王志華 李鐵陽(yáng) 許云飛 鄭博文

(東北石油大學(xué)提高油氣采收率教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室)

0 引 言

聚合物驅(qū)油技術(shù)在提高原油采收率的同時(shí)，也帶來(lái)了產(chǎn)出水特性復(fù)雜、凈化處理難度增大的問(wèn)題，這種含聚合物的油田采出污水稱之為含聚污水。大慶油田經(jīng)過(guò)多年實(shí)踐，將含聚污水所含聚合物的質(zhì)量濃度界限定為20 mg/L[1-5]。相比于常規(guī)水驅(qū)采出污水，含聚污水本身黏度升高，其中懸浮固體顆粒粒徑小，油滴的乳化傾向性和穩(wěn)定性強(qiáng)，為含聚污水凈化處理過(guò)程中以懸浮固體去除為核心的高效過(guò)濾帶來(lái)了挑戰(zhàn)[6-8]。

目前，油田基于水驅(qū)采出污水特性及規(guī)模規(guī)劃設(shè)計(jì)的“兩級(jí)過(guò)濾模式”深度處理工藝與運(yùn)行參數(shù)尚不能適應(yīng)含聚污水水質(zhì)變化的需要。因此，在含聚污水過(guò)濾過(guò)程中，所選型過(guò)濾層濾料的性能好壞就顯得尤為重要，污水過(guò)濾中往往要求所選型濾料層應(yīng)具備足夠的機(jī)械強(qiáng)度、良好的化學(xué)穩(wěn)定性、外形接近于球狀但表面粗糙有棱角[9-10]。這是因?yàn)槿魴C(jī)械強(qiáng)度足夠，則可以減輕運(yùn)行中因顆粒間互相摩擦造成的過(guò)度磨損和破碎現(xiàn)象；若其化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)，則可以降低濾料層結(jié)構(gòu)失穩(wěn)或?yàn)V料的板結(jié)概率；若外形不接近于球狀、表面粗糙度低、棱角不顯現(xiàn)，則濾料層的孔隙率小、比表面積小、對(duì)粒子的吸附能力有限[11-15]。筆者以石英砂、磁鐵礦、金剛砂及陶瓷等潛在濾料為選型，考慮水質(zhì)特性及濾料層孔隙率、濾料比表面積、濾料球形度等特征參數(shù)，數(shù)值模擬研究了過(guò)濾過(guò)程不同濾料表面含聚污水中懸浮粒子的聚集、吸附特征，定量表征了懸浮粒子的吸附、截留效果，系統(tǒng)評(píng)價(jià)了石英砂、磁鐵礦、金剛砂及陶瓷濾料對(duì)含聚污水的過(guò)濾性能，為過(guò)濾濾料層的物理性能要求提供了科學(xué)解釋；同時(shí)，對(duì)于指導(dǎo)含聚污水提效過(guò)濾處理工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)中濾料的選型與填設(shè)模式構(gòu)建、改善含聚污水凈化處理效果具有重要意義和應(yīng)用價(jià)值。

1 模型建立

1.1 物理模型

過(guò)濾器基礎(chǔ)物理模型如圖1所示。本文以直徑為4 m的過(guò)濾器為原型，對(duì)過(guò)濾器內(nèi)部進(jìn)行合理簡(jiǎn)化，僅保留出入口結(jié)構(gòu)部件，罐內(nèi)設(shè)有填充的濾料層，且假定各濾料顆粒結(jié)構(gòu)為規(guī)則球形，構(gòu)建過(guò)濾器基礎(chǔ)物理模型。

圖1 過(guò)濾器基礎(chǔ)物理模型

在濾料表面對(duì)懸浮粒子的吸附過(guò)程中，濾料粒徑、濾層孔隙率、濾料比表面積及球形度等物理結(jié)構(gòu)特征均對(duì)濾料吸附性能具有一定影響。對(duì)此，將根據(jù)下式計(jì)算圓球顆粒任意排列時(shí)的孔隙率，排列方式如圖2所示，進(jìn)而對(duì)不同濾料的濾層內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維建模[9,16]。

