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采用化学非均相催化工艺处理油田含硫废水
更新时间:2016-12-13 来源:《中国给水排水》 作者:李乐卓,王三反,吴楠,周键,陈霞

摘要:针对黑龙江某油田含硫废水的特点,采用化学非均相催化处理工艺,处理水量为240 m3 /d。工程运行结果表明,对COD、SS、硫的去除率分别可达到92. 1%、95. 7%、91% 以上,其中进水COD 平均值为204. 5 mg /L、SS 为68. 3 mg /L、硫为1. 056 mg /L,出水平均值COD 为16. 16mg /L、SS 为2. 94 mg /L、硫为0. 095 mg /L,出水水质满足《污水综合排放标准》( GB 8978—1996) 第二类污染物最高允许排放浓度一级标准。

石油开采过程中往往会产生大量一定浓度的含硫废水,不仅会引起管线与设备的腐蚀,还会导致受纳水体的水质恶化,对正常生产、水生生物以及人体健康造成威胁。因此,在该类废水排放之前,对含硫化合物的去除非常重要[1 ~ 3]。尤其是油田,其产生的含硫废水水量大、组分复杂、硫化物含量高,对周边环境污染严重,治理困难。黑龙江某油田自产含硫废水主要是硫离子和硫酸根离子的化合物,针对该类硫化物的基本性质及特征,采用非均相催化脱硫工艺进行硫化物的去除,确保出水水质满足《污水综合排放标准》( GB 8978—1996) 第二类污染物最高允许排放浓度一级标准。

1 废水水质

该企业自产废水量为240 m3 /d。根据企业自检及多次取样的检测结果,废水水质见表1。

2 废水处理工艺

2. 1 工艺流程

工艺流程见图1。

将体积比为1 ∶ 1 的含硫废水与脱硫剂饱和溶液分别通过加压泵打入管道混合器,均匀混合后进入非均相催化反应器,在非均相固体催化剂HSC 的作用下,发生催化离子交换脱硫反应,并同时进行硫相转移反应,之后通过固液分离器进行沉淀物与水溶液的分离; 上层分离出的水溶液进入膜分离器,进行精密催化过滤,可滤除原水中悬浮细小的机械杂质等,使得硫含量达到《污水综合排放标准》(GB8978—1996) 第二类污染物最高允许排放浓度一级标准。

2. 2 主要构筑物与设备

① 药剂投加方式

药剂投加采用液体投加方式,将脱硫剂配制成0. 1%的饱和溶液,通过泵加压混入含硫废水中。

② 管道混合器选型

SV 静态混合器是一种没有运动部件的高效混合设备,通过固定在管内的混合单元内件,使两股或多股液体产生流体的切割、剪切、旋转和重新混合,达到流体之间良好分散和充分混合的目的。依据这一要求,选用由一定规格波纹板组装而成的圆柱体制备的混合器,流速控制在0. 8 ~ 1. 2 m/s,混合水力停留时间为5 min。基本技术参数: 适用于粘度≤0. 1 Pa·s 的液- 液相混合,最高分散程度为1~2μm。

③ 非均相催化反应器

非均相催化反应器选用圆柱形结构,内置非均相固体催化剂,呈平行错流式分布。依据中试规模确定基本尺寸,设计体积V = 500 m3,底面直径为20m,反应器高度为1. 59 m,反应停留时间(RRT) 为15 ~ 30 min。

④ 固液分离器

本工艺中固液分离器采用重力沉降分离方式,内部设置错流式组合波纹板和三相分离器。设计容积V = 550 m3,底面面积为284 m2,反应器高度为1. 76 m。气、水混合从分离器进入斜管内,沿斜管向上流动,因重力作用,液体的实际流速较慢。而气体的实际流速较快,从而使气体脱离液体,二者的流速差均为0. 3 m/s。这部分气体经导气管进入分离器的气室。废水经斜管由分离进口进入分离器的液室,平稳地流入沉降室,其中的沉淀物经沉降室沉降后去除。固液分离器的沉降时间为10 ~ 15 min。

⑤ 膜分离器

选用亲水性微孔陶瓷过滤膜,孔径为0. 2 μm,通量大、强度高。内部平行放置6 根过滤膜组件,长度为1 m,直径为15 cm,膜组件之间采用并联方式,相邻膜组件的间隔为10 cm。在过滤过程中,水和亲水的陶瓷间产生表面张力,使微孔内始终充满液体。当抽吸真空时,滤液通过微孔,而空气却不能通过,能够有效吸附废水中的杂质。

在传质过程中,胶体、油、蛋白质等污染物质在膜表面聚结成球状,这种球状的聚结物很容易从膜表面脱离,通过简单的反冲洗就可以清洗干净。运行时的流速控制在0. 6 m/s,膜分离器的分离时间为25 ~ 30 min。

3 工艺调试与效果

3. 1 工艺调试

该套工艺主要调试部分为管道混合器和膜分离器。为了使反应高效、快速进行,需使流体呈湍流状态。经计算,实验SV 型静态混合器的流速应控制在0. 8 ~ 1. 2 m/s。微孔过滤膜操作压力低,清洗周期较长,清洗恢复较好,在每一个清洗周期内( 大约3 个月为宜) ,反洗后的通量恢复接近100%,但微小颗粒易于堵塞陶瓷微孔,影响生产效率。在设计过程中,采用循环反清洗方法,即通过分配器由PC陶瓷过滤板内部反冲液至过滤膜表面,达到清洗微孔的效果。

3. 2 运行效果

本工艺自实际运行三个月以来,经过了多次水质监测,出水水质一直稳定达标,具体运行数据如表2 所示。

版权、出处:《中国给水排水》

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