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改性纤维球在油田污水处理中的应用

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改性纤维 油田 污水处理 中的 应用
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改 性 纤 维 球 在 油 田 污 水 处 理 中 的 应 用黄 程 1   王 梅 1   夏 荫 轩 2   张 永 强 3( 石 油 吐 哈 油 田 公 司 鄯 善 采 油 厂 ; 石 油 吐 哈 油 田 公 司 质 量 安 全 环 保 处 ; 石 油 吐 哈 油 田 公 司 温 米 采 油 厂 )摘   要   纤 维 球 过 滤 可 充 分 发 挥 出 滤 料 深 层 的 截 污 能 力 。 介 绍 了 改 性 纤 维 球 滤 料 的 技 术 要 求 ,在 使 用 过程 中 主 要 存 在 的 几 个 问 题 ,改 性 纤 维 球 过 滤 器 的 结 构 及 特 点 ,在 油 田 污 水 处 理 中 的 现 场 应 用 情 况 。 试 验 证 明 ,经 50 %互 溶 剂 + 2 %表 面 活 性 剂 + 2 %烧 碱 清 洗 后 ,改 性 纤 维 球 滤 料 颜 色 变 为 灰 白 ,纤 维 之 间 松 散 ,不 存 在 粘 结现 象 ,清 洗 较 为 彻 底 。关 键 词   吐 哈 油 田   改 性 纤 维 球   过 滤   污 水 处 理   应 用0   引   言纤 维 球 最 早 作 为 滤 料 使 用 始 于 1982 年 日 本 尤 尼奇 卡 公 司 ,他 们 将 人 工 合 成 纤 维 丝 制 成 绒 球 作 为 滤料 ,用 聚 脂 纤 维 做 成 球 或 扁 平 椭 圆 体 ,用 于 污 水 的 净化 处 理 ,取 得 很 好 的 效 果 。 纤 维 球 具 有 使 过 滤 的 液 体能 量 损 失 小 ,滤 速 高 ,截 泥 量 大 等 优 点 。清 华 大 学 于 1983 年 研 制 了 有 自 己 特 色 的 纤 维球 ,这 种 纤 维 球 由 中 心 扎 结 而 成 ,密 度 由 中 心 向 周 边递 减 ,滤 料 层 空 隙 率 达 90 %以 上 。 清 华 同 方 股 份 有限 公 司 于 1999 年 二 次 研 发 ,在 纤 维 球 机 械 化 制 造 、 亲水 防 油 改 性 和 可 压 缩 精 细 过 滤 等 方 面 取 得 了 重 大 进展 ,形 成 了 以 纤 维 球 为 核 心 的 高 效 过 滤 系 统 。现 在 纤 维 球 过 滤 器 已 广 泛 应 用 在 清 水 、 污 水 处 理中 ,纤 维 球 呈 柔 性 ,孔 隙 可 变 ,过 滤 时 受 工 作 压 力 、 上层 截 泥 和 滤 料 自 重 的 影 响 ,形 成 上 疏 下 密 的 理 想 滤 层分 布 状 态 ,可 充 分 发 挥 出 滤 料 深 层 的 截 污 能 力 。1   纤 维 球 的 技 术 要 求 及 测 定 方 法纤 维 球 滤 料 在 我 国 还 没 有 国 家 标 准 ,只 有 企 业 标准 ,结 合 几 个 厂 家 的 企 业 标 准 ,对 改 性 纤 维 球 的 技 术要 求 进 行 介 绍 。1. 1 纤 维 球 的 技 术 要 求1. 1. 1 外 观 尺 寸◆ 改 性 纤 维 球 的 直 径 有 35 50 几 种 规 格 ,放 射 球 体 的 直 径 圆 度 一 般 要 求 在 ± (1~ 5) 。◆ 100 g 改 性 纤 维 材 料 应 制 作 50 ± 2 个 改 性 纤 维 球 。◆ 改 性 纤 维 球 外 表 面 剪 切 处 应 无 粘 连 丝 存 在 。◆ 改 性 纤 维 球 的 堆 积 密 度 为 (0. 05 ± 0. 