CN102086067A - 含油污水处理工艺及模拟实验装置 - Google Patents

Abstract

含油污水处理工艺，属于原油预处理过程中产生的污水深度处理的技术领域。该发明包括污水制备、溶气气浮工艺和核桃壳过滤工艺，该处理工艺具体包括以下步骤：首先是含油污水的制备，将原油与水按一定比例进行混合或是在原油预处理过程中产生的含油污水；其次是采用溶气气浮工艺处理含油污水，污水从气浮罐侧壁上部进入而加压溶气水产生的微气泡从气浮罐底部进入，两者在气浮罐中形成逆流接触；然后是核桃壳过滤工艺，气浮罐中产出的水进入核桃壳过滤器进一步过滤净化。由于本发明增加了对比试验工艺及核桃壳过滤工艺，不但可以保证良好的除油效果，还可以为实际生产提供准确可靠的技术参数。

Description

含油污水处理工艺及模拟实验装置

技术领域

本发明涉及含油污水处理工艺及模拟实验装置，属于原油预处理过程中产生的污水深度处理的技术领域，尤其涉及一种可在实验室条件下用于对含油污水处理动态模拟和研究的装置。

背景技术

由于工业的快速发展，导致环境破坏尤其是水资源受到严重的污染，目前人们的环保意识越来越高，出现了一些研究污水处理的企业。根据排放污水的性质，对污水处理技术除了化学方法外，一般还包括絮凝沉降、气浮、超滤和反渗透等方法，这些方法可以被单独使用或组合应用。在原油预处理领域，利用电脱盐电脱水器对开采出的原油进行预处理是油田和炼油厂的一道重要的处理工序，在油田尤其是海上采油平台上，预先对原油进行脱盐脱水可以节约宝贵的运输资源，在炼油厂中对原油进行脱盐脱水更是对炼厂的原油加工装置起到重要的保护作用。但是在利用电脱盐和电脱水器对原油进行预处理的过程中，就会产生一种特殊的含油污水，为能达到排放指标除去污水中的杂质，需要在预处理工序中增加了一套含油污水处理设备。

目前针对这种特殊的含油污水，国内外通常采用气浮法进行处理。气浮法是固-液或液-液分离的一种技术，气浮的原理是：通过特定的方式产生大量的微粒小气泡，利用这些高度分散的微粒小气泡作为载体，去粘附废水和污水中的污染物，成为具有一定速度的起伏颗粒，使其密度小于水而上浮到水面形成浮渣而被除去。气浮分离技术是一种较为独特的水处理技术，对于分离比重近似于水的油类、纤维、悬浮体、藻类、活性污泥或生物膜等污染物非常有效，所以气浮法被公认是一种产生较高浓度悬浮颗粒污水和含油污水行业中有效的污水处理工艺。在各种气浮技术中，目前采用比较多的是加压溶气气浮法，其特点是：一是水中的空气溶解度大，能提供足够的微气泡，可满足不同要求的固、液分离，确保取出效果；二是经减压释放后产生的气泡粒径小、粒径均匀、微气泡在气浮池中上升速度很慢，对池水扰动小，特别适用于絮体松散、细小的固体分离，在实际操作中一般是加压溶气水进入气浮池时，从加压状态被减压所产生的微气泡与来自气浮池下部而向上流动的原水进行相同方向的流动，悬浮物与气泡同向接触而粘着的同时共同向上升，成为有一定速度的颗粒上浮到表面由刮渣机刮走，这种方式即为常见的顺流式气浮。但在实际操作中发现，对原水采用这种顺流式气浮工艺，出水中的油、纤维等仍然很高，分析原因主要是气泡与悬浮物在顺流过程接触时间较短，气泡悬浮物附着的效果较差，一部分不能被气泡附着的悬浮物会产生沉淀，或者滞留在水中，或者随着出水流出，都降低了出水品质。

