CN101549923B - 通过化学中和处理含油废水的中和器、方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种通过化学中和处理酸性或碱性含油废水的中和器、一种通过化学中和处理酸性或碱性含油废水的方法及系统。该中和器为一管式反应器，包括：第一段，用于将废水的PH值调整至3.5～10.5之间，所述第一段包括第一入口pH计，第一加料口；第二段，用于将废水的PH值调整至6～9之间，所述第二段包括第二入口pH计，第二加料口，以及一出口pH计；其中所述第一段和第二段至少之一还包括一超声混合器，所述超声混合器设置在紧邻第一加料口或第二加料口的后面。所述系统和方法使用该中和器。利用本发明的中和器、方法和系统，可以满足准确、快速、低成本地处理大量酸性或碱性废水的要求。

Description

通过化学中和处理含油废水的中和器、方法和系统

技术领域

本发明涉及石油开采领域，尤其涉及石油开采过程中产生的酸性或碱性含油废水的中和处理的方法以及实施该方法的装置及系统。

背景技术

在油田生产作业过程中，由于洗井、酸化等原因会产生大量的酸性废水或碱性废水，其中产生酸性废水的量更大。这种酸性水的pH值低，水中含油量大。如不进行合适的处理就回注到地下则会对油层产生严重的损害，如果外排到环境中就会对生态环境造成严重的影响，而且会违反相关的环保法规。因此必须先对这种酸性废水或碱性废进行适当的处理，然后再外排或回注。

通常，酸性或碱性废水的处理是采用化学中和法，通过加入碱或者酸将酸性废水或碱性废水的pH值调整到中性或接近中性。虽然酸碱中和反应是非常常见的化学反应，但是将大量的酸性/碱性废水在短时间内均匀、精确地中和至需要的pH值并不是像在试管试验中那样简单。现有技术中，对油田酸性废水或碱性废水进行自动中和的难度很大，主要原因在于：(1)酸碱中和反应具有非线性，特别是在当pH值处于3.5和10.0附近时，酸碱中和反应会产生突跃，即很小的中和剂加入量就会导致pH值发生很大的变化，造成中和反应难于控制的问题。(2)检测仪表在时间上存在滞后的问题，造成最终结果与希望的结果不一致。(3)现有技术中虽然有很多的中和设备，但是都难以满足准确、快速、低成本地处理大量酸性或碱性废水的要求。另外油田的酸性废水中含油量较大，对pH计探头的影响较大。由于油污会污染pH计的探头，导致检测值不准确。以上问题给酸碱中和反应的控制带来了很大的难度。

因此，需要提供改进的中和方法和设备，以便准确、快速、低成本地处理大量酸性或碱性废水。

发明内容

为了解决现有技术存在的缺陷，本发明的一个目的在于提供一种通过化学中和处理酸性或碱性含油废水的中和器，所述中和器为一管式反应器，包括：第一段，用于将废水的PH值调整至3.5～10.5之间，所述第一段包括第一入口pH计，第一加料口；第二段，用于将废水的PH值调整至6～9(优选6.5-8.5)之间，所述第二段包括第二入口pH计，第二加料口，以及一出口pH计；其中所述第一段和第二段至少之一还包括一超声混合器，所述超声混合器设置在紧邻第一加料口或第二加料口的后面。

本发明的一个目的在于提供一种通过化学中和处理酸性或碱性含油废水的方法，所述方法使用权利要求前述的中和器，所述方法包括：第一阶段，在所述中和器的第一段中进行，将废水的PH值调整至3.5～10.5之间；第二阶段，在所述中和器的第二段中进行，将废水的PH值调整至6～9(优选6.5-8.5)之间；其中在管式中和器中利用超声混合器，使废水与中和剂均匀混合，在所述第二阶段，采用间隙式微量控制，加入一次中和剂以后，等待一段时间，让反应充分进行以后再进行下一次检测和加入中和剂。

