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改性纤维球处理炼油废水的应用
  • 来源:美源净水 时间:2017-11-06 点击次数:

    改性纤维球处理炼油废水的应用

    通过用改性纤维球处理炼油废水的试验,对纤维球过滤技术的处理效果和反冲洗特性进行了详细的研究,试验结果表明,炼油废水经处理后,出水中油的含量小于4 mg/L、悬浮物含量小于6 mg/L,出水可达标排放,并且 经过改性后的纤维球在含油废水处理中可以通过反沖洗再生并重复使用。

    炼油废水中含有大量的油、盼、氰、硫、COD以及其他有毒物质,经隔油处理后,含油量仍有100- 200mg/L,—般我国炼油厂炼1t原油会产生0.7-3.5t废水,它的大量排放严重影响着人类的生存环境。目前国内厂家大多采用“隔油-气浮-二级生化”工艺处理废水,但处理效果并不理想, 加之废水水质、水量变化大,沖击负荷高,使处理后出水常常不达标。因此,寻找一种经济合理的方法处理含油废水具有重要的意义。高吸油树脂的研制与开发作为含油废水处理的一个新的领域,目前正引起人们的广泛重视。纤维作为一种高吸油树脂材料,由于具有比表面积大、吸油种类多、吸油速率快、吸油而不吸水、废水处理效果好、价格低廉等特点,具有广阔的应用前景。使用改性后的纤维球处理炼油废水,发现不仅其处理效果好,而且吸油后的纤维球可以通过反清洗再生,是一种较好的废水处理方法。

    1 试验概况

    1.1改性原理

    试验选用的纤维材料为涤纶,堆积比表面积约为8000m2/m3。涤纶学名为聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维,简称PET纤维,它是由对苯二甲酸和乙二醇经缩聚反应得到聚对苯二甲酸乙二醇酯缩聚物经抽丝制成的纤维,其大分子中除了两个端醇羟基外, 没有其他极性基团。为了达到纤维表面亲水疏油的目的,必须对滤料纤维表面进行改性,提高涤纶纤维表面极性基团的含量。因此,纤维表面改性的实质就是在纤维表面加上一层极性极强的化合物,使亲油性纤维在一定程度上变成亲水性纤维,通过纤维改性可提高纤维的反洗再生能力,增加废水中油的总体去除率。

    1。2改性过程

    将涤纶纤维球用红外灯在80℃烘干后放入已配好的聚乙烯醇改性液(质量百分比浓度为10%) 中,并在120℃条件下对涤纶纤维球进行1.5h的浸泡改性,然后取出用去离子水冲洗干净后,再用红外灯在80℃烘干,备用。

    1.3试验装置与流程

    纤维球过滤器的主体为有机玻璃管,其内径300mm ,总高2200 mm,内放直径为10mm左右的上述涤纶改性纤维球。纤维球过滤器的上部通过进水分布器使其均匀进水,底部设有气、水分布器用于纤维球的反冲洗,并保持布气、布水均勾;过滤器上端左侧设有溢流口用于保持过滤时设备内水压恒定,并保持滤层表面约50-80cm的液位,以避免滤层蓬松使出水效果下降;此外,上部溢流口还兼作反沖洗的排水口。

    炼油废水取自炼油厂气浮池出口附近,处理炼油废水时,首先开启阀门1、4,关闭阀门2、3,然后用泵将废水抽出,通入装满改性纤维球的除油过滤器,浮油通过过滤器上部的溢流口回收,过滤出水可排放或流回水箱作为反冲洗用水。纤维除油装置运行24h后,需要对其中的纤维球进行气、水反沖洗,使之再生。反冲洗时,需开启阀门2、3, 关闭阀门1、4,用泵将水箱中的净水抽出自下而上进行反沖,反冲洗排水通入气浮池后进行循环处理,以免造成二次污染。其试验装置及流程如图1所示。

图1

    2结果与分析

    2.1含油废水的处理效果

    采用改性纤维球代替传统的二级生化对炼油厂气浮池处理后的含油废水进行深度处理,处理前炼油废水中油的含量为20-30mg/L,悬浮物含量为50-60 mg/L;处理后炼油废水中油的含量小于4mg/L,悬浮物含量小于6mg/L,出水可以达到国家污水排放标准。在滤速为30m/h,过滤周期为24h的情况下,对炼油废水中油和悬浮物的去除效果与过滤周期内时间的变化规律进行了试验研究,其结果如图2、图3所示。

