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油田污水处理现状及发展趋势74007903

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油田 污水处理 现状 发展趋势 74007903
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1一、油田污水处理现状及发展趋势2007田污水处理的目的是去除水中的油、悬浮物、添加剂以及其它有碍注水、易造成注水系统腐蚀、结垢的不利成分。所采用的技术包括重力分离、粗粒化、浮选法、过滤、膜分离以及生物法等十几种方法。各油田或区块的水质成分复杂、差异较大,处理后回注水的水质要求也不一样,因此处理工艺应有所选择。研制新型设备和药剂,开发新工艺,应用新技术成为油田污水处理发展的新趋势。关键词:油田污水 污水处理 技术分类 膜分离技术 述油田污水主要包括原油脱出水(又名油田采出水) 、钻井污水及站内其它类型的含油污水。油田污水的处理依据油田生产、环境等因素可以有多种方式。当油田需要注水时,油田污水经处理后回注地层,此时要对水中的悬浮物、油等多项指标进行严格控制,防止其对地层产生伤害;如果是作为蒸汽发生器或锅炉的给水,则要严格控制水中的钙、镁等易结垢的离子含量、总矿化度以及水中的油含量等;根据当地环境要求,将污水处理到排放标准。我国一些干旱地区,水资源严重缺乏,如何将采油过程中产生的污水变废为宝,处理后用于饮用或灌溉,具有十分重要的现实意义。采用注水开采的油田,从注水井注人油层的水,其中大部分通过采油井随原油一起回到地面,这部分水在原油外运和外输前必须加以脱除,脱出的污水中含有原油,因此被称为油田采出水。随着油田开采年代的增长,采水液的含水率不断上升,有的区块已达到90%以上,这些含油污水已成为油田的主要注水水源。随着油田外围低渗透油田和表外储层的连续开发,对油田注水水质的要求更加严格。钻井污水成分也十分复杂,主要包括钻井液、洗井液等。钻井污水的污染物主要包括钻屑、石油、粘度控制剂(如粘土) 、加重剂、粘土稳定剂、腐蚀剂、防腐剂、杀菌剂、润滑剂、地层亲和剂、消泡剂等,钻井污水中还含有重金属。其它类型污水主要包括油污泥堆放场所的渗滤水、洗涤设备的污水、油田地表径流雨水、生活污水以及事故性泄露和排放引起的污染水体等。层差异及钻井工艺不同等原因,各油田污水处理站不仅水质差异大,而且油田污水的水质变化大,这为油田污水的处理带来困难。2、理法物理处理法的重点是去除废水中的矿物质和大部分固体悬浮物、油类等。物理法主要包括重力分离、离心分离、过滤、粗粒化、膜分离和蒸发等方法。重力分离技术,依靠油水比重差进行重力分离是油田废水治理的关键。从油水分离的试验结果看,沉淀时间越长,从水中分离浮油的效果越好。自然沉降除油罐、重力沉降罐、隔油池作为含油废水治理的基本手段,已被各油田广泛使用。离心分离是使装有废水的容器高速旋转,形成离心力场,因颗粒和污水的质量不同,受到的离心力也不同。质量大的受到较大离心力作用被甩向外侧,质量小的则停留在内侧,各自通过不同的出口排出,达到分离污染物的目的。含油废水经离心分离后,油集中在中心部位,而废水则集中在靠外侧的器壁上。按照离心力产生的方式,离心分离可分为水力旋流分离器和离心机。其中水力旋流器,量轻、分离性能好、运行安全可靠等优点,而备受重视。目前在世界各油田,如中东、非洲、西欧、美洲等地区的海上和陆地油田都有应用。我国引进的数套 力旋流器,在油田污水处理上取得了良好的效果。粗粒化,是指含油废水通过一个装有粗粒化材料的设备时,油珠粒径由小变大的过程。