絮凝气浮中气泡分布与絮凝剂配伍性研究

摘要

气浮技术是一种正在深入研究和不断推广的水处理技术。本文以多相流泵溶气气浮实验装置为基础,设计搭建了显微摄像测量系统和激光衍射测量系统,并从气泡粒径分布和絮凝剂-污水水质配伍性两个方面入手,对影响气浮分离效率的因素进行了实验研究。
　　 气浮过程中气泡的粒径分布是气浮分离效率的重要影响因素。实验采用显微摄像系统和激光衍射测量系统对气泡粒径进行了测量,然后通过激光衍射测量系统,对气浮过程中影响气泡粒径分布的因素如压力、气液比、矿化度、表面张力等参数进行了研究,并将两种方法的测量结果进行了比较。结果显示,两种测量方法具有较好的一致性；气泡粒径随压力升高而逐渐减小,当压力高于0.5MPa时,继续提高压力已无明显作用；气液比升高导致气泡粒径减小,直至溶气水达到饱和；流量增大会降低溶气水的溶气时间,增强管道内流体的紊流强度,进而对气泡粒径产生影响；矿化度的升高使气泡从更多的气泡核位析出,从而降低了气泡粒径；表面张力的降低可以有效地抑制气泡间的相互聚并,从而使气泡粒径减小。
　　 絮凝剂-污水水质配伍性是实现对含油污水有效破乳、促进气泡与油滴/絮体有效粘附的关键因素。实验在对油田污水水质进行深入调研的基础上,模拟配制了各种水质含油污水,并考察了 pH、温度、表面活性剂浓度、矿化度、油滴粒径等污水特征参数对絮凝剂除油效率的影响。研究发现,污水水质的特征参数会从絮体的生长、油水乳状液的破乳和油滴的聚结等方面对气浮效果产生影响；复配实验筛选得到最佳复配比:当阴离子聚丙烯酰胺投加量为6mg、L、PAC或 PAFC为30mg/L,以及阳离子聚丙烯酰胺投加量为6mg/L、PAC为30mg/L时,可以实现对含油污水经济、高效的处理。显微观察实验表明,气泡与油滴的直接粘附较为困难,主要是通过气泡形成的尾流对油滴的携带作用来促进分离。混凝处理后,气泡与油滴/絮体可以形成单气泡/油滴/絮体共聚体和多气泡/油滴/絮体共聚体,有效地促进了油水分离。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 课题的研究目的及意义

1.2 气浮技术研究概述

1.2.1 气浮技术的起源与发展

1.2.2 气泡的形成机理

1.2.3 气泡的特性

1.2.4 气泡间的相互作用

1.2.5 气泡与油滴/絮体的相互作用

1.3 本文主要研究内容

第2章 油田污水水质调研

2.1 油田污水现状

2.2 油田污水处理工艺中存在的问题

2.3 污水水质影响因素及重要参数特征

2.3.1 污水中油的特征

2.3.2 pH值

2.3.3 温度

2.3.4 矿化度

2.3.5 固体颗粒杂质

2.3.6 表面活性剂

2.3.7 硫化物

2.3.8 细菌

2.4 本章小结

第3章 实验及测量装置介绍

3.1 实验工艺流程

3.2 实验装置介绍

3.2.1 进水混凝系统

3.2.2 气浮分离系统

3.2.3 加压溶气系统

3.3 测量装置介绍

3.3.1 显微摄像测量系统

3.3.2 激光衍射测量系统

3.5 本章小结

第4章 气泡粒径分布的实验研究

4.1 显微摄像实验结果

4.1.1 压力对气泡粒径的影响

4.1.2 气液比对气泡粒径的影响

4.2 激光衍射法测量结果

4.2.1 压力对气泡粒径的影响

4.2.2 气液比对气泡粒径的影响

4.2.3 流量对气泡粒径的影响

4.2.4 矿化度对气泡粒径的影响

4.2.5 表面张力对气泡粒径的影响

4.3 两种测量方法的比较

4.4 本章小结

第5章 絮凝剂-污水水质配伍性实验

5.1 实验准备

5.1.1 含油污水的制备

5.1.2 油滴粒径的分布

5.1.3 含油量的测定

5.2 最佳投药量的确定

5.3 pH值对除油效果的影响

5.4 温度对除油效果的影响

5.5 表面活性剂对除油效果的影响

5.6 矿化度对除油效果的影响

5.7 油滴粒径对除油效果的影响

5.8 无机-有机絮凝剂复配

5.8.1 PAC-PDMDAAC复配比的确定

5.8.2 PAC-PAM复配比的确定

5.8.3 PAFC-PAM复配比的确定

5.9 复配优越性鉴定

5.9.1 低回流比时除油效果

5.9.2 高含油量时除油效果

5.9.3 高矿化度时处理效果

5.9.4 高表面活性剂浓度时处理效果

5.10 气泡与油滴、絮体相互作用的显微摄像实验

5.10.1气泡与油滴的粘附

5.10.2气泡与油滴/絮体的粘附

5.11 本章小结

第6章 结论与建议

6.1 结论

6.2 建议

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果

致谢