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油田采出水过滤进水中不同粒径悬浮物的质量分布
作者:管理员    发布于:2016-04-05 08:43:58    文字:【】【】【

  与其他行业相比,采出水回用标准中悬浮物指标有很大的不同,一般对悬浮固体的定义为:经平均孔径为。45ym的纤维素微孔膜过滤后、膜上不溶于水和汽油(或石油醚)的物质。不同用水对悬浮物含量要求各异,如对油田注水为110mg/L,对湿蒸汽发生器(WetSteamGenerator)用水为2mg/L,同时对油田注水开发还规定了14ym的粒径中值范围。

  在采出水回用处理流程中,除了常规的沉降分离工艺外,广泛采用的是各种单层或双层的颗粒材料(核桃壳、无烟煤、石英沙、金刚沙)和纤维束(球)过滤器过滤,以达到有关标准规定的悬浮物指标,实际工程中普遍采用二级过滤,与膜过滤精度类似的过滤工艺仍处于现场试验阶段。

  虽然有许多关于过滤出水悬浮物质量浓度、体积浓度、粒径分布及可供的试验、分析和评估数据,但缺少对他们之间相互关系的研究。需要强调而且也容易理解的是,对于出水质量而言,除了设备本身的过滤精度外,进水中的悬浮物大小和相应的质量分布也是至关重要的。

  1基本数据1.1原水原水为某采出水处理站的溶气浮选出水,其后续过滤设备依次为核桃壳过滤器和多介质过滤器。浮选前投加混凝剂,过滤前投加絮凝剂,过滤出水的悬浮物含量普遍在35mg/L之间。

  1.2悬浮物含量分析标准重量法。采用0.45ym微孔滤膜。在真空抽滤前后,反复烘干称重,恒重与大称重之差不超过1.3抽滤筛分采用规格为G2、G3和G4的玻璃坩锅(对应的国际标准的规格和孔径依次为:P50为3050ym,P30为1630ym,P4为47ym)对同一水样分别抽滤后烘干称重,以确定不同粒径悬浮物在总悬浮固体中的质量分布。

  1.4粒度为激光衍射,测试范围0.05555ym,分散方法为液相分散(搅拌、超声)。

  2悬浮物质量分布及特征分析2.1不同粒径悬浮物的体积分布不同粒径范围的悬浮物体积分布见。在15ym之间,所有水样都有一个峰值,对于原水和G2出水,并不特别明显,随着孔径的变小,则显得更加突粒直径大何意义上按面积或机理来解。滤液。同虑“凝聚”水力条件悬浮物会上述两种直径的峰普遍定义说明尺度凝体有效t,随着其在研究营质量分布的关系,成比例的水质和分后悬浮物算出浮选出。原水和G2出水都有一个峰值过渡区,在50200wn之间,但前者比较平缓,说明其不同大小颗粒的体积分布比较均匀。

  G2有两个在7左右的峰值,对应的颗致是20wn和200M.水中悬浮物并非几的球体,在三维坐标中,至少存在一个小于体积计算出的仪器测量直径,仅以机械筛滤释,也会出现大于过滤器孔径的悬浮物进入时,悬浮物的形态也不是刚性的,即使不考J和“破碎”因素,单体的体积和大小也会随的改变而变化,初步判断是,过滤器出水中有一定程度的“长大”。悬浮物颗粒越大,作用就越强。对于G3、G4的出水对应较大值,这种解释也同样适用。

  2.2不同粒径悬浮物的质量分布按体积浓度和质量浓度计算,原水、G2过滤出水的悬浮物的平均密度分别为0.14 0.49和1.05kg/L,只有G4出水的数值与的悬浮固体的密度――1005kg/m3接近,和体积浓度越大,颗粒物的结构越松散。絮密度(水中的密度)与粒径的k次方成反比粒径增大,絮凝体密度减小。虽然有学者养物磷和氮在不同粒径范围悬浮固体中的,时发现,颗粒体积与SS之间存在着稳定|没有发现质量分布与颗粒体积、数量不/情况出现,但这可能只适用于特定的7离工艺。

  根据已知的坩锅过滤器规格和过滤前。

  重量法分析数据,以孔径的下限为基准,计出水中不同粒径范围悬浮物的质量分布,见表1.值得注意的是,在即将进入过滤流程中的原水中粒径小于4wn的悬浮物质量比例约为25,含量超过3mg/L.理论计算结果和实际运行效果都表明,对于粒径小于4wn的悬浮物,目前在采出水处理中广泛使用的各种过滤器对相近大小颗粒物的去除效率很低,成为悬浮物含量达不到有关标准要求的原因。例如,各种颗粒滤料滤后水的粒径中值为310wn,亲水型纤维球滤料出水悬浮物为38mg/L.在过滤速度、滤料规格、絮凝方式、药剂量等多条件组合的基础上对活性污泥法出水进行研究,结果表明:没有药剂辅助,难以去除510wn的颗粒,使用1mm和1.5mm滤料,在滤速5m/h时,去除率只有20,在加药的情况下,去除率可以达到65.粒状过滤介质过滤去除混合悬浮固体的模型计算表明,采用0.011mm滤料,去除颗粒粒径的小值范围为0.021.8wm,相应的去除率在5以下。

  表1不同粒径悬浮物质量分布粒径范围(wm)重量分布(mg/L)累积重量(mg/L)重量比例()累积重量比例()2.3悬浮物几何特征值、浓度和降低率抽滤筛分前后的悬浮物分析数据见表2.表2悬浮物几何特征值和浓度水样体积浓度(X10-4)悬浮物浮选出水G2过滤出水G3过滤出水G4过滤出水其中颗粒D、D分别为平均面积直径和累积体积为50时对应的颗粒直径。0.49wn以下的颗粒的累积体积均为未检出,这与悬浮物标准定义基本是相同。G2、G3、G4过滤后的D分别为43.3、18.88和3.46wn,均与过滤器的孔径范围接近,而且孔径越小,越接近孔径的下限。D则全小于对应孔径的下限,孔径越大,相差越大。可以认为D能够代表与过滤类似的工艺过程的分离精度。

  以原水的不同分析指标的数据为基础,过滤后相应的悬浮物浓度降低率见表3.水样体积浓度悬浮物表3悬浮物几何特征值和浓度降低率除了G2出水的D降低率低于对应的悬浮物含量外,对同一过滤器而言,体积浓度降低幅度大,其后依次为是D、D和悬浮物含量。这比较容易理解,无论按体积、面积计算,被去除的都是水中几何尺度较大的颗粒,随着计算维数的降低(依次为体积、面积和直径),统计量的变化率也随之降低。

  3结论与建议水中悬浮物的形态并非几何意义上的球体,分离后尺度又会发生改变。因此,与激光粒度仪类似的分析结果并不能完全代表过滤等工艺的分离精度,但D依然具有指标性意义。

  在过滤过程中,悬浮物几何特征值、体积浓度和质量含量降低率不是同步的,多数情况下体积浓度降低率大,质量浓度降低幅度小。

  过滤进水中采出水中粒径小于4ym的悬浮物的比例超过25,相应的质量含量超过3mg/L,难以被目前普遍采用的过滤器去除。采用与膜过滤类似的更精密的工艺技术,是达到采出水回用标准的可选方案。

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