圖2 圓球顆粒排列方式

(1)

式中：θ為顆粒中心連線平面角的二面角，(°)；?為排列顆粒的孔隙率。

選擇石英砂、磁鐵礦、金剛砂、陶瓷等4種潛在的過(guò)濾濾料，其相關(guān)的理化性質(zhì)見(jiàn)表1。

表1 不同濾料的理化性質(zhì)

1.2 數(shù)學(xué)模型

含聚污水過(guò)濾過(guò)程屬于液固、液液兩相的分離過(guò)程，且被分離相以顆粒狀態(tài)存在，因此選用離散相模型[17-18]。同時(shí)，考慮到流體在濾層孔隙中流動(dòng)復(fù)雜多變以及壁面曲率較大的影響，筆者選擇適用于高應(yīng)變率以及流線彎曲程度較大流動(dòng)的RNGk-ε湍流模型[19-22]。模型質(zhì)量守恒方程和動(dòng)量守恒方程分別為：

(2)

(3)

式中：ρ為來(lái)水的密度，kg/m3；ux為來(lái)水在X方向上的速度，m/s；uy為來(lái)水在Y方向上的速度，m/s；uz為來(lái)水在Z方向上的速度，m/s；u為來(lái)水的速度，m/s；p為流體微元上的壓力，Pa；τxx、τyy和τzz為作用于流體微元上的正應(yīng)力，Pa；τij為作用于流體微元上的切應(yīng)力，Pa；Fx、Fy和Fz為作用于流體微元上的質(zhì)量力，kg/(m2·s2)。

2 數(shù)值計(jì)算

2.1 網(wǎng)格剖分

截取過(guò)濾器中布水口以下部位對(duì)物理模型進(jìn)行流體域抽取和網(wǎng)格剖分，考慮到濾料顆粒所在區(qū)域的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，所劃分網(wǎng)格均為非結(jié)構(gòu)性網(wǎng)格[23-24]。該網(wǎng)格模型可區(qū)分為上方布水、中部濾料層及下方集液排水等3個(gè)區(qū)域，網(wǎng)格剖分結(jié)果如圖3所示。

圖3 物理模型網(wǎng)格剖分

2.2 邊界條件

在含聚污水過(guò)濾過(guò)程數(shù)值模擬研究中，對(duì)于過(guò)濾器物理模型中外壁面邊界設(shè)為靜止壁面；來(lái)液給定入口速度，出口邊界采用壓力出口，環(huán)境操作壓力為工況壓力。

2.3 求解計(jì)算

考慮4種濾料的理化性質(zhì)及生產(chǎn)運(yùn)行實(shí)際，分別以來(lái)水含聚質(zhì)量濃度小于100 mg/L、濾速8 m/h和來(lái)水含聚質(zhì)量濃度大于450 mg/L、濾速6 m/h的過(guò)濾運(yùn)行工況進(jìn)行模擬計(jì)算。來(lái)水含油量、懸浮固體含量按照含聚污水普通處理工藝水質(zhì)指標(biāo)技術(shù)界限進(jìn)行取值，來(lái)水黏度、懸浮固體粒徑中值及油滴粒徑中值根據(jù)已有室內(nèi)試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行取值[5]，具體相關(guān)模擬計(jì)算參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 模擬計(jì)算參數(shù)設(shè)置