本发明的前述方法，其中，所述第一阶段包括：a)将酸性或碱性含油废水传送至中和器，利用中和器的第一入口PH计测定废水的PH值，反馈至中央控制系统；b)该中央控制系统根据第一入口PH计测定的PH值确定所需加入中和剂的量，通过第一加料口将中和剂加入中和器与废水混合；所述第二阶段包括：c)利用中和器的第二入口PH计测定废水的PH值，反馈至中央控制系统；d)中央控制系统根据第二入口PH计测定的PH值确定二次加入中和剂所需的量，通过第二加料口将中和剂加入中和器与废水混合；利用中和器末端的出口pH计测量中和后废水的PH值，并将测定的结果传输到中央控制系统，中央控制系统根据反馈的PH信息判断中和器出口的水质是否达标，通过一阀门，达标水排入储水池，不达标水返回废水池。

在根据本发明的方法中，所述中央控制系统根据废水中和的数学模型在所述中和器第二段设置一虚拟pH计，并计算所述虚拟pH计的值，然后判断是否需要再次加入中和剂，如果需要则计算中和剂的量，通过第三加料口将中和剂加入所述中和器中。这样可以解决或至少部分解决仪表滞后的问题。

根据本发明的方法，可以解决中和反应难于控制的问题。

本发明的另一方面提供一种用于通过化学中和处理酸性或碱性含油废水的系统，包括：废水池，用于存储待处理的废水；污水提升泵，用于将待处理的酸性或碱性含油从废水池送入中和器；所述中和器根据本发明的中和器；储水池，用于储存从所述中和器排出的达标废水；至少一个中和剂储罐，用于储存中和剂，所述中和器储罐通过管线与所述中和器的加料口相连；中央控制系统，与污水提升泵、中和剂储罐和所述中和器相连，所述控制所述系统的运行。

在该系统中，还包括一段从所述中和器出口至所述废水池的管线，用于将不达标的废水送回废水池，可选地，所述中央控制系统根据废水中和的数学模型在所述中和器第二段设置一虚拟pH计，并计算所述虚拟pH计的值。

利用本发明的中和器和系统，可以满足准确、快速、低成本地处理大量酸性或碱性废水的要求。

附图说明

图1示出了根据本发明的用于通过化学中和处理酸性或碱性含油废水的系统的示意图，其中控制系统未示出。

图2示出根据本发明的第一实施方式的中和器的结构示意图。

图3示出根据本发明的第二实施方式的中和器的结构示意图。

图4示出一酸碱中和曲线。

图5a为处理前酸性废水原水样的透射电子显微镜照片。

图5b为PH调整到8后的水样透射电子显微镜照片。

具体实施方式

废水的预处理

根据本发明的方法或装置所处理的酸性或碱性含油废水在进入中和器前的水质要求达到含油量≤100mg/l，如果废水中含油量大于100mg/l，需要经过预处理，优选地可以增加一个除油罐(隔油池)或增加一个氧化步骤，在预处理阶段将废水中的浮油或污油去除，使含油量≤100mg/l。如果需要处理废水中含油量≤100mg/l，则可以省略预处理的步骤，直接进行中和处理。

中和步骤

为了处理酸性或碱性含油废水，本发明使用的中和剂可以是强酸和/或强碱，基于成本和环保方面的考虑，实施例中使用盐酸(HCl)和/或氢氧化钠(NaOH)。本领域技术人可以理解，根据需要也可以采用其它常用的酸或碱。

如图1所示。本发明提供一种用于通过化学中和处理酸性或碱性含油废水的系统，包括：废水池1，用于存储待处理的废水；污水提升泵B，用于将待处理的酸性或碱性含油从废水池送入中和器10；所述中和器10为根据本发明的中和器，后面详细说明；储水池4，用于储存从所述中和器排出的达标废水；至少一个中和剂储罐3A、3B、3C、3D，用于储存中和剂，所述中和器储罐通过管线与所述中和器的加料口相连；中央控制系统(图中未示出)，与污水提升泵、中和剂储罐和所述中和器相连，所述控制所述系统的运行。图1中的阀门没有示出。

根据本发明的一个实施方式的中和方法所述方法包括：

第一阶段，在中和器的第一段中进行，将废水的PH值调整至3.5～10.5之间；第二阶段，在所述中和器的第二段中进行，将废水的PH值调整至6～9(优选6.5-8.5)之间；

其中在管式中和器中利用超声混合器，使废水与中和剂均匀混合，在所述第二阶段，采用间隙式微量控制，加入一次中和剂以后，等待一段时间，让反应充分进行以后再进行下一次检测和加入中和剂。

