WWW.DIS.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 |   ...   | 15 | 16 || 18 | 19 |   ...   | 29 |

Очистка сточных вод нефтехимического комплекса электрохимическими методами

-- [ Страница 17 ] --

Сущность процесса флотационного выделения из воды дисперсионных примесей заключается в слипании взвешенных веществ в воде частиц и пузырьков тонкодисперсного в воде воздуха под действием молекулярных сил. В результате этого на поверхности воды образуется пенный слой, насыщенный извлекаемыми примесями с размерами от 10 -3 до 10-1 см. Интенсификация процесса флотации достигается понижением смачиваемости поверхности. Эффективность процесса флотации в общем случае зависит от рН растворов, присутствия в них электролитов, наличия органических примесей, температуры воды, параметров диспергированного воздуха (диаметра и заряда пузырьков воздуха, скорости его подачи во флотокамеры и пр.)[134].

Любая природная или сточная вода электропроводна, так как содержит значительное количество солей. Помимо так называемых главных ионов Na+,К+, Са2+, Mg2+, Cl-, SO42-, СО32-, НСО32-, в ней содержатся некоторые другие. Сама молекула воды диссоциирует на ионы водорода Н+ и гидроксила ОН-, обладающие высокой активностью. Это способствует тому, что в кислой среде водородный ион связывается с молекулой воды, образуя ион гидроксония Н3О+.

Ион гидроксония неустойчив, поэтому ион Н+ мгновенно присоединяется к новой молекуле воды. Такая реакция протекает по эстафетному механизму.

Наложение электрического поля приводит к упорядоченному движению ионов. Поскольку абсолютные скорости движения анионов и катионов в растворе не одинаковы, то в первую очередь на электродах разряжаются ионы водорода и гидроксила. На поверхности электродов протекают окислительно-восстановительные реакции, которые можно систематизировать следующим образом[135].

На катоде, в первую очередь, протекает реакция с образованием атомарного водорода, затем происходит разряд ионов щелочных металлов, затем всех остальных катионов.

Наибольший интерес представляет процесс образования газообразного водорода. Остальные реакции могут быть использованы при электрохимическом извлечении ионов металла.

Скорость образования водорода на катоде определяется по уравнению:

где V - скорость газообразования;

R - универсальная газовая постоянная R= 8, F - число Фарадея;

Z - валентность;

Т - абсолютная температура, Т=293К;

Р - давления, Р=0,1 Мпа;

Ео- стандартная разность потенциалов;

а, в - коэффициенты уравнения Тафеля (таблица 24); j - плотность тока, А/м2;

U - падение напряжения между катодом и анодом, В.

Таблица 24 - Справочные данные для расчета скорости газовыделения.

Результаты проведения опытов на электролизере показали, что формула (I) дает хорошее совпадение расчетных и опытных значений скорости газовыделения на катоде. На рисунке [135] приведены зависимости скорости газовыделения в однонормальном растворе хлористого натрия на электродах из никеля (кривая 1), меди (кривая 2),железа и алюминия (кривая 3).

Рисунок 48 - Скорость газовыделения на катоде в растворе хлористого натрия:

1 - никель; 2 - медь; 3-железо и алюминий 3.1 Методика исследования процесса электрофлотации.

Как было показано в главе 1, электрофлотация применяется для подготовки воды для системы поддержания пластового давления (ППД) нефтяных месторождений.

Приток жидкости и газа к забоям добывающих скважин вызывается разностью давлений между пластом и забоем скважины. Источниками пластовой энергии для поддержания этой разности давлений являются:

— энергия напора пластовых вод, — упругая энергия сжатых пород и жидкостей, — энергия гравитации.

Естественная пластовая энергия не обеспечивает полноту отбора нефти и необходимые темпы разработки нефтяных месторождений. Для повышения степени извлечения нефти из пласта и достижения необходимых темпов разработки широко применяют метод поддержания пластового давления нагнетанием в залежь воды.

Опыт разработки нефтяных месторождений с применением заводнения показывает, что нагнетание воды в пласт не только увеличивает темпы разработки, но и обеспечивает наибольший коэффициент нефтеотдачи — 50...60 % от начальных запасов[136].

Для заводнения пластов используют пресные, морские, пластовые, подтоварные, поверхностные, дренажные воды, промышленные и хозбытовые сточные воды, а также промстоки некоторых промышленных предприятий.

Сточные нефтепромысловые воды являются смесью пластовых вод, добываемых вместе с нефтью; пресных вод, добываемых в процессе обессоливания нефти; промстоков от различных эксплуатационных служб; подтоварных и поверхностных вод. В некоторых случаях очищенные и обеззараженные хозбытовые сточные воды уединенных населенных пунктов также подают в систему ППД.