针对上述气浮处理技术的不足，中国专利200510066275公开了一种含油污水处理工艺及处理设备，该专利采用气浮处理工艺与超滤和反渗透处理工艺相结合的污水处理方法，并且对气浮处理技术进行了改进，使事先添加了絮凝剂的污水从气浮的上部进入气浮池，而加压溶气水产生的微气泡是从气浮池下部进入气浮池，令待处理污水与溶气水在气浮池中形成逆流接触，延长了悬浮物与气泡的接触时间，自然提高了附着效率。从气浮装置中得到的产水经杀菌、消毒后进入超滤及反渗透***进行深度净化成为高品质水。在膜处理工艺中，长时间操作时，进水中含有的杂质会对膜造成不同程度污染，从而降低处理效率甚至损坏膜，需要对超滤及反渗透膜进行定期清洗，在一定程度上增加了人工操作负担及使用成本。该发明对于处理一些简单的生活污水效果相当好，但在原油预处理工艺中对复杂油品脱盐脱水过程中产生的杂质含量高，且油品相当复杂的含油污水处理就更容易损坏超滤膜和反渗透膜，再者由于现阶段的膜技术尚处于研发阶段，膜分离处理技术中的工艺操作参数及使用条件还有待于进一步研究，且使用超滤膜和反渗透膜的成本相当高，一般中小企业难以支付加上该发明的工艺相对复杂，设备比较庞大，不具有普遍的实验研究价值，因此不利于作为实验设备进行生产指导研究。

因此，针对原油预处理过程中产生的含油污水的特性，选择和确定一种更有效的处理工艺及实验设备，使大量含油污水通过高效率、低成本的工业化处理成为可再利用的中水或清水，成为目前人们急需解决的一个重大问题。

发明内容

基于目前污水处理的技术现状，本发明的目的在于提供一种针对含油污水的处理工艺及模拟实验装置，尤其是通过对气浮处理工艺及过滤工艺的改进，克服了上述现有技术中的缺点，并能够为实际生产提供准确的技术参数。

本发明的技术方案是：本发明提供一种含油污水处理工艺，包括污水制备、溶气气浮工艺和核桃壳过滤工艺，该处理工艺具体包括以下步骤：首先是含油污水的制备，将原油与水按一定比例进行混合或是在原油预处理过程中产生的含油污水；其次是采用溶气气浮工艺处理含油污水，污水从气浮罐侧壁上部进入而加压溶气水产生的微气泡从气浮罐底部进入，两者在气浮罐中形成逆流接触；然后是核桃壳过滤工艺，气浮罐中产出的水进入核桃壳过滤器进一步过滤净化。

实现上述工艺的含油污水处理模拟实验装置，包括污水制备装置、溶气气浮装置和核桃壳过滤装置，考虑到实验室环境中污水的来源及实际工作中的各种复杂的污源，本发明设置了污水制备装置，由一个污水罐和一个混合泵组成，此装置可制备各种各样的含有污水，通过对这些污水的研究来具体指导实际生产。至于溶气气浮装置主要由气浮罐组成，在气浮罐侧壁上部开有污水入口管，在气浮罐侧壁下部开有循环水出口管，在气浮罐体底部开设有循环水入口管，释放器口管及排污管；核桃壳过滤装置主要由核桃壳过滤器组成，在核桃壳过滤器底部装有搅拌器，侧壁上部开有进水管，中间位置设置有可观察内部工作的视镜，底部开有出水管，内部装有起过滤作用的滤料。除此以外，本实验装置还包括一个溶气泵、离心泵、释放器和喷射器，其相互之间的连接情况为：污水罐通过混合泵与气浮罐污水入口管连接，气浮罐循环水出口管分成两路，一路和进气分线汇合通过溶气泵与气浮罐循环水进口连接，一路通过离心泵和喷射器与气浮罐上的释放器连接，气浮循环水出口管通过离心泵与核桃壳过滤器进水管连接，核桃壳过滤器的出水管与反冲洗管和滤后水管连接。

