浓密机必须在低于固体极限通量GL条件下工作,根据物料平衡,极限固体通量也是底流排量和底流浓度的乘积。根据近几年运行情况,18m浓密机的底流处理能力为150m3/h,底流浓度均值为15%(密度为1101.69kg/m3)。
极限进料负荷:150m3/h×15%×1101.69kg/m3=24.79t/h=594.96t/d。
2.2.2 参数控制
污泥干化的过程就是通过热量的传递,将污泥中的含水量蒸发出来的过程。按照干化的方式可以分为直接干化式和间接干化式,直接干化式是将热源(一般为蒸汽)直接与污泥混合接触,通过热量交换将水分蒸发,实现污泥的干化;间接干化式是
气液多相泵吸入沉降罐内经处理后的水及沉降罐外的空气,经泵混合后形成气水混合液,通过相应的管线及控制阀门分别进入沉降区的上层穿孔管或下层穿孔管,因突然减压至常压,使水中过饱和空气在释放过程中形成许多微小气泡,沉降区细小油滴吸附在气泡表面一起上浮,同时微小气泡在上浮过程中携带水中微细悬浮状的物质浮升到水面,形成浮渣被去除。
具体试验方法如下:
(1)上层布气穿孔管单独气浮处理含油污水现场试验。
(2)下层布气穿孔管单独气浮处理含油污水现场试验。
(3)上、下层布气穿孔管组合气浮处理含油污水现场试验。
(4)加药条件下的上层或下层穿孔管单独气浮处理含油污水现场试验。
1.4 分析方法
含油量、悬浮固体含量按照《碎屑岩油藏注水水质指标及分析方法(SY/T5329—2012)》检测;聚合物浓度按照《聚合物采出液化验方法(Q/SYDQ0928—2011)》检测。
2、试验结果分析
A污水站实际处理量为32000m3/d左右,在2座混凝沉降罐上开展加气浮与不加气浮对比试验,按照2罐水量均布的情况考虑,单座混凝沉降罐处理量16000m3/d左右。回流比是指气液多相泵的回流水量与混凝沉降罐处理量之间的百分比。虽然回流比大,整个溶气水量就多,加入更多微气泡,tigao了与污染物碰撞结合机率,但过高的回流水量会影响罐内污水流态,也会干扰已结合微气泡的浮升分离,同时也会造成能耗更大。根据小型试验结果,气液多相泵的回流比宜小于30%,同时受到气液多相泵liuliang和台数限制,确定回流比为18%、26%。
2.1 上层穿孔管单独气浮沉降处理试验
(1)18%回流比气浮沉降试验。
单独运行上层穿孔管布气,处理量16000m3/d,溶气泵出口压力0.5MPa,回流比18%,试验结果见图2、图3。
热源和污泥间接接触,通过热量的传递将热量传递到污泥中,实现污泥中水分的蒸发。由于石化行业污水处理场来水中的成分复杂,剩余污泥中含有大量的油、苯系物等化工物质,采用直接干化式一方面增加了干化废气和水汽量,另一方面还存在一定的安全隐患,因此选取间接干化式是科学合理的工艺。
1.2 污泥间接式干化的原理
间接干化式的典型代表设备为桨叶式干化机,某石化公
磁选分离技术(以下简称磁分离)是利用外加磁场增加絮凝作用,使油吸附在磁性颗粒上,再通过磁分离装置将磁性物质及其吸附的油从水中分离,从而达到油水分离的目的,是一种高效、节能、省地、磁种回收利用率高的技术。已有研究人员将其运用于各种含油废水的处理中,并取得了显著成效。以下针对利用磁分离方法处理污水的研究,进行分析并提出未来的发展趋势。
1、单一磁粉分离法