Содержание пластовых вод в сточных водах составляет 80...90 %, что определяет качество сточных вод. Как правило, пластовые воды относятся к хлор- кальциевому типу с общим солесодержанием от 1 до 200 г/л.

Нефтепромысловые воды характеризуются высоким содержанием эмульгированной нефти — 3000... 5000 мг/л и твердых взвешенных частиц — до 2000... 3000 мг/л. Вследствие контакта твердых взвешенных частиц с нефтью их поверхность в некоторой степени гидрофобизуется, что изменяет их молекулярноповерхностные свойства.

Размер взвешенных частиц изменяется в широких пределах — от долей мкм до 100 мкм [136].

Наличие мелких капель (глобул) нефти в закачиваемой в пласт воде приводит к загрязнению фильтрующей среды и увеличению сопротивления фильтрации. В отличие от взвешенных веществ глобулы нефти имеют широкий диапазон размеров, так как они легко дробятся под воздействием силовых полей и могут коалесцировать при определенных условиях. Дисперсность нефтяных глобул определяется концентрацией водо- и маслорастворимых поверхностноактивных веществ (ПАВ), коллекторскими свойствами пласта, типом насосного оборудования, физико-химическими свойствами воды и нефти. Размер эмульгированных капель нефти изменяется от 0,01 до 1000 мкм [136].



На основании многочисленных лабораторных и промысловых исследований ведущих научных коллективов страны сформулированы требования к качеству воды, закачиваемой в нефтяные пласты [137]. Из отраслевого стандарта следует, что при контакте в пластовых условиях закачиваемой воды с пластовой водой и породой коллектора допускается снижение фильтрационной характеристики на 20 %.

Размер частиц взвешенных веществ и глобул нефти не должен на 90 % превышать 5 мкм для коллекторов проницаемостью свыше 0,1 мкм2 и 1 мкм для коллекторов проницаемостью ниже 0,1 мкм2.

В зависимости от проницаемости и относительной трещиноватости коллектора допустимое содержание нефти и механических примесей устанавливается по таблице 25 [137].

Таблица 25 - Допустимое содержание механических примесей и нефти в закачиваемой в продуктивный коллектор воде с целью поддержания пластового давления Проницаемость пористой Коэффициент относи- Допустимое содержание в воде, Допустимая концентрация железа стандартом не оговаривается, однако концентрация растворенного кислорода установлена на уровне 0,5 мг/л.

Приведенные в таблице 25 нормы выдерживаются при подготовке сточных вод для закачки в пласты относительно простыми гравитационными методами без существенных затрат. Однако анализ промысловых результатов показал, что приемистость нагнетательных скважин при закачке таких вод уменьшается с большей скоростью, чем при закачке более чистых пресных вод. Уменьшение приемистости нагнетательных скважин требует дополнительных затрат на увеличение давления нагнетания и более частых капитальных ремонтов скважин с целью восстановления их приемистости[137].

Нефтепромысловая вода содержит значительное количество солей, агрессивных газов, диспергированных углеводородов, имеет высокие значения БПК и ХПК. Использование ее в системе заводнения нефтяных месторождений позволяет иметь постоянный источник воды и одновременно решать проблему защиты водоемов от загрязнения сточными водами.

Систему ППД следует рассматривать как систему оборотного водоснабжения со всеми вытекающими из этого требованиями. Вода должна быть стабильна по отношению к конструкционным материалам при контакте с породой коллектора и при смешении с пластовой водой, очищена от взвешенных веществ и нефти, бактерицидно безопасна для пласта[137].

В то же время закачиваемая в пласт вода является нефтевытесняющим агентом, от свойств которого зависят коэффициент охвата пласта фильтрацией, гидравлическое сопротивление пласта, давление нагнетания, коэффициент нефтевытеснения и нефтеотдачи.

Как показал опыт эксплуатации нефтяных месторождений основных нефтедобывающих провинций России (Западная Сибирь, Башкортостан, Татарстан), качество нефтепромысловых вод далеко от оптимального.

Внимание уделяется только грубой механической очистке до отраслевых норм. Вода оборотной системы нестабильна относительно конструкционных материалов и осадкообразования в пласте. Недостаточная степень очистки воды приводит к снижению приемистости нагнетательных скважин с высокой скоростью. На месторождениях, находящихся в поздней стадии эксплуатации, пласты заражены сульфатвосстанавливающими (СВБ) и железобактериями, что влияет на качество продукции скважин и экологическую обстановку[137].

