CN102139969A - 乳化油废水处理系统及其废水处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种乳化油废水处理系统，其包括外置水平串联连接的管式膜组件，所述每个管式膜组件内置若干根管式超滤膜元件，管式超滤膜元件的内径为5-12mm。本发明还提供了乳化油废水处理工艺，待处理的乳化油废水经过平衡池调节后，进入反应池，反应池和外置的管式超滤膜组件对废水进行连续循环处理，最终清水滤出。本发明的乳化油废水处理系统，结构简单、占地面积小、成本低，相应的处理工艺处理乳化油废水效率高。

Description

乳化油废水处理系统及其废水处理工艺

技术领域

本发明涉及一种乳化油废水处理系统及其废水处理工艺。

背景技术

按照国际海事组织MEPC107(49)排放标准，所有远洋船舶舱底含油污水，必须达到小于15PPM的排放标准。通常含油压仓污水处理技术，有重力分离法、吸附分离法、化学破乳法，这些方法存在设备体积庞大、能耗高、处理时间长、出水水质差等缺点，并且对于含油浓度较小如1％-3％时，如果使用化学药剂破乳，成本很高，一般需要浓缩后处理。近年来也有人采用膜处理工艺，主要包括管式陶瓷膜、管式金属膜、中空纤维膜等技术，膜技术比较传统方法，具有出水水质好、设备体积大幅缩小、处理时间短等特点，尤其是设备体积小，对占地狭小的船舱结构意义十分重大。管式陶瓷膜和管式金属膜处理效果最好，但最大的缺点是膜价格太昂贵，实际应用中难以大规模应用。其中高分子材料的中空纤维膜技术十分引人注目，该技术具有投资成本低、设备体积更小、运行成本也较低等特点，可能是未来关注的主要技术，但该技术在实际应用中有几个明显的缺点，一是很容易膜堵塞，二是膜丝易断，三是清洗困难。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种结构简单、处理效率高、不易堵塞、不断丝的乳化油废水处理系统及其废水处理工艺。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种乳化油废水处理系统，包括平衡池、反应池和水平放置的管式膜组件，所述管式膜组件内设有若干根水平放置、平行排布的管式超滤膜元件，所述平衡池的上部设有平衡池进水口，所述平衡池的下部和反应池的上部设有连通的第一进水管道，所述平衡池的底部设有第一浓缩液出口，所述反应池的底部设有第二浓缩液出口，所述反应池的下部设有反应池出水口，所述反应池出水口和管式膜组件之间连有第二进水管道，所述第二进水管道上依次连有第一细格栅、第二进水泵和循环泵，每根管式超滤膜原件的左端入口与第二进水管道相连通，每根管式超滤膜元件的右端出口与所述反应池之间设有相连通的第一回流管道，每根管式超滤膜元件的右端出口与所述第二进水管道之间设有相连通的第二回流管道，所述第一回流管道和第二回流管道相连通，所述每根管式超滤膜元件的内径为5-12mm，所述管式膜组件上设有滤出清水出口。

优选地，管式膜组件为多根，所述多根管式膜组件之间相互平行水平放置，每根管式膜组件的端部分别与其相邻的两根管式膜组件的一个端部通过U型弯头串联连接，整体呈螺旋状排布。

进一步地，所述每根管式膜组件外壳的材料为玻璃钢或PVC。

优选地，所述第一进水管道上连有第一进水泵。

优选地，所述平衡池进水口处还设有小于或等于1mm的第二细格栅。

优选地，还包括一清洗水箱，所述清洗水箱通过第一清洗水管与第一回流管道相连接、第二清洗水管与第二进水管道相连接，所述第一清洗水管和第二清洗水管上分别设有阀门，所述第二清洗水管上还设有清洗泵。

优选地，所述每根管式超滤膜元件包括支撑层和涂覆于支撑层内表面的有机高分子滤膜层，所述支撑层采用聚酯工业微滤无纺布缠绕而成，所述有机高分子滤膜层材料为聚醚砜或聚砜或聚偏氟乙烯。