目前常用的粗粒化材料有石英砂、无烟煤、蛇纹石、陶粒、树脂等材料。粗粒化除油罐用以去除经前期治理后的含油污水中的细小油珠和乳化油。过滤器有压力式和重力式两种,目前我国油田普遍采用的是压力式,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。近年来,随着纤维材料的发展,以纤维材料为滤料发展起来的深床高精度纤维球过滤器,因其具有纤维细密、过滤时可形成上大下小的理想滤料空隙分布、纳污能力大、反洗滤料不流失等优点,发展迅速。膜分离技术被认为是“21 世纪的水处理技术”,是一大类技术的总称。主要包括微滤、超滤、纳滤和反渗透等几类。这些膜分离产品均是利用特殊制造的多孔材料的拦截能力,以物理截留的方式去除水中一定颗粒大小的杂质。特别是超滤,己经在除油的相关研究中取得了—定的进展,逐渐从实验室走向实际应用阶段。表 1 膜间压力微滤(2×105~0 5F )05~0 55 ~100纳滤(05~0535~ 230渗透(05~0500~ 1000菌和热原质人采用 瓷膜进行了陆上和海上采油平台的采出水处理研究,经过适当的预处理后取得了较好的效果,悬浮物含量由 73~290 降低到 1 以下,油含量由8~583 降低到 5 以下。人采用高分子膜和瓷膜对加拿大西部的重油采出水进行了处理,悬浮物含量由 150~2290 降低到 1 以下,油含量由125~1640 降低到 20 以下。美国在 1991 前后研究了一种陶瓷超滤膜处理采出水用于油田回注,在美国路易斯安那、墨西哥湾的海上和陆上油田进行了小规模生产实验。采出水先进行投加化学药剂和沉降分离常规处理后,出水含油为 27~583,经过超滤处理后降为 10 以下。美国加利福尼亚的德克萨斯砂道油田位于萨里纳斯谷,气候干旱,特别是近几年来地下水位降到临界点,因此研究决定向地下水注入高质量的水以补充水源的不足,实验以砂道油田采出水作为水源,用膜法处理使其满足饮用或灌溉要求。对 瓷膜处理油田采出水进行了研究,发现经过 H)2 预处理,可使油质量分数由 27×10-6 ~583×10 -6 降低到5×10-6 以下,悬浮固体由 73×10-6 ~350×10 -6 降低到 1×10-6 以下,通过反冲和快速冲洗,膜通量能在较长时间内达到 3000L/(m2·h)。永发等用超滤膜处理胜利油田东辛采油厂预处理过的废水,处理后油截留率为 能达到低渗透油田回注水标准。梁立军等用中空纤维超滤器对大庆油田的注水站的回注水进行了试验,开发的膜组件在通量上比常规的中空纤维组件大 3~4 倍,压差下,其通量最大。温建志等采用中空纤维超滤膜对油田含油废水进行了处理,研究表明, 下降为 ,油质量浓度由 ,达到满意的效果。王怀林等采用南京化工大学膜科学技术研究所生产的 瓷微滤膜对江苏真武油田的采出水进行处理,效果很好。学法化学法主要用于处理废水中不能单独用物理法或生物法去除的一部分胶体和溶解性物质,特别是含油废水中的乳化油。化学法包括混凝沉淀、化学转化和中和法。混凝沉淀法是借助混凝剂对胶体粒子的静电中和、吸附、架桥等作用使胶体粒子脱稳,在絮凝剂的作用下,发生絮凝沉淀以去除污水中的悬浮物和可溶性污染物。目前采用的混凝剂主要有铝盐类、铁盐类、聚丙烯酰胺(、接枝淀粉类等。将废水中呈溶解状态的无机物和有机物转化为微毒、无毒物质或转化成容易与水分离的形态。该法分为化学氧化法,电解氧化法和光化学催化氧化法 3 类。化学氧化是指利用强氧化剂(如l 2、H 2、K 2) 氧化分解废水中油和污染物质以达到净化废水的一种方法;电解氧化法是指在废水中插上电极,通以一定的直流电.