具体的该方法包括以下步骤：

a)使用污水提升泵或其它液体传送装置将酸性或碱性含油废水传送至中和器，在中和器的前端，设置有入口PH计以测定废水的PH值，反馈至中央控制系统。

b)中央控制系统通过入口PH计测定的PH值确定中和所需加入酸/碱的药剂用量，通过加料泵将酸/碱从酸储罐或碱储罐中泵入设置在紧邻入口PH计后面的第一加料口，使药液(即酸或碱)进入中和器与废水(酸性废水或碱性废水)混合；中央控制系统可以是现有的DCS(集散控制系统)通用软件平台，也可以是一般的工控机或微机。

c)酸性/碱性废水在中和器中与碱/酸进行中和反应。

d)中和后的废水进入中和器末端位置，在这里出口PH计测定中和后水的PH值，并将测定的结果传输到中央控制系统，中央控制系统通过反馈的PH信息判断中和后的水质是否达标，达标水排入储水池，不达标水返回废水池。

在含油废水中和处理过程中，采用传统的控制技术来进行pH值的准确控制是非常困难的。本发明根据不同运行阶段的不同特性，采取不同控制方式。在本发明中，中和反应过程可以分为二个阶段。第一阶段：将PH值调整至3.5～10.5之间。第二阶段：将PH值调整至6～9(优选6.5-8.5)之间，并逐步向7.0靠近。

其中，第一阶段PH滞后时间较长，可采用前馈比例积分控制加酸速度。在第二阶段，PH值变化极其灵敏，加入少量甚至微量的中和剂都可能使PH值发生极大的变化。现有的PH计传感器对于小范围PH值变化的灵敏性相对低，响应时间较长。所以在本发明中，在第二阶段采用间隙式微量控制，即加入一次中和剂以后，等待一段时间，让反应充分进行以后再进行下一次检测与控制。等待时间的长短与溶液流速、混合效果等有关，本领域技术人员可以结合实际情况设定等待时间。在第一阶段加酸或者加碱一般只需要加入一次，在第二阶段加中和剂(酸或碱)的次数至少是一次，也可能是两次或三次甚至更多。在第二阶段的检测位置可以是两个或更多，同理中和剂加料口也可以是两个或更多。在第一阶段和第二阶段加酸或者加碱的浓度在不同的加注点可以相同，也可以不同。不同的阶段可以设置不同的目标值。

根据本发明的一个实施例中，在第二阶段优选采用一虚拟PH计。该虚拟PH计并不是真实存在的pH计，而是中央处理系统根据中和模型虚拟的pH计，即根据中和模型计算出在该处的pH值，认为该pH值为虚拟PH计的值。虚拟PH计的设计构思大致如下所述。由于管道中废水的流速很快，pH计(包括在线的pH计)在时间上滞后，导致测量结果不准确。因此，可以事先建立中和器的中和模型，这样可以获得中和器中模拟的在不同时间不同位置的pH值(用出口处的真实pH值校正)。同一种废水可以通过条件变化建立不同的多个模型。

本发明利用中和的原理，使所排放的废水达到或接近中性，其反应方程式是：H⁺+OH^-＝H₂O。中和曲线如图4所示：

从图4的曲线可以看出，PH值在6～9之间时，曲线切线斜率最大。随着PH计和计算机控制技术等的发展，通过建立数学模型实现快速中和反应控制过程已变为现实，且在自适应中和调节领域已广泛应用。基于该中和曲线和本发明的实施例所用的方法，可以根据现有技术建立本发明所用方法初步的中和模型。由于pH的反应时间滞后，会造成该初步的中和模型与实际结果不一致。通过以排出中和器的废水的实测pH值为基准，可以不断地对初步的中和模型进行校正。当中和模型的结果与排出中和器的废水的实测pH值一致时，将该模型作为实际操作的模型。依据该实际操作的模型，计算出虚拟的pH计所在位置的pH值(虚拟的pH计所在位置根据需要人为设定)。可以理解，该虚拟的pH计的pH值不会存在滞后的问题，将其作为计算第三加料口34加料量的依据会比采用实际pH计的值更准确。积累的操作数据越多，实际操作的模型可以校正得越准确，相应的该虚拟pH计的值也会更准确。考虑到反应时间问题，采用虚拟pH计的值会比在线pH计的值或该位置的实际值(可以取样)效果都好。