优选地，所述每根管式超滤膜元件表面的有机高分子滤膜层的滤膜表观孔径为0.01-0.03微米的超滤范围。

本发明还提供了一种乳化油废水处理工艺，其包括以下步骤：

1)待处理乳化油废水进入平衡池内，进行水质和水量的平衡调节，比重较大的物体沉入平衡池底并排出；

2)平衡后的乳化油废水进入反应池，一部分废水从反应池出来经细格栅过滤，另一部分从反应池底排出；

3)过滤后的废水经过循环泵在2-5m/s的错流速度下进入水平放置的管式超滤膜元件，清水透过管式超滤膜元件向外渗透后被导出，留在管式超滤膜元件内的浓缩液一部分被回流至反应池内，另一部分通过回流管道，与经细格栅过滤后的废水混合后，经过循环泵再次循环进入管式超滤膜元件，管式超滤膜元件内径为5-12mm，反应池中的乳化油废水维持在不超过25％的浓度；

4)从平衡池底和反应池底排出的乳化油浓缩液被回收处理。

优选地，还包括在乳化油废水进入平衡池前先用小于或等于1mm第二细格栅过滤的步骤。

优选地，还包括对管式超滤膜元件进行化学清洗的步骤，所述化学清洗的频率为每周一次，化学清洗试剂为柠檬酸或次氯酸钠溶液。

优选地，步骤4)中的乳化油浓缩液处理时采用破乳的方法。

本发明的乳化油废水处理系统，结构简单、成本低、占地面积小、处理效率高，膜不易堵塞，并且管式超滤膜元件的寿命长。本发明的乳化油废水处理工艺，采用连续进水、连续出水的连续运行模式，并采用水平放置、平行排布的管式超滤膜元件，其处理效率高、清洗检修方便。

附图说明

图1为本发明乳化油废水处理系统结构示意图。

图2为本发明多个管式膜组件的连接方式。

图3为本发明乳化油废水处理工艺流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的方案进一步说明。

如图1所示的乳化油废水处理系统，包括平衡池1、反应池2和水平放置的管式膜组件3，管式膜组件3内设有若干根水平放置、平行排布的管式超滤膜元件4，平衡池1的上部设有平衡池进水口5，平衡池1的下部侧壁上设有第一出水口6，反应池2的上部设有第二进水口7，反应池的下部侧壁上设有反应池出水口8，第一出水口6和第二进水口7之间连有第一进水管道9，反应池出水口8和管式膜组件3之间连有第二进水管道10，第一进水管道9上连有第一进水泵11，第二进水管道10上依次连有400-800微米的第一细格栅12、第二进水泵13和循环泵14，每根管式超滤膜元件4的左端入口与第二进水管道10相连通，每根管式超滤膜元件4的右端出口与反应池2之间设有相连通的第一回流管道15，每根管式超滤膜元件4的右端出口与第二进水管道10之间设有相连通的第二回流管道16，第一回流管道15和第二回流管道16相连通，每根管式超滤膜元件4的内径为5-12mm，可有效防止乳化油废水在过滤中堵塞管式超滤膜元件4，管式膜组件3上设有滤出清水出口17。

如图2所示，管式膜组件3为多根，多根管式膜组件3之间相互平行水平放置，每根管式膜组件3的端部分别与其相邻的两根管式膜组件的一个端部通过U型弯头23串联连接，整体呈螺旋状排布，管式膜组件3间采用特制的弯头联接，由一个框架支撑，组件盘绕，以降低占地空间。每根管式膜组件的外壳材料为玻璃钢或PVC。

如图1所示，平衡池1底部设有第一浓缩液出口18，反应池2底部设有第二浓缩液出口19。

如图1所示，平衡池进水口处还设有小于或等于1mm的第二细格栅20。

如图1所示，还包括一清洗水箱21，清洗水箱21通过第一清洗水管与第一回流管道15相连接、第二清洗水管与第二进水管道10相连接，第一清洗水管和第二清洗水管上设有阀门，第二清洗水管上还设有清洗泵22。