废水中的油和 污染物在阳极发生电氧化作用或与电解产生的氧化性物质( 如 1O - 、- 等)发生化学氧化还原作用,以达到净化废水的一种方法;光化学催化氧化法是指以半导体材料(如 e 2O 3 等)利用太阳光能或人造光能(如紫外灯、日光灯等) 使废水中的油和污染物质降解以达到净化废水的一种方法。目前常用的处理含油废水的方法包括超临界水氧化、湿式空气氧化、臭氧氧化、 电极氧化、剂氧化等。理化学法油田污水物化处理法通常包括气浮法和吸附法两种。微小气泡与在水中悬浮的油粒粘附,因其密度小于水而上浮,形成浮渣层从水中分离。常投加浮选剂提高浮选效果,浮选剂一方面具有破乳作用和起泡作用,另一方面还有吸附架桥作用,可以使胶体粒子聚集随气泡一起上浮。张登庆等把电气浮技术应用于油田采出水处理中,研究表明电气浮工艺用于油田采出水除油及杀菌是可行的。阳极用于除油,阴极用于杀菌,除油率为 80%~90%,电耗约为 h/附法主要是利用固体吸附剂去除废水中多种污染物。根据固体表面吸附力的不同,吸附可分为表面吸附、离子交换吸附和专属吸附三种类型。油田污水处理中采用的吸附主要是利用亲油材料来吸附水中的油。常用的吸附材料是活性炭,由于其吸附容量有限,且成本高,再生困难,使用受到一定的限制,故一般只用于含油废水的深度处理。因此,近年来开展了寻求新的吸油剂方面的研究,研究主要集中在两点:一是把具有吸油性的无机填充剂与交联聚合物相结合,提高吸附容量:二是提高吸油材料的亲水性,改善其对油的吸附性能。20 世纪 70 年代,美国学者 次提出了超声波辐照的化学效应,随着超声波技术的不断发展,大功率超声波设备的问世,超声波的物理化学效应逐渐成为人们的研究热点。20 世纪 90 内外学者纷纷致力于超声波降解有机物的研究,开始将超声波应用于控制水污染,尤其是治理废水中难以降解的有毒有机污染物,结果表明,超声波对污染水体的降解机理是声空化效应及由空化产生的增强化学反应的活性自由基的作用。李书光等在超声波处理石油污水的实验中探讨了时间、功率、和温度的影响。另外,徐有生等取得专利并大力推广的微波能水处理技术,也开始应用于油田污水。物法生物法是利用微生物的生化作用,将复杂的有机物分解为简单的物质,将有毒的物质转化为无毒物质,从而使废水得以净化。根据氧气的供应与否,将生物法分成好氧生物处理和厌氧生物处理,好氧生物处理是在水中有充分的溶解氧的情况下,利用好氧微生物的活动,将废水中的有机物分解为 2O、、等;厌氧生物处理的特点是可以在厌氧反应器中稳定的保持足够的厌氧生物菌体,使废水中的有机物降解为 O 2、H 2O 等。生物法较物理或化学方法成本低,投资少,效率高,无二次污染,广泛为各国所采用。油田废水可生化性较差,且含有难降解的有机物,因此,目前国内外普遍采用 A/O 法、接触氧化、曝气生物滤池(处理油田污水。综上所述,含泊废水处理方法较多,各有优缺点(见表 2) 油田污水主要处理方法比较方法名称适用范围去除粒径/µ0效果稳定,运行费用低,处理量大;占地面积大粗粒化法分散油及乳化油>10设备小,操作简便;易堵,有表面活性剂时效果差过滤法分散油及乳化油>10水质好,设备投资少,无浮渣;滤床要反复冲洗吸附法溶解油 10水质好,设备占地少;投资高,吸附剂再生困难浮选法乳化油、分散油>10效果好,工艺成熟;占地大,药剂用量大,有浮渣膜分离法乳化油及溶解油10效果好;占地大,药剂用量大,10效率高;耗电量大,装置复杂,有氢气产生,易爆超声波法分散油及乳化油>10分离效果好;装置价格高,难于大规模处理生物法溶解油 <10处理效果好,无二次污染,费用低;占地大2.2 油田污水处理的一般工艺油田污水成分比较复杂,油分含量及油在水中存在形式也不相同,且多数情况下常与其他废水相混合,因此单一方法处理往往效果不佳。同时,因各种力法都有其局限性,在实际应用中通常是两三种方法联合使用,使出水水质达到排放标准。