含油废水的除油技术研究李秋红

科研开发化工科技,2008,16(5):24~28SCIENCE&TECHNOLOGYINCHEMICALINDUSTRY含油废水的除油技术研究`李秋红`,姿世松2,赵杉林““,李萍3,张凤华’(1.辽宁石油化工大学化学与材料科学学院,辽宁抚顺113001;2.辽宁石油化工大学石油化工学院,辽宁抚顺113001;3.辽宁石油化工大学环境与生物工程学院,辽宁抚顺113001)摘要:用波纹板油水分离器处理含油度水.研究了影响除油率的几种因素,并考察了加设加压溶气气浮对除油率的影响。实脸结果表明,当温度为30℃,进水流量为156Lh/,聚结板组为涂有涂料的铰锌板时,加设加压溶气气浮,除油率可达64%,与未加设加压溶气气浮相比,除油率可提高10%以上。关健词:含油度水;油水分离;聚结中图分类号:X74文献标识码:A文章编号:1008一0511(2008)05一0024一05随着石油化工工业的发展,含油废水的排放量与日俱增,其对环境的污染也日益严重。含油废水进人江河湖海等水体后,油层覆盖水面,阻止空气中的氧向水中的扩散,水体中由于溶解氧减少,藻类进行的光合作用受到限制从而影响水生生物的正常生长,使水生动植物有油味或毒性,甚至使水体变臭,破坏水资源的利用。因此,处理含油废水意义重大lj[。油田废水的组成通常较为复杂,仅用无机型或有机型絮凝剂处理,往往难以发挥最佳絮凝效果,同时常规絮凝剂在应用过程中还存在以下几大缺点:处理效果不稳定;絮凝剂用量大;化学污泥产量大;运行费用高;尤其是大量的化学污泥的处理给企业带来了较大的负担。目前世界上大部分国家及企业还是倾向于物理法处理含油废水,本实验利用波纹板油水分离器来处理含油废水。实验研究了不同出水口取样时间,进水含油量,进水流量,温度对含油废水除油率的影响,并对加设加压溶气气浮与未加设加压溶气气浮的处理效果作了比较。实验部分1·1波纹板油水分离器除油原理2[,3〕波纹板油水分离器将“浅池原理”和“聚结技术”结合起来,由于波纹板表面是亲油的,随着含油污水的不断经过,水中细小油滴粘附在波纹板表面形成一层油膜,油膜逐渐加厚,借助油的表面张力形成一定大小油珠之后,受油珠本身浮力及水流的冲力使油珠脱落,随水流经波峰处浮油孔上浮。再者由于波纹板是波浪形,其提供的曲折通道使水流呈近似于正弦波状态地流动,流向不断发生变化,增加了油珠之间的碰撞机率,促使小油珠变大,加快油珠的上浮速度,达到油水分离的目的。1·2波纹板油水分离器3j[该设备主要由T型人口构件,穿孔布水板,波纹板组,淹没管式出流的出口构件组成。自制的含油废水经T型人口构件泻流,通过在板的上下两端各留有一定空间不打孔的布水板,横向流进水平放置的波纹板组,经过聚结处理后,油水分离,水经过淹没管式出流的出水口流出,见图1。间;蒸出水收稿日期:2008一06一12作者简介:李秋红(1982一),女.辽宁鞍山人,辽宁石油化工大学硕士研究生,研究方向为含油污水处理。放空管**通讯联系人。`中石化资助项目(2007141)。图1波纹板取结油水分离器的设备示意图DOI:10.16664/j.cnki.issn1008-0511.2008.05.017第5期李秋红,等.含油废水的除油技术研究1.3试剂和仪器石油醚(60~90℃):分析纯;标准油、标准油使用液(自制);高纯氮。JA5o03N型电子分析天平:上海精密科学仪器有限公司天平仪器厂;756P型紫外可见分光光度计:上海光谱仪器有限公司制造;SY一20型高剪切乳化机:中国姜堰市分析仪器厂;CJ--F2.5高压釜:大连通达反应釜厂。1.4实验步骤1.4.1绘制标准曲线闭用分析天平称量原油的标准油品0.1009溶于石油醚(60~90℃)中,移人100mL的容量瓶内,用石油醚稀释至标线。再从中取其10mL放置于100mL容量瓶中,再用石油醚稀释至标线,得原油标准油使用溶液,质量浓度为100mg/L。