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过滤与分离技术用于含油污水处理

人气: 发表时间:2019-01-24 12:39:29

1 液—液旋流分离技术
 
  (1)技术优势。旋流分离技术作为一种高效节能的分离技术,在油水分离中可用于油污水去油和含水油脱水。旋流器是旋流分离中的重要设备,旋流器分离效率与普通的分离技术相比,停留时间短、体积小、效率高,它能够将水中的浮油、分散油有效地处理掉,减轻对环境产生的污染。在我国的过滤与分离技术应用中,已有9%的油田采出水用水力旋流器进行处理。旋流器拥有以下几个优势:①设备构造简单、所需购置成本不高、能耗相对较低,而且在进行分离时不需要任何帮助分离的介质;②由于旋流器的体积较小,所以设备在安装方面难度系数小,一旦调试好,就能持续、稳定地工作;③分离效率高、适应力强,受外界影响较小,工作的温度及压力只受旋流器结构材料的影响。尽管如此,旋流分离技术也存在一定的缺陷:首先,在液体流动时,会产生剪切作用,如果设计的参数有误,容易导致含油污水中的油滴被打碎乳化的情况出现,进而使分离达不到预期的效果;其次,由于物料的性质存在差异,所以在旋流器的结构大小和操作条件等方面,不同的油田需求也不相同,这就造成了旋流器大多不能通用;最后,在乳化油的处理上,旋流分离技术仍有待提高。
 
  (2) 国内应用研究现状。经国内外专家多年的努力,在旋流分离数值模拟分析、旋流管外特性研究等方面,旋流分离技术取得了重大进展,对这项技术的研究也正趋于规范和完善,目前正准备将初步的研究成果转向产品化。从总体上来说,我国在含油污水的处理问题上,其技术相对较为落后、发展条件不足、人员管理较为松散、组织管理水平低。基于上述情况,对静态液—液旋流分离技术的研究还需要深入探讨。
 
  (3) 未来研究发展趋势。要想使液—液旋流分离技术得到更好的应用,不仅需要改进它的一些特性,如设备特性、介质特性及操作特性,而且需要对系统进行全盘设计,以提高系统的工作效率。其中,液—液旋流技术研究的主要方向是开发新设备,以低阻高效为设备的开发标准。此外,新型旋流管的研发也十分重要。经过多年的研究与创新,旋流管在结构上有较大改进,其参数也得到优化。除了了解该项技术的基本特性外,未来研究的一个重要领域是动态液—液旋流分离技术。根据国外研究的相关数据表明,动态水力旋流器的除油效果相比静态水力旋流器除油效果更佳,尤其是对于那些细微的油滴。此外,应用这项分离技术耗能相对较小。
 
  2 膜分离技术处理采油污水
 
  膜分离技术是超精细过滤器技术中常见的一种采油污水处理技术。膜分离技术能够有效地处理采油污水,它主要是利用膜的选择透过性来开展工作的。如果油粒子的粒径为微米量级,用机械方法进行前处理。
 
  现阶段,膜分离技术的产生使得传统的分离技术被淘汰。根据ACHEMA 展览会的记录可以发现,目前发展速度最快的过滤与分离技术即为膜分离。膜分离技术的发展主要表现在以下两个方面:首先,国外利用自身先进的科技条件,开发出多种膜制造技术,金属材倒膜、空心纤维膜和液膜等结构都是其重要的研究成果。其次,在膜分离技术的发展方面,已对有机聚合材料进行了开发,像聚乙烯、聚丙烯、聚矾等。膜分离技术的发展除了表现在以上两个方面,还有一种复合膜。这种复合膜是将有机聚合材料与膜制造技术相结合的。
 
  2.1 超滤膜的应用现状
 
  根据相关文献记载,超滤膜法处理乳化油废水在国外已有几十年的历史。在20 世纪80 年代,西德已有超过250 个超滤膜设备投入使用。相关资料显示,每套设备处理含油乳状液的能力为l~20 m3/d。这个时期,膜组件分为卷式、板框式和管式三种。到80 年代末90 年代初,膜生产单位的分离技术取得了进步,能提供系列膜设备。现今,上海宝钢通过使用AbCor 公司的管状膜大型超滤设备,将乳化油废水进行处理,效果明显。张玉忠等人曾经做了一个实验,这个实验的主要内容为:把自行研制的MTB—I 型耐温中空纤维膜与MTB—V 型加拿大的中空纤维膜的处理效果进行对比。根据实验的结果,可直接得出一个结论:对于未经处理的含油率高的污水,效果欠佳,与国外差距较大;对经过预处理的含油量低的污水进行处理,效果明显。
 
  2.2 膜器的研究进展
 
  由于依靠改变流动状态或设置流道障碍的传统静态十字流膜滤技术已经不适应时代的发展,目前,技术人员已经转移了工作重点,重点开展新型膜器的研究,主要是对其进行利用膜运动施加离心力和外加场力两种方式的研究。膜生物反应器污水处理技术就是新型膜器研究下的产物,它使得污水生物处理工程中的生物反应器与膜分离技术中的超滤组件结合在一起,这不仅提高了工作效率,还能降低能耗。由此可见,它的发展前景还是相对较好的。在油田污水中,受技术条件的限制,一些问题的处理不够彻底,所以研制一种多强化方式的膜滤设备是十分有必要的;同时,需要建立对应的过滤理论模型,并研究其分离机理。
 
  随着科技的进步,膜分离技术在油田采出水处理中的应用力度不断增加。其特点主要体现为精度高、易自控化。受我国过滤技术水平的影响,以及经济条件的限制,其在大型工业化规模中投入使用的条件不够成熟。笔者认为,膜分离法的核心技术问题体现在高效高渗透性膜和提高处理量两方面,但实践起来相对困难。综上所述,对膜器的研究提出了更高的要求。
 
  3 过滤分离技术的展望
 
  纵观我国过滤分离技术研究的成果,主要集中在过滤器和过滤装置方面,其最终目的都是为了使流体系统得到净化。在一些发达国家,已经深入对这种技术进行了探讨,并且耗费了许多时间及精力。在过滤分离技术领域,我国没有取得突破性成就,甚至没有一套完整的过滤分离技术的科研生产体系。值得提出的是,我国的过滤材料没有在研制计划内。另外,在过滤分离技术方面,还存在一些技术标准、测试设备和质量控制等不完善的情况。在未来对过滤分离技术进行研究时,应重点放在过滤材料及过滤器方面。
 
  (1) 过滤材料。过滤是处理含油污水的最后一个环节,也是最为关键的一个环节,它决定着水质能否达标。过滤能否发挥应有的作用,主要由过滤材料的性能决定。所以,在过滤分离技术发展应用中,要把滤材研究作为一项重大任务进行。在发达的工业国家,十分重视过滤材料的供应,鼓励建设更多的滤材生产厂家,用来生产各种滤材。
 
  (2) 对过滤器结构设计。三十多年来,我国过滤器结构设计几乎全部是照搬国外的。能够按照样品测绘、仿制,再到之后的自主设计,已经实现了较大的跨越。随着信息技术更新速度的加快,提高我国过滤分离技术水平迫在眉睫,必须开展预先探究、型号研制,不断更新过滤分离技术,为用户提供更多、更优质的新产品。在这个过程中,要严格按照有关标准开展工作,使过滤分离工作不断完善和系统化。新的形势下,过滤器的技术性能和结构设计既面临着新的发展机会,也面对着较大的困难。小型化、组合化、集成化、多功能等是过滤器结构设计的必然要求。
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