另外,各油田的生产方式、环境要求以及处理水的用途的不同,使油田污水处理工艺差别较大。在这些工艺流程中:常见的一级处理有重力分离、浮选及离心分离.主要是除去浮油及油湿固体;粒化、化学处理等,主要是破乳和去除分散油;深度处理有超滤、活性炭吸附、生化处理等 ,主要是去除溶解油。下图是油田污水处理常见的几种工艺,其中工艺 2、3 处理后外排;工艺 4 处理后回用作热采锅炉给水;工艺 1、5 处理后用于回注。工艺 1工艺 2工艺 3工艺 图 1 油田污水处理的工艺形式2.3 膜生物反应器工艺膜生物反应器(是将膜分离技术与废水生物处理技术组合而成的新工艺,该工艺是以膜分离技术替代传统二级生物处理工艺中的二沉池,具有处理效率高、出水水质稳定;占地面积小;剩余污泥量少,处置费用低;结构紧凑,易于自动控制和运行管理;出水可直接回用等特点。在我国,膜生物反应器作为污水再生回用的一项高新技术,其开发与研究也正越来越深入。虽然目前膜生物反应器在我国的实际应用还较少,然而,在水资源日益紧缺的情况下,随着膜技术的发展、新型膜材料的开发以及膜材料成本的逐渐下降,膜生物反应器将会有较好的应用前景。目前膜生物反应器已经开始在欧洲、北美、南非、日本等地区工业化应用,用于处理城市污水、楼宇生活污水、粪便污水、微污染水源水等。另外,纸废水、制革废水、印染废水、焦化废水以及其它有毒工业废水已成为国内外研究的热点,并且都取得了良好的效果。W 等(2000)对 理含乳油和表面活性剂废水进行了研究,在进水 持在 1464~7877,450~2670,烃类为 500~3000,表面活性剂为35~210,停留时间 时的 8 种工况条件下,得出燃油类污染物去除率在 间,膜透过液的油浓度不超过 0.3 ;润滑油在反应器中油浓度不超过 10g/L, 之间;另外,研究还对超滤工艺和 艺对烃类化合物的截留效率进行了比较,表明在 油类污染物最终得到了降解,而不仅仅是浓缩。3、及人们对环境污染认识的加深, 油田污水处理后回用已经越来越受到重视。近期的研究有如下趋势:1)新型水处理药剂的研制和开发混凝剂是油田采出水、钻井污水等处理中重要的药剂,研制混凝能力强、能够快速破乳沉降速度快、絮凝体体积小、在碱性和中性条件下同样有效的新型混凝剂,是水处理药剂开发者致力的方向。近年来,研制和应用原料来源广的聚合铝、铁、硅等混凝剂成为热点,无机高分子混凝剂的品种已经逐步形成系列;而在有机方面,有机混凝剂复合配方的筛选和高聚物枝接是研究的重点。2)先进设备的研制和新技术的应用陈忠喜等开发出的横向流含油污水除油器,采用光催化氧化技术,采用电絮凝技术等都取得了较好的效果。另外,微波能技术和超声波技术也都是今后研究的重点。3)生物处理技术生物处理技术被认为是未来最有前景的污水处理技术,一直是水处理工作者研究的重点和难点。特别是近年来,基因工程技术的长足发展,以质粒育种菌和基因工程菌为代表的高效降解菌种的特性研究和工程应用是今后污水生物处理技术的发展方向。分离技术的研究及推广膜分离技术用于油田污水处理,目前尚处于工业性试验阶段,难以大规模工业应用的原因主要是膜的成本和膜污染问题。因此,今后的研究重点是:开发质优价廉的新材料膜;减少膜污染的方法;清洗方法的优化以及清洗剂的开发。5)开发工艺更为先进的复合反应器,提高处理效率,减少占地面积。膜生物反应器工艺,作为膜分离技术和生物处理技术的结合体,集中了两种技术的优点,已经在一些工业废水处理中应用,但目前未见其应用于油田污水处理的报道。但就其自身特点而言,膜生物反应器应用于油田污水处理的趋势已经不可逆转。参考文献[1] ]. 北京:化学工业出版社,2002[2] 杨云霞,],2001,20(1):4~5[3] h. J. J]. 