根据本发明的系统中，所述中央控制系统中可以建立一数据库，数据库中可以储存各种不同含油废水中和数据资料(包括数学模型)，使得在处理一种新的废水时，使控制软件可以根据来水的水质变化自动或人工选择数学模型，从而具有自适应功能。这样解决了自动中和在处理含油废水的应用问题。

本发明采用了探头超声清洗装置，解决了自动中和在处理油田含油废酸水的误差应用问题，消除了废水中油含量对PH计测定值准确性的影响。发明人经过多年的研究改进，可将PH值为0-14的酸碱性废水全部中和到8左右排放，最大处理量可达达200m³/h，排放合格率达98％以上。

本发明中，使用虚拟PH₂取代了传统的中间一级在线PH计，节约了投资，降低了日常维护费用。这样可以解决或至少部分解决仪表滞后的问题。中央控制系统(控制器)采用国际通用标准设计，可与开放的通用软件(例如DCS)平台并网，便于网络化管理。控制器可根据不同废水“自适应中和”调整控制算法，使中和处理装置的处理合格率极大提高，使预调时间(即第一阶段中和)大大降低(可由一般情况的10分钟降低至2分钟)，PH值调节的稳定性大大提高。

实施例1

在根据本发明的第一实施例中，酸性含油废水的中和步骤如下：

参见图2，在该实施例中，将酸性废水通过污水提升泵送入一中和器10。本发明使用的中和器可以是一个圆筒形管式反应器(不局限于圆筒形)。该管式反应器包括两段，第一段用于进行第一阶段的中和反应，第二段用于进行第二阶段的中和反应。在中和器第一段的前端(入口端)有入口PH计20测定进水PH值。中和剂采用NaOH和/或HCl，通过设置在紧邻入口PH计20后面的第一加料口30加入到中和器中。中和剂用量由中央控制系统(例如DCS系统或其它现有的控制平台，图中未示出)根据入口PH计的测定结果以及其它参数(例如废水流速、加碱速度、中和的目标pH值等)，结合在数据库中的数学模型计算。用于本发明的中和器10的第一段带有一个第一超声混合器40(为清楚显示中和器的结构用虚线表示)，通过此超声混合器，使废水与中和剂充分混合。另外，通常进行中和反应的温度为常温。加料口与中和剂储罐相连，控制系统控制中和剂储罐管线上的阀门。

现有技术中的中和器包括釜式反应器或管式反应器。一般釜式反应器采用搅拌器搅拌，但是难以连续生产；管式反应器可以通过提高流体的流速或通过导向板提高混合效率而不单独设置搅拌设施。本发明中的不同实施方式的中和器都可以设置超声混合器，这样可以在不增加设备复杂程度的情况下大幅度提高混合的均匀性。通过中和器中的超声混合器，中和剂和酸性废水充分混合。超声混合器是在管道外壁安装超声波发生器，由超声波发生器发射超声波，超声波在液体中沿声的传播方向而产生流动的现象称为直进流。一般声波强度在0.5w/cm2时肉眼能看到直进流，垂直于震动面产生，流速为10cm/s。通过此直进流液体被搅拌，并且产生对流，使酸/碱药剂与废水进行混合。传统的管式反应器可以用于本发明。但是本发明中优选使用设置有超声混合器的中和器。在反应的第一阶段(对应中和器的第一段)，将PH值调整至3.5以上。在此阶段可以使用第一浓度的碱液，即采用市售浓度的碱液，例如大约90％、80％、60％或30％等的氢氧化钠。

在中和器的第二段(图2中的中和器中间的法兰是第一段和第二段的分界)，设置有第二入口PH计24，用以测定第一次(第一阶段)中和后的废水的PH值，该pH计后面设置有第二加料口32。中央控制系统根据第一次中和后的废水的PH值，计算二次加料(第二阶段)的量。第二加料口处可选地设置另一第二超声混合器42。在根据该实施例的一个变形例中，在pH计24附近可设置一段弯管，以改变管道的方向，进而通过弯管促进流体混合。

