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改性碱式氯化铝处理天然气钻井废水

发布时间:2020-08-21     浏览次数:

石油、天然气钻井废水是工业废水的重要组成部分。这种废水有机物浓度高,色度高,并含有多种有害物质。过去对于这种污水,一般采取就地挖坑蓄积的方法,但这会造成土壤污染、土地龟裂板结;若废水渗入地下,还会污染地下水源,直接排放,会使地表水体受到严重污染。由于气田、油田一般比较分散,所以目前处理钻井废水的主要方法是混凝法,用得比较广泛的是铝盐类絮凝剂。用混凝法处理石油、天然气钻井废水常见的问题是处理COD较低的废水时耗费的絮凝剂量较大,且COD难以达标。针对这一问题,波涛净水用FeSO4对碱式氯化铝进行了改性,研究了改性时间温度SO2-4加入量OH-加入量等对絮凝剂性能的影响,并对其去除色度和COD的效果进行了考察。

1、SHIYAN

1.1 XUNINGJIGAIXINGSHIYAN

将200mL质量浓度为250g/L的AlCl3溶液置于三颈瓶中,加入定量FeSO4,调整温度到预定值,反应过程中缓慢加入NaOH溶液,直到预定时间,然后将改性后试剂储备待用。实际废水与实验废水水质见表1:

BIAO1 SHIJIFEISHUIYUSHIYANFEISHUISHUIZHI

水样种类 1# 2# 稀释100倍泥浆
pH 7.96 7.88 8.23
色度(倍数) 250 350 550
COD/(mg·L-1 444 753 504

1.2 XUNINGSHIYAN

QUSHIYANFEISHUI250mL,DIAOpHZHIDAODINGZHI,JIARUDINGLIANGXUNINGJI,KUAISUJIAOBAN1min,ZAIMANSUJIAOBAN15min。TINGZHIJIAOBANHOU,JIANGFEISHUIYIZHI250mLLIANGTONGZHONG,CHENJIANG15min,QUSHANGQINGYECEQISEDUHECODZHI。

1.3 FENXIFANGFA

广西快8遗漏数据 YONGXISHIBEISHUFACEDINGSEDU;YONGZHONGGESUANJIAFACECOD;YONGBOLIDIANJIFACELIANGpH。

2、JIEGUOYUTAOLUN

2.1SEDUYUCODDEGUANXI

广西快8遗漏数据 ZUANJINGFEISHUIZHONGHANYOUZUANJINGSUOXUDEGEZHONGNIJIANG,NIJIANGZHONGHANYOUDUOZHONGYOUJIWU;TONGSHI,ZAIZUANJINGGUOCHENGZHONG,TUCENGZHONGDEGEZHONGWUJIWUHEYOUJIWUYEHUIRONGRUZUANJINGNIJIANGZHONG。NIJIANGZHONGDEZHEIXIEWUZHI,ZAOCHENGLEZUANJINGFEISHUIDEGAOSEDU。YOUYUZUANJINGFEISHUIDUITOUGUODEGUANGYOUMINGXIANDEXISHOU,QIESEDUYUEGAOXIGUANGDUYUEDA。WEILEFENXISEDUYUCODZHIJIANDEGUANXI,PEIZHILEBUTONGNONGDUDEFEISHUISHUIYANG,DUITONGYISHUIYANG,FENBIECEDINGQIXIGUANGDU(BOZHANGWEI600nm)HECOD,DEDAOCODYUXIGUANGDUDEGUANXI,JIANTU1。

改性碱式氯化铝处理天然气钻井废水

广西快8遗漏数据 YOUTU1KEJIAN,QUXIANXIANGGUANXISHUWEI0.9902,DAYULINJIEXIANGGUANXISHU0.959(1%ZHIXINSHUIPING);SEDUYUCODDEXIANXINGXIANGGUANXINGHENHAO,ZAIXUNINGGUOCHENGZHONGSEDUYUCODKEYITONGSHIBEIQUCHU。ZAISHIYANZHONG,CHULIHOUFEISHUIDESEDUDOUDIYU80BEI,NENGGOUDADAOPAIFANGBIAOZHUNDEYAOQIU,GUJIANGCODZUOWEIZHUYAODESHUIZHIKAOCHAZHIBIAO。

2.2OH-广西快8遗漏数据加入量对絮凝剂性能的影响

铝盐类絮凝剂在水中水解时,会产生H+(或H3O+),影响水溶液的碱度或pH。溶液pH的变化,又反过来影响铝盐水解产物的形态,所带电荷的性质和电荷量,同时也影响水中悬浮物和有机物表面电荷的状态。为了减小铝盐水解过程对溶液pH的影响,在铝盐结构中引入OH-(NaOH),其加入量对产品性能的影响见表2。

表2 OH-加入量对絮凝剂性能的影响

编号 OH-/Al3+(摩尔比) 处理后COD/(mg·L-1) COD去除率%
3 0.30:1 150 70.2
6 0.50:1 120 76.2
7 0.70:1 120 76.2
2 0.80:1 130 74.2

注:初始COD为504mg/L(下同);Al3+/SO42+(摩尔比)为20:1。

由表2可见,OH-/Al3+(摩尔比)为0.30:1时,COD去除率达70%;OH-/Al3+(摩尔比)加大到0.50:1时,COD去除率上升到76%;OH-/Al3+(摩尔比)继续加大,COD去除率无明显变化,可见OH-/Al3+(摩尔比)在(0.50~0.70):1比较适宜。