20世纪90年代,开始有研究者使用单一的磁粉法进行油和水分离。这种方法具有操作简便、不需要使用大型仪器、费用较低等优点。国内外学者采用直接投加Fe3O4磁粉或通过调节pH值将亚铁盐转化成Fe3O4等方法,使污水中所含的油份表面活性剂和其他细微的悬浮物吸附在磁粉外表面上,从而降低污水中的总有机含碳量,同时去除其锌、锰等其他重金属离子。
但是直接使用磁粉处理含油污水,水含油量难以达标,这是因为磁粉的颗粒度较大,一般为几十个微米,重力作用大从而难以在污水中均匀分散,因此无法达到与水中的油污与絮体的强相互作用,导致这种方法处理含油污水效果一般。
2、磁流体分离法
磁流体是由纳米级磁性颗粒(Fe3O4)、载体(亲油或亲水的活性剂表面)和分散剂融合在一起而形成的胶体,由于具有磁性和流动性,可以更稳定地分散于水中与含油污水互溶成“溶液”。
2.1 亲水性磁流体
姜翠玉课题组,先是利用发散法将乙二胺(EDA)、丙烯酸甲酯(MA)、甲醇等原料合成了具有磁性的PAMAM树状大分子处理油田污水,实验结果表明,当n(EDA)/n(MA)=1/8、溶剂甲醇的体积分数30%、合成的磁流体在加入质量浓度为70mg/L时,除油率可达85.1%,悬浮物降低了52.9%,除油效果远好于市面出售的药剂。再以Fe3+、Fe2+为原料、聚乙二醇为表面活性剂制备了良好超顺磁性的水基磁流体,其中磁性粒子的平均粒径为31.98nm,饱和磁强度为55.82emu/g,以其处理草西联合站油田污水,结果表明磁流体的增效更为显著,加入量是单一磁粉的25%,悬浮物含量降低为原来的30%,絮体沉降时间缩短了一半,处理后污水含油量<1mg/L,悬浮物含量降至3mg/L以下。
曹雨平等利用乙醇和硬脂酸对Fe3O4磁种表面经行表面有机改性处理,同时加入破乳剂(聚合氯化铝),并用于油田污水处理,结果表明,当改性磁种质量浓度为100mg/L、破乳剂质量浓度为50mg/L时,油污染地下水的除油率tisheng到96.7%。佟瑞利等采用简单的化学沉淀法在碱性环境中一步制备了纳米级的Fe3O4颗粒,然后利用Fe3O4纳米粒径小(9nm),比饱和磁化强度低(53.279emu/g)等优点,处理油田污水,处理后的水中含油质量浓度是直接使用市售磁粉的1/3。
2.2 亲油性磁流体
利用化学共沉淀法制备亲油性磁流体是比较常用的方法,具有合成过程简单、高效、成本低等优点。潘建新利用化学共沉淀法制备了亲油性磁流体(MCSMs),并将其应用于湛江炼油厂含油污水进行净化处理过程。结果表明,强酸性环境不利于对重金属离子的吸附,tigao磁场强度和加快搅拌速度,可以tisheng除油效果,除油率高可达90%。同时利用相关表征手段对磁流体的除油原理进行了探讨,认为覆盖在油珠表面的表面活性剂被破坏,在磁场作用下与水分离被磁流体所吸附,完成油水分离。汪婷等采用共沉淀法制备了纳米Fe3O4磁流体,在软酸环境中、室温下、纳米四氧化三铁的质量浓度为4.0g/L时,吸附3h后,含油量减少70.5%,同时利用XPS分析了磁性纳米Fe3O4对模拟含油污水溶液中Pb2+、Cr3+的同步吸附情况。
对于一些颗粒粒径较小的油珠,借助重力和磁力的共同作用,吸附在油珠表面的磁性颗粒可以形成沉积物而下沉。对于一些粒径较大的油珠,磁性颗粒与油珠的表面活性剂发生吸附,破坏油珠表面的界面膜,终导致油水分离,油性物质与磁性颗粒一起沉积。但是由于目前含油污水的乳化度高,导致只有单亲性(亲油性)的磁流体无法实现真正的均匀分散,因此处理效果很直接难达到回注标准,因此需要与其他方法配合进行预处理或者二次净化处理。
3、混合型综合磁分离技术