在第二阶段的反应中(对应中和器的第二段)，将PH值调整至6～9(优选6.5-8.5)之间，最好调整至8.0附近。由于第二阶段PH值变化极其灵敏，加入少量甚至微量的中和剂都可能使PH值发生极大的变化，因此第二阶段加入的中和剂的浓度(第二浓度)可以与第一阶段加入的碱液的浓度相同也可以更低，即第二浓度可以低于第一浓度。当然，如果待处理的酸性废水的酸性不是特别强(例如pH值大于2)，在第一阶段和第二阶段采用相同浓度的碱液(例如30％的氢氧化钠)可以使计算简化。

在中和器的末端，设置出口PH计22测定出水PH值，测定的结果反馈给中央控制系统，中央控制系统通过反馈回的结果，判断中和后的水质是否达标。利用一切换阀门(图中未示出)或者一中间储水池(图中未示出)，达标的水通过管道排入储水池，不达标的水通过另一管道(图中未示出)返回废水池。该实施例中可以以100m³/h的速度处理酸性废水。如果采用中间储水池，从中和器10排出的废水无论是否达标先进入中间储水池，然后再通过阀门将废水送至储水池或废水池。

在一优选实施方式中，中和器上可以设置超声清洗机(图中未显示)对PH计探头进行清洗。该超声清洗机可以采用市售的产品，安装在中和器壁靠近pH计的位置，向pH计发射超声波，利用废水作为清洗介质。这样可以使pH计附着的油污减少，提高测量精度，有助于解决测量结果滞后的问题。

说明：按照一般标准pH值在6.5-8.5范围内属于中性废水，可以排放，否则为不达标。为了便于实验操作，合格废水与不合给废水均排入储水池，实验后再返回废水池。根据实施例1，对酸性废水中和进行了9次试验，实验1至4是比较实验，实验5至9是本发明的效果实验。实验5至8中，第一加料口加入的是浓度为90％的氢氧化钠，第二加料口加入的是浓度为30％的氢氧化钠；实验5至8(包括比较实验4)中第一超声混合器和第二超声混合器均正常开启。实验9中第一、第二加料口加入的都是浓度为30％的氢氧化钠。结果如表1-1所示。

实验1至4是比较实验，实验条件与本发明的效果基本相同，但是，比较实验1中第一超声混合器和第二超声混合器均不开启；比较实验2中不开启第一超声混合器，而开启第二超声混合器；比较实验3中开启第一超声混合器，而不开启第二超声混合器；比较实验4中第一加料口、第二加料口加入的都是浓度为90％的氢氧化钠。

表1-1

编号	入口PH计	第一阶段目标pH值	PH计24	第二阶段目标pH值	出口PH计	储水池现场取样(入池前)
							实验1(比较)	2.0	4.5	3.9	8.0	8.9	9.2
实验2(比较)	1.0	4.5	3.8	8.0	8.7	8.9
							实验3(比较)	2.0	4.5	4.1	8.0	8.6	8.9
实验4(比较)	1.8	4.5	4.1	8.0	9.6	9.8
							实验5	1.2	4.5	4.3	8.0	8.3	8.5
实验6	1.8	5.0	5.4	8.0	8.2	8.4
							实验7	2.8	5.0	5.3	8.0	7.8	8.1
实验8	2.8	5.0	5.3	8.0	8.1	8.1
							实验9	2.8	5.0	5.1	8.0	8.2	8.3

上述结果说明，开启超声混合器，中和效果更好。第一、第二加料口都加入高浓度中和剂，中和结果波动大。根据本发明的实验，效果较好，可以得到达标的中性废水。该实施例中普遍存在检测仪表滞后的问题。

处理后废水达到的指标见表1-2。

表1-2

编号	pH	透光率	CODcr(mg/L)	悬浮物(mg/L)	石油类(mg/L)
						实验1(比较)	9.2	95％	350	2.0	7.0
实验2(比较)	8.9	95％	345	2.0	6.0
						实验3(比较)	8.9	96％	345	2.5	6.5
实验4(比较)	9.8	95％	350	2.0	6.2
						实验5	8.5	95％	330	2.0	6.0
实验6	8.4	97％	320	2.0	6.0
						实验7	8.1	98％	300	1.0	5.0
实验8	8.1	98％	310	1.0	5.0
						实验9	8.3	97％	320	2.0	6.0