2.3SO2-4广西快8遗漏数据加入量对絮凝剂性能的影响

水中SO2-4对絮凝过程中铝离子的羟桥聚合作用和亲水胶体的脱稳凝聚都有显著影响。由于铝离子聚合产物的种类复杂,目前对SO2-4在凝聚过程中所起的作用还不十分清楚。有报道认为,[AlO4Al12(OH)24(H2O)12]7+是铝盐水解产物的重要组分,其中AlO5-4与SO2-4相似,且SO2-4的体积比AlO5-4小,因而SO2-4有可能代替AlO5-4,使水解产物变成[SO4Al12(OH)24(H2O)12]10+的形式。由于[SO4Al12(OH)24(H2O)12]10+比[AlO4Al12(OH)24(H2O)12]7+有更多正电荷,因而具有更强的凝聚能力;另一方面,随着溶液中SO2-4的增加,铝盐水解产物中的另一活性组分Al1339+的量会减少,因此,SO2-4的较佳加入量需通过实验确定。

实验得到的SO2-4加入量对絮凝剂性能的影响如表3所示。由表3可见,加大SO2-4加入量(减小Al3+/SO42+的比例),COD去除率呈上升趋势;但当Al3+/SO2-4减小到5时,COD去除率则有所下降,由此可见Al3+/SO2-4在10~15较为有利。

表3 SO42-加入量的影响

编号 Al3+/SO42-(摩尔比) 处理后COD(mg·L-1)
由FeSO4引入SO42- 由Na2SO4引入SO42-
1 5 157(68.8) 140(72.2)
5 10 136(73.0) 110(78.2)
4 15 145(71.2) 110(78.2)
3 20 157(68.8) 125(75.2)

注:OH-/AL3+(摩尔比)为0.30:1(括号中数据为COD去除率%)

2.4FANYINGSHIJIANHEFANYINGWENDUDUIXUNINGJIXINGNENGDEYINGXIANG

在其他条件相同时,由实验得到的反应时间对产品性能的影响如表4所示。

广西快8遗漏数据BIAO4 FANYINGSHIJIANHEFANYINGWENDUDUIXUNINGJIXINGNENGDEYINGXIANG

编号 温度/℃ 时间/h 处理后COD/(mg·L·-1) 去除率%
4 40 2 179 64.48
8 40 4 183 63.69
9 60 2 157 68.85

YOUBIAO4KEZHI,YANZHANGFANYINGSHIJIANDEDAODECHANPIN,DUICODQUCHUNENGLIWUMINGXIANGAISHAN,KEYIRENWEIZAISHIYANTIAOJIANXIA,YANZHANGFANYINGSHIJIANDUIXUNINGJIXINGNENGYINGXIANGBUXIANZHU

YOUBIAO4HAIKEZHI,TIGAOFANYINGWENDUDEDAODECHANPIN,DUICODQUCHUNENGLIYOUYIDINGGAISHAN,DANXIANGDUIYUWENDUTIGAODEFUDU,CHANPINXUNINGNENGLITIGAODEFUDUTAIXIAO,YINERKEYIRENWEIZAISHIYANTIAOJIANXIA,TIGAOWENDUDUICHANPINXINGNENGGAIJINDEYINGXIANGYEBUXIANZHU。

广西快8遗漏数据 2.5GAIXINGJIANSHILVHUALVYUSHISHOUPACXUNINGXIAOGUOBIJIAO

对改性产品与市售聚合氯化铝(PAC)的絮凝效果进行了比较实验,结果见表5。

广西快8遗漏数据BIAO5 GAIXINGCHANPINYUSHISHOUPACXUNINGXIAOGUOBIJIAO

絮凝剂加入量/(mg·L·-1) Al3+加入量/(mmol·L·-1) 处理后COD/(mg·L·-1)
改性产品 市售PAC
1.0 0.892 112(77.8) 312(38.1)
2.0 1.78 86.8(82.8) 415(17.7)
4.0 3.57 99(80.4) 299(40.7)
8.0 7.14 108(78.6) 132(73.8)
12.0 10.7   106(79.0)

CONGBIAO5KEYIKANCHU,DANGXUNINGJITOUJIALIANGJIAODISHI,GAIXINGCHANPINQUCHUCODDEXIAOGUOXIANZHUYOUYUSHISHOUPAC;SUIZHEJIARULIANGDEZENGJIA,GAIXINGCHANPINDEQUCHUXIAOGUOBIANHUAHENXIAO,CHUYUBIJIAOWENDINGDEZHUANGTAI,ERSHISHOUPACDUICODDEQUCHUXIAOGUOQUESUITOUJIALIANGDEZENGJIACHENGXIANBUDUANGAISHANDEQUSHI,DANGXUNINGJIJIARULIANGCHAOGUO8mL/LYIHOU,ERZHEDEQUCHUXIAOGUOSHIFENJIEJIN。

TONGGUOSHANGSHUSHIYANJIEGUO,KEYIRENWEI,YONGQIANSHUFANGFADUIJIANSHILVHUALVJINXINGGAIXINGDEZHUYAOZUOYONG,ZAIYUKEYIZAIDADAOXIANGJINCHULIXIAOGUODETIAOJIANXIA,JIAODAFUDUDIJIANSHAOLVLIZIDETOUJIALIANG。

3、JIELUN

广西快8遗漏数据 ZAISHIYANTIAOJIANXIA,GAIXINGJIANSHILVHUALVQUCHUTIANRANQIZUANJINGFEISHUIZHONGCODHEXIANGYINGSEDUDEXIAOGUOMINGXIAN,QIEZAIDADAOXIANGJINCHULIXIAOGUOSHI,SUOXUXUNINGJILIANGDIYUSHISHOUPAC。

在改性过程中,Al3+/SO2-4对絮凝剂性能有比较显著的影响,其较佳比例为10~15;OH-/A13+对絮凝剂性能也有明显的影响,其较佳比例为(0.50~0.70):1。

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