002) g/ ◆ 改 性 纤 维 球 应 捆 扎 牢 固 ,无 松 散 现 象 。1. 1. 2 材 料 要 求◆ 改 性 纤 维 球 用 料 为 3 D (D 为 纺 织 行 业 表 示 棉 线 或纤 维 丝 截 面 的 专 用 单 位 ,用 1 g 的 原 材 料 纺 织 成 长 9 棉 纱 或 纤 维 丝 的 截 面 面 积 为 1D) 改 性 纤 维 材料 ,捆 扎 线 要 求 为 0. 6~ 0. 9 锦 纶 丝 线 。◆ 改 性 纤 维 球 的 油 污 可 清 洗 率 > 90 %。◆ 改 性 纤 维 球 的 使 用 温 度 < 90 ℃ 。◆ 改 性 纤 维 球 应 含 水 分 13 %~ 15 % (此 水 分 为 纤 维球 原 材 料 在 改 性 处 理 时 所 用 的 处 理 药 剂 中 水 分 ) 。1. 2 改 性 纤 维 球 的 测 定 方 法◆ 用 游 标 卡 尺 测 量 外 径 ,外 径 应 在 所 生 产 型 号 ± 5 间 。 外 径 大 于 指 定 上 限 、 小 于 指 定 下 限 不超 过 10 %。◆ 用 游 标 卡 尺 测 量 捆 扎 线 外 径 。 用 火 烧 ,线 头 应 形成 烧 结 球 状 。◆ 目 测 改 性 纤 维 球 表 面 ,成 放 射 球 状 ,无 粘 丝 存 在 。◆ 测 定 油 污 可 清 洗 率 时 ,取 普 通 纤 维 球 和 改 性 纤 维球 各 5 个 ,在 原 油 中 浸 泡 5 出 ,用 同 等 条 件 清洗 后 ,再 检 测 两 种 球 上 所 吸 附 的 含 油 量 ,改 性 纤 维 球所 吸 附 的 含 油 量 不 超 过 普 通 纤 维 球 的 10 %。◆ 测 定 适 用 温 度 时 ,取 改 性 纤 维 球 产 品 3 个 放 入 三角 烧 瓶 中 ,将 三 角 烧 瓶 放 入 恒 温 水 浴 锅 中 ,将 温 度 调至 80 ℃ 条 件 下 保 持 30 检 查 80 ℃ 条 件 下 改 性纤 维 球 表 面 的 情 况 变 化 ,在 ≤ 80 ℃ 条 件 下 表 面 不 应有 糊 状 或 变 形 。黄 程 ,1996 年 毕 业 于 江 汉 石 油 学 院 机 械 设 计 与 制 造 专 业 ,现 工 作 于 吐 哈 油 田 鄯 善 采 油 厂 ,主 要 从 事 油 气 集 输 和 污 水 处 理 工 作 。 通 信 地 址 :新 疆 鄯 善火 车 站 镇 吐 哈 油 田 公 司 鄯 善 采 油 厂 ,838202·22·       2009 年 9 月                   油 气 田 环 境 保 护                     治 理 技 术 与 研 究◆ 用 卡 具 夹 住 改 性 纤 维 球 的 任 意 部 位 ,用 φ 0. 1 维 丝 ,吊 0. 5 物 无 脱 落 现 象 。2   改 性 纤 维 球 滤 料改 性 纤 维 球 滤 料 在 使 用 过 程 中 主 要 存 在 以 下 几个 问 题 :◆ 改 性 纤 维 球 滤 料 受 污 染 后 ,不 易 清 洗 。 改 性 纤 维球 滤 料 在 长 期 使 用 后 ,内 部 积 聚 的 污 油 、 污 泥 较 多 ,使用 常 规 的 方 法 不 易 清 洗 。 因 此 延 长 改 性 纤 维 球 滤 料的 使 用 寿 命 主 要 从 两 方 面 入 手 ,一 是 减 少 改 性 纤 维 球滤 料 处 理 水 中 机 械 杂 质 含 量 ,鄯 善 采 油 厂 丘 陵 污 水 处理 装 置 以 前 药 剂 处 理 效 果 不 好 ,进 入 纤 维 球 过 滤 器 的机 械 杂 质 一 般 在 40~ 60 L ,每 季 度 需 对 过 滤 器 进行 一 次 检 修 ,清 除 滤 料 。 对 流 程 改 造 后 ,增 强 了 药 剂处 理 效 果 ,进 入 纤 维 球 过 滤 器 的 悬 浮 物 降 到 30 ,过 滤 器 半 年 以 上 才 检 修 一 次 。