3 石英砂濾料對(duì)懸浮粒子的吸附性能

3.1 懸浮粒子聚集、分布特征

圖4和圖5分別為低、高含聚質(zhì)量濃度污水中懸浮粒子在石英砂濾料表面的吸附特性。

圖4 低含聚質(zhì)量濃度污水石英砂濾料過(guò)濾過(guò)程懸浮粒子分布

圖5 高含聚質(zhì)量濃度污水石英砂濾料過(guò)濾過(guò)程懸浮粒子分布

由圖4和圖5可以看出，對(duì)于低含聚質(zhì)量濃度污水石英砂濾料過(guò)濾，懸浮粒子的吸附主要集中在濾料層上部，其中，以對(duì)懸浮固體顆粒的吸附量居多，油滴吸附量顯示較少，但在油滴的被吸附區(qū)域內(nèi)，吸附質(zhì)量則要更大。這是因?yàn)橛偷巫陨砭哂锌闪鲃?dòng)特性，與懸浮固體顆粒相比，更易在濾料表面發(fā)生聚并行為，使得吸附區(qū)域內(nèi)的吸附質(zhì)量顯著增加。對(duì)于高含聚質(zhì)量濃度污水石英砂濾料過(guò)濾，懸浮粒子呈現(xiàn)與低含聚質(zhì)量濃度污水過(guò)濾過(guò)程相似的吸附特征。懸浮粒子的吸附位點(diǎn)均集中在濾料層上部，但受液相黏度升高引起攜帶效應(yīng)和懸浮粒子粒徑變小的影響，濾料層吸附懸浮粒子的難度增加，致使濾料層中的可動(dòng)性懸浮固體顆粒和流動(dòng)性油滴數(shù)量明顯增多，吸附量減小，而油滴的碰撞、聚并、附著特征也隨之減弱，這揭示出高含聚質(zhì)量濃度污水過(guò)濾對(duì)濾料層的吸附與納污能力要求進(jìn)一步提高。

3.2 懸浮粒子吸附效果

將石英砂濾料層自上至下分成若干截面，利用面積加權(quán)平均法求解獲取過(guò)濾結(jié)束時(shí),各截面上被濾料層表面所吸附懸浮粒子的總質(zhì)量，繪制如圖6所示的石英砂濾料過(guò)濾過(guò)程中所吸附的懸浮粒子質(zhì)量隨濾料層深度變化的曲線。

圖6 石英砂濾料過(guò)濾過(guò)程濾料表面吸附懸浮粒子量分布

由圖6可以看出，對(duì)于懸浮粒子含量相同的來(lái)水，隨著濾料層深度的增加，低、高含聚質(zhì)量濃度污水被吸附懸浮粒子質(zhì)量均不斷減小。但相比之下，低含聚質(zhì)量濃度污水過(guò)濾過(guò)程中的懸浮粒子吸附量居高，在0.3 m濾料層深度以上，吸附量較高含聚質(zhì)量濃度污水過(guò)濾過(guò)程平均高出41.07%。這是因?yàn)?，污水含聚質(zhì)量濃度升高，使得懸浮粒子粒徑變小和對(duì)粒子的攜帶效應(yīng)增強(qiáng)，增加了吸附難度，使得高含聚質(zhì)量濃度污水過(guò)濾時(shí)的吸附效果較差，這也與不同含聚質(zhì)量濃度污水在石英砂濾料過(guò)濾過(guò)程的懸浮粒子分布特征相符合。

4 磁鐵礦濾料對(duì)懸浮粒子的吸附性能

4.1 懸浮粒子聚集、分布特征

圖7和圖8分別為低、高含聚質(zhì)量濃度污水中懸浮粒子在磁鐵礦濾料表面的吸附特性。從圖7和圖8可以看出，對(duì)于低含聚質(zhì)量濃度污水磁鐵礦濾料過(guò)濾，磁鐵礦濾料層對(duì)懸浮固體顆粒的吸附量明顯居高，且與石英砂濾料過(guò)濾相比，懸浮固體顆粒的吸附量更多、吸附位點(diǎn)分布更廣，遍布于整個(gè)濾料層，但是油滴的分布顯示出其被濾料層吸附的概率進(jìn)一步減小，濾料層中可流動(dòng)性油滴顯著增多。分析認(rèn)為，磁鐵礦濾料與其他濾料相比，粒徑小、比表面積大，由此創(chuàng)設(shè)了懸浮固體顆粒能被大量吸附的概率及位點(diǎn)。而相反，對(duì)于油滴，在相同過(guò)濾壓差、相同過(guò)濾速度下，磁鐵礦濾料層孔隙尺寸減小，使得過(guò)濾流在單個(gè)孔隙中的速度相對(duì)增大，這便增加了油滴在濾料表面的附著、聚并難度。對(duì)于高含聚質(zhì)量濃度污水磁鐵礦濾料過(guò)濾，在濾料層孔隙較大過(guò)濾流速和水相攜帶效應(yīng)的協(xié)同作用下，油滴被吸附量明顯減少，相應(yīng)地，懸浮固體顆粒的吸附更集中于濾料層上部，且懸浮固體顆粒在重力、慣性力及水動(dòng)力等多重作用下,向?yàn)V料顆粒表面遷移的過(guò)程中發(fā)生明顯聚集，以聚集吸附特征吸附于濾料層上部，說(shuō)明磁鐵礦濾料對(duì)懸浮粒子具備較高的吸附性能。