每根管式超滤膜元件4包括支撑层和涂覆于支撑层内表面的有机高分子滤膜层，支撑层采用聚酯工业微滤无纺布缠绕而成，有机高分子滤膜层材料为聚醚砜或聚砜或聚偏氟乙烯，管式超滤膜元件使用无纺布作为支撑层，强度高，可耐压超过10公斤压力，避免了纤维膜断丝的问题；管式超滤膜元件的膜表面主要采用表观孔径为0.01-0.03微米的超滤材料，厚度约40-50微米，过滤通量比管式陶瓷膜和管式金属膜高，错流压力也大大降低，价格远远低于管式陶瓷膜和管式金属膜，降低了设备成本和运行压力。本发明的管式超滤膜元件内径可设计成4mm、6mm、8mm、10mm、12mm等，但在乳化油废水中常用内径为10mm和12mm。管式膜组件通常为6英寸、8英寸、10英寸等，长度3-4米。

本发明乳化油废水处理系统采用高速错流内压式过滤模式，对一个日处理量70m3/d系统，一些具体的设计参数如下：进水格栅1.0mm；超滤膜系统初始过滤通量100LMH；所需管式超滤膜总面积96m2；管式超滤膜元件内径12mm；采用8支管式膜组件，每支管式膜组件3面积12m2；错流表面流速4m/s；系统采用2路设计，每路4支膜组件；每支膜组件运行压力0.6bar；单路系统压力降2.6bar；循环流量149m3/h；循环泵14功率20KW；第二进水泵13流量10m3/h；第二进水泵13压力2bar；第二进水泵13功率0.7KW；清洗泵22流量37m3/h；清洗泵22压力3bar；清洗泵22功率3.9KW。

本发明系统中的其他运行参数如下：待处理的废水乳化油含油浓度约1-3％；初始过滤通量100LMH，该系统运行1周后，过滤通量降为20LMH，此时乳化油含油浓度被浓缩为不超过25％，大部分运行时间，通量稳定在36LMH左右；系统中管式超滤膜元件优选采用了12mm设计，主要考虑到堵塞可能；2路超滤系统，每路4支管式膜组件，预留2根空管备用；系统采用连续运行方式，反应池底部的第二浓缩液出口也在不断排出浓缩液，并且其排出量可调节，确保反应池中乳化油浓度不超过25％，以避免破乳污染膜表面(根据经验乳化油浓度一般在28％-30％左右发生破乳现象，乳化油破乳后，产生的游离态油污，可能极大伤害膜表面，使其丧失过滤性能，而且很难通过清洗恢复)；系统正常运行一周后，使用0.5％左右的柠檬酸或次氯酸钠溶液清洗管式超滤膜元件；本发明的处理出水含油浓度小于5ppm(约0.0005％的含油浓度)。

本发明的乳化油废水处理系统，堆积密度高、出水水质优量、设备体积小、结构简单、不易堵塞、无断丝问题。

本发明还提供了一种乳化油废水处理工艺，如图3所示，其包括以下步骤：

1)待处理乳化油废水(含油浓度约1-3％)用小于或等于1mm第二细格栅20过滤，

2)步骤1)过滤后的废水进入平衡池1内，通过水力停留一段时间，进行水质和水量的平衡调节，比重较大的物体沉入平衡池1底，通过第一浓缩液出口18排出；

3)平衡后的废水进入反应池2，一部分废水经反应池出水口8出来经400-800微米的细格栅过滤，另一部分通过第二浓缩液出口19排出；

4)步骤3)过滤后的废水经过循环泵在2-5m/s的错流速度下进入水平放置的管式超滤膜元件4，清水透过管式超滤膜元件4向外渗透后被导出，留在管式超滤膜元件4内的浓缩液一部分被回流至反应池2内，另一部分通过回流管道16，与第一细格栅12过滤后的废水混合后，经过循环泵14再次循环进入管式超滤膜元件4，管式超滤膜元件4内径为5-12mm，反应池2中的乳化油废水维持在不超过25％的浓度。

