸附剂与木质活性炭的元素组成见表2。由表2可见,含碳吸附剂中碳元素含量高达90%(w)以上,与木质活性炭中碳元素含量相当。
2.2 含碳吸附剂的孔结构表征
含碳吸附剂和木质活性炭的表面特性参数及碘吸附值见表3。由表3可见:含碳吸附剂的比表面积相对较小,但孔隙体积和平均孔径较大,孔径分布较宽;木质活性炭的孔径小,比表面积较大;木质活性炭的碘吸附值较含碳吸附剂大,说明含碳吸附剂中的中孔较多,而木质活性炭的孔径分布则以微孔为主。
2.3 含碳吸附剂的SEM表征
含油浮渣、含碳吸附剂和木质活性炭的SEM照片见图1。由图1可见:含油浮渣的表面光滑,油相明显;含碳吸附剂表面粗糙,分布有大小不一的孔隙;木质活性炭则质地紧密,孔径小且分布均匀。
2.4 正交实验
在固液吸附体系中,主要的影响因素包括吸附剂加入量、吸附时间、吸附温度和污水pH[15,16]。
针对以上4种主要因素,设计4因素3水平的正交实验。正交实验因素水平见表4。正交实验结果见表5。
1)ka1,ka2,ka3,Ra以COD去除率为考察指标。2)kb1,kb2,kb3,Rb以石油类去除率为考察指标。
由表5可见:分别以COD去除率和石油类去除率为考核指标时,各影响因素的大小顺序均为含碳吸附剂加入量>吸附时间>吸附温度>污水pH;最佳条件组合均为A3B2C2D2,即含碳吸附剂加入量为40 g/L,吸附时间为60 min,吸附温度为30℃,污水pH为7。
综合考虑经济成本和国家污水排放标准的相关规定,对含碳吸附剂加入量和吸附时间这两个主要因素进行单因素实验,以期找到最合适的污水处理条件。
2.5 含碳吸附剂加入量对污水处理效果的影响
在吸附温度为30℃、吸附时间为60 min、污水pH为7的条件下,含碳吸附剂加入量对污水处理效果的影响见图2。由图2可见:随含碳吸附剂加入量的增加,COD去除率和石油类去除率均逐渐增加;当含碳吸附剂加入量为20 g/L时,污水中的COD和石油类质量浓度已分别下降至42.62 mg/L和5.83 mg/L,COD和石油类的去除率分别为91.51%和87.1%,达到GB 8978—1996《污水综合排放标准》中的二级排放标准。综合考虑处理成本及污水处理效果,选择最佳含碳吸附剂加入量为20 g/L。
●COD去除率;■石油类去除率
2.6 吸附时间对污水处理效果的影响
在吸附温度为30℃、污水pH为7、含碳吸附剂加入量为20 g/L的条件下,吸附时间对污水处理效果的影响见图3。由图3可见:随吸附时间的延长,COD去除率和石油类去除率均逐渐增加;当吸附时间达60 min后,继续延长吸附时间,COD去除率和石油类去除率的变化不大。故确定最佳吸附时间为60 min。
●COD去除率;■石油类去除率
2.7 含碳吸附剂与木质活性炭的污水处理效果比较
在吸附温度为30℃、吸附时间为60 min、吸附剂加入量为20 g/L、污水pH为7的最佳实验条件下,分别采用含碳吸附剂与木质活性炭处理初始COD为502.12mg/L、石油类质量浓度为45.31 mg/L的含油污水。含碳吸附剂与木质活性炭对含油污水处理效果的比较见表6。由表6可见,含碳吸附剂的污水处理效果优于木质活性炭。这是由于,污水中石油类等有机污染物的分子较大,吸附这些有机污染物的能力往往受吸附剂中中孔数量的影响[17],木质活性炭的孔径小,以微孔为主,因而吸附有机大分子污染物的效果不如含碳吸附剂。
3 结论
a)以含油浮渣为原料制备含碳吸附剂,收率为5.53%。比表面积分析和SEM技术的表征结果显示:制得的含碳吸附剂中碳元素含量高,表面粗糙,孔径分布以中孔为主,比表面积为477.5 m2/g,碘吸附值为376.48 mg/g。
b)通过正交实验和单因素实验得到含碳吸附剂处理含油污水的最佳条件为:吸附温度30℃,吸附时间60 min,含碳吸附剂加入量20 g/L,污水pH 7。在最佳实验条件下,处理初始COD为502.12mg/L、石油类质量浓度为45.31 mg/L的含油污水,处理后的COD和石油类质量浓度分别为42.62 mg/L和5.83 mg/L,COD和石油类的去除率分别为91.51%和87.1%。达到GB 8978—1996《污水综合排放标准》中的二级排放标准。
膜分离处理含油污水的研究进展 篇9
膜分离技术对乳化油的分离具有较好的效果。相较于传统方法,膜分离技术能耗低、装置简单。然而,其在处理复杂的油田采出水时,抗污染性能较差,极易造成膜通量下降、处理效果变差。因此,高抗污染性能复合膜的研发是目前膜技术研究的重点。
2 油水分离膜研究进展
2.1 疏水膜研究进展
早期研究较多的是疏水膜。膜表面对油滴起着聚结粗化,有利于实现油水分离[1,2]。
Daiminger等[3]以异十二烷作为油相,通过膜聚结器对油/水乳液进行聚结处理。结果表明:疏水膜能使乳液在通过膜聚结器后粒径变大,从而使后续的截留效果更佳。Kong等[4]利用孔径不同的疏水PVDF膜,促进疏水膜表面上油滴的吸附与聚结,实现对油滴的截留作用。
由于疏水膜对油较好的渗透性能,极易造成膜水通量下降。因此,疏水膜越来越多地被用于油包水型乳液分离的研究。