圖7 低含聚質(zhì)量濃度污水磁鐵礦濾料過(guò)濾過(guò)程懸浮粒子分布

圖8 高含聚質(zhì)量濃度污水磁鐵礦濾料過(guò)濾過(guò)程懸浮粒子分布

4.2 懸浮粒子吸附效果

同樣，繪制如圖9所示的磁鐵礦濾料過(guò)濾過(guò)程中所吸附的懸浮粒子質(zhì)量隨濾料層深度變化的曲線。

圖9 磁鐵礦濾料過(guò)濾過(guò)程濾料表面吸附懸浮粒子量分布

從圖9可以看出，與石英砂濾料層相似，在0.2 m濾料層深度以下，低含聚質(zhì)量濃度污水過(guò)濾時(shí)的吸附量要高出高含聚質(zhì)量濃度污水4倍左右。不過(guò)，在0.2 m濾料層深度以上，高含聚質(zhì)量濃度污水過(guò)濾時(shí)的懸浮粒子吸附量反而更高，占其本身吸附總量的73.56%。這說(shuō)明在高含聚質(zhì)量濃度過(guò)濾時(shí)，被吸附的懸浮粒子主要聚集在濾料層上部。這也揭示出盡管含聚質(zhì)量濃度升高，磁鐵礦濾料的吸附性能也下降，但磁鐵礦濾料對(duì)于高含聚質(zhì)量濃度污水懸浮粒子的前期吸附更高效。

5 金剛砂濾料對(duì)懸浮粒子的吸附性能

5.1 懸浮粒子聚集、分布特征

圖10和圖11分別為低、高含聚質(zhì)量濃度污水中懸浮粒子在金剛砂濾料表面的吸附特性。

從圖10和圖11可以看出，對(duì)于低含聚質(zhì)量濃度污水金剛砂濾料過(guò)濾，對(duì)懸浮固體顆粒的吸附與磁鐵礦濾料過(guò)濾過(guò)程具有相似特征，其吸附量均要明顯高于油滴吸附量，且具有較廣的吸附位點(diǎn)，而對(duì)油滴的吸附效果則要略好于磁鐵礦濾料的吸附效果。這是因?yàn)?，受金剛砂濾料結(jié)構(gòu)特性的影響，其濾料層孔隙尺寸要高于磁鐵礦濾料，一定程度上降低了對(duì)濾料表面懸浮粒子造成的脫落效應(yīng)，所以使得油滴的分布表現(xiàn)出了較廣的吸附位點(diǎn)，對(duì)油滴的吸附效果有所改善。金剛砂濾料對(duì)高含聚質(zhì)量濃度污水中懸浮固體顆粒及油滴的前期吸附具有高效吸附特性。