图2

图3

    从图2、图3可以发现,炼油废水经纤维球过滤器处理后,对油和悬浮物的去除率均可达到90%左右,出水中油和悬浮物的浓度随着进水浓度变化略有波动,出水可达到国家排放标准。改性纤维球具有较好的去除油和悬浮物的效果是因为过滤器中纤维球滤料的滤层孔隙会沿水流方向逐渐变小,形成理想的上大下小的孔隙分布状态,从而增强截污能力。此外,通过试验还可发现,当滤速增大时油和悬浮物的去除效果会略有下降,但这种趋势并不是很明显,这是因为滤速增大时,滤层密实度随之增加,滤层的截留作用不断增强。

    2。2反冲洗方式的选择

    纤维球过滤器运行一段时间后需要进行反冲洗,来确保过滤出水水质。反冲洗方式通常有两种: 单水反沖洗和气、水联合反沖洗。为确定纤维球除油反应器合理的反沖洗方式,在反沖水强度为10L/m2•s、反沖洗时间为20min的情况下,首先进行单水反沖洗,然后保持反沖水强度和时间不变,从零逐渐加大反冲气强度至30 L/m2•s,进行气、水 联合反沖洗,并分别测定不同反冲洗情况下的反冲洗出水中油和悬浮物的浓度变化情况。试验发现,对改性纤维球进行单水反沖洗时,反洗效果并不理想;当通入反冲气后,进行气水联合反沖洗时,反洗效果明显提高,当反冲气强度增大为20L/m2•s时,反沖洗效果较为理想,之后继续增大反冲气,发现反冲洗效果并没有明显增加。

    采用气水联合反沖洗具有较好的反冲洗效果,这是因为纤维球滤料对油具有很好的吸附能力,加上纤维球滤料具有较大的空隙率和压缩较为密实,使得单纯的反冲水很难去除纤维球内部的油渍,必须采用气、水联合反沖洗方式,借助一定强度的反沖气体的强烈搅动和振荡,促成纤维球间的摩擦,才能达到良好的反沖洗效果。在反冲气强度20L/m2•s、反冲水强度10L/m2•s的情况下,对反冲洗期间反洗出水中油和悬浮物的含量随时间的变化规律进行研究,试验结果如图4、图5所示。

图4

图5

    从图4、图5可以看出,反冲洗开始时,排水中的油和悬浮物的含量均很高,然后随着冲洗时间的延长逐渐下降,并且下降趋势逐渐变缓,当沖洗到20 min左右时,废水中油和悬浮物的含量可以达到国家排放标准,且不再明显下降,此时纤维球已恢复为原白色表面。经过3个月的试验运行发现改性纤维球去除油和悬浮物的效果较好,纤维球经反冲洗后可以重复使用,并不影响后续的除油效果,反冲洗瞬时排水中油浓度可高达550mg/L左右,悬浮物高达3000mg/L左右。

    3 结论

    (1)通过试验发现,改性纤维球处理炼油废水具有处理效果好、处理量大、占地面积小、投资少和运行费用低等优点,适用于炼油废水的深度处理。炼油废水经纤维球过滤器处理后,废水中油的含量小于4 mg/L,悬浮物的含量小于6mg/L,出水中油和悬浮物的含量随进水浓度变化略有波动,出水可达标排放。

    (2)对于改性纤维球的反冲洗,采用气、水联合反冲洗的清洗效果比单水反沖洗时有明显的提高;当气、水比为2:1时反冲洗效果较为理想,之后继续增大气体流量,反沖洗效果并没有明显增加。在反冲气强度20L/m2•s、反冲水强度10L/m2•s的情况下,对改性纤维球反沖洗20min后,发现纤维球可逐渐恢复为原白色表面,反沖洗后的纤维球可重复使用;反冲洗排水中油和悬浮物的含量在较短的时间内升到了很高,之后又迅速下降,到达一定时间后逐渐趋于稳定。

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