充填浮选柱处理含油污水的研究进展及填料作用分析.pdf

第 2 5 卷第 1 O 期 2 O 0 6年 1 O月 煤炭技术 Co a l T e c h n o l o a v V0 1 ． 2 5 ． N o ． 1 0 Oc t ． 2 0 0 6 充填浮选柱处理含油污水的研究进展及填料作用分析 刘 静，张建强，张敏 ，曹亦俊，刘炯天 中国矿业大学 化工学院，江苏 徐州 2 2 1 0 0 8 摘要 总结了充填浮选柱处理油田污水的研究进展， 并展开论述了填料在浮选柱中的作用原理， 指出了与传统油 田污水处理设备及方法相比， 充填浮选柱的优越性能。 关键词 填料；含油污水；浮选柱 中图分类号 T D 9 2 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 8 8 7 2 5 2 0 0 6 1 00 0 0 5 0 2 Pr o g r e s s e s o f Oi l y W a s t e wa t e r Tr e a t me n t wi t h Pa c k e d Fl o t a t i o n Co l u m n a n d An a l y s i s F un c t i o n o f Pa d d i n g UU J i n g ， Z H A N G J i a nq i a n g ， Z H A N G Mi n ，C A O Y i j a n ， L I U J i o n gt i a n C o l l e g e o f C h e m i c a l E n g i n e e r i n g a n d T e c h n o l o g y ， C U M T ， X u z h o u 2 2 1 0 0 8 ， C h i n a Ab s t r a c t T h e p r o g r e s s e s o f o i l y w a s t e w a t e r t r e a t me n t w i t h p a c k e d fl o t a t i o n c o l u m n h a s b e e n s mn ma r i z e d 。 tho r o u g h l y d i s c u s s e d the the o r y o f p a d d i n g i n fl o t a t i o n c o l u mn ， a n d p o i n t o u t t h a t p a c k e d fl o t a t i o n c o l u m n h as s u p e r i o r i t y c a p a b i l i t y c o mp a r e d with t r a d i t i o n e q u i p me n t an d me t h o d i n o i l y w ast e wa t e r t rea tm e n t ． Ke y wo r d s p a d d i n g ；o i l y w ast e wa t e r ；fl o t a t i o n c o l u mn o i l y 0 引言 含油污水是一种量大而面广的污染源， 油类在水体中的 存在形式主要有上浮油、 分散油、 乳化油、 溶解油和油粒附着 在固体悬浮表面而形成的油一固体物 5 种形式。世界上每 年至少有 5 0 01 0 0 0万 t 油类通过各种途径进入水体， 对动 植物、 水体、 土壤等都造成严重危害 J ， 因此含油污水处理具 有重要意义。 对于油田污水处理， 我国采用的主要方法首先是用大罐 沉降， 然后进行过滤， 用这种流程处理的污水 ， 往往达不到排 放及回注标准。目前， 处理油 田含油污水较先进的设备是 WE M C O充气浮选机， 从运行看， 效果好且减少二次污染， 但 成本高、 操作维修困难 、 占地面积较大、 能耗亦较高。现在浮 选柱作为一种分离设备正被广泛应用于选矿工业。根据它 的逆流原理， 在空塔浮选柱中充填化工填料， 应用于含油污 水处理 ， 现在已处于研究开发及工业应用阶段。 1 充填浮选柱的性能 填料是化工填料塔的核心构件， 它提供了气液两相接触 传质与换热的表面， 是决定填料塔性能的元素之一。充填浮 选柱现在主要使用的是规整填料， 其几何形状规则、 对称 、 均 匀， 规定了气液流路 ， 改善了沟流和壁流现象， 压降小 ， 比表 面积大， 这些特点决定了充填浮选柱的独特性能。8 0 年代以 来 ， 随着浮选柱气泡发生器易堵塞问题的突破， 柱 内流态平 衡得到有效控制 ， 使得浮选柱再度成为具有广泛应用前景的 浮选设备。1 9 8 5年， 美国 D． C ． Y a n g教授首创的充填式浮选 柱 P a c k e d F l o t a t i o n C o l u m n ， 除具有传统浮选柱的所有优点 外， 还有独特的特点 有显著的“ 柱壁效应” ， 减缓气泡易兼 并； 克服了产生强烈紊流形成翻花等流态问题 ； 取消了易结 垢堵塞的气泡发生器。 