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时间:2020-06-03 03:39   tags: 工业废水处理  

  北极星水执掌网讯:自然气和页岩气开采废水含盐高、含氨氮和易挥发有机物也较高,现有手法脱氨氮执掌效率不佳。使用氨与水分子相对挥发度的不同,研制出针对高含盐废水脱氨氮技艺及装备。通过试验验证,可有用诀别高含盐废水中的氨氮,最终完成产出水回用或达标排放,治理了自然气和页岩气高含盐开采废水氨氮的脱除题目,并可进一步引申行使于其他含盐含氨氮废水执掌范畴。

  自然气开采正在采气和集输历程中一样需求插手泡排剂、缓蚀剂、阻垢剂等化学助剂,使得自然气田采出水构成愈加繁复众变,日常都溶入或混入了洪量石油类、可溶性盐、悬浮物等组分,有机物要紧是羧酸或醇、烃类衍生物等。同样,页岩气开采历程中也会插手洪量含有杀菌剂、阻垢剂、润滑剂和皮相活性剂等化学增添剂的压裂液,返排液中含有必定量的烃类化合物、重金属和水溶性盐类等。这两种水体的合伙特点均为盐、氨氮和有机物含量较高,而氨氮属废水中不易执掌的一类物质。

  目前,废水中氨氮的执掌手法要紧有吹脱与汽提法、离子调换法、折点氯化法、生物执掌法和化学浸淀法等,但各有利弊。吹脱法受温度影响较大,正在温度较低的时代和区域,执掌效率会大大消浸;离子调换法目前正在邦内众采用树脂和沸石作调换剂,虽能去除个人氨氮,但原料价值高、吸附容量低,且再生液的氨氮仍需执掌;折点氯化法执掌效率较好,但运转本钱高,实用于执掌低浓度氨氮废水;电化学氧化法受电极原料的控制,能耗偏高;生化执掌氨氮废水时代较长,占地面积大,去除率有限,要进一步执掌,还需仰仗其他手法深度执掌。

  关于石油石化行业,众半恳求废水执掌后应到达《炼化企业节水减排视察目标与回用水质担任目标》(Q/SH 0104—2007),或《污水归纳排放圭表》(GB 8978—1996)恳求,个中氨氮高限为10 mg/L。

  针对自然气气田采出水和页岩气压裂返排液(以下简称自然气和页岩气开采废水)因素繁复、氨氮含量高的性子,笔者及所正在课题组对氨氮的去除格式举办了试验探究,变成了新型脱氨氮装备,且举办了中尝尝验,脱氨氮效率好,为后段脱盐奠定了优异的条款,并为下一步这两种水体执掌的可行性筹议及工程化行使供给了参考。

  试验用水辨别采自采气厂污水站、自然气气田水、页岩气压裂返排液3种水体,几种水体硬度较高,pH呈弱碱性,氨氮正在100 mg/L以内,含盐量较高,水质情形睹外1。

  日常情形下,关于含盐量较低的中低浓度氨氮废水若采用生化执掌格式,效率好且本钱较低。但关于自然气和页岩气开采废水而言,其含盐量高,生化执掌菌种采用难,无法到达优异的执掌效率,以是需斟酌其他执掌格式。

  氨属易挥发物质。基于氨与水分子相对挥发度的不同,通过氨-水的气液平均盘算推算,正在脱氨塔内使氨氮以氨分子的样式从秤谌分离,正在精馏段内氨气及水蒸气与来自塔顶回流的浓氨水逆流接触,氨浓度进一步降低,然后以氨水或液氨的样式正在塔顶冷凝器与水蒸气一同冷凝为高浓度氨水,后期聚合执掌;塔底则获得低氨氮含量的执掌出水,从而到达脱氨氮的宗旨。据此,课题组打算了一套脱氨氮中试装备,并正在此装备前进行条款试验,试验流程如图1所示。

  取川北某地气田水,升至必定温度后泵入脱氨氮装备,到达平稳后连气儿进料,加热必定时代后停滞运转,辨别搜聚顶部冷凝液和底部脱氨氮液,并送样阐明检测,结果睹外2。

  (1)通过预蒸发,氨氮简直都进入顶部冷凝液中,底部脱氨氮液的氨氮仅余18 mg/L,注明此工艺诀别氨氮可行。

  (2)低浓度的底部脱氨氮液体积占比95%以上,顶部冷凝液仅占进料总量的5%足下,云云只需执掌或接受顶部冷凝液,即可完成废水的减量化。

  (3)若调度合联工艺参数,对装备和操作担任进一步优化,底部脱氨氮液的氨氮含量还将赓续消浸,顶部冷凝液量也将赓续省略,下一步拟调度合联参数举办条款试验。

  因探尝尝验未举办预执掌,遵循氨的易挥发性子,若将废水调至碱性,氨氮去除效率会更好;同时,回流比对氨氮的去除影响也较大。以是,下一步采纳预执掌分别pH、分别回流比举办条款试验;确定担任条款后,辨别举办了3种水体的氨氮去除试验,以理解去除效率。因污水执掌站水样氨氮含量最高,故最先采纳此水样举办条款试验。