向50mL容量瓶中分别移人原油的标准油使用溶液25mL,用石油醚稀释至标线,波长225~254nm,用10mm石英比色皿,取石油醚作参比液,用紫外可见分光光度计测量得出最大波长。向4个50mL的容量瓶中分别加人10、15、25、50mL的标准油使用溶液,用石油醚(60~90℃)稀释至标线。在选定的最大波长处,用10mm比色皿,以石油醚(60一90℃)为参比液来测定其吸光度,经空白校正后,得到原油的相应吸光度值,从而绘制原油标准曲线,见图2。处,用10mm比色皿,以石油醚为参比液,测定其吸光度。1.4,4含油t的计算首先由紫外分光光度计测定待测液的吸光度值,再从标准曲线上查出相应的含油量,并根据聚结材料处理前后水样的含油量,计算除油率。除油率~(0E一E:)/0Ex100%式中,0E一自制废水含油量,mg/L;El一聚结材料处理后水样的含油量,mg/L。1.5实验系统的设计实验系统由配水罐,离心泵,闸阀,流量计,波纹板聚结油水分离器及管路系统组成。实验流程见图3。出水1一配水罐沼一离心泵口一闸阀洪一流量计而一进水取样口;6一波纹板聚结油水分离器;7一出水取样口图3实验系统流程圈将自制的含油废水放人配水罐中,由离心泵导人波纹板聚结油水分离器,进行聚结气浮处理得到出水水样,测定进水水样和出水水样吸光度,并计算其相应的除油率。V划嗽彭204060801001202结果与讨论2.1不同出水口取样时间对出水口含油t的影响在自制的含油废水温度为50℃,聚结板组为表面涂有涂料的镀锌板组,进水含油量为(43士6)mg/L,进水流量为145L/h的条件下,改变取样时间,则不同出水口取样时间对出水口含油量的影响曲线见图4。原油含量/(mg·L一’)圈2原油标准曲线ǎ一.一。警à\绍一衷书1.4.2含油废水的制备用电子分析天平称取一定质量原油,在一定温度下,配制成一定浓度的含油废水,用乳化机乳化15min,从而得到自制废水。1.4.3含油废水吸光度的测定用60~90℃石油醚对实验所得水样进行反复萃取,将萃取的油品放人50mL容量瓶中,用60一90℃石油醚稀释至标线,在最大吸收波长厂厂厂取样时间/min图4取样时间对出水口含油t的影晌结果表明在上述条件一定时不同取样时间对化工科技第16卷八Uó日叮`ǎb次\哥二屁淡nU八U二d月Ll八U八U勺CJ乙一一勺J二」一ù日卜.一尸O.,Jd压尸一八曰q`l`.上尹é。比乙\嘱晨书出水口含油量和除油率的影响不大。这是由于在进水流量一定时,含油废水在波纹板油水分离器内的停留时间是一定的,不同的取样时间对出水口含油量的影响不大,有微小的差别是由于油水混合液属于非均相分散体系,油珠在配水罐中的分布并不是均一的,且大部分为浮油和分散油,油珠在配水罐中也不断地发生着聚集和分散,这样某一定点的浓度可能随时都在发生变化产生的,即在试验中,进水含油量不能保持一个定值,是一定波动的情况下进行的(43士6mg/)L闭。所以此后再延长取样时间对出水口含油量也无太大影响。2.2不同进水含油t对出水口含油t与除油率的影响在进水温度为30℃,聚结板组为表面涂有涂料的镀锌板组,进水流量一定(156L/h)的条件下,改变进水含油量,则不同进水含油量对出水口含油量与除油率的影响曲线见图5。水口含油量与除油率的影响曲线见图6。一出水口含油量.一除油率进水流量/(L·h一’)圈6进水流.对出水口含油,与除油率的影晌次\哥二长如叮叮叮ǎ一山。切厚\唱澳书进水含油量(/gm·L一l)圈5不同进水含油t对出水口含油,与除油率的形响次\并晨鲤ǎ乙·昔à\督爱七结果表明在上述条件一定时,出水含油量随含油废水进水含油量的增加而逐渐升高,除油率随之逐渐升高。这是由于依据斯托克斯定律(tSokes)[5〕,油滴粒径越小,油的密度越大,则油滴的浮升速度越慢,而此时随进水含油量的增大,大粒径油珠占油珠总数的比率较小,而且油滴的浮升速度减慢则提高了油珠间碰撞机率,更容易聚结成大油珠上浮,所以除油率会上升,但变化不会太大。当在上述条件下,进水含油量达到146mg/L时,出水口含油量67mg/L,除油率可达54%。