中国石油天然气总公司环境工程研究开发中心在实验 室装置上研究了不锈钢波纹板填料充填浮选柱的主要操作 参数对除油率的影响。研究结果表明 填料可以明显改善气 体在柱内的径向分布， 可以明显提高浮选柱的操作稳定性 ， 且确定了波纹板填料式浮选柱的主要操作参数 J 。浮选柱 充填填料的厚度取决于油水分离的程度。标准的单元填料 的安放厚度是 0 ． 9 1 4 4 m 4 J 。但生产应用中还有许多实际问 题要解决， 如填料厚度与分离能力、 分离效率之间的关系， 怎 样选择填料厚度， 如何确定其处理能力等。 天津大学化学工程研究所对波纹板填料充填浮选柱用 于原油脱水过程进行了实验研究， 结果表明充填条件下大大 提高了处理能力和处理效果。此外， 天津大学化学工程研究 所还对原油脱水与污水除油进行了对比研究， 发现充填浮选 柱对于水中除油效果比油中去水效果要好。 武汉化工学院对充填式浮选 柱的充气性能进行 了研 究_ 2 J ， 结果表明， 要使油颗粒与气泡充分接触、 碰撞 ， 即要使 柱体内气泡分散均匀， 就要在低充气速率条件下选用小波高 填料， 同时加入适量的气泡剂。但小波高填料、 小充气量使 浮选柱的阻力增大 ， 能耗增大 ， 不易控制， 难于维护， 所以实 际工作中， 应综合考虑。 2 填料作用机理及初步分析 污水除油分离过程中， 填料使液液两相分离是基于分散 相的碰撞、 聚结， 分散液滴表面有层薄液膜起弹性衬垫的作 用， 使碰撞的液滴回弹。如果分隔液滴的薄膜厚度因扩散而 逐渐减小， 当膜足够薄时， 两液滴的边界消失， 从而两液滴合 并、 聚结。两液滴间存在的粘附力和粘性切应力是两种作用 完全相反的力， 粘附力趋 向于两液滴 的合并聚结 ， 而粘性切 应力则趋向于两液滴分开 ， 粘性切应力与连续相粘度成正 比 J 。对于同一粒径的油滴和水滴， 在水层， 由于连续相为 水， 其粘度较油层的连续相小， 所以粘性切应力小 ， 有利于水 相中油滴的碰撞聚结。而油层中连续相油的粘度较大， 不利 于水滴间的碰撞聚结。因此， 填料对水层除油效果非常显 著。在同一流量下 ， 含水量高的来液， 其油层的停留时间相 对含水量低的来液长。所以可以说， 含水量越高， 填料效果 越 明显 。 收稿 日期 2 0 0 6 0 6 2 5 ； 修订 日期 2 0 0 6 0 8 1 3 基金项目 国家 自然科学基金 杰出， 5 0 4 2 5 1 6 8 作者简介 刘静 1 9 8 2一 ， 女， 河南永城人， 中国矿业大学在读硕士， 现在中国矿业大学化工学院从事教学与研究工作。 维普资讯 第 2 5 卷第 1 O期 2 O O 6年 1 O月 煤炭技术 Co al T e c h n o l o V 0 1 ． 2 5． N o． 1 0 0c t ． 2 0 0 5 煤炭企业非煤产业的前景和发展战略 胡 明祥 淮北矿业集团 供应处，安徽 宿州 2 3 4 1 0 0 摘要 首先分析了国有煤炭企业非煤产业发展中存在的问题和困难 ， 然后根据我国煤炭企业的实际情况， 提出 了非煤产业发展的战略和方向， 最后就非煤企业当前有发展前景的一些具体项目提出了自己的建议。 关键词 非煤产业；问题；建议 中图分类号 F 2 7 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 8 8 7 2 5 2 0 0 6 1 0 0 O O 6 0 2 Fut ur e De v e l o p m e n t a n d S t r a t e g i e s o f No n c o a l I n d u s t r y i n Co a l En t e r p r i s e HU Mi n gx i a n g H u a i b e i M i mn g I n d u s t r y G r o u p C o m p a n y 。 S u z h o u 2 3 4 1 0 0 。 C h i n a Ab s t r a c t T h e p r o b l e m a n d d i f fi c ul t i e s i n n o n c o a l i n d u s t r y d e v e l o p me n t o f s t a t e o wn e d c o a l e n t e r p r i s e fi r s t l y a r e a n aly s e d，a n d t h e n p rop o s e s t h e s t r a t e g y a n d t h e d i r e c t i o n o f t h e d e v e l o p me n t b a s e d o n o u r c o u n t ry a c t u a l c i r c u m s t a n c e o f t h e c o al e n t e rpri s e ．