2.2 亲水膜研究进展
2.2.1 无机膜
无机膜具有良好亲水性和较好的机械强度,是进行油水分离的良好材料。
Cui等人[5]制备了孔径大小不同的NaA/α-Al2O3微滤膜。8h含油废水过滤,经清洗后,纯水通量恢复率最高达到86.6%。Zhang等人[6]对改性的TiO2+Al2O3复合陶瓷膜进行大豆油乳液评价实验,改性后的陶瓷膜水通量更加稳定,抗污染性能明显增加。Zhou等人[7]将ZrO2掺杂在了Al2O3陶瓷膜上,使陶瓷膜的抗污染性能进一步得到提升。Abadi等人[8]将陶瓷膜用于某炼厂的含油污水处理。通过对操作压力、错流速度、处理温度等条件的优化其纯水通量恢复率最高可达95%。
2.2.2 有机膜
由于亲水性有机膜材料的溶胀作用等原因,其使用范围不及疏水膜材料广泛,对疏水性膜材料进行亲水改性是目前研究的主要方向。
Yang等人[9]通过采用PSF/TiO2复合膜对煤油/水乳液进行处理,纯水通量较改性前高出约50%,抗污染性能明显提升。
3 目前存在的问题及展望
目前的研究主要采用模拟含油污水,而对于真实污水,往往存在更多问题。如在采油时加入的水溶性聚合物,会使处理更加困难。通过采用含有阳离子的聚丙烯酰胺的模拟采出水对纳米TiO2、Al2O3改性的PVDF膜进行研究。结果发现,对操作条件优化后,过滤污水60min后,其通量仅为初始通量的21.51%,表明复合膜受到了聚丙烯酰胺的严重污染。
Zhang等[10]通过向模拟采出水当中加入盐溶液及聚丙烯酰胺,系统地研究了盐类及聚合物浓度对陶瓷膜污染的影响。结果表明,低于聚合物临界胶束浓度时,聚合物在膜的表面及孔道内发生强烈的吸附。
综上所述,大部分膜材料在处理真实的油田采出水时,其使用寿命仍然非常有限。因此,单纯改善表面亲水性尚不能满足要求。对文献分析结果表明,寻找一种新型改性剂,使其在膜表面具有较高的覆盖率,可能是一种有效的方法。
参考文献
[1]蒋学彬.膜分离技术在石油工业含油污水处理中的应用研究进展[J].油气田环境保护,2015,(05):77~80,94.
[2]吴淑平.含油污水处理中膜分离技术的应用[J].科技传播,2011,(08):167,169.
[3]U.Daiminger,W.Nitsch,P.Plucinski,S.Hoffmann.Novel techniques for oil/water separation[J].Journal of Membrane Science,1995,99(2):197~203.
[4]J.Kong,K.Li.Oil removal from oil-in-water emulsions using PVDF membranes[J].Separation&Purification Technology,1999,16(1):83~93
[5]J.Cui,X.Zhang,H.Liu,S.Liu,K.L.Yeung.Preparation and application of zeolite/ceramic microfiltration membranes for treatment of oil contaminated water[J].Journal of Membrane Science,2008,325(1):420~426.
[6]Q.Zhang,Y.Fan,N.Xu.Effect of the surface properties on filtration performance of Al 2O3–TiO 2composite membrane[J].Separation&Purification Technology,2009,66(2):306~312
[7]J.Zhou,Q.Chang,Y.Wang,J.Wang,G.Meng.Separation of stable oil–water emulsion by the hydrophilic nano-sized ZrO2modified Al 2O3 microfiltration membrane[J].Separation&Purification Technology,2010,75(3):243~248
[8]S.R.H.Abadi,M.R.Sebzari,M.Hemati,F.Rekabdar,T.Mohammadi.Ceramic membrane performance in microfiltration of oily wastewater[J].Desalination,2011,265(1–3):222~228.
[9]Y.Yang,H.Zhang,P.Wang,Q.Zheng,J.Li.The influence of nano-sized TiO 2fillers on the morphologies and properties of PSF UF membrane[J].Journal of Membrane Science,2007,288(1–2):231~238.