改性纤维球在油田污水处理中的应用

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1、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(1.中国石油吐哈油田公司鄯善采油厂; 2.中国石油吐哈油田公司质量安全环保处; 3.中国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19

2、82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

3、,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 mm、50 mm等几种规格, 放射球体的直径圆度一般要求在 (15) mm内。100 g改性纤维材料应制作502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. 050. 002) g/ cm3。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

4、线或 纤维丝截面的专用单位,用1 g的原材料纺织成长9km的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. 60. 9 mm的锦纶丝线。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 5mm之间。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

5、泡5 min取出,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 min。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,83820222 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0.

6、 1 mm 的纤维丝,吊0. 5 kg重物无脱落现象。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4060 mg/ 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 mg/ L 以下,过滤器半年以上才检修一次

7、。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0. 2 mm的纤维丝,吊0. 3 kg 重物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0. 1mm的纤维丝,吊0. 5 kg重物无脱 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

8、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 m3,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 mm孔) ,用鹅卵石铺盖。另一组:二级纤维球过滤器

9、,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

10、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

11、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 mL装有改性纤维的广口瓶中加入100 mL 处理液,再加入一团污染的改性纤维样品,常温下浸 泡5 min ,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

12、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 %表面活性剂清洗 同 试验效果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。互溶剂+ 2 %表面活性剂清洗 同 试验效果,在白纸上无油泥擦痕,达到了清洗效果。50 %互溶剂+ 2 %表面活性剂清洗 同 试验效果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

13、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 “ ” 和 “ ” 相比较,配方 “ ” 清洗纤维球颜色变化更明显,而且使用 “ ” 清洗,费 用相对较低,清洗液最终确定为 “ ” 。 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

14、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.实用化学清洗技术(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

15、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)

16、42 2009年9月 油 气 田 环 境 保 护 治理技术与研究acclimation stage started when the sludge content increased to 20003000mg/L ;the operationdatashouldbewell controlled , such as p H , alkalinity , salt , nitrogen , sludge age , sludge index , etc , then we could regulate the direction of biological oxygenation , and get the purpose of sl