  取某采气厂污水执掌站水样,加碱辨别调度至分别pH,插手絮凝剂,絮凝澄清后取上清液行动试验原料,固定回流比为30:1,试验结果睹外3。

  从外3可能看出:原水调度pH至10以上,底部脱氨氮液中简直不含氨氮,而未调pH(8.5)的原水底部脱氨氮液中还残留26 mg/L的氨氮,去除效率较差。这注明调高原水pH可降低氨氮气化率,变成顶部高浓度冷凝液,pH越高越有利于对氨氮的去除。但也要防备到,因原水中Ca2+含量亦较高,pH较高时若不去除Ca2+,后期易惹起结垢。注册就送无需申请故预执掌历程中需插手纯碱去除Ca2+,以保障后段工况条款,避免筑筑结垢。

  取采气厂污水执掌站水样,加碱调度pH至10足下,固定其他担任参数,辨别调度装备分别回流比举办条款试验,结果睹外4。

  回流比升高意味着顶部冷凝液的占比消浸,水的收率降低,更有利于废水的减量化。同时由外4可能看出,回流比升高时,顶部冷凝液的氨氮浓度更高,注明扩张回流比有利于降低顶部冷凝液中氨氮含量,利于提浓操作。以是采纳适宜的回流比担任参数为30:1。

  为验证此装备关于分别水体的适宜性,确定pH和回流比后,举办了3种水体脱氨氮比拟试验,结果睹外5。

  (1)3种水体顶部冷凝液氨氮含量高,底部脱氨氮液氨氮含量极低,氨氮去除率均高达97%以上,脱氨氮效率理思,充盈验证了前面条款试验结果。

  (2)3种水体虽性子分别,污染物含量分别,但脱氨氮试验趋向相仿,注明此脱氨氮筑筑能实用于众种水体,实用性广博。

  故关于自然气气田水和页岩气压裂返排液等众种高含盐废水的氨氮去除,可采用此脱氨氮手法及装备。

  废水经脱氨氮工序后,所得脱氨氮液中氨氮含量已极低,注册就送无需申请为了确保下一步蒸发冷凝水氨氮含量达标,取污水执掌站脱氨氮液举办蒸发试验,并辨别取蒸发冷凝液和母液阐明检测,驾御蒸发冷凝水中氨氮含量情形,结果睹外6。

  由外6可能看出,脱氨氮液赓续蒸发,氨氮已十足去除,蒸发母液中无氨氮,所得蒸发冷凝液达标。进一步验证了废水蒸发前段脱氨氮工艺的可行性,保障了蒸发冷凝水的回用或达标排放。

  遵循试验结果,此工艺及装备可行使于高含盐废水脱氨氮工程化。工程职员打算了日执掌气田水360m3的脱氨氮装备,已于2017岁首行使于中石化川东北某气田水执掌工程,工艺流程睹图2。

  原水经预执掌去除个人无机杂质后,澄清液进入脱氨体例。通过脱氨氮体例,可将95%以上的氨氮从原水中蒸出,变成高浓度氨水,进一步通过高级氧化执掌可了解为N2和H2O等无害物质;底部脱氨氮液则进入蒸发器赓续蒸发浓缩,获得及格产出水,同时获得氯化钠固形物产物。

  (1)打算的脱氨氮工艺及装备可能有用去除自然气和页岩气开采废水中的氨氮,完成废水减量化,氨氮去除率可达95%以上。

  (2)脱氨氮工艺中邦水pH越高,越有利于降低氨氮的去除率;回流比越高,越有利于降低顶部冷凝液中的浓度,消浸氨氮残留。针对自然气和页岩气开采废水,适宜的担任条款为:预执掌pH为10足下,回流比担任正在30:1,顶部冷凝液出水量担任正在5%以内。

  (3)打算的脱氨氮工艺及装备可大幅消浸底部脱氨氮液中氨氮含量,为后续蒸发供给了条款保护,保障了产物水的达标。

  (4)打算的脱氨氮工艺及装备对水体采用性低,可用于众种水体,具有广博的实用性,可引申行使于种种高含盐含氨氮的废水执掌。

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