1試驗裝置及方法

1.1試驗裝置

超濾膜為5-HFP-276-PVI型管式超濾膜，共4根，兩兩串聯(lián)后再并聯(lián)，單根管長為152.4am，直徑為2.54em，有效面積為0.10m2，其材質(zhì)為PVDF，截留分子質(zhì)量為120ku，經(jīng)處理后使其表面帶負(fù)電荷，因而具有抗油污染的性能。

電滲析所用離子交換膜為3361和3362型異相陰陽離子交換膜，共60對，按兩極4段安裝，膜的有效面積為770am2，陽膜面電阻<12Q?am2，陰膜面電阻<15Q?am2，陰陽極都為鈦涂釕電極。

1.2工藝流程

試驗地點為大慶采油二廠聚南八污水站(采用自然沉降、混凝、兩次壓力過濾工藝)，其出水先進入超濾膜進行預(yù)處理，然后進入電滲析裝置。調(diào)節(jié)電滲析的電壓分別為5、10、15、20、25、30V，固定濃水和極水流量均為50L/h，調(diào)節(jié)淡水流量為100、150、200、250、300I/h進行脫鹽試驗。具體工藝流程見圖1。

1.3試驗材料及檢測方法

油：熒光光度法;聚合物：分光光度法;懸浮物：質(zhì)量法;陽離子分析采用原子吸收法;陰離子分析采用滴定法。

試驗所用聚合物為部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)，其分子質(zhì)量為1.2×10711，水解度為25%～30%;所配制聚合物溶液的粘度及抗剪切性用粘度計測定。

1.4原水水質(zhì)

污水站出水水質(zhì)見表1。

2結(jié)果與討論

2.1超濾效果

超濾幾乎可去除所有的原油和懸浮物及絕大部分的聚合物(見表2)，其出水水質(zhì)滿足電滲析的進水水質(zhì)要求。

2.2電滲析降低礦化度的效果

2.2.1電壓和淡水產(chǎn)量對處理效果的影響不同電壓和淡水流量下，電滲析降低礦化度的效果(用脫鹽率表示)如圖2所示。

由圖2可知，當(dāng)?shù)a(chǎn)量固定時，脫鹽率隨電壓的提高而逐漸增加，最高脫鹽率可達95%以上;在相同的電壓下，產(chǎn)量越大則脫鹽率越低;如要達到相同的脫鹽率，則產(chǎn)量大時所需電壓高。

綜上所述，電滲析可有效降低含聚合物污水的礦化度，并且可通過調(diào)整電壓或淡水產(chǎn)量來獲得不同礦化度的出水。

2.2.2回用作配液用水時的脫鹽率要求利用電滲析出水配制1000mg/L的聚合物溶液，測定其粘度并與用清水配制的作比較，結(jié)果見表3。

由表3可知，用含聚合物污水配制的聚合物溶液的粘度不到清水的-半，而用脫鹽率為80%水樣配制的聚合物溶液粘度已大于用清水配制的聚合物溶液粘度，因此在現(xiàn)場試驗時，將含聚合物污水礦化度降低到848mg/L(相應(yīng)的電導(dǎo)率為950I_LS/cm)作為控制指標(biāo)值。由于電導(dǎo)率的測定比較容易，所以以電導(dǎo)率作為控制指標(biāo)。

2.2.3淡水產(chǎn)量和能耗的關(guān)系

結(jié)果表明，在淡水產(chǎn)量為200I/h時能耗最低[只有0.65(kW?h)/m3]，因此選定淡水產(chǎn)量為200L/h。由于濃水流量為50L/h，而極水可以循環(huán)回用作電滲析進水，所以淡水的產(chǎn)率為80%。含聚合物污水達到80%脫鹽率時直流變壓器及進水泵的能耗為0.15(kW?h)/m3，所以電滲析部分的能耗為0.8(kW?h)/m3。

