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电解絮凝浮选法处理油田废水
来源:济南乾来环保技术有限公司 发布时间:2020-05-29 15:17:41 浏览次数:
作者:王车礼1 ,张登庆2 ,陈毅忠1 ,任连锁2 ,裴峻峰1( 1.江苏石油化工学院化工系, 江苏常州 213016; 2.江苏油田设计院, 江苏扬州 225000)


  摘 要: 采用电解絮凝浮选法处理油田含油废水,建立了废水电解絮凝浮选法脱油动力学方程。在实验条件下电解10min,废水中可脱除油的去除率大于90%。随着电流密度的增加,废水中不可脱除油含量下降,但脱油速率常数k值增加不多。中性废水的脱油速率常数k值小于酸性或碱性废水。加入少量的PAC有助于废水除油。当电解功率相同时,两种电极联结方式的脱油效果相差不大。

  关键词: 电解絮凝浮选; 油田废水; 废水处理; 动力学模型

  本文将电解絮凝浮选法用于油田含油污水脱油,建立了这一过程的动力模型,并对电解时间、电流密度、pH值、外加絮凝剂PAC量以及电极联接方式等因素对油田废水脱油效果的影响进行了考察。

  1 理论部分

  设废水中油浓度为C,在特定条件下能被电解

  絮凝浮选法脱除的油浓度为Y,不能被脱除的油浓

  度为Cr ,显然

  Y= C- Cr ( 1)

  假定油的脱除速率方程可用下式表示:

  dY /dt= - kY ( 2)

  初始条件为:

  Y= Y0|t= 0 ( 3)

  积分式( 2)可以得到:

  Y= Y0e- kt ( 4)

  亦即

  C- Cr= (C0- Cr )e- kt ( 5)

  或C= (C0- Cr ) ex p( - kt )+ Cr ( 6)

  式中, t- 电解时间( min) , Yo- 废水中初始可脱除油量( mg /L) , Co - 废水初始含油量( mg /L) , k-废水脱油速率常数( min- 1 )。式( 6)中模型参数Cr 和k 可通过实验数据回归得到。由式( 6)可得到废水中可脱除油的去除率Z计算公式:

  2 实验部分

  2. 1 实验方法

  实验用水样: 江苏油田黄珏站三相分离器出口污水; 电解槽: 1000mL; 电极板: 面积为5× 6cm2 铁板,四块。电源: WY J-3010型晶体管稳压电源,温州光华仪器厂。

  实验时,将废水水样置于电解槽中,按实验方案调整电流密度、pH值、外加絮絮剂数量以及电极联结方式。实验过程中,通过调整槽电压,保持电流密度恒定。通过到予定时间后,取水样测定其中含油量。

  2. 2 分析方法

  废水中含油量测定参照SY /T5329-94 标准(《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法》)进行。根据标准油溶液的吸收曲线,比色波长选择为302. 5nm。

  3 结果与讨论

  3. 1 电解时间对脱油效果的影响

  图1为室温下,采用复极式铁电极,极板间距d= 1. 0cm,电流密度i= 333. 3A /m2 时测得的废水含油量随电解时间变化曲线。可以看出,电解初期含油量下降较快,然后逐渐变慢。用式( 6)回归实验数据得到:

  C= 43. 9ex p( - 0. 2375t )+ 10. 0 ( 8)

  相关系数R2= 0. 994。由式( 8)可以算得不同电解时间下,废水中可脱除油的去除率,见表1。当电解时间为10min时,废水中可脱除油的去除率大于90%。

  3. 2 电流密度对脱油效果的影响

  图2给出了电流密度分别为333. 3A /m2 和500A /m2 时,测得的废水含油量随电解时间变化曲线。其中电流密度为500A /m2时的回归方程为:

  C= 28. 1ex p( - 0. 2621t ) ( 9)

  相关系数R2= 0. 949。对比式( 9)和式( 8)可以看出, 随着电流密度的增加, 不可脱除油含量由10. 0mg /L降到0. 0mg /L。这可能是由于电流密度增加,单位时间内气泡数量增大,从而引起不可脱除油含量下降。

  然而随着电流密度的增加,脱油速率常数k 值仅从0. 2375min- 1变到0. 2621min- 1 ,并没有明显增加。由式( 7)可知,电解时间相同,两者可脱除的去除率Z相近。因此,没必要把电流密度提得过高。

  3. 3 pH值对脱油效果的影响

  图3为pH值分别为4. 9、7. 5、10. 4时测得的废水含油量随电解时间变化曲线。表2给出了图3中各条曲线的方程和有关参数。

  可以看出,酸性或碱性废水的脱油速率常数k值越大,分别为1. 0375min- 1和1. 026min- 1 ,中性废水的脱油速率常数k 值最小,只有0. 4313min- 1。这一结果和曾抗美等[1 ]报导的情况很相似。图3表明随着电解时间的增加,三种pH值下废水中残余油含量相差不大。

  3. 4 外加絮凝剂对脱油效果的影响

  为了考察外加絮凝剂对油田废水脱油效果的影响,将浓度为10g /L 的PAC溶液投入电解槽中。图4为PAC溶液投加量分别为2mL、4mL、6mL时测得的废水含油量随电解时间变化曲线。表3给出了图4中各条曲线的方程和有关参数。


  可以看出,当PAC溶液投加量为2mL时,废水脱油速率常数k 值最大,废水中残余油含量最小。进一步加大PAC溶液投入量,脱油速率下降,废水中残余油含量增大。

  3. 5 电极联结方式对脱油效果的影响

  在电解功率相同时,采用两种电极联结方式测定了废水含油量随电解时间的曲线变化。

  结果看出,在电解功率相同的条件下,两种电极联结方式的脱油效果差别不大。因此,需要考虑其它因素再决定采用何种电极联结方式。

  4 结 论

  采用电解絮凝浮选法处理油田含油污水,电解过程中废水含油量随电解时间变化关系可用下式表示: C= (Co - Cr ) ex p( - kt )+ Cr

  电解初期废水含油量C 下降较快,然后逐渐变慢。在实验条件下电解10min,废水中可脱除油的去除率大于90%。

  增加电流密度, 废水中不可脱除油含量Cr 下降。但脱油速率常数k 值变化不大。

  酸性和碱性废水的脱油速率常数k 值大于中性废水。不同pH值下废水最终残余油含量Cr 相差不大。

  少量投加PAC溶液,可增大废水脱油速率常数k ,并减小废水最终残余油含量Cr。但过量投加PAC溶液,脱油速率反而下降,废水中残余油含量Cr 也会增大。

  在电解功率相同的条件下,两种电极联结方式的脱油效果差别不大。