圖10 低含聚質(zhì)量濃度污水金剛砂濾料過(guò)濾過(guò)程懸浮粒子分布

5.2 懸浮粒子吸附效果

圖12為金剛砂濾料過(guò)濾過(guò)程中所吸附的懸浮粒子質(zhì)量隨濾料層深度變化曲線。

圖12 金剛砂濾料過(guò)濾過(guò)程濾料表面吸附懸浮粒子量分布

從圖12可以看出，金剛砂濾料表面的懸浮粒子吸附質(zhì)量變化規(guī)律與磁鐵礦濾料具有相似的特征。但在0.2 m濾料層深度以下，低含聚質(zhì)量濃度污水過(guò)濾的懸浮粒子吸附量則是高含聚質(zhì)量濃度污水過(guò)濾吸附量的2倍，要低于相同濾料層過(guò)濾深度范圍的磁鐵礦濾料。這也表明在高含聚質(zhì)量濃度污水過(guò)濾過(guò)程中，金剛砂濾料的前期吸附效果要低于磁鐵礦濾料。

6 陶瓷濾料對(duì)懸浮粒子的吸附性能

6.1 懸浮粒子聚集、分布特征

圖13和圖14分別為低、高含聚質(zhì)量濃度污水陶瓷濾料過(guò)濾過(guò)程懸浮粒子分布。從圖13和圖14可以看出，對(duì)于低含聚質(zhì)量濃度污水陶瓷濾料過(guò)濾，其懸浮粒子分布特征與磁鐵礦濾料過(guò)濾過(guò)程相似，但一方面由于陶瓷濾料粒徑較大、濾料比表面積較小;另一方面由于陶瓷濾料表面微孔發(fā)達(dá)、易于懸浮粒子附著，共同作用下使得陶瓷濾料在與磁鐵礦濾料具有相同的過(guò)濾條件時(shí)，表現(xiàn)出對(duì)懸浮固體顆粒吸附顯少和對(duì)油滴吸附量略多的吸附效果。對(duì)于高含聚質(zhì)量濃度污水陶瓷濾料過(guò)濾，受懸浮粒子聚集特性的影響，懸浮固體顆粒和油滴在被吸附區(qū)域內(nèi)的吸附質(zhì)量增大，但濾料層中的可動(dòng)性懸浮固體顆粒和流動(dòng)性油滴數(shù)量也明顯增多。這是因?yàn)椋M管陶瓷濾料的表面微孔結(jié)構(gòu)有利于懸浮粒子吸附，但含聚質(zhì)量濃度的升高使得污水體系黏度上升，對(duì)懸浮粒子的攜帶效應(yīng)增加了其自身的吸附難度，表現(xiàn)出在懸浮固體顆粒及油滴的吸附性能方面均下降。

圖13 低含聚質(zhì)量濃度污水陶瓷濾料過(guò)濾過(guò)程懸浮粒子分布

圖14 高含聚質(zhì)量濃度污水陶瓷濾料過(guò)濾過(guò)程懸浮粒子分布

6.2 懸浮粒子吸附效果

圖15所示為陶瓷濾料過(guò)濾過(guò)程中所吸附的懸浮粒子質(zhì)量隨濾料層深度變化的曲線。

圖15 陶瓷濾料過(guò)濾過(guò)程濾料表面吸附懸浮粒子量分布

從圖15可以看出，在0.2 m濾料層深度以下，相比于磁鐵礦濾料和金剛砂濾料過(guò)濾，陶瓷濾料在高、低含聚質(zhì)量濃度污水過(guò)濾時(shí)的被吸附量相差較小。表明含聚質(zhì)量濃度升高對(duì)陶瓷濾料過(guò)濾污水的影響較小，也反映出了陶瓷濾料具有較強(qiáng)的吸附和納污能力。

7 不同濾料對(duì)過(guò)濾過(guò)程的定量表征

7.1 吸附性能

結(jié)合數(shù)值模擬結(jié)果，對(duì)比相同含聚質(zhì)量濃度、不同濾料類(lèi)型時(shí)的含聚污水過(guò)濾性能，如圖16和圖17所示。