为了研究方便,选用进水含油量小于50mg/L。2.3进水流t对出水口含油t与除油率的影响在自制的含油废水温度为50℃,聚结板组为表面涂有涂料的镀锌板组,进水含油量为(33士5)mg/L的条件下,改变进水流量,则进水流量对出结果表明在上述条件一定时出水口含油量随进水流量的增加而逐渐增大,除油率随之逐渐降低。由于一定粒径的油珠上浮亦有一定的速度,进水流量大,则板间流速大,则油珠在波纹板组内停留时间短,致使油珠还未来得及升到浮油孔就被水流冲出波纹板组,同时流速大使得油珠在波纹板内停留时间短,碰撞机会相应减少,聚结板材尚未充分发挥作用,所以不易形成大油珠上浮除去。但进水流量不宜过小,否则促使含油污水处理时间增加,反而影响了其处理效率阁。根据图6在下面考察温度对除油率的影响时,选择进水流量为145L/h。当在上述条件下,进水流量为14OL/h,出水含油量可小于15mg/L。2.4温度对出水口含油t与除油率的影响在自制的含油废水进水含量为(37士7)mg/L,聚结板组为表面涂有涂料的镀锌板组,进水流量一定(145L/h)的条件下,改变进水温度,则温度对出水口含油量与除油率的影响曲线见图7。一一下下t/℃图7沮度对出水口含油t与除油率的影晌结果表明在上述条件一定时,出水口含油量随含油废水温度的增加而逐渐降低,除油率逐渐升高。这是由于随着含油废水温度逐渐升高,水的粘滞系数逐渐减小6j[,油珠运动阻力逐渐减小,运动速度加快,相互碰撞的机会增多,容易聚结成第5期李秋红,等.含油废水的除油技术研究大油珠上浮去除。当在上述条件下,温度为50℃,出水含油量可小于15mg/L。2.5加设加压溶气气浮对除油率的影响加压溶气气浮广泛用于含油废水处理,本实验考虑是否能够将加压溶气气浮与波纹板聚结油水分离器连用来增加波纹板油水分离器的除油率,进行以下了研究:选用进水温度为30℃,聚结板组为表面涂有涂料的镀锌板组,进水流量为156Lh/,利用高压反应釜使氮气在加压约2MPa下溶于水中并呈饱和状态,然后溶解的氮气以微小的气泡在常压下从水中析出,溶气后的水气混合物依次通过减压阀,表面带有小孔的导管进人波纹板油水分离器的聚结板组的下方,与此同时波纹板油水分离器正常运作,通过研究得到加设溶气气浮影响除油率的变化曲线见图8。Lh/下,加设加压约2MaP的溶气气浮与未加设气浮相比较,前者出水口含油量较低,除油率较高,这是由于在加压溶气气浮与聚结联用,附着气泡后的油珠和固体颗粒的密度比纯的油珠和固体颗粒的密度小得多,其有效直径却比后者大得多,因此上浮迅速,增大了油珠的上浮效率,从而使除油率升高川。加设加压溶气气浮与未加设加压溶气气浮相比,除油率可提高10%以上,除油率可达到64%。3结论……厂厂次\哥震渔进水含油量(/mg·L一`)圈8加设溶气气浮对除油率的影晌为了更清晰的看出加设加压溶气气浮与波纹板聚结油水分离器连用所提高的除油率,将加设气浮与未加设气浮的除油率进行了比较,得到加设气浮与未加设气浮对除油率影响的对比曲线见图9。一一二二次\并岌遴进水含油量(/mg·L一`)图9加设气浮与未加设气浮对除油率影晌的对比曲线结果表明:在进水温度为30℃,聚结板组为表面涂有涂料的镀锌板组,进水流量一定为156考察以上几种因素对含油废水除油率的影响得出以下结论,其中温度对含油污水的处理效果成正比关系,而进水流量则越小越好,但进水流量过小则促使含油污水处理时间增加,反而影响了其处理效率。实验结果表明,当进水温度为50℃,进水流量为145L/h,进水含油量为(33士5)mg/L,聚结板组为表面涂有涂料的镀锌板组时,出水含油量可达到14mg/L。当加压溶气气浮与聚结联用时,加设加压溶气气浮对含油污水的处理效果起正作用,将波纹板油水分离器和加设加压溶气气浮联合起来,对于处理含油废水将是一个避免二次污染的好方法,并提高了污水处理效率,除油率可提高10%以上。〔参考文献〕仁1〕沈齐英.含油废水处理概况〔J〕.北京石油化工学