为保证实验数据的准确性，本发明提供了两种可对比的处理工艺，即在相同的条件下将上述溶气气浮工艺改为两种实现方式：一种是通过离心泵与喷射器实现空气与液体的混合，具体为离心泵将循环水冲入喷射器中，与进入喷射器的空气在喷射器中进行混合后，通过设置在气浮罐上的释放器减压释放后产生微小气泡并将微小气泡释放到气浮罐中；另一种是直接通过溶气泵实现空气与液体的混合，具体做法是循环水与空气在溶气泵之前汇合进入溶气泵，溶气泵靠自身的结构将空气与循环水进行混合输送到气浮罐中经减压释放后产生微小气泡。由于两种不同的产生微小气泡的方式，导致气泡粒径的大小也不相同，与污水的结合能力也就不同，处理后水的质量也就不同，在一定程度上可形成鲜明对比。通过多次的实验对比，在整个气浮过程中，溶气水释放到气浮罐中产生的微气泡应被稳定发出并尽可能成为小粒径气泡，所以空气与液体在溶气泵中释出的微气泡粒径应控制在30μm以下。

为保证除油效果更明显，本发明将含油污水入口管开设在气浮罐的侧壁上部位置，溶气水即循环水入口开设在气浮罐的底部位置，两流体进入气浮罐时形成逆流接触，延长了悬浮物与气泡在气浮罐中的接触时间。气浮罐还包括一个排污管和内设半圆形隔板，并将隔板设置排污管和释放器之间，靠近排污口位置，这样，当两流体进入气浮罐时由于半圆形隔板的阻挡，各自在固定的空间内进行相反方向的流动，更有利于延长接触时间。

在试验室中的设备运行时，最好是可以直观的看到装置的运行情况，这就要求装置要尽量透明并且可以耐压耐腐蚀，本发明中的污水罐、气浮罐及核桃壳过滤器都是由耐压、耐腐蚀的透明材质制作。

本发明的有益效果是：本发明的模拟试验装置在进行动态试验时，能够有效地模拟含油污水处理的实际操作流程，通过对气浮装置的改进，并增加了对比试验工艺及核桃壳过滤工艺，不但可以保证良好的除油效果，还可以为实际生产提供准确可靠的技术参数。本实验装置的另一个有益效果是本发明中的污水罐、气浮罐及核桃壳过滤器都是由耐压、耐腐蚀的透明材质制作，便于在试验过程中可随时观察。

附图说明

图1为本发明具体实施例方案采用的流程示意图

附图说明：1.污水罐，2.气浮罐，3.核桃壳过滤器，4.进气线，5.溶气泵，6.喷射器，7.离心泵，8.反冲洗管，9.滤后水管，11.混合泵，21.污水入口管，22.循环水出口，23.隔板，24.释放器，25.排污管，26.释放器口管，27.循环水入口管，28.循环水分线a，29.循环水分线b，31.搅拌器，32.进水管，33.滤料，34.出水管，35.视镜，41.进气分线a，42.进气分线b。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。

参见图1，含油污水处理工艺，包括污水制备、溶气气浮工艺和核桃壳过滤工艺，该处理工艺具体包括以下步骤：首先是含油污水的制备，将原油与水按一定比例进行混合或是在原油预处理过程中产生的含油污水；其次是采用溶气气浮工艺处理含油污水，污水从气浮罐侧壁上部进入而加压溶气水产生的微气泡从气浮罐底部进入，两者在气浮罐中形成逆流接触；然后是核桃壳过滤工艺，气浮罐中产出的水进入核桃壳过滤器进一步过滤净化。