001,30(12):782~] 李书光,刘冰,], 2003,19(3):99~102[5] 2O2 of :], 2001,29:125~134[6] of by ],1997,34(8):877~882[7] 顾国维,污水处理中的研究和应用[M]学工业出版社,2002[8] 马喜平,] ,2001 ,24(1):79~81二、《供水膜过滤技术》给水处理中使用的膜过滤方式一般有死端过滤方式和错流过滤方式两种,死端过滤方式是将供给到膜的原水全部都过滤的方式,和传统的砂滤是同一种方式。也和砂滤一样需要定期进行清洗。与此相比,错流过滤方式是水与膜面呈平行状态流过进行过滤的方式。这种方式可以抑制膜供给水里的悬浮物和胶质在膜表面堆积的现象。超滤一般都采用错流过滤方式。的材质以及分离性能、膜组件的结构、清洗方法等有很大关系,必须选择与处理条件相适应的方式。从成本方面看,死端过滤方式不像错流过滤方式那样需要平行流,因此,所需动力费比较少。错流过滤方式一般膜面流速越高,越能抑制附着物质在膜面的堆积,可以得到较高的膜通量。从防止膜污染方面来看,膜面流速高比较有利。但是,膜面流速越高运行成本就越大,所以必须考虑处理水量及清洗效果的关系,设计经济的膜面流速。错 流 过 滤 :在 泵 的 推 动 下 料 液 平 行 于 膜 面 流 动 , 与 死 端 过 滤 不 同 的 是 料 液流 经 膜 面 时 产 生 的 剪 切 力 把 膜 面 上 滞 留 的 颗 粒 带 走 , 从 而 使 污 染层 保 持 在 一 个 较 薄 的 水 平 。错 流 过 滤 操 作 较 死 端 过 滤 复 杂 , 对 固 含 量 高 于 的 料 液 通常 采 用 错 流 过 滤 。 随 着 错 流 过 滤 操 作 技 术 的 发 展 , 在 许 多 领 域 有代 替 死 端 过 滤 的 趋 势 。三、浮选技术在含油污水处理中的应用进展摘要:介绍了含油污水处理常用溶气浮选法、叶轮浮选法、射流浮选法和浮选柱,对影响浮选效果的因素进行了分析,根据浮选技术处理含油污水的研究进展状况,预测了其在国内油田含油污水处理中的应用前景。油污水;污水处理;浮选;絮凝剂浮选净水技术是国内外正在深人研究与不断推广的一种水处理新技术。浮选净水装置已广泛应用于石油、造纸、印染、电力、电镀、化工、化纤、毛纺、皮革、电泳漆、食品、城市污水、洗浴、自来水等行业,并取得了良好的效益。1、浮选法的分类及浮选净化含油污水的常用方法在污水净化中,根据水中形成气泡的方式和气泡大小。可将浮选法分为 4 种类型,即溶气气浮法,诱导气浮法、电解气浮法和化学气浮法。其中常用的方法有如下几种:加压溶气气浮法、叶轮式气浮法和喷射式气浮法。气浮选法可分为全流加压式、回流式、部分原水式和压气式 4种,全流加压式溶气浮选法的溶气量大,所需浮选池的容积小,在油田污水处理中应用较广泛;回流式溶气浮选法是部分净化的水回流到溶气罐加压溶气,然后与来液一起进浮选池,因此,可在原水需要预先混凝和原水含油量比较高的情况下使用;部分原水式溶气浮选法与全流加压式溶气浮选法类似,比较适合处理含油量较低的油田污水;孔板或一种特殊的喷嘴,把气体压人液体中的,比其它几种溶气浮选工艺的停留时间短。轮浮选法叶轮气浮法是依靠高速旋转的叶轮来产生微小的气泡。气泡是被机械混合到含油污水中形成的,停留时间短,除油率高,造价低,适应来水含油量的变化。司生产的叶轮浮选机已被广泛应用,运行效果良好。国内的一些大油田,如辽河油田、胜利油田、新疆油田等相继引进了这种浮选机 [2]。但是,叶轮浮选机存在着制造、维修麻烦,能耗较高。为了克服此浮选机的缺点,出现了射流浮选装置。