Сточные нефтесодержащие воды представляют собой дисперсную систему, в которой дисперсионной средой является вода, а дисперсной фазой — нефть, нефтепродукты и взвешенные вещества. Характерными признаками такой системы являются наличие большой поверхности раздела фаз, а также высокая устойчивость дисперсной системы. Глобулы нефти, диспергированной в воде, всплывают на поверхность под действием выталкивающей силы. Скорость всплытия частиц подчиняется закону Стокса и зависит от разности плотностей воды и нефти, динамической вязкости воды, радиуса глобул нефти. Около 70 % глобул нефти имеют размер менее 10 мкм. Скорость всплытия таких частиц имеет порядок микрометра в секунду. Подобные частицы можно рассматривать неподвижными, а их поверхность — сферической[137].

Глобулы нефти, имеющие размер порядка 100 мкм, легко удаляются из сточной воды седиментацией. Однако удалить седиментацией высокодиспергированные глобулы размером в несколько микрометров не представляется возможным. Для этой цели следует считать перспективным использование метода флотации.

Флотационная очистка воды от диспергированной нефти заключается в захвате глобул нефти пузырьками газа и транспорте их на поверхность воды в пенный слой. Вероятность такого захвата определяется вторым началом термодинамики, по которому в изолированной системе самопроизвольно могут протекать процессы уменьшения свободной энергии.

При молекулярном прилипании глобулы нефти к пузырьку газа происходит уменьшение поверхностной энергии пограничных слоев. Молекулярное прилипание определяется поверхностными эффектами, проявляющимися на трехфазной границе раздела. Поверхностные явления играют определяющую роль в процессе флотационной очистки сточных вод[137].

Применительно к вопросам очистки природных и сточных вод представляет интерес процесс флотационного извлечения мелких частиц размером порядка 10 мкм и менее. Флотация таких частиц получила название микрофлотации [138]. В отличие от обычной флотации, элементарный акт которой осложнен инерционным ударом и сопутствующей ему деформацией поверхности пузырька, микрофлотация является в полной мере коллоидно-химическим процессом.

Вероятность закрепления частицы на поверхности пузырька определяется вероятностями прилипания частицы и сохранения ее на пузырьке, поскольку возможен отрыв этой частицы либо под действием силы тяжести, либо под влиянием сил инерции. Эти силы пропорциональны объему частиц, т. е. велики для крупных частиц и малы для тонких.



Pages:     | 1 |   ...   | 15 | 16 || 18 | 19 |   ...   | 29 |
 

Похожие материалы:

«СЫСОЕВА Ольга Валерьевна Факторы, влияющие на микробиоту раствора для выращивания растений в экспериментальной модели экологической системы жизнеобеспечения Специальность 03.02.08 – экология (биология) ДИССЕРТАЦИЯ на соискание учной степени кандидата биологических наук Научный руководитель: доктор биологических наук Тирранен Л.С. Красноярск – 2014 2 СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ ГЛАВА 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 1. 1 Взаимодействие растений с микроорганизмами 1. 2 Микробиота почв 1. 3 Корневые выделения растений ...»

« СИНЕНКО Николай Николаевич БИОЛОГО-ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РЕСНИЧНЫХ ИНФУЗОРИЙ НЕКОТОРЫХ ВОДОЕМОВ ЮЖНОЙ ЛЕСОСТЕПИ ОМСКОЙ ОБЛАСТИ 03.02.04- зоология ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата биологических наук Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор С.Ф. Лихачев Омск - 2014 2 ОГЛАВЛЕНИЕ стр. Введение 4 Глава 1. Обзор литературы 9 1.1. Степень изученности ресничных инфузорий в водоемах и водотоках Омской области 9 1.2. Индикаторные особенности ...»

«Сапрыкина Ирина Николаевна БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ МЕСТНЫХ И ИНТРОДУЦИРОВАННЫХ КУЛЬТИВАРОВ CERASUS MILL., PRUNUS L. В УСЛОВИЯХ ОРЕНБУРЖЬЯ 03. 02. 01. – ботаника Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук Авдеев В. И. Оренбург – 2014 г. 2 СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ 3 ГЛАВА 1 КРАТКАЯ ИСТОРИЯ СЕЛЕКЦИИ, ВИДЫ И СОРТИМЕНТ 6 ВИШНИ, СЛИВЫ (Обзор литературы) 1.1 История культуры, виды и сортимент вишни, сливы 6 1.2 Особенности ...»