实现上述工艺的含油污水处理模拟实验装置，包括污水制备装置、溶气气浮装置和核桃壳过滤装置，考虑到实验室环境中污水的来源及实际工作中的各种复杂的污源，本发明设置了污水制备装置，由一个污水罐(1)和一个混合泵(11)组成，此装置可制备各种各样的含油污水，通过对这些污水的研究来具体指导实际生产。至于溶气气浮装置主要由气浮罐(2)组成，在气浮罐(2)侧壁上部开有污水入口管(21)，在气浮罐(2)侧壁下部开有循环水出口管(22)，在气浮罐(2)体底部开设有循环水入口管(27)，释放器口管(26)及排污管(25)；核桃壳过滤装置主要由核桃壳过滤器(3)组成，在核桃壳过滤器(3)顶部装有搅拌器(31)，侧壁上部开有进水管(32)，中间位置设置有可观察内部工作的视镜(35)，底部开有出水管(34)，内部装有起过滤作用的滤料(33)。除此以外，本实验装置还包括一个溶气泵(5)、离心泵(7)、释放器(24)和喷射器(6)，其相互之间的连接情况为：污水罐(1)通过混合泵(11)与气浮罐(2)上的污水入口管(21)连接，气浮罐(2)上的循环水出口管(22)分成两路，一路和进气分线b(42)汇合通过溶气泵(5)与气浮罐(2)上的循环水进口管(22)连接，一路通过离心泵(7)和喷射器(6)与气浮罐(2)上的释放器(24)连接，气浮循环水出口管(22)通过离心泵(7)与核桃壳过滤器(3)上的进水管(32)连接，核桃壳过滤器(3)上的出水管(34)与反冲洗管(8)和滤后水管(9)连接。

为保证实验数据的准确性，本发明提供了两种可对比的处理工艺，即在相同的条件下将上述溶气气浮工艺改为两种实现方式：一种是通过离心泵(7)与喷射器(6)实现空气与液体的混合，具体为离心泵(7)将循环水冲入喷射器(6)中，与进入喷射器(6)的空气在喷射器(6)中进行混合后，通过设置在气浮罐(2)上的释放器(24)减压释放后产生微小气泡并将微小气泡释放到气浮罐(2)中；另一种是直接通过溶气泵(5)实现空气与液体的混合，具体做法是循环水与空气在溶气泵(5)之前汇合进入溶气泵(5)，溶气泵(5)靠自身的结构将空气与循环水进行混合输送到气浮罐(2)中经减压释放后产生微小气泡。由于两种不同的产生微小气泡的方式，导致气泡粒径的大小也不相同，与污水的结合能力也就不同，处理后水的质量也就不同，在一定程度上可形成鲜明对比。通过多次的实验对比，在整个气浮过程中，溶气水释放到气浮罐(2)中产生的微气泡应被稳定发出并尽可能成为小粒径气泡，所以空气与液体在溶气泵(5)中释出的微气泡粒径应控制在30μm以下。

为保证除油效果更明显，本发明将含油污水入口管(21)开设在气浮罐(2)的侧壁上部位置，溶气水即循环水入口管(27)开设在气浮罐(2)的底部位置，两流体进入气浮罐(2)时形成逆流接触，延长了悬浮物与气泡在气浮罐(2)中的接触时间。气浮罐(2)还包括一个排污管(25)和内设半圆形隔板(23)，并将隔板(23)设置排污管(25)和释放器(24)之间，靠近排污管(25)位置，这样，当两流体进入气浮罐(2)时由于半圆形隔板(23)的阻挡，各自在固定的空间内进行相反方向的流动，更有利于延长接触时间。

在试验室中的设备运行时，最好是可以直观的看到装置的运行情况，这就要求装置要尽量透明并且可以耐压耐腐蚀，本发明中的污水罐(1)、气浮罐(2)及核桃壳过滤器(3)都是由耐压、耐腐蚀的透明材质制作。

实施例1：各取2L的复杂油品与水倒入污水罐(1)中，由混合泵(11)搅拌均匀并将混合液沿着污水入口管(21)进入气浮罐(2)中，同时开启进气分线a(41)和循环水分线b(29)，即外部空气由进气线进入进气分线a(41)与从循环水分线b(29)中出来的循环水一起进入溶气泵(5)，并在溶气泵中加压混合后进入气浮罐(2)上的循环水入口管(27)经过减压释放出微小气泡，在微小气泡上升的过程中与含油污水接触，如此循环，然后启动离心泵(7)将气浮罐内产水经进水管(32)打入核桃壳过滤器(3)进行过滤，在出水管(34)处收集最终产水。最终产水的水质指标见表1：

