油田污水处理设备磁分离技术
磁分离技术(以下简称磁分离)是利用外部磁场增加絮凝效果,使油吸附在磁颗粒上,然后通过磁分离装置将磁性物质及其吸附油从水中分离,达到油水分离的目的,是一种高效的.节能.省地.磁种回收利用率高的技术。现有研究人员将其应用于各种含油废水的处理中,取得了显著成效。以下是利用磁分离处理污水的研究,分析并提出未来的发展趋势。
1.单磁粉分离法
20世纪90年代,研究人员开始使用单一的磁粉法分离油和水。该方法操作简单,操作简单。.不需要使用大型仪器.低成本的优点。国内外学者采用直接投资Fe3O4磁粉或通过调整pH将亚铁盐转化为值Fe3O4.使污水中含有的油表面活性剂等细微悬浮物吸附在磁粉表面,从而降低污水中总有机碳含量,去除锌.锰等重金属离子。
但直接用磁粉处理含油污水,水含油量难以达到标准,这是因为磁粉颗粒大,一般为几十微米,重力大,难以在污水中均匀分散,无法实现与水中油和絮体的强相互作用,导致含油污水处理效果一般。
2.磁流体分离法
纳米级磁性颗粒(Fe3O4).载体(亲油或亲水活性剂表面)与分散剂融合形成的胶体,由于磁性和流动性,能更稳定地分散在水中,与含油污水相互溶解“溶液”。
2.亲水性磁流体
姜翠玉课题组首先采用发散法将乙二胺(EDA).丙烯酸甲酯(MA).甲醇等原料合成磁性PAMAM实验结果表明,当树形大分子处理油田污水时,n(EDA)/n(MA)=1/8.溶剂甲醇体积分数30%.合成磁流体质量浓度为70mg/L除油率可达85.悬浮物减少52%.9%,除油效果远好于市场上销售的药剂。再加以。Fe3+.Fe2+为原料.聚乙二醇为表面活性剂制备了良好的超顺磁水基磁流体,其中磁粒的平均粒径为31.98nm,饱和磁强度为55.82emu/g,通过对草西联合站油田污水的处理,结果表明磁流体的效率更加显著。添加量为单磁粉的25%,悬浮物含量降低到原来的30%,絮体沉降时间缩短一半,处理后污水含油量为1mg/L,悬浮物含量降至3mg/L以下。
曹平等利用乙醇和硬脂酸Fe3O4.磁种表面经表面有机改性处理,加入破乳剂(聚合氯化铝),用于油田污水处理。结果表明,当改性磁种的质量浓度为100时mg/L.破乳剂质量浓度为50mg/L油污地下水除油率提高到96.7%。佟瑞利等采用简单的化学沉淀法,在碱性环境中逐步制备纳米级。Fe3O4颗粒,然后使用Fe3O4纳米粒径小(9)nm),低于饱和磁化强度(53).279emu/g)处理油田污水等优点,处理后的水中含油浓度是直接使用市售磁粉的1/3。
2.2亲油性磁流体
采用化学共沉淀法制备亲油性磁流体是一种常用的方法,合成过程简单.高效.低成本的优点。潘建新采用化学共沉淀法制备了亲油磁流体(MCSMs),并应用于湛江炼油厂含油污水的净化过程。结果表明,强酸性环境不利于吸附重金属离子,提高磁场强度,加快搅拌速度,提高除油效果,最高除油率可达90%。同时,利用相关表征手段探讨了磁流体的除油原理,认为覆盖在油珠表面的表面活性剂被破坏,在磁场作用下与水分离被磁流体吸附,完成油水分离。王婷等人采用共沉淀法制备纳米Fe3O4磁流体,在软酸环境中,.室温下.纳米四氧化三铁的质量浓度为4.0g/L时,吸附3h之后,含油量减少70.5%,同时使用XPS磁纳米分析Fe3O4对含油污水溶液进行模拟Pb2+.Cr3+同步吸附。
对于一些粒径较小的油珠,在重力和磁力的共同作用下,吸附在油珠表面的磁性颗粒可以形成沉积物并下沉。对于一些粒径较大的油珠,磁性颗粒与油珠表面活性剂吸附,破坏油珠表面的界面膜,最终导致油水分离,油性物质与磁性颗粒一起沉积。但由于含油污水乳化程度高,只有单亲性(亲油性)的磁流体无法实现真正均匀分散,处理效果难以直接达到回注标准,需要与其他方法配合进行预处理或二次净化。
3.混合型综合磁分离技术
三次采油技术的应用大大提高了油田污水的乳化稳定性。因此,需要将磁处理与其他技术混合使用,以达到油水分离的目的。
3.1气浮-磁分离
磁分离前,油田污水采用气浮法进行预处理,目的是去除乳化液中分散的油成分,以便下一步深度磁吸附分离油和聚合物。
许浩伟等人利用高效溶气气浮和磁分离处理山东孤岛油田含油废水,处理后水中含油量下降70%.悬浮物质量浓度为3.5mg/L,水质达到油田要求的回注标准,用这种方法处理污水的时间很短(不到8)min)。针对大庆油田第二采油厂污水处理技术不完善的问题,夏江峰开展了磁分离技术处理和气浮联合注水干线冲洗水,优化了处理效果,控制了处理成本,研究了成套移动撬装设备的适应性。
3.2.混凝-磁分离
在混凝过程中,磁种被絮体包裹,与絮体一起增加重量,提高沉淀速度。
曾胜、朱又春利用混凝磁分离混合法处理厨房含油污水(也是油水混合溶液,含油量和悬浮物浓度高,可视为模拟油田污水)。其出水含油量和悬浮物分别降低到原来的3%和23%,沉降时间大大降低,使用的设备占地面积仅为原设备的1/2。张太亮等人采用混凝磁分离法处理四川某页岩气田污水,在破胶剂中加入纳米磁粉,调查处理后的水质指标。结果表明,破胶剂的质量浓度与磁粉的质量浓度比为5∶8.破胶时间为0.6h当含油量降到原来的5%,絮凝物含量降低1000倍,处理后主要水质指标均达到GB8978-2002一级排放标准要求。
磁分离等技术联合处理油田污水,虽然处理效果较好.速度快.可以达到回注标准,但联合技术的增加必然导致成本的增加.设备复杂等缺点,不适用于大量含油污水的处理。