仿生超浸润核桃壳滤料制备及其采油污水处理性能研究

目的通过对油田含油污水处理用核桃壳滤料进行润湿性改性,研究其是否能够有效提高核桃壳滤料对采出水的过滤效果,并选出最优改性方法,验证其改性稳定性和长效性。方法选用粒径为1~3 mm的核桃壳滤料颗粒,经清洗干燥后分别用含氟的超双疏改性液、含辛基硅烷的超疏水超亲油改性液,以及含气相二氧化硅和环氧树脂的超亲水改性液进行润湿性改性,随后对其润湿性分离性能进行评价,并选出最优改性方案,研究改性后滤料的实地服役能力。结果以核桃壳滤料为基础,通过表面修饰改性方法制备出具有超疏水/超疏油、超疏水/超亲油、超亲水/水下超疏油特性的核桃壳滤料,并通过过滤实验比较了未处理核桃壳滤料和这3种滤料的过滤效果,其过滤效率分别为57.62%、65.77%、61.26%、84.01%,反冲洗液的含油量分别为487.1、172.4、505.8、786.4 mg/L,超亲水/水下超疏油滤料的过滤效率和反洗液含油量最高,表明超亲水/水下超疏油核桃壳滤料可以提升过滤效果,并增强其反洗能力,可作为填充滤料;现场试验结果表明,经超亲水滤料过滤后的水质显著改善,浊度最高降低了83.4%,反冲洗周期≥24 h,展现出良好的应用价值和潜力;进一步探究了核桃壳滤料粒径、滤柱高度、过滤批次等参数对过滤效果的影响,明确指出若要达到较为理想的过滤效果,需对滤料进行级配,且填充高度需合理。结论超亲水/水下超疏油滤料的过滤效率和反洗液含油量最高,可以提升过滤效果,并增强反洗能力,能够有效改善油田采出水现场过滤表现。

核桃壳过滤器滤料流失问题探究

随着油田的开发生产,平台对含油污水的处理量逐年增加,核桃壳过滤器的处理压力也不断增大。核桃壳过滤器作为污水处理系统的第三级设备,主要作用是对加气浮选器处理后的生产水进行过滤分离,去除水中污油和悬浮物,一旦出现问题,不合格的注入水将会导致地层孔隙堵塞,不仅对油井产量、注水开采效果产生极大的负面影响,同时也会导致环境的污染。文章通过对海上平台现场投用的核桃壳滤器的实验追踪,从核桃壳滤料流失这一问题为论点,分析了滤料流失的原因,在保证出口水质的前提下,通过调整核桃壳反冲洗流量和改变反洗程序控制逻辑,降低了核桃壳滤料的流失量,为油田“注够水、注好水、有效注水和精细注水”提供了有力保障。

核桃壳过滤器设计参数试验研究

在辽河油田分别对核桃壳过滤器的纳污能力、过滤周期、反洗强度、反洗时间等参数进行了现场试验 ,提出了过滤器的成熟期和有效过滤期两个阶段的界限 ,并对核桃壳过滤器是否加入清洗剂反洗进行了试验对比。试验结果表明 ,单位体积核桃壳在一个周期内的纳污能力为34 8kg/m3,反冲洗周期为 15h ,反冲洗强度为 9 1L/m2 ·s,冲洗时间 2 0min ,出水含油量低于10mg/L ,出水悬浮物含量低于 2 0mg/L ,加入清洗剂清洗 。

核桃壳滤料粒径对油田污水过滤的影响研究

开展了核桃壳滤料粒径与滤层各参数的关系,以及粒径对过滤过程影响的研究,得出如下结论:(1)采用较小核桃壳滤料粒径对保证滤后水质有利,但可能导致水流剪力、水头损失增长过快,产生滤层的含污量低、过滤周期短、滤速低、产水量小等问题,一般对过滤不利;(2)在保证过滤水质的条件下,宜选择较大粒径的核桃壳滤料;(3)滤层的厚度随核桃壳滤料粒径的增大而增大;(4)核桃壳滤料的平均粒径越小,不均匀系数可以越大,平均粒径越大,不均匀系数要越小。

低压稳流过滤器的研制及在油田污水处理中的应用

为了解决大庆油田现有核桃壳、石英砂过滤器反冲洗憋压、跑料和滤料再生困难等问题，在对原有过滤装置分析的基础上，根据反冲洗特性，对过滤器进行了改造，开发出低压稳流核桃壳过滤器和低压稳流石英砂过滤器。经现场测试，核桃壳过滤器反冲洗压力由原来的0．15～0．5MPa降低到0．03～0．08MPa，石英砂过滤器反冲洗压力由原来的0．27～0．46MPa降低到0．17～0．20MPa，且均能实现罐群水反冲洗。改造后核桃壳过滤器出水油平均含量13．4mg／L，平均去除率为78．1％；出水悬浮物平均含量20．5mg／L，平均去除率为55％。改造后石英砂过滤器出水油平均含量5mg／L以下，平均去除率达到75％以上；出水悬浮物平均含量为9．8mg／L，去除率达到80％以上。为了进一步提高过滤效果，在二级滤前投加絮凝剂形成微絮凝过滤工艺，出水悬浮物可达到3mg／L，通过两级过滤达到特低渗透地层回注水标准。