检测指标	混合后污水	产水
			含油量ppm	97	1.55
浊度NTU	9.97	0.64
			溶解固形物mg/L	594.2	≤17
电导率Us/cm	960	≤28
			全硬度H0 mg/L	500	≤5
SiO2 mg/L	7.6	痕量

实施例2：各取2L的简单油品与水倒入污水罐(1)中，由混合泵(11)搅拌均匀并将混合液沿着污水入口管(21)进入气浮罐(2)中，同时开启进气分线b(42)和循环水分线a(28)，即外部空气由进气分线b(42)进入喷射器(6)与经循环水分线a(28)从离心泵(7)加压中出来的循环水一起进入喷射器(5)，并在喷射器(5)中混合后进入安装在气浮罐(2)上的释放器(24)经过减压释放出微小气泡，在微小气泡上升的过程中与含油污水接触，如此循环，然后启动离心泵(7)将气浮罐内产水经进水管(32)打入核桃壳过滤器(3)进行过滤，在出水管(34)处收集最终产水。最终产水的水质指标见表2：

检测指标	混合后污水	产水
			含油量ppm	97	4.55
浊度NTU	9.97	2.64
			溶解固形物mg/L	594.2	≤23
电导率Us/cm	960	≤34
			全硬度H0 mg/L	500	≤8
SiO2 mg/L	7.6	痕量

相同条件下，通过对不同溶气气浮工艺得到产水指标的对比，可以避免实际生产中不必要的资源浪费，同时也为实际生产提供了可靠的操作参数。

Claims (7)

1.含油污水处理工艺，包括污水制备、溶气气浮工艺和核桃壳过滤工艺，其特征在于：该处理工艺包括以下步骤：首先是含油污水的制备，将油与水按一定比例进行混合；其次是采用溶气气浮工艺处理含油污水，污水从气浮罐侧壁上部进入而加压溶气水产生的微气泡从气浮罐底部进入；然后是核桃壳过滤工艺，气浮罐中产出的水进入核桃壳过滤器进一步过滤净化。

2.实现上述工艺的含油污水处理模拟实验装置，包括污水制备装置、溶气气浮装置和核桃壳过滤装置，其特征在于：本实验装置还包括一个溶气泵(5)、离心泵(7)、释放器(24)和喷射器(6)，其相互之间的连接情况为：污水罐(1)通过混合泵(11)与气浮罐(2)上的污水入口管(21)连接，气浮罐(2)上的循环水出口管(22)分成两路，一路和进气分线b(42)汇合通过溶气泵(5)与气浮罐(2)上的循环水入口管(27)连接，一路通过离心泵(7)和喷射器(6)与安装在气浮罐(2)上的释放器(24)连接，气浮循环水出口管(22)通过离心泵(7)与核桃壳过滤器(3)上的进水管(32)连接，核桃壳过滤器(3)上的出水管(34)与反冲洗管(8)和滤后水管(9)连接。

3.根据权利要求1或2所述的含油污水处理工艺及模拟实验装置，其特征在于：所述溶气气浮工艺可通过两种方式实现：一是通过离心泵(7)与喷射器(6)实现空气与液体的混合；一是直接通过溶气泵(5)实现空气与液体的混合。

4.根据权利要求3所述的含油污水处理工艺及模拟实验装置，其特征在于：所述空气与液体在溶气泵(5)中释出的微气泡粒径控制在30μm以下。

5.根据权利要求2所述的含油污水处理模拟实验装置，其特征在于：所述气浮罐还包括一个排污管(25)和内设半圆形隔板(23)，所述隔板(23)设置排污管(25)和释放器(24)之间，靠近排污管(25)位置。

6.根据权利要求2所述的含油污水处理模拟实验装置，其特征在于：所述核桃壳过滤器(3)还包括一个搅拌器(31)、视镜(35)和滤料(33)。

7.根据权利要求2所述的含油污水处理模拟实验装置，其特征在于：所述的污水罐(1)、气浮罐(2)及核桃壳过滤器(3)都是由耐压、耐腐蚀的透明材质制作。

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