◆ 改 性 纤 维 的 质 量 标 准 中 ,捆 扎 强 度 是 一 个 重 要 指标 ,有 的 厂 家 生 产 的 纤 维 球 指 标 较 低 ,丘 陵 污 水 处 理装 置 的 过 滤 器 曾 使 用 φ 0. 2 纤 维 丝 ,吊 0. 3 无 脱 落 现 象 的 纤 维 球 ,使 用 一 个 月 后 ,纤 维 球 大量 散 开 ,形 成 棉 絮 块 ,堵 塞 筛 网 ,又 不 易 清 洗 ,只 能 更换 。 后 改 用 φ 0. 1 纤 维 丝 ,吊 0. 5 物 无 脱落 现 象 的 纤 维 球 ,纤 维 球 无 散 开 现 象 ,只 有 脱 丝 现 象 。◆ 纤 维 球 过 滤 器 过 滤 网 的 选 用 也 非 常 重 要 。 丘 陵 污水 处 理 装 置 使 用 两 种 过 滤 网 ,一 种 是 不 锈 钢 筛 网 ,一种 是 不 锈 钢 管 衬 底 外 包 不 锈 钢 丝 焊 接 的 筛 管 。 两 种过 滤 网 使 用 过 程 中 都 存 在 易 堵 塞 的 问 题 ,主 要 是 纤 维球 脱 丝 后 缠 绕 在 网 上 造 成 堵 塞 ,另 外 则 是 纤 维 球 卡 在网 上 造 成 堵 塞 。 目 前 最 新 使 用 的 是 不 锈 钢 激 光 割 缝板 ,此 种 滤 网 不 会 挂 纤 维 丝 ,减 少 了 堵 塞 。3   改 性 纤 维 球 过 滤 器 的 结 构 及 特 点丘 陵 污 水 处 理 装 置 日 处 理 量 2500 使 用 了 两组 三 级 过 滤 器 ,一 级 为 核 桃 壳 过 滤 器 ,二 级 为 改 性 纤维 球 过 滤 器 ,三 级 为 压 实 改 性 纤 维 球 过 滤 器 。 两 组 过滤 器 ,在 结 构 形 式 上 略 有 不 同 。 两 组 特 点 如 下 :◆ 一 组 :二 级 纤 维 球 过 滤 器 的 搅 拌 机 在 上 部 ,内 部 是筛 管 ,即 由 钢 骨 架 外 包 不 锈 钢 网 组 成 ,下 部 筛 管 为 钢管 上 部 钻 有 均 布 的 小 孔 ,并 用 鹅 卵 石 铺 盖 。 三 级 压 实纤 维 球 过 滤 器 的 搅 拌 机 在 下 部 ,压 实 机 构 在 上 部 ,上部 筛 管 为 钻 有 均 布 的 小 孔 钢 管 ,下 部 为 钢 筛 板 (即 为钢 板 上 钻 直 径 8 ) ,用 鹅 卵 石 铺 盖 。◆ 另 一 组 :二 级 纤 维 球 过 滤 器 ,搅 拌 机 在 上 部 ,内 部是 筛 网 ,即 由 两 层 不 锈 钢 网 组 成 ,第 一 层 为 2 目 ,第 二层 为 5 目 。 上 下 部 均 为 筛 网 。 三 级 压 实 纤 维 球 过 滤器 的 搅 拌 机 在 上 部 ,压 实 机 构 在 下 部 ,筛 网 与 二 级相 同 。◆ 两 种 过 滤 器 在 使 用 过 程 中 都 存 在 筛 网 易 堵 塞 ,特别 是 前 一 组 压 紧 改 性 纤 维 球 过 滤 器 的 过 滤 筛 管 面 积太 小 ,鄯 善 采 油 厂 对 其 进 行 改 造 ,焊 接 了 加 长 管 线 ,增大 了 筛 管 面 积 。4   改 性 纤 维 球 再 生 技 术 的 研 究 与 应 用改 性 纤 维 球 滤 料 在 使 用 一 段 时 间 以 后 ,由 于 污 泥积 聚 ,仅 靠 日 常 的 反 洗 无 法 洗 净 ,特 别 是 受 含 油 较 高的 污 泥 影 响 后 ,滤 料 截 污 能 力 下 降 ,必 须 对 滤 料 进 行更 换 ,更 换 下 来 的 滤 料 直 接 扔 掉 ,过 滤 器 的 使 用 成 本太 高 ,因 此 对 改 性 纤 维 球 滤 料 进 行 了 再 生 研 究 。现 场 取 污 染 滤 料 样 发 现 ,改 性 纤 维 球 被 油 泥 严 重污 染 成 团 ,过 滤 过 程 在 压 实 作 用 下 ,粘 结 在 一 起 ,导 致过 滤 压 力 升 高 。 