改性核桃壳滤料对油田含油污水的过滤效果

采用亚硫酸氢镁蒸煮法对核桃壳滤料进行亲水改性,考察了改性核桃壳滤料对油田含油污水的过滤、反洗效果,探讨了改性前后核桃壳滤料的过滤过程及乳化油捕集机理。实验结果表明:在蒸煮温度为95℃、蒸煮时间为5 h、w(MgHSO_3)为5%的条件下,核桃壳滤料接触角由改性前的117.1°降至62.4°;分4批次过滤含油污水,改性核桃壳滤料的平均出水含油量为32.3 mg/L,平均油去除率为78.5%,平均浊度为7.7 NTU,平均浊度去除率为89.7%;改性核桃壳滤料的反洗效果显著改善,反洗水含油量由520 mg/L提高到840 mg/L,核桃壳滤料增重率由4.3%下降到0.2%。

低压稳流核桃壳过滤器反冲洗机制和效能研究

根据Ergun理论,设计开发了低压稳流核桃壳过滤器。研究了其反冲洗动力学,确定了最佳反冲洗条件。认为反冲洗过程中滤料间的摩擦、碰撞以及水流剪切作用是实现滤料脱附的原因,而滤料间的碰撞冲击力在滤料脱附再生中起着至关重要的作用。低压稳流核桃壳过滤器过滤、滤料再生效果好,滤后水平均含油量降至13.4mg/L,去除率提高了72%。

沸石-核桃壳曝气生物滤池去除废水中氨氮的研究

采用核桃壳和沸石组合作为曝气生物滤池填料,处理废水中的NH_4^+-N。试验期间,每天定时监测曝气生物滤池进水和出水的pH、溶解氧、COD、NH_4^+-N、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮等水质指标。考察了核桃壳-沸石曝气生物滤池的脱氮性能,研究了水力负荷和气水比对曝气生物滤池去除NH_4^+-N效率的影响。此外,研究了曝气生物滤池的沿程特性。试验结果表明,核桃壳和沸石是可取的曝气生物滤池填料,具有较好的硝化能力,能有效地去除污染物。最佳水力负荷为0.04 m/h,最佳气水比为6∶1,在此条件下,NH_4^+-N去除率保持在80%以上。填料层底部向上25~55 cm段为NH_4^+-N去除高效段。

核桃壳滤料的油田水处理应用

本文从核桃壳性能出发,总结其在油田水处理中的应用,重点阐述了核桃壳作为滤料在过滤罐中的利用以及过滤罐的相关改造。旨在提高核桃壳作为滤料在油田中的利用率,改善油田水处理的效果。

核桃壳、陶粒曝气生物滤池反冲洗特性的研究

以气冲-气水联冲-水冲为反冲洗方式、反冲洗周期为4d的工况对核桃壳、陶粒填料曝气生物滤池(BAF)进行反冲洗,确定气、水冲洗强度分别为0.4、22.89mL/(m2·min),监测不同时间下的浊度、氨氮和能耗来研究BAF反冲洗特性。结果表明:(1)核桃壳和陶粒BAF反冲洗后出水中,影响氨氮去除率、浊度的最大因素均为气冲时间;影响能耗的最大因素为气水联冲时间。(2)综合考虑各因素对评价指标的影响,确定核桃壳BAF最佳反冲洗参数为气冲时间3.0min、气水联冲时间4.5min、水冲时间4.0min;陶粒BAF最佳反冲洗参数为气冲时间3.0min、气水联冲时间3.0min、水冲时间4.0min。

核桃壳过滤器超声波辅助反冲洗实验研究

基于国内油田常用的核桃壳过滤器,对反冲洗进行了深入系统的实验研究。确定单独水反冲洗的反冲洗时间为10min、反冲洗强度为12m3·.h-1,但对于滤料的再生效果不够理想,且反冲洗强度较高、耗水量大;采用正交实验,确定超声波辅助反冲洗的超声波频率为30kHz、超声波功率为0.7kW、反冲洗时间为12min、反冲洗强度为8m3·h-1;并对两种方式的反冲洗效果进行了对比,发现超声波辅助反冲洗初始过滤压降下降极为明显,反冲洗效果优于单独水反冲洗,并能延长过滤周期、减少反冲洗次数、节约能耗及用水量,应用前景广阔。

桨叶类型对核桃壳过滤器反冲洗流场的影响

用CFD前处理软件GAMBIT对6种桨叶类型的核桃壳过滤器进行建模,再利用FLUENT对反冲洗过程进行数值模拟分析。根据模拟结果初步了解了过滤器内滤料、水流速度及压差的分布规律;再通过现场实验准确地描述桨叶类型对罐体内流场分布的影响。研究表明:在一定反冲洗强度和搅拌桨转速情况下,不同类型桨叶对过滤器反冲洗的流场及滤料再生效果影响很显著。