5)从第一浓缩液出口18和第二浓缩液出口19排出的乳化油浓缩液被回收处理，经过平衡池1或反应池2浓缩后的乳化液，一般含油浓度都较高，比如在25％-30％左右，这时可以使用化学药剂或其他方法进行破乳，破乳使用的方法通常为：投加化学破乳剂对乳化油破乳，使胶体状的乳化油变成自由分离的浮油，再采用气浮设备使浮油上浮，再在反应器液面使用撇油设备、或泡沫吸油设备将浮油去除，再焚烧，处理后的废水一般水量和油浓度都很小，可以纳管排放。

系统每运行1周后，对管式超滤膜元件进行化学清洗，化学清洗试剂为0.5％柠檬酸或次氯酸钠溶液。

本发明的乳化油废水处理工艺流程解释如下：收集的待处理乳化油废水经过第二细格栅20(小于或等于1mm)后进入平衡池1，污水较大的颗粒被第二细格栅20去除(预防在进入超滤系统时划伤膜表面)。在平衡池1中，水质和水量被均化，比重较大的物体沉入平衡池底后经第一浓缩液出口18排出。在平衡池1中，乳化油浓度一般在3-5％，平衡后的废水由第一进水泵11泵入反应池2，在反应池中，乳化油浓度被浓缩至不超过25％，反应池2内的废水一部分被第二进水泵13引入管式膜组件3，在进入管式超滤膜元件4前，使用500微米的第一细格栅12去除较大颗粒，防止高速错流下膜表面的划伤，之后乳化油废水经过循环泵14在4m/s的错流速度下，经管式超滤膜元件4过滤，滤出清水经出水口17排出，出水油浓度小于5ppm，留在管式超滤膜元件4内的浓缩液经第一回流管道15回到反应池2内。在反应池2的底部设有第二浓缩液出口19，还有一部分乳化油废水从该第二浓缩液出口19排出，若检测到反应池2中的乳化油浓度有持续升高到临界值(25％)时，可调节第二浓缩液出口19处的排出量，来确保反应池2中的乳化油废水维持在不超过25％的浓度，以防止破乳现象发生。大约1周后，利用清洗水箱21中的化学药剂(清洗水箱21中的清洗溶液水温维持在40-45度左右，提高清洗效果)，清洗被污染的膜表面，恢复过滤通量和膜性能。本工艺设计成连续处理，所有操作使用PLC自动控制。乳化油废水处理系统运行时，第一回流管道15和第二回流管道16上的阀门，以及第一进水管道9、第二进水管道10上的阀门均处于打开状态，第一清洗水管和第二清洗水管上的阀门均关闭，当进行清洗时，各管道上的阀门状态与之相反。

本发明的乳化油废水处理系统，以外置管式膜组件(包含管式超滤膜元件)作为核心部分，配备1mm细格栅、平衡池、进水泵、反应池、清洗水箱、循环泵、清水池、出水泵、传感器、电磁阀、PLC电控等设备，组成了一个完整的乳化油废水处理系统，该系统成本低廉、体积小巧，处理出水可以达到国际海事组织MEPC107(49)乳化油浓度小于15PPM排放标准，完全可以用于远洋船舶舱底含油污水处理。

Claims (12)

1.一种乳化油废水处理系统，其特征是：包括平衡池(1)、反应池(2)和水平放置的管式膜组件(3)，所述管式膜组件(3)内设有若干根水平放置、平行排布的管式超滤膜元件(4)，所述平衡池(1)的上部设有平衡池进水口(5)，所述平衡池(1)的下部和反应池(2)的上部设有连通的第一进水管道(9)，所述平衡池的底部设有第一浓缩液出口(18)，所述反应池的底部设有第二浓缩液出口(19)，所述反应池(2)的下部设有反应池出水口(8)，所述反应池出水口(8)和管式膜组件(3)之间连有第二进水管道(10)，所述第二进水管道(10)上依次连有第一细格栅(12)、第二进水泵(13)和循环泵(14)，每根管式超滤膜元件(4)的左端入口与第二进水管道(10)相连通，每根管式超滤膜元件(4)的右端出口与所述反应池(2)之间设有相连通的第一回流管道(15)，每根管式超滤膜元件(4)的右端出口与所述第二进水管道(10)之间设有相连通的第二回流管道(16)，所述第一回流管道(15)和第二回流管道(16)相连通，所述每根管式超滤膜元件(4)的内径为5-12mm，所述管式膜组件(3)上设有滤出清水出口(17)。