现 场 用 2 %表 面 活 性 剂 配 制 清 洗 液清 洗 ,对 较 脏 的 纤 维 球 无 法 洗 干 净 。最 后 将 纤 维 球 从 过 滤 器 中 取 出 ,进 行 清 洗 ,并 对清 洗 液 进 行 了 研 究 试 验 。4. 1 清 洗 液 配 方 研 究4. 1. 1 研 究 思 路新 反 洗 液 配 方 主 要 针 对 洗 油 效 果 ,洗 油 效 果 较 好的 溶 剂 主 要 有 甲 苯 、 二 甲 苯 、 丙 酮 、 乙 醚 、 互 溶 剂 等 有机 溶 剂 。 甲 苯 、 二 甲 苯 、 丙 酮 、 乙 醚 等 为 油 溶 性 有 机 溶剂 ,处 理 后 清 水 反 冲 洗 效 果 较 差 ,残 留 油 溶 性 有 机 溶剂 将 对 地 层 造 成 伤 害 。 互 溶 剂 具 有 油 水 互 溶 的 特 点 ,处 理 后 清 水 反 冲 洗 效 果 好 。 另 外 ,采 用 油 溶 性 有 机 溶剂 为 处 理 液 ,只 能 用 纯 油 溶 性 有 机 溶 剂 ,处 理 成 本 较高 ,而 采 用 互 溶 剂 为 处 理 液 时 ,在 保 证 清 洗 效 果 的 前提 下 ,可 用 清 水 配 成 不 同 的 浓 度 ,降 低 处 理 成 本 。因 此 ,新 清 洗 液 以 互 溶 剂 为 主 液 开 展 配 方 研 究 。4. 1. 2 试 验在 200 有 改 性 纤 维 的 广 口 瓶 中 加 入 100 液 ,再 加 入 一 团 污 染 的 改 性 纤 维 样 品 ,常 温 下 浸泡 5 同 时 摇 动 广 口 瓶 。 取 出 污 染 样 ,观 察 记 录 洗后 样 颜 色 变 化 及 纤 维 之 间 粘 结 情 况 ,并 在 白 纸 上 用 洗后 样 擦 拭 ,观 察 擦 拭 痕 迹 ,通 过 对 比 污 染 样 和 新 样 的颜 色 及 擦 拭 痕 迹 评 价 清 洗 效 果 。4. 2 试 验 效 果 评 价污 染 样 为 黑 色 团 状 物 ,改 性 纤 维 相 互 粘 结 严 重 ,并 有 大 量 的 颗 粒 存 在 。 经 各 配 方 试 剂 清 洗 后 ,结 果 见表 1。·32·治 理 技 术 与 研 究               油 气 田 环 境 保 护                 第 19 卷 · 第 3 期      表 1   试 验 效 果 评 价项 目 试 剂 试 验 效 果① 20 %互 溶 剂 + 2 %表 面 活 性 剂 清 洗     洗 后 仍 为 黑 色 ,改 性 纤 维 之 间 还 存 在 部 分 粘 结 现 象 ,并有 少 量 颗 粒 存 在 ,说 明 尚 未 清 洗 干 净 。② 2 %表 面 活 性 剂 清 洗     同 ① 试 验 效 果③ 互 溶 剂 清 洗     洗 后 颜 色 变 为 灰 白 ,改 性 纤 维 之 间 松 散 ,不 存 在 粘 结 现象 ,说 明 清 洗 较 为 彻 底 。④ 互 溶 剂 + 2 %表 面 活 性 剂 清 洗     同 ③ 试 验 效 果 ,在 白 纸 上 无 油 泥 擦 痕 ,达 到 了 清 洗 效 果 。⑤ 50 %互 溶 剂 + 2 %表 面 活 性 剂 清 洗     同 ③ 试 验 效 果⑥ 50 %互 溶 剂 + 2 %表 面 活 性 剂 + 2 %烧 碱 清 洗     洗 后 颜 色 更 白 ,改 性 纤 维 之 间 松 散 ,不 存 在 粘 结 现 象 ,在白 纸 上 无 油 泥 和 黑 色 擦 痕 ,说 明 清 洗 更 为 彻 底 。考 虑 到 全 部 使 用 互 溶 剂 清 洗 ,费 用 较 高 ,采 用 降低 互 溶 剂 ,再 加 入 表 面 活 性 剂 和 烧 碱 的 方 法 再 进 行 试验 ,最 终 优 选 出 效 果 好 ,费 用 低 的 方 案 。