实施例2

参见图3，在该实施例中，中和器包括第一段和第二段。酸性废水由提升泵提升至管式中和器10的第一段，以进行第一阶段中和。在中和器的入口安装有入口PH计20(探头插入管道中)，在PH计20后安装有第一加料口。图中显示第一加料口与三个中和剂储罐30A、30B、30C相连，这些加料口也可以沿管道的径向设置。其中储罐30A、30B是与不同浓度的碱储罐，30C是酸储罐。PH计20用于监测原始废水的PH值，根据此PH值和第一目标pH值由中央控制器计算第一加料口的加药量，以便将废水的PH值向第一阶段目标pH值调节(3.5～10.5)。在第一加料口后面设置有第一管道混合器40(图中未示出实物，混合器为管道外壁安装的超声波发射器)，使反应均匀。

经过第一阶段中和的水进入中和器的第二段进行第二阶段中和。在第二段的开始处出安装有第二入口PH计24(该PH计24前面的法兰F2是第一、二段的分界)，在中间PH计24后设置有第二加料口。图中显示第二加料口与三个中和剂储罐32A、32B、32C相连，设置方式与第一加料口基本相同，但中和剂的浓度可以与第一阶段相同也可以不同。该PH计24监测第一阶段中和后进入第二阶段的废水的PH值(通常与设定的第一阶段目标pH值会有偏差)。根据此PH值由中央控制器控制第二加料口的加药量，以便将将废水的PH值向第二阶段目标pH值调节(6～9，优选6.5-8.5)。在第二加料口后面设置有第二管道混合器42(图中未示出实物)。可选地，在第二加料口与第二管道混合器之间可设置一段弯管，以便通过改变管道走向来增加废水流动速度并使管道立体布置而节省管道所在平台的空间。该中和器的第二段可以分为两个部分，第一部分包括第二入口PH计24、第二管道混合器，直到法兰F6，法兰F6后面为第二部分。该第二部分包括第三管道混合器44。第二管道混合器与第三管道混合器之间可选地设置有补充PH计和补充加料口(图中未显示)。可选地在第三管道混合器所在范围内，可由一虚拟PH计根据前面检测的数据和中央控制器内的废水中和模型提供的数据提供一虚拟pH值。如果有，第二管道混合器与第三管道混合器之间的补充PH计可用于与虚拟PH计的数值进行比较或相互校正。根据虚拟PH计提供的PH值，中央控制器计算在第三管道混合器后面的第三加料口34加入的中和剂的量。如果虚拟PH计提供的PH值已经合格，则不需要再从第三加料口34加入中和剂。利用该虚拟PH计，可以解决或至少部分解决pH计的测量值滞后的问题。第三管道混合器后也设置了一段弯管，第三加料口34就设置在弯管上。弯管后面的管道上出口pH计26，出口pH计前面或后面可选地设置一流量计60。出口pH计26监测中和后的水是否达标，达标的水通过管道(图中未示出)排入储水池，不达标的水通过另一管道(图中未示出)返回废水池。可选地，处理后的水是进入储水池还是返回废水池由一阀门50控制。在一优选实施方式中，中和器上可以设置超声清洗机(图中未显示)对pH计探头进行清洗。图3中F1至F10为管道的连接法兰。阀门50与一段短管P1相连，以便于检修时拆装阀门。

流量计60设置在具有第三加料口34的弯管之后和出口pH计26之前，这样的设计使通过第三加料口34加入的中和剂与废水在弯管和流量计的作用下更均匀的混合，无需另外设置混合器。该流量计60除了应具有计量功能外，优选具有促进流体混合的作用，例如文秋里流量计、孔板流量计、转子流量计等都可用于本发明。图3中所示中和器管道通过两个180度的弯管沿垂直于地面的方向设置为S形，该中和器的管道也可以水平设置或部门垂直设置部分水平设置。

利用实施例2中提供的中和器和中和方法，经过初步实验发现，三个管道混合器均开启时效果最好；当开启第一管道混合器并同时开启第二、第三混合器中的一个时效果次之，结果基本稳定，可以满足需要；只开启一个混合器时中和后的废水不稳定，有时会出现不达标的情况，所以优选开启至少一个管道混合器。根据实施例2，对酸性废水中和进行了10次试验。实验条件如表2-0所示，实验1至3不采用虚拟pH值在第三加料口34加料。第一加料口加入的是浓度为30％的氢氧化钠，第二加料口加入的也是浓度为30％的氢氧化钠；实验4至6在第三加料口34加入浓度为30％的氢氧化钠，实验7至8在第三加料口34加入浓度为10％的氢氧化钠。实验9至10在第三加料口34加入浓度为10％的盐酸(先将废水调至碱性然后再调至中性)。最终pH值从储水池在废水入池前现场取样。各实验的操作条件如表2-0所示，实验结果如表2-1所示。