2.根据权利要求1所述的乳化油废水处理系统，其特征是：管式膜组件(3)为多根，所述多根管式膜组件(3)之间相互平行水平放置，每根管式膜组件(3)的端部分别与其相邻的两根管式膜组件的一个端部通过U型弯头(23)串联连接，整体呈螺旋状排布。

3.根据权利要求2所述的乳化油废水处理系统，其特征是：所述每根管式膜组件(3)外壳的材料为玻璃钢或PVC。

4.根据权利要求1所述的乳化油废水处理系统，其特征是：所述第一进水管道(9)上连有第一进水泵(11)。

5.根据权利要求1所述的乳化油废水处理系统，其特征是：所述平衡池进水口(5)处还设有小于或等于1mm的第二细格栅(20)。

6.根据权利要求1所述的乳化油废水处理系统，其特征是：还包括一清洗水箱(21)，所述清洗水箱(21)通过第一清洗水管与第一回流管道(15)相连接、第二清洗水管与第二进水管道(10)相连接，所述第一清洗水管和第二清洗水管上分别设有阀门，所述第二清洗水管上还设有清洗泵(22)。

7.根据权利要求1所述的乳化油废水处理系统，其特征是：所述每根管式超滤膜元件(4)包括支撑层和涂覆于支撑层内表面的有机高分子滤膜层，所述支撑层采用聚酯工业微滤无纺布缠绕而成，所述有机高分子滤膜层材料为聚醚砜或聚砜或聚偏氟乙烯。

8.根据权利要求1所述的乳化油废水处理系统，其特征是：所述每根管式超滤膜元件(4)表面的有机高分子滤膜层的滤膜表观孔径为0.01-0.03微米的超滤范围。

9.一种乳化油废水处理工艺，其特征是包括以下步骤：

1)待处理乳化油废水进入平衡池(1)内，进行水质和水量的平衡调节，比重较大的物体沉入平衡池(1)底并排出；

2)平衡后的乳化油废水进入反应池(2)，一部分废水从反应池(2)出来经细格栅(12)过滤，另一部分从反应池(2)底排出；

3)过滤后的废水经过循环泵(14)在2-5m/s的错流速度下进入水平放置的管式超滤膜元件(4)，清水透过管式超滤膜元件(4)向外渗透后被导出，留在管式超滤膜元件(4)内的浓缩液一部分被回流至反应池(2)内，另一部分通过回流管道(16)，与经细格栅(12)过滤后的废水混合后，经过循环泵(14)再次循环进入管式超滤膜元件(4)，管式超滤膜元件(4)内径为5-12mm，反应池(2)中的乳化油废水维持在不超过25％的含油浓度；

4)从平衡池(1)底和反应池(2)底排出的乳化油浓缩液被回收处理。

10.根据权利要求9所述的乳化油废水处理工艺，其特征是：还包括在乳化油废水进入平衡池(1)前先用小于或等于1mm第二细格栅(20)过滤的步骤。

11.根据权利要求9所述的乳化油废水处理工艺，其特征是：还包括对管式超滤膜元件(4)进行化学清洗的步骤，所述化学清洗的频率为每周一次，化学清洗试剂为柠檬酸或次氯酸钠溶液。

12.根据权利要求9所述的乳化油废水处理工艺，其特征是：步骤4)中的乳化油浓缩液处理时采用破乳的方法。

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