圖16 低含聚質(zhì)量濃度污水過(guò)濾濾料表面吸附懸浮粒子量分布

圖17 高含聚質(zhì)量濃度污水過(guò)濾濾料表面吸附懸浮粒子量分布

從圖16可以看出：當(dāng)含聚質(zhì)量濃度較低時(shí)，在0.2 m濾料層以上，以石英砂濾料層中懸浮粒子吸附量居高；而對(duì)于0.2 m濾料層以下，磁鐵礦濾料層對(duì)懸浮粒子的吸附量最多，石英砂濾料最少。這是因?yàn)槭⑸盀V料粒徑大、孔隙寬，相同來(lái)水時(shí)孔隙內(nèi)流速較緩，從而在過(guò)濾初期對(duì)大粒徑懸浮物粒子更易優(yōu)先吸附，表現(xiàn)出較好的吸附效果；而隨著過(guò)濾的進(jìn)行，石英砂濾料受小比表面積和表面棱角較為光滑的影響，對(duì)后續(xù)小粒徑懸浮粒子吸附效果不佳。所以，粒徑小、比表面積大的磁鐵礦濾料便具有對(duì)后續(xù)小粒徑懸浮粒子優(yōu)先吸附的優(yōu)勢(shì)，并且粒徑最小的磁鐵礦濾料必然具有更強(qiáng)的懸浮粒子截留能力。也就是說(shuō)，相比之下磁鐵礦濾料的過(guò)濾性能最優(yōu)。

由圖17可以看出：當(dāng)含聚質(zhì)量濃度升高時(shí)，污水中懸浮粒子的被吸附難度增加，且懸浮粒子粒徑變小，致使石英砂濾料優(yōu)先吸附的優(yōu)勢(shì)不再明顯；同時(shí)，陶瓷濾料雖然比表面積小于金剛砂濾料和磁鐵礦濾料，但由于其表面微孔較多，所以使得其吸附性能與金剛砂濾料相當(dāng)，甚至更好；而比表面積略大于金剛砂濾料、表面棱角又較為明顯的磁鐵礦濾料，便凸顯出更優(yōu)的吸附性能。因此，基于對(duì)4種濾料的吸附性能從高到低進(jìn)行排序，依次為：磁鐵礦>陶瓷>金剛砂>石英砂。

7.2 過(guò)濾效果

分別提取低、高含聚質(zhì)量濃度污水過(guò)濾時(shí)出口粒子質(zhì)量，建立過(guò)濾處理量與出水中懸浮粒子質(zhì)量濃度的關(guān)系，如圖18和圖19所示。

圖18 低含聚質(zhì)量濃度污水不同濾料過(guò)濾處理效果

圖19 高含聚質(zhì)量濃度污水不同濾料過(guò)濾處理效果

基于不同濾料對(duì)含聚污水過(guò)濾效果的定量表征，對(duì)4種濾料的過(guò)濾效果從高到低進(jìn)行排序，依次為：磁鐵礦>金剛砂>陶瓷>石英砂。

顯然，基于吸附性能描述的濾料排序與基于過(guò)濾效果定量的濾料排序并不完全一致，這是因?yàn)楹畚鬯^(guò)濾效果并不是濾料層吸附懸浮粒子的唯一貢獻(xiàn)。也就是說(shuō)除了濾料層對(duì)懸浮物粒子的吸附外，濾料層還會(huì)在吸附帶來(lái)比表面積改變、棱角變化等作用下發(fā)揮機(jī)械截留效應(yīng)，進(jìn)一步除污。前者可定義為吸附效果，后者可定義為包含吸附效果在內(nèi)的過(guò)濾效果。

為此，以來(lái)水懸浮粒子總質(zhì)量為基準(zhǔn)，對(duì)粒子軌跡進(jìn)行追蹤，獲取濾料層表面吸附粒子的總質(zhì)量，計(jì)算濾料對(duì)懸浮粒子的吸附效果：

(4)

設(shè)置過(guò)濾器模型出口粒子為逃逸，結(jié)合對(duì)出口粒子質(zhì)量的提取，計(jì)算過(guò)濾效果：

(5)