表2-0

表2-1

编号	入口PH计	第一阶段目标pH值	中间PH计	第二阶段目标pH值	虚拟PH计	出口PH计	最终pH值
								实验1	2.0	4.5	4.3	8.0	无	8.3	8.3
实验2	1.0	4.5	4.7	8.0	无	8.2	8.3
								实验3	1.8	4.5	4.2	8.0	无	8.3	8.2
实验4	2.2	4.5	4.3	8.0	8.2	8.1	8.1
								实验5	1.2	4.5	4.1	8.0	8.2	8.1	8.1
实验6	2.2	5.0	5.3	8.0	8.1	8.1	8.1
								实验7	2.2	5.0	5.2	8.0	8.0	8.0	8.0
实验8	2.8	5.0	5.3	8.0	7.8	7.9	7.9
								实验9	3.1	5.0	4.5	8.0(9.5)	9.7	8.0	8.0
实验10	2.2	5.0	5.2	8.0(9.5)	9.6	8.1	8.1

处理后废水达到的指标见表2-2。

表2-2

编号	pH	透光率	CODcr(mg/L)	悬浮物(mg/L)	石油类(mg/L)
						实验1	8.3	97％	320	2.0	6.1
实验2	8.3	97％	320	2.0	6.0
						实验3	8.2	97％	315	1.8	6.0
实验4	8.1	98％	310	1.6	5.0
						实验5	8.1	97％	315	2.0	5.6
实验6	8.1	97％	320	2.0	5.4
						实验7	8.0	98％	300	1.0	5.0
实验8	7.9	98％	310	1.0	5.0
						实验9	8.0	97％	300	2.0	6.1
实验10	8.1	97％	300	2.0	6.0

上述结果说明，根据实施例2的实验中和后的结果较好，而且基本上解决了仪表滞后的问题(出口pH值与最终pH值基本相同)。经过上百次实验，根据本发明中和后的废水pH值范围基本在7.8-8.3之间。如果以一般标准pH值在6.5-8.5范围内属于中性废水，根据本发明的合格率在98％以上。在合格的范围内，pH值在7.8-8.3的结果可以达到95％以上。

另外，本申请的发明人发现，随着PH值的升高废水中含油量、固体悬浮颗粒、CODcr的含量逐渐降低，当PH调整至8时废水中的废水的含油量、固体悬浮物、CODcr等指标已经达到了回注水的水质要求。参见表2-1的试验结果。

表2-1、PH对酸水水质影响

PH	含油量(mg/l)	固体悬浮物含量(mg/l)	CODcr(mg/l)
				2	58	1.42	2246
5	35	1.42	1476
				7	12	1.28	320
8	6	1.28	300

废酸水PH升高时，废酸水的CODcr的含量是随着PH的升高而降低的，对此实验现象我们特别对水样做了透射电镜分析，以来探讨分析PH变化对去除CODcr的微观机理。

图5a为处理前酸性废水原水样的透射电子显微镜照片，从照片上可以看到，原水样中各种有机成分分子均匀分散在水中。图5b为PH调整到8后的水样透射电子显微镜照片(图5b的水样来自实施例2实验7，因为相似，本发明其它实验的水样的照片未提供)。，从图5b的照片上可以看到，有很多大的絮团颗粒这是由于加入了碱液，形成了了大量的小絮团，这种小絮团对水中的各种有机成分有很强的吸附、网捕作用，形成了大絮团沉淀。各种有机成分被吸附，形成沉淀后在宏观上就表现为CODcr值降低，而由于酸碱中和形成的这种小絮团的吸附量是一定的，所以在宏观上表现为CODcr降低到一定程度就不再随着PH的升高而降低。因此，同时考虑中和与降低COD值两个方面，优选使中和后废水的最终pH值达到8.0左右。所以本发明优选最终pH值在6.5-8.5范围内，最优选pH值在7.8-8.3范围内。