流浮选法射流浮选法是利用喷射泵的原理,采用污水或净化水为喷射流体,当水从喷嘴高速喷出时,在喷嘴的吸入室形成负压,气体被吸人吸入室,水高速通过混合段时,携带的气体被剪切成微细气泡;在浮选室,气泡上浮,并附着在油珠和固体颗粒上,将其带至水面。液气射流泵代替了旋转叶轮,这样可用一个水泵提供动力,大大节省了能耗,仅相当于叶轮浮选的二分之一产生气泡直径小,且制造安装、维修方便,操作安全,具有很大的研究和应用前景。但到目前为止,国内在射流浮选装置方面还没有系统的研究。2、所用气体的气泡尺寸、油滴尺寸、污水的矿化度 、表面活性剂和进口含油浓度等,在这些因素中有的是在设计浮选装置时确定的,有的则为待处理水的特性。其中气泡直径、气体浓度和油珠直径是影响浮选除油效率的主要因素。在浮选分离室内,水中悬浮颗粒能被气泡夹带上浮分离,要满足以下条件:①粒与气泡有机会碰撞接触,且当接近到一定距离时,各自所具有的能量足以克服因表面电荷而形成的能垒,两者才有可能进一步靠拢;②互相靠拢的颗粒与气泡,必须能挤破两者之间的水膜,颗粒才有可能进人气泡;③进人气泡的颗粒其大部分体积必须能粘附在气泡内,颗粒才能随气泡一起浮升。含油污水中由于油滴与气泡表面均带负电荷而在其周围形成双电层,只有当二者所具有的能量能克服由双电层所形成的能垒,二者接近时才能实际接触而形成有效碰撞。其有效碰撞强度由絮体表面的疏水性、气泡大小及水力条件决定。絮体表面的疏水性越强、气泡越小,其粘附率越高。阳离子型、以起到压缩双电层,增大细小油滴絮凝聚结能力,与油滴表面具有很大亲和力,减少气泡直径,增大气泡密度的作用。3 选装置的研究进展随着对浮选过程和机理研究的深入,原浮选装置存在的问题也越来越明显,因而改善浮选装置的处理效果就成为研究的中心问题,如浮选池的结构已由方型改为圆形减少了死角、采用溢流堰板排除浮渣而去掉机械刮泥机构。近年来除了改进原有的浮选装置提高除油率外,还研究了一些新型装置——浮选柱处理含油污水。石油大学冯鹏邦等用浮选柱处理含油污水,在实验装置上研究了其结构参数和操作参数对浮选性能的影响,研究结果表明:浮选柱是一种具有高效、节能等优点的含油污水处理装置,除油率在 90%左右,处理 1水能耗为 kw·h,比从国外引进的 0%,成本仅为 选机的 1/5,2 台浮选柱的处理能力与 1 台 选机相当。浮选柱回收乳状液中的油,试验结果表明:对给定的送液量,随送液量浓度的增加,油回收率下降,但产品里的油浓度增加;随气体流量增加,油回收率增加;随表面活性剂的增加,油回收率下降。u 设计了一种新型的多级环流浮选柱,减轻了浮选中的雾沫夹带和返混问题,与常规浮选柱相比,分离效率显著提高。北京科技大学浮选柱研究组研制的适用于高效处理微细粒矿浆的浮选柱用于处理胜利油田采出液废水,结果表明:其除油、除杂效率达 97%左右。 新型短柱体 选柱的特点是:①粒子和气泡的碰撞是在下导管中进行的,分离过程在柱体内进行,实现了紊流碰撞矿化,静态分离的良好条件;②采用水射流技术,使矿浆与气体混合得更充分,动力学损失减少,下导管内吸气量增加;③使用了平衡管,使下导管完全充满,充分地利用了下导管的有效高度;④下导管内液面平稳,吸气量稳定,生产操作控制简易可靠,是一种有发展前途的高效除油设备。选中配套药剂的研究进展浮选处理中所采用的药剂包括混凝剂和浮选剂,它们直接影响着浮选处理的水质。人在溶气浮选法处理炼油厂乳化油的试验中发现,在所有的阴离子型、离子型絮凝剂 处理效果最佳。该絮凝剂是一种液态的共聚物,具有较高的正电荷,其中含有 75%的乙 M 烯 M 甲基胺),在对两种混凝形式的浮选试验中发现,浮选前加人有机絮凝剂,可大大地改善浮选效果。杨旭等对叶轮浮选机用浮选剂进行了研究,由阳离子聚合物和表面活性剂(润湿反转剂、气泡剂)复配后,其絮凝能力强、絮粒与气泡粘附力强、油水分离速度快。