三次采油技术的运用使油田污水的乳化稳定性大大tigao,因此,需要采用磁处理与其他技术混合搭配使用,处理油田污水达到油水分离的目的。
3.1 气浮-磁分离
在磁分离前先采用气浮法对油田污水进行预处理,目的是先除去乳化液中分散的油脂成分,以便于下一步深度磁吸附分离油和聚合物。
许浩伟等利用高效溶气气浮和磁分离处理山东孤岛油田的含油废水,处理后水中的含油量下降了70%、悬浮物的质量浓度为3.5mg/L,水质达到了油田要求的回注标准,而且利用这种方法处理污水的时间很短(不到8min)。夏江峰针对大庆油田采油二厂污水处理工艺不完善的问题,开展了磁分离技术处理与气浮联合注水干线冲洗水,优化处理效果,控制处理成本,同时研究了移动式橇装成套设备的适应性。
3.2 混凝-磁分离
混凝过程中磁种被絮体包裹起来,与絮体一起增加了重量,tigao了沉淀速度。
曾胜,朱又春以自行研制的设备利用混凝磁分离混合法处理厨房的含油污水(也是油水混合溶液,含油量和悬浮物浓度较高,可看作是模拟油田污水),其出水含油量及悬浮物分别减少到原来的3%和23%,且沉降时间大幅减少,所使用设备占地面积也仅为原有设备的1/2。张太亮等利用混凝-磁分离方法对四川某页岩气田污水进行了处理,在破胶剂中添加纳米级磁铁粉,考察处理后的水质指标。结果表明,在破胶剂质量浓度与磁铁粉质量浓度比为5∶8、破胶时间为0.6h时,含油量降低为原来5%,絮凝物含量降低了1000倍,处理后主要水质指标均达到GB8978—2002一级排放标准要求。
磁分离与其他技术联合使用处理油田污水,虽然处理效果较好、速度快、可以达到回注标准,但是增加了联合技术必然导致成本增加、设备复杂等缺点,不适用于大批量的含油污水的处理。
司工业污水处理场使用的空心桨叶式污泥干化机。干化机以厂区内过热蒸汽减温减压后作为干化热源,污泥干化主要设备为空心桨叶干化机,干化机主机由内部相互咬合2根桨叶和外部w型壳体组成,桨叶由外部的电机驱动,桨叶和壳体为中空结构,作为热源的蒸汽通入桨叶和壳体进行传导加热,湿污泥在桨叶和壳体中间空隙通过桨叶的咬合旋转进行混合推动,湿污泥在污泥干化机内推进的过程中,蒸汽端传递的热量实现了湿污泥中含水量的蒸发。湿污泥的干化过程是密闭的环境下进行的,干化过程中产生的废气经风机取出后进入臭气治理装置进行处理,干化机内部通过密封和微负压控制和氮气保护的手段实现了干化系统的本质安全,干化后的干污泥在干化机出口进行收集后,进入后续处理流程继续处理。
小型试验结果表明:添加9.2g/L的30%铜尾矿浆能取得较好效果,此时混合液浓度约9.5%(密度1062.09kg/m3),根据浓密机极限负荷推算酸水处理量:Q×9.5%×1062.09kg/m3≤24.79t/h,酸水大处理能力为245m3/h。
絮凝沉降试验结果表明:混合浆浓度小于5%时沉降效果较好,但反应液的浓度为9.5%;因此,工业调试中用2台潜水泵(liuliang为120m3/h)抽1#库清水稀释浓密机进料,将进料浓度控制在5%以下。
2.2.3 校核反应时间
一般情况下,石灰处理酸性废水的反应时间应≥30min。反应系统6个搅拌桶总容积为148.2m3,水力停留时间为148.2m3÷245m3/h=0.6h=36min,能满足要求。2.2.4调试结果2017年11月20日~11月29日进行工业调试,其中11月20日~11月22日进行空白试验;11月23日~11月29日进行引入铜尾矿浆工业试验,铜尾矿浆加入量为9.2kg/m3,结果见表3。