粗粒化技术的发展近况
粗粒化技术是分离含油废水的一种物理化学方法,粗粒化处理的对象主要是水中的分散油和非表面活性剂稳定的乳化油。粗粒化法又称聚结法,是粗粒化及相应的沉降过程的总称。该法是利用油、水两相对聚结材料亲和力相差悬殊的特性,细小油粒被材料捕获而滞留于材料表面和空隙内形成油膜,油膜增大到一定程度后,在水力冲击和浮力等作用下油膜脱落合并聚结成较大的油粒。聚结后粒径较大的油珠则易于从水中被分离。粗粒化技术年在美国有了第一项专利,年代开始了工业化应用,年代有了除去油中水分的应用报道,年代才应用于含油废水的处理上,年代后粗粒化技术开始被引入含动植物油脂废水的处理过程中,还开发了同时具有亲油基团和亲水基团的高分子材料,在运行中用填充粗粒化材料的床层改善乳状液的分离性能,具有较高的聚油性能和拨油效果,既用于去除水中油,也用于去除油中水,。在国内,粗粒化技术是在大庆油田率先研究和使用,年在北一、南六采出水处理站首次应用,年月胜利油田设计和建造新的污水处理站,也采用了粗粒化技术,该污水处理站年月正式投产,出水的含油量为叭以下,达到了当时的设计要求。粗粒化材料的发展历史,按材料来源大致可分为天然矿石和人工有机材料两类。粗粒化反应器目前常用以下四种形式斜板式分离器、堆积填料式分离器、滤芯式分离器、水力旋流式分离器。
粗粒化聚结材料的选定
用于粗粒化的材料一般分为类粉状、纤维状、粒状和烧结状,粗粒化法促使分散相聚结的主要机理大体上分为“润湿聚结”和“碰撞聚结”两类。目前常用的粗粒化材料除了石英砂、无烟煤、蛇纹石、陶粒等四种材料外,树脂也是近年新开发的一种粗粒化材料。树脂经过表面活性剂处理之后,不仅具有亲油性,而且具有反复可用性。该方法也可去除乳化油。选用以氧化铝赤泥为主要原料的陶瓷滤料为聚结材料,粒径经过试验选取直径3-4毫米。
粗粒化工艺设计
针对油田废水回注水的标准出水油份浓度和出水悬浮物浓度,在碰撞聚结机理和内循环连续流的基础上,设计了内循环反冲洗的粗粒化装置。粗粒化反应器运行包括粗粒化过程运行和粗粒化填料反冲洗两个阶段。
粗粒化运行阶段
整个粗粒化罐设计为圆柱形,采用上向流。废水通过计量泵进入罐体底部,再通过配水系统均匀配水,进入粗粒化填料层,由疏油性陶瓷填料组成的粗粒化床,其空隙构成相互连续的粗粒化通道,就像无数根直径很小而又弯曲交错的微管。当含油废水流经该填料床时,两个或多个油珠同时与管壁碰撞或互相之间碰撞,使它们合并成为较大的油珠,从而达到粗粒化的目的。污水中的细小分散油珠主要通过“碰撞聚结”作用,相互接触聚结成较大的油珠,在水流冲击和浮力下,油滴逐步从填料中脱离出来,浮上水面进入排油槽。当粗粒化装置中的浮油层累计足够厚时,打开排油管路的阀门,将浮油排出,粗粒化后的出水从出水管流出进入下一级精细过滤装置。
粗粒化填料反冲洗阶段
随着运行时间的增加,粗粒化填料层的水力阻力增大,粗粒化填料层逐渐丧失粗粒化功能,聚结材料表面将沉积许多油滴或其他悬浮杂质,影响粗理化效果和处理水量,必须对粗粒化填料床进行松动反冲洗,恢复填料床的粗粒化功能。粗粒化填料床反冲洗的模式有两种,一种是传统的整体反洗,即反洗水从填料层下部进入,达到一定的反洗强度,将填料层整体松动膨胀,填料颗粒之间的拦截物被冲洗出来,同时在填料层的松动膨胀过程中,通过滤料颗粒间的碰撞摩擦,将填料颗粒表面的附着物清洗出来。另一种反冲洗模式为填料内循环反洗。反洗时,使填料颗粒在粗粒化设备中通过反洗管路自下而上循环运动,通过内循环,最底层的填料转移到填料层的最上层,依次循环。粗粒化运行时水流方向是上向流,含油废水从底部进水先接触下部滤料,因填料床下部的污染程度最大,能够先将下部污染最严重的部分率先冲洗出来是我们的创新设计思路,反洗水将底部滤料利用专设提料管将强力搅动的滤料和水一起提至罐体上部后,经内循环反洗集水室的滤网,内循环反洗水和滤料分开,反洗水进入集水室,滤料被滤网阻挡,滑落返回罐体内部,实现在反洗过程中滤料从下往上,然后从四周由上而下的循环,使污染最严重的底部滤料先得到冲洗。具体联系污水宝或参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。
粗粒化填料反冲洗的方式选择,执行反冲洗通常是停止正运行情况下,分步进行,如果能在正常粗粒化运行的过程中进行反洗,这将会大大提高设备的运行效率。
通过上述表格分析,可以直观的看到,粗粒化采用上向流,整体反洗和内循环反洗均可执行,内循环反洗的适应性更强。
粗粒化装置结构设计
第一设计方案
粗粒化装置设计主要由罐体、布水管、滤料层、出水沉降槽、反洗提升管、反洗分离室、伞形导料帽、搅拌装置等机构构成。示意图如下
在内部圆周方向均匀设计分布个内循环提升管,汇集后进入反洗水分离室,搅拌装置的作用主要是反冲洗时开启,松动滤料,防止滤料板结。含油废水通过进水管经布水管进入滤料层,上行进入出水沉降槽流出,经过提升泵进入下一级精细过滤工艺。