去浊率达到 90%左右。用于处理含油污水的絮凝剂和浮选剂配套药剂的发展趋势是:由单一的无机混凝剂、有机絮凝剂发展为复合型或复配型的制剂,一次完成破乳、混凝。絮凝及浮选等环节。选机的浮选机理研究进展在浮选机理的研究中,探讨了浮选过程各种因素对处理效果的影响,为合理地改进浮选处理工艺。确定正确的设计方法提供了理论依据。在研究叶轮浮选的反应机理时发现,在其它条件不变时,油的浓度随时间的变化,可用一级反应动力学方程式来表达。对于单级叶轮浮选,其表达式为:dc/ ct=中:C—污染物的浓度,;t=0 时污染物的浓度,;Ct—t= 0 时污染物的浓度,;k—速度常数, t 一系统总的有效停留时间,h。实际上使用的是多级叶轮浮选,一般为四级叶轮浮选,它的表达式为:c4/1+)4—四级叶轮浮选最终出水的污染物含量,L 人在研究利用多孔板和单孔板分布器的诱导浮选法处理含油乳化液的试验中发现,油的去除率也可成功地用一级反应动力学模型来表示,其速度常数为 2~60 原敏郎等人研究结果也认为可用一级动力学模型来表示。然而,对于诱导式叶轮浮选机,利用上式拟合所得的油浓度与实测所得油浓度相差很大,许多点超过工程允许误差范围,模型不太合适,所以,在建立动力学模型时应考虑无法脱除的那部分油的影响。石油大学郑远扬在对诱导式叶轮浮选机理研究的基础上,提出了一个修正模型,即:dc/k(L 一脱油极限浓度,即浮选分离无法脱除的溶解油和微滴分散油浓度,;k—浮选速度常数 , l)C 选技术在油田含油污水处理中的应用展望由于油田含油污水的含油量不同,外观上也不相同,油越多,颜色越深。原油以颗粒状态不稳定地存在于污水中,形成水包油的状态,总的含油量在 2 000-5 000 。含油污水中的油以五种状态存在:其中浮油(直径大于 100μm)占总含油量的 30%左右,它很容易从污水中分离出来;分散油(直径在 10-100μm)约占含油量的 63%,它也可以依靠重力从污水中分离出来,但分离速度较慢;乳化油(直径在 0 μm)约占 4%,它的分散度较高,很难靠重力进行油水分离;湿固体含量甚微。目前,含油污水已经成为油田注水的主要水源,针对这种水质并通过对浮选技术理论的分析,可以肯定浮选技术在油田含油污水处理中有广泛的应用前景。①在污水处理流程中应用浮选技术,可以提高污水的处理效果,使处理后的水质达到油层注水水质的标准。②用浮选技术部分或全部代替自然除油、斜板除油和混凝除油技术,可简化污水处理流程,减少污水处理费用。浮选技术用于处理分散油滴粒径较小、原油比重大、乳化严重的含油污水时,具有明显的优势。③应该强调的是浮选技术的好坏,取决于所用浮选设备及所用的配套药剂。因此应加强研制开发成本低、结构简单、占地面积小、操作维修方便的高效浮选除油设备及配套药剂的开发。由于新型浮选柱的特点,它有望在含油污水处理中发挥更大的作用。根据含油污水水质的差异,有针对性的开发适应性强、高效、复配性好、多功能、价廉的药剂仍将是研究者们的一个主要目标。④为提高处理水的水质,油田污水浮选处理工艺还要与其它污水处理方法结合采用。四、三采含聚污水处理取得新进展坨一污水站 5000m3/d 的磁分离技术处理高含聚水扩大性工业试验的启动,标志着三采含聚污水处理技术取得新的进展。mg/l,油水粘度较常规含油污水高出几倍,油水分离难度大,采用以 分离技术作为主工艺,处理坨一污水站的高含聚高含油难处理的污水,出水达到胜采油田回注地层要求的指标。磁分离处理污水技术是目前国际上水处理的先进技术,具有油水分离快、停留时间短、占地面积小、出水效果好的特点,比较适合难分离的含聚水处理,该技术在石油和化工行业尤其是含聚水处理中是一项极具潜力的技术,也是油田含聚污水处理和污水资源化的重要储备技术。