2.3配液的性能評價

2.3.1粘度

試驗結(jié)果表明，在相同的聚合物濃度下，低礦化度處理出水的配液粘度大于清水，而清水的配液粘度又遠(yuǎn)大于含聚合物污水的配液粘度，即含聚合物污水經(jīng)處理后其配液性能大大提高;當(dāng)達到同-粘度時，由低礦化度處理出水配制的聚合物溶液濃度最低，清水次之，含聚合物污水的最大。所以在滿足現(xiàn)場驅(qū)油的配液粘度時，采用低礦化度處理出水配制可節(jié)省聚合物用量。

2.3.2抗剪切性能

分別用清水、含聚合物污水和處理出水配制濃度為1000mg/L的聚合物溶液，然后測其粘度隨剪切速率的變化。結(jié)果表明，由處理出水配制溶液的抗剪切性優(yōu)于清水的，滿足驅(qū)油要求;而直接用含聚合物污水配制溶液的抗剪切性能遠(yuǎn)低于清水，不能滿足現(xiàn)場要求。

2.3.3處理前后離子組成的變化

試驗結(jié)果表明，含聚合物污水經(jīng)超濾預(yù)處理及電滲析脫鹽后，其礦化度降低了約80%，配液的性能大大改善。盡管處理出水的礦化度仍遠(yuǎn)高于清水(388.47mg/L)，但配液效果卻好于清水。這是因為經(jīng)處理后其Ca2+、M92+含量分別降至0.8mg/L和0.3mg/L，大大低于清水中的ca2+、M92+含量。

根據(jù)王寶江的研究結(jié)果，在低礦化度的情況下，Ca2+、M92+對聚合物粘度的影響占主要地位，而隨著礦化度的增加則Ca2+、M92+對聚合物粘度的影響越來越小，在礦化度達到3500m∥L以上時，影響聚合物粘度的主要因素是礦化度總值，而不是Ca2+、M92+含量。含聚合物污水的礦化度高達4467.60mg/L，所以配液效果很差，而處理出水的礦化度值雖比清水的高，但Ca¨、M92+含量很低，所以配液粘度和抗剪切性能都優(yōu)于清水。

3經(jīng)濟評價

按300m3/d的處理規(guī)模進行經(jīng)濟評價。

①設(shè)備費

電滲析：27.24萬元;超濾膜：40.86萬元。設(shè)備折舊按10年計，則折舊費為0.63形m。

②運行費用

制水電耗：電滲析為0.8(kW?h)/m3淡水，超濾為0.93(kW?h)/m3淡水，如電價以(kW?h)計，則電費為0.77形m3淡水。藥劑清洗費用：電滲析為0.021形濾為0.044G/m3淡水，總計為0.065元/m3淡水。

③設(shè)備維護費

主要是膜更換費，其中離子交換膜按電滲析設(shè)備造價的8%計算，則維護費用為0.2超濾膜按主體設(shè)備造價的7%計算，則維護費用為0.26形m3淡水?？偩S護費為0.46元/ m3。綜上所述，制水成本為1.93：TV./m3淡水，低于購買清水的費用(2.00形m3)，同時減放量。

①超濾和電滲析的組合使用可以把含聚合物污水處理為配液用水，其中超濾能有效去除含聚合物污水中的油、懸浮物和聚合物等，保證了電滲析的良好脫鹽性能;電滲析能有效去除各種離子，改善了含聚合物污水的配液性能。

②電滲析的運行參數(shù)：脫鹽率為80%，出水電導(dǎo)率為950斗S/cm，淡水產(chǎn)率為80%，此時的能耗為0.8(kW?h)/m3。

③處理出水的礦化度比清水高許多，但Ca2+、M92+含量顯著低于清水，所以其配液粘度及抗剪切性能都超過了清水，可代替清水配制聚合物溶液進行驅(qū)油。

④生產(chǎn)低礦化度出水的成本為1.93G/m3，低于現(xiàn)場購買清水的費用。

⑤超濾部分的投資及運行、維護費較高，因而尋求-種既能滿足電滲析進水水質(zhì)要求又非常廉價的預(yù)處理設(shè)備，或者開發(fā)抗污染的離子交換膜，是降低處理成本的關(guān)鍵，也是進-步的研究方向。

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