由 表 1 清 洗 液 配 方 “ ⑤ ” 和 “ ⑥ ” 相 比 较 ,配 方 “ ⑥ ”清 洗 纤 维 球 颜 色 变 化 更 明 显 ,而 且 使 用 “ ⑥ ” 清 洗 ,费用 相 对 较 低 ,清 洗 液 最 终 确 定 为 “ ⑥ ” 。该 装 置 在 使 用 纤 维 球 过 程 中 ,可 对 纤 维 球 进 行 两次 以 下 清 洗 再 利 用 ,超 过 两 次 以 上 ,球 蓬 松 率 及 截 污能 力 达 不 到 要 求 ,无 法 继 续 使 用 。5   结   论改 性 纤 维 球 在 油 田 污 水 处 理 中 使 用 较 为 广 泛 ,在处 理 含 油 污 水 时 ,必 须 保 证 进 入 过 滤 器 的 水 质 较 好 ,并 且 稳 定 ,对 于 水 质 波 动 较 大 ,上 游 处 理 困 难 的 水 ,改性 纤 维 球 使 用 寿 命 短 ,改 性 纤 维 球 再 生 是 一 个 节 省 费用 的 好 方 法 。 通 过 使 用 混 合 药 剂 对 纤 维 球 进 行 清 洗 ,可 以 使 纤 维 球 再 生 后 达 到 使 用 要 求 。 经 现 场 试 用 后 ,能 满 足 悬 浮 物 过 滤 要 求 ,过 滤 水 悬 浮 物 去 除 率 达 到70 %以 上 。 试 验 证 明 ,经 50 %互 溶 剂 + 2 %表 面 活 性剂 + 2 %烧 碱 清 洗 后 ,改 性 纤 维 球 颜 色 变 为 灰 白 ,纤 维之 间 松 散 ,不 存 在 粘 结 现 象 ,清 洗 较 为 彻 底 。参 考 文 献[1 ]   沈 琛 . 油 田 污 水 处 理 工 艺 技 术 新 进 展 . 北 京 :中 国 石 化 出版 社 ,2008.[2 ]   窦 照 英 化 学 清 洗 技 术 (第 二 版 ) . 北 京 :化 学 工 业 出版 社 ,2004.(收 稿 日 期   2009204224)(编 辑     李 娟 )首 批 国 家 环 保 科 普 基 地 在 上 海 授 牌环 境 保 护 部 与 科 学 技 术 部 在 上 海 东 方 绿 舟 共 同 举 办 了 首 批 “ 国 家 环 保 科 普 基 地 ” 授 牌 仪 式 。上 海 东 方 绿 舟 、 北 京 排 水 科 普 展 览 馆 、 上 海 浦 东 环 境 监 测 站 和 杭 州 西 溪 湿 地 公 园 等 4 家 单 位 首 批获 此 称 号 。国 家 环 保 科 普 基 地 是 向 公 众 普 及 环 保 科 技 知 识 ,提 高 全 民 环 保 意 识 和 素 质 的 单 位 或 场 所 ,在开 展 知 识 性 、 科 学 性 、 趣 味 性 的 科 普 活 动 中 具 有 公 益 性 和 示 范 性 。环 境 保 护 部 有 关 负 责 人 表 示 ,此 次 首 批 授 牌 的 4 家 国 家 环 保 科 普 基 地 在 规 划 设 计 、 功 能 定位 、 设 施 规 模 、 展 示 能 力 、 公 众 参 与 和 经 营 管 理 等 方 面 代 表 和 体 现 了 当 今 我 国 环 保 科 普 基 地 的 最好 水 平 。 授 牌 的 目 的 在 于 提 升 各 级 政 府 环 保 部 门 对 环 保 科 普 能 力 建 设 的 重 视 ,使 国 家 环 保 科 普基 地 在 提 升 全 民 环 境 科 学 素 质 领 域 发 挥 重 要 作 用 。(摘 编 自 中 国 环 保 网   2009205226)·42·       2009 年 9 月                   油 气 田 环 境 保 护                     治 理 技 术 与 研 究 3000 L ; be as p H , we of A/ 2) . 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