在坨一污水站进行的 5000m3/d 扩大性工业试验,目前试验进展顺利,有望 10 月底取得较大进展。随着油田进入开发后期,三次采油逐渐成为油田主要增油上产手段,而三采产生的含聚污水的处理一直是水处理的攻关课题。近几年,先后开展了加药混凝沉降、电絮凝、气浮、分离、水质改性等一系列含聚水处理试验研究,先后形成了孤二联的“油站前端加药+ 水站气浮处理技术”、宁海站的“沉降分离 +一级气浮”、孤岛孤六污水站的“两级浮选处理含聚污水” 等三采含聚污水处理的工艺技术,成为三次采油开发建设的重要配套技术。分离技术主要技术参数:能够使得沉淀速度达到 20m/h 以上,,浊度<1生化技术主要技术参数:到 8,较常规活性污泥处理能力提高一倍以上,同时处理效果达到 效果。五、污水处理主力技术方向强化固定或非固定生物膜技术,即各种生物膜+活性污泥的各种工艺,是目前水污染治理具有发展前景的主力技术。复合生物处理包括投加泡沫块(不降解的) ,或塑料球生物膜的 及 气生物滤池等技术。比如德国 司的 艺,已经在大连春柳河污水厂应用;深圳布吉河水质净化厂改造采用的化复合生物处理系统也属于此范畴。术、生态处理技术和膜技术以及应用磁分离技术的 术也都是很好的新技术方向,值得做示范工程。六、磁分离技术在水处理工程中的应用工艺及发展趋势摘要:本文介绍了磁分离技术的主要应用工艺,综述了各种工艺在处理各种废水时的应用现状。磁分离技术具有分离效率高、分离速度快、占地面积小等优点。磁分离技术与絮凝技术、磁种洗选回收技术、生化技术的结合,是目前污水处理中磁分离技术的发展方向,它大大扩展了磁分离技术的处理对象和应用领域。关键词:高梯度磁过滤器、稀土磁盘、艺、艺、艺、磁性生物载体。、引言磁分离技术是借助磁场力的作用,对磁性不同的物质进行分离的一种物理分离方法。磁分离技术可以说是一门比较古老、较成熟的技术,最早应用于选矿和瓷土工业。1845 年,美国发表了工业磁选机的专利。磁分离技术作为有磁性差异的两种及多种物质的选别手段,在矿石的精选、煤的脱硫、玻璃及水泥等&的除铁、高岭土的提纯、生物工程中的细胞分离、石化行业的催化剂回收等领域得到了广泛的应用。磁分离技术用于水处理工程,它又可以称得上是一门新兴技术。从上世纪 60 年代开始,苏联用磁凝聚法处理钢厂除尘废水, 60 年代末,美国 授科姆发明高梯度磁过滤器, 70 年代美国应用磁絮凝法和高梯度磁分离法处理钢铁、食品、化工、造纸等废水。1974 年瑞典开始用磁盘法处理轧钢废水,随后的 75 年日本开发盘式“两秒分离机”。我国从 70 年代中期到 80 年代初,将磁聚凝法、磁盘法、高梯度磁分离法用于炼钢、轧钢废水的处理。近年来,磁分离技术在电镀废水、含酚废水、湖泊水、食品发酵废水、市政废水、钢铁废水、厨房污水、屠宰废水、石油采出水等处理方面都取得了一定的研究成果,有的已经在实际废水处理中得到了很好的应用。本文主要介绍水处理工程中磁分离技术的应用工艺。二) 、磁分离技术在水处理中的应用与研究情况一项新技术、一种新设备的研发成功,时,人们在设备的分离净化机理、如何提高设备的分离效率等方面也开展了大量的研究工作。对水处理工程而言,由于磁分离技术仅仅是一种物理性质的固液分离手段,在实际应用时,很多场合都必须辅以其他相关技术,才能发挥很好的效果。下面,根据磁分离技术的特点,按照应用工艺的划分,对磁分离技术在水处理中的应用研究情况作一介绍。1、处理富含磁性污染物的污水无论是开发成功的高梯度磁过滤器还是各种圆盘式磁分离器,在水处理方面,它们的首选应用领域都是钢铁废水的处理。钢
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