At t } l e e n d o f t } l i s p a p e r ． s o me p r o p o s a l s f o r t h e c o n c r e t i t e m o f n o n c o a l i n d u s t ry wh i c h h a v e d e v e l o p me n t f o r e g r o u n d a t p r e s e n t a r e rcc o mme n d e d． Ke y wo r d s n o nc o al i n d u s t ry ；p rob l e m ；s u g g e s t i o n 0 前言 1 非煤产业发展状况 煤炭行业作为资源性行业， 以及煤炭作为一次性能源有 1 ． 1 管理体制不顺 不可再生的特性 ， 决定了煤炭企业发展战略的特殊性。煤炭 煤炭企业下属的非煤产业有的是从修理性质的厂点演变 的开采必然经历开发、 衰退和关闭的过程。因此 ， 在矿 区壮 来的， 有的是由一级单位直接管理的厂点， 有的是二级单位管 年期应以采煤为主， 以煤业作为非煤产业的根基， 以煤业的 理的厂点， 管理部门较多， 管理结构混乱， 部门之间协调不够， 发展掩护非煤产业的发展， 延伸煤炭产业链 ， 及早开发非煤 内部决策流转环节较长，决策效率低。很多煤炭企业都有非 产业， 培植非煤产业支注项 目， 实行煤与非煤发展战略。所 煤产业管理部门， 或者是多种经营总公司， 直接管理非煤企 以， 目前处于青壮年期的煤炭企业从现在起就要在发展煤炭 业， 但是很多非煤企业产权结构复杂， 作为职能部门的非煤管 主业的同时， 把非煤产业的发展提到 日程上来， 研究制定非 理部门实际上只是管理性质， 对外不能形成一个大的经营性 煤产业发展战略， 并使之正确实施， 迅速提高非煤产业的比 集团公司， 没有一个统一的品牌， 形成不了集团战略优势及统 重； 而处于矿区衰退期的煤炭企业应以非煤产业为主， 以非 一的品牌和企业文化， 下属公司的业务和经营活动仍然相互 煤产业的发展来支撑和延长矿区的寿命。只有这样才能降 独立， 不能相互互通有无、 多元开发和综合发展， 甚至出现同 低企业的风险， 促进国民经济的健康发展。 行业厂点之间的恶性竞争和重复建设等现象 。 目前全国煤炭企业非煤产业的发展相对薄弱， 存在的问 1 ． 2 内向型和依附型企业过多 题较多， 本文在总结国内几个国有大型矿区的非煤产业发展 内向型非煤企业这是一种以矿区生产、 生活服务为主要 现状的基础上， 探讨煤炭企业非煤产业存在的问题和发展前 目的， 开展来料加工业务， 以加工业和饮食服务业为主体的 景与发展战略。 企业 ； 依附型非煤企业是一种充分发挥矿山资源优势，以加 。 w ⋯ | _ _ {0 装有填料的浮选柱在操作中气泡分布相对于空塔式浮 选柱要均匀的多， 而且实验的重复性与操作稳定性也相对提 高， 这些结果可能是由于以下原因造成的 J 。 1 由于波纹板填料的曲折通道使进入柱体的气、 液两 相再分配， 因此气 、 液分别被填料均匀地在径向分布， 沿轴向 流动； 2 由于填料对气体的再分配作用， 使得在一定进气量 情况下， 气泡的尺寸不长大且均匀， 根据 T y u r n i k o v a等人的研 究结果， 小气泡对浮选过程有利； 3 由于加装填料后， 使得沿轴向形成许多通道， 这样对 于每个通道而言， 它的高与当量直径之 比将大大提高， 因此 在每个通道内的液体流动将更接近于平推流。浮选柱内液 体的流动状态越接近平推流其操作稳定性越好。 3 结束语 充填浮选柱能够明显地改善气体在浮选柱内的液体流 动 ， 更接近平推流， 使浮选柱的操作稳定性更好， 从而对油水 分离的选别效率更高。但 目前工业应用还在起步阶段， 进行 更为深入的应用研究非常必要。 参考文献 [ 1 ] 诸林， 潘忆勇． 含油污水处理技术发展[ J ] ． 上海环境科学， 1 9 9 7 ， 1 6 8 3 84 1 ． [ 2 ] 李冬莲 ， 蔡 立 新 ． 允 填式 浮选柱 充气 性 能研究 [ J ] ． 中国矿业 ， 1 9 9 9 ． 8 3 5 86 1 ． [ 3 ] 王嘉麟 ， 韩勇 ， 赵立新 ． 填料式浮选柱操 作参数 的研究 [ J ] ． 油气 田环境保护 ， 1 9 9 7 ， 7 1 1 31 6 ． [ 4 ] 郑陵 ， 等 ． 波纹板 填料原 油脱 水过程 的实验 研究 [ J ] ． 石 油化工 设备 ， 1 9 9 4 ， 2 3 5 37 ． [ 5 ] P ． 贝歇尔 ． 乳状液理论与实践[ M ] ． 北京 科学出版社， 1 9 7 8 ． 收稿 日期 2 0 0 6 0 7 2 0 ； 修订 日期 2 0 0 6 0 8 1 3 作者简介 胡明祥 1 9 6 5 一 ， 男 ， 江苏淮安人， 经济师， 现在淮北矿业集团公司从事技术工作。 维普资讯