高性能除油吸附材料的制备及应用试验研究

采用超临界萃取技术,通过控制萃取温度、压力和时间等工艺参数,可制备高性能核桃壳吸附滤料。这种核桃壳滤料活性大大高于常规滤料,比表面积达9.30m2/g,总孔容积6.1×10-3cm3/g,约为常规滤料的4倍。将该滤料用于轧钢含油废水处理,出水中油质量浓度可降至3.70mg/L、浊度可降至1.76NTU,表明其除油及截污性能优良。

核桃壳-陶粒填料曝气生物滤池去除氨氮的研究

对核桃壳-陶粒填料曝气生物滤池(BAF)的挂膜启动和处理效果进行了研究,同时考察不同的水力负荷、气水比、填料层高度对污染物去除效果的影响。结果表明:微生物在核桃壳-陶粒填料上成功挂膜仅需21d,运行稳定后核桃壳-陶粒填料BAF的COD、氨氮去除率分别稳定在92.0%、88.3%左右;在水力负荷为0.06~0.08m3/(m2·h)、气水比为9∶1(体积比)的条件下,核桃壳-陶粒填料BAF处理效果较好且较稳定,氨氮和COD去除率可达70%以上;填料层0~15cm段为核桃壳-陶粒填料BAF去除COD的高效段,15~30cm段为去除氨氮的高效段。

油田废弃核桃壳滤料的污染物分析及其对土壤的影响研究

核桃壳滤料广泛应用于油田污水处理,每年因此产生大量的废弃核桃壳滤料,由于将其露天堆砌在地面上,滤料上的污染物在降水、风力、地表径流等的作用下发生迁移,直接影响到堆砌场地周边的土壤、大气、水源的质量。采用标准方法对油田废弃核桃壳滤料上的污染物组成进行分析的结果表明,主要污染物为原油、CaCO3和Cd2+、Pb2+重金属离子,污染物总含量较高,与原油组成相比,废弃核桃壳滤料上的芳烃含量增加较多,饱和烃和胶质有所减少。借助一维对流-弥散方程建立了模拟石油类污染物在土壤中迁移转化规律的数学模型,通过室内土柱实验确定模型参数,同时验证模型的准确性。将实验及模拟的结果相结合可知,该模型可以用来模拟石油类污染物在土壤中的迁移规律,符合y=y0+A1exp(-x/t1)+A2exp(-x/t2)规律。研究结果为油田废弃滤料对土壤环境的影响及治理提供了参考。

基于PLC的海洋平台核桃壳滤器控制系统

基于S7-300 PLC系统,设计实现了海洋石油平台中后期污水处理3台核桃壳滤器"两用一备"的控制方案,满足了海洋平台污水处理的需求。

微生物法处理细菌染色废水

用微生物法处理细菌染色废水,实验驯化并筛选出了3株脱色菌,初步确定为芽孢杆菌属、产气荚膜梭状芽孢杆菌和假单胞菌属,并用核桃壳滤料做前期辅助脱色,此复合菌脱色反差大,脱色率接近100%,达到排放标准。

低压稳流核桃壳过滤器的开发及在油田废水处理中的应用

为了解决现有核桃壳过滤装置反冲洗憋压、跑料、滤料再生困难的问题，经过分析，根据反冲洗理论，对过滤器进行改造，开发出低压稳流核桃壳过滤器。通过现场测试，证明低压稳流核桃壳过滤器反冲洗压力可以由原来的0．15-0．40MPa降低到0．03—0．06MPa，且能够实现罐群水反冲洗，反冲洗效果好，滤料再生效果好。干净的滤料使进水压力由原来的0．15-0．30m降到0．10-0．20MPa，改善了出水水质，含油质量浓度平均〈10mg/L。

泵循环再生式核桃壳过滤器处理含油污水

针对目前油田应用的搅拌式核桃壳过滤器广泛存在的问题,提出采用改进的泵循环式核桃壳过滤器。通过在大庆油田某污水站的现场实验,研究了泵循环再生式核桃壳过滤器除油去浊性能。实验结果表明,循环式过滤器除油去浊能力明显优于石英砂过滤器,达到油田污水排放标准;该过滤器有效解决了反洗水量大、易跑料、对罐体冲击大等搅拌式过滤器的问题。

戈尔膜过滤器在采油废水处理中的应用

"聚合物驱"采油技术在提高原油采收率的同时也产生了大量的采油废水。传统处理工艺多采用核桃壳过滤,处理效果不理想。戈尔膜过滤器因其具有效率高、运行稳定、易于维修以及全自动化控制等优点,更适合现行处理工艺的改造需求,在采油废水处理中避免了一些生物与化学处理所引起的二次污染等问题,具有较高的推广价值。