式中：ηa為吸附效果，%；ηf為過(guò)濾效果，%；N0為過(guò)濾一定時(shí)段內(nèi)來(lái)水懸浮粒子總質(zhì)量，kg；Na為過(guò)濾一定時(shí)段內(nèi)濾料層表面吸附懸浮粒子總質(zhì)量，kg；Ne為過(guò)濾一定時(shí)段內(nèi)出口流出懸浮粒子的總質(zhì)量，kg。

表3為4種不同濾料對(duì)低、高含聚質(zhì)量濃度污水中懸浮粒子吸附效果和過(guò)濾效果的計(jì)算結(jié)果。

表3 不同濾料對(duì)懸浮粒子的吸附、過(guò)濾效果

由表3可知：對(duì)低、高含聚質(zhì)量濃度污水，均以磁鐵礦濾料的吸附效果和過(guò)濾效果最優(yōu)，表現(xiàn)出的截污性能最好；而石英砂濾料的吸附效果和過(guò)濾效果則最差，截污能力最小，且對(duì)于不同含聚質(zhì)量濃度污水，石英砂濾料與磁鐵礦濾料的過(guò)濾效果相差7.56%～11.25%；而陶瓷濾料因其表面微孔發(fā)達(dá)，易于懸浮物粒子吸附，吸附效果則要高于金剛砂濾料；因金剛砂濾料的粒徑小，截污能力強(qiáng)，最終過(guò)濾效果則要略高出陶瓷濾料1.5%左右。

同時(shí)，在一定的過(guò)濾時(shí)段內(nèi)，不同濾料對(duì)高含聚污水(含聚質(zhì)量濃度>450 mg/L)中懸浮物粒子的吸附、過(guò)濾效果高于對(duì)低含聚污水(含聚質(zhì)量濃度<100 mg/L)中懸浮物粒子的吸附、過(guò)濾效果。這是因?yàn)槲鬯圪|(zhì)量濃度高、粒子尺寸小、被吸附概率大，而此時(shí)濾料層的吸附作用占據(jù)主導(dǎo)，且濾層吸附性能又是最佳時(shí)段，所以帶來(lái)初期過(guò)濾時(shí)段內(nèi)過(guò)濾效果的提升，然而，隨著過(guò)濾時(shí)間的延長(zhǎng)，這種吸附帶來(lái)的過(guò)濾壓差增大及二次污染不斷體現(xiàn)，導(dǎo)致高含聚質(zhì)量濃度污水過(guò)濾過(guò)程中吸附、過(guò)濾效果下降。

8 結(jié) 論

(1)含聚污水過(guò)濾處理效果并不僅僅決定于濾料層對(duì)懸浮粒子的吸附，還會(huì)帶來(lái)由于比表面積改變、棱角變化而產(chǎn)生的機(jī)械截留效應(yīng)，在過(guò)濾工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)中，應(yīng)綜合考慮濾料本身吸附性能、納污能力及過(guò)濾水質(zhì)特性，以保障含聚污水過(guò)濾效果。

(2)以磁鐵礦為代表的小粒徑、大比表面積、棱角明顯、表面微孔較多的濾料，對(duì)含聚污水中懸浮粒子的截留能力強(qiáng)，吸附、過(guò)濾性能最優(yōu)；以石英砂為代表的大粒徑、小比表面積濾料，截污性能相對(duì)較弱，吸附、過(guò)濾效果相對(duì)低一些，但其納污能力較強(qiáng)，在一定程度上能夠緩解過(guò)濾壓差的增大及二次污染對(duì)過(guò)濾出水水質(zhì)的影響。

(3)受含聚質(zhì)量濃度升高而帶來(lái)污水黏度增大的影響，高含聚質(zhì)量濃度污水在過(guò)濾過(guò)程中，對(duì)懸浮粒子的攜帶效應(yīng)增強(qiáng)，對(duì)于相同粒徑的油滴和懸浮固體顆粒，其過(guò)濾效果要低于低含聚質(zhì)量濃度污水過(guò)濾過(guò)程。