如果不冲突，本申请的不同实施例以及实施例中的特征可以相互组合。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的技术构思和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种通过化学中和处理酸性或碱性含油废水的中和器，所述中和器为一管式反应器，包括：

第一段，用于将废水的pH值调整至3.5～10.5之间，所述第一段包括第一入口pH计(20)，第一加料口(30)；

第二段，用于将废水的pH值调整至6.5-8.5之间，所述第二段包括第二入口pH计(24)，第二加料口(32)，以及一出口pH计；

其中所述第一段和第二段至少之一还包括一超声混合器(40，42)，所述超声混合器设置在紧邻第一加料口(30)或第二加料口(32)的后面。

2.根据权利要求1所述的中和器，其中所述第一段和第二段分别包括一超声混合器(40，42)。

3.根据权利要求1或2所述的中和器，其中所述第二段分为第一部分和第二部分，所述第一部分包括所述第二入口pH计(24)、所述第二加料口(32)，以及第二超声混合器；所述第二部分包括一第三超声混合器、第三加料口(34)、以及出口pH计。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的中和器，其中所述出口pH计前设置有一流量计(60)，所述出口pH计后面设置有一短管(P1)以及一阀门(50)。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的中和器，其中所述第二段包括至少一个弯管，以改变中和器的管道的方向，所述中和器的管道可通过两个180°弯管垂直设置、水平设置或部分垂直设置部分水平设置。

6.一种通过化学中和处理酸性或碱性含油废水的方法，所述方法使用权利要求1至5中任一项所述的中和器，所述方法包括：

第一阶段，在所述中和器的第一段中进行，将废水的pH值调整至3.5～10.5之间；

第二阶段，在所述中和器的第二段中进行，将废水的pH值调整至6.5-8.5之间；

其中在管式中和器中利用超声混合器，使废水与中和剂均匀混合，

在所述第二阶段，采用间隙式微量控制，加入一次中和剂以后，等待一段时间，让反应充分进行以后再进行下一次检测和加入中和剂。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，

所述第一阶段包括：a)将酸性或碱性含油废水传送至中和器，利用中和器的第一入口pH计测定废水的pH值，反馈至中央控制系统；b)该中央控制系统根据第一入口pH计测定的pH值确定所需加入中和剂的量，通过第一加料口将中和剂加入中和器与废水混合；

所述第二阶段包括：c)利用中和器的第二入口pH计测定废水的pH值，反馈至中央控制系统；d)中央控制系统根据第二入口pH计测定的pH值确定二次加入中和剂所需的量，通过第二加料口将中和剂加入中和器与废水混合；

利用中和器末端的出口pH计测量中和后废水的pH值，并将测定的结果传输到中央控制系统，中央控制系统根据反馈的pH信息判断中和器出口的水质是否达标，通过一阀门，达标水排入储水池，不达标水返回废水池。

8.根据权利要求6或7所述的方法，还包括，所述中央控制系统根据废水中和的数学模型在所述中和器第二段设置一虚拟pH计，并计算所述虚拟pH计的值，然后判断是否需要再次加入中和剂，如果需要则计算中和剂的量，通过第三加料口将中和剂加入所述中和器中。

9.一种用于通过化学中和处理酸性或碱性含油废水的系统，包括：

废水池，用于存储待处理的废水；

污水提升泵，用于将待处理的酸性或碱性含油废水从废水池送入中和器；

所述中和器为根据权利要求1至5中任一项所述的中和器；

储水池，用于储存从所述中和器排出的达标废水；

至少一个中和剂储罐，用于储存中和剂，所述中和器储罐通过管线与所述中和器的加料口相连；

中央控制系统，与污水提升泵、中和剂储罐和所述中和器相连，所述中央控制系统控制处理酸性或碱性含油废水的系统的运行。

10.根据权利要求9所述的用于通过化学中和处理酸性或碱性含油废水的系统，还包括一段从所述中和器出口至所述废水池的管线，用于将不达标的废水送回废水池。

11.根据权利要求10所述的用于通过化学中和处理酸性或碱性含油废水的系统，其中，所述中央控制系统根据废水中和的数学模型在所述中和器第二段设置一虚拟pH计，并计算所述虚拟pH计的值。

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