« Петунина Жанна Владимировна СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ГЕНЕТИЧЕСКОГО РАЗНООБРАЗИЯ БАЙКАЛЬСКИХ АМФИПОД GMELINOIDES FASCIATUS И ИХ ПАРАЗИТОВ, МИКРОСПОРИДИЙ, В ОЗЕРЕ БАЙКАЛ 03.02.08 – экология Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук Научный руководитель доктор биологических наук Д.Ю. Щербаков Иркутск, 2014 2 СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 1.1. Амфиподы озера Байкал 1.1.1. Роль амфипод в экосистеме озера Байкал 1.1.2. Эволюция амфипод в ...»

« ЭРДЭНЭГЭРЭЛ АРИУНБОЛД ДИНАМИКА РАСТИТЕЛЬНЫХ СООБЩЕСТВ СУХИХ СТЕПЕЙ СРЕДНЕЙ ХАЛХИ (СОМОН БАЯН-УНДЖУЛ, МОНГОЛИЯ) 03.02.01 – Ботаника Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук Научный руководитель доктор биологических наук, профессор В.Т. Ярмишко Санкт-Петербург 2014 Введение Глава 1. История исследований степей Монголии Глава 2. Природные условия сухих степей Средней Халхи 2.1. Рельеф 2.2. Климат 2.3. Почвы 2.4. Растительность 2.5. ...»

« АНДРЕЕВА Алевтина Сергеевна ЖУКИ-ЛИСТОЕДЫ (COLEOPTERA: CHRYSOMELIDAE) БЕЛГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ: ФАУНА, ЭКОЛОГИЯ, ХОЗЯЙСТВЕННОЕ ЗНАЧЕНИЕ 03.02.08 – Экология диссертация на соискание учёной степени кандидата биологических наук Научный руководитель: доктор биологических наук, доцент А.В. Присный БЕЛГОРОД 2014 2 ОГЛАВЛЕНИЕ Введение Глава 1. Листоеды Средней полосы европейкой России и 7 сопредельных территорий: общие сведения о биологии и экологии (обзор литературы) 1.1. Биология ...»

« Сибиркина Альфира Равильевна БИОГЕОХИМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СОДЕРЖАНИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В СОСНОВЫХ БОРАХ СЕМИПАЛАТИНСКОГО ПРИИРТЫШЬЯ Специальность 03.02.08 – Экология Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук Научный консультант – доктор биологических наук, профессор Панин Михаил Семенович Омск, 2014 2 ОГЛАВЛЕНИЕ Введение. Актуальность темы ……………………………………………….…….5 Глава 1. Современные представления об аккумуляции и миграции тяжелых металлов в системе ...»

« САМБУУ Анна Доржуевна СУКЦЕССИИ РАСТИТЕЛЬНЫХ СООБЩЕСТВ В ТРАВЯНЫХ ЭКОСИСТЕМАХ ТУВЫ 03.02.01 – Ботаника 03.02.08 – Экология Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук Научный консультант – доктор биологических наук, профессор А.А. Титлянова Кызыл – 2014 СОДЕРЖАНИЕ Введение ……….…….………………….…………………….…………… 4 Глава 1. Физико-географические условия района исследования ……. 9 1.1. Географическое положение, геологическое строение и рельеф 9 1.2. Гидрография и ...»

« НЕСТЕРЕНКО СТАНИСЛАВ ВЛАДИМИРОВИЧ ЭКОЛОГО-ФАУНИСТИЧЕСКИЙ ОБЗОР МУХ-ЛЬВИНОК (DIPTERA, STRATIOMYIDAE) СЕВЕРО-ЗАПАДНОГО КАВКАЗА И КРЫМА Специальность 03.02.05 – энтомология Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук Научный руководитель: кандидат биологических наук, доцент С.Ю. Кустов Краснодар 2014 ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ 4 1 Аналитический обзор литературы 11 1.1 Положение Stratiomyidae в системе отряда Diptera 11 1.2 Морфологическая характеристика ...»

« Фисунов Глеб Юрьевич Функциональная геномика микоплазм при адаптации к стрессовым условиям внешней среды 03.01.04 – Биохимия 03.01.03 – Молекулярная биология Диссертация на соискание учёной степени кандидата биологических наук Научный руководитель: д.б.н., профессор, член-корр. РАМН Говорун Вадим Маркович Москва – 2014 2 Оглавление Оглавление 1. Введение 1.1 Научная новизна и значимость работы 1.2. Цели и задачи 1.3. Обзор литературы Молекулярные системы бактерий, участвующие ...»




 
© 2013 www.dis.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.