CN104478153B - 一种处理含油污水的油水分离装置及处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及污水处理技术领域，特别涉及一种处理含油污水的油水分离装置及处理方法。所述油水分离装置包括一个由分离板和隔板交错排列形成的板框式膜组件分离器，采用直立式膜组件方式，所述分离板和隔板均直立放置，所述分离器上部与进液通道相连，内部被分离板和隔板隔分为分离室和滤液室，所述隔板为工字型隔板，上端开有供液体进入的圆孔，分离室和滤液室的下端分别装有出液开关，所述分离板包括油水分离膜和多孔支撑层，所述油水分离膜选用亲水疏油性膜材料，在所述隔板一侧装有横向的折流挡板。本发明通过对膜组件和膜材料的优化能够大大减缓膜污染，因此适用于大量污水、高含油浓度污水以及密度与水接近的重油和渣油的处理。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，特别涉及一种处理含油污水的油水分离装置及处理方法。
背景技术
含油污水主要来源于工业生产和人类生活。工业生产产生了大量的含油污水：如石油开采、加工、提炼和运输过程中产生的污水，机械制造中的轧钢水、冷却润滑液，运输工业中的机车污水、铁路洗油罐污水，以及洗毛厂的洗毛污水等，其共同特点是成分复杂。生活含油污水主要来源于食堂、饭店，相比工业含油污水，量比较少。
对于含油污水的处理，首先应考虑尽量回收其中的油，以便重复或循环使用，然后再根据其来源及油污的状态、成分，采取适当的处理方法，使之达到国家排放标准。
未经处理的含油污水危害巨大。鉴于含油污水一般具有高COD值、有色、有味、易燃、易氧化分解、难溶于水等特点，直接将含油污水排入水体会对水体造成严重影响。当水面油膜厚度大于1微米时就会隔绝空气与水体间的气体循环，导致水体溶氧量下降，造成水质恶化，产生恶臭，水中生物因缺氧而死亡，并导致鱼类、贝类等因变味而不可食用，如果海上鸟类体表黏上溢油，将会丧失飞行功能，造成鸟类大量死亡。此外，含油污水也会污染大气和土壤，直接影响人类健康和农作物生长。
目前，处理含油污水常用的分离方法有物理法、浮选法、生化法和化学法等。而这些传统的处理方法都存在着或多或少的缺点，如不能去除溶解油和乳化油、难于处理浮渣、操作灵活性差、无法处理含油浓度高的污水等。
作为一种新兴的处理含油污水的方法，膜分离法具有适应性广、操作灵活、能够有效处理溶解油和乳化油、能耗低、无二次污染、设备简单等优点。
中国专利CN103073091A公开了一种用于薄油膜分离回收的油水分离装置，具体包括：箱体，箱体前部设有进口，后部设有出口，在箱体内的下部设有至少一层由阻流分离板和梳柱阵列组成的阻流装置；箱体上方密封连接一个中间逐渐升高的锥形结构的箱盖；在箱盖外壁上锥形结构的最高处竖向设有集油井，集油井与箱体内部及外部大气均相通，集油井内设有油位检测计，集油井的管壁上设有连接侧管，连接侧管上设有电磁阀。该装置尤其适用于微米级薄油膜的油水分离及回收。
然而，虽然该装置中采用了一定的阻流装置，能够通过增加流体湍动，达到破乳的效果，从而使污油上浮，但是，由于该装置仍然是利用重力进行分离，因此，对于密度与水比较接近的重油和渣油仍然难于分离，此外，通过该装置分离净化后的污水中还含有一定的油污，其含油量较高。
中国专利CN103466895A公开了一种聚合物采油污水深度处理系统，具体包括隔油机构、缓冲机构、臭氧气浮机构、循环处理反应机构及膜生物反应器。油污水经隔油机构油水自然分离后进入缓冲机构；在缓冲机构经过均质、均量后进入臭氧气浮机构；在臭氧气浮机构经絮凝、臭氧化和气浮三重作用后进入循环处理反应机构；最后在循环处理反应机构污水经过膜生物反应器生物处理和膜分离后排出。由于该方法采用了膜生物反应器，为了保证生物的反应活性要求处理的含油污水中污油、COD和BOD的含量均不能太高，所以该方法不能用于处理含油量高的污水。
发明内容
(一)解决的技术问题
本发明旨在克服现有含油污水油水分离装置中，分离膜孔道易堵塞、膜使用寿命短、污水处理量小、含油浓度高的污水及密度与水接近的重油和渣油仍难于分离的缺陷，提供了一种处理含油污水的油水分离装置及处理方法。
(二)技术方案
本发明公开了一种处理含油污水的油水分离装置，其特征在于：包括一个由分离板和隔板5交错排列形成的板框式膜组件分离器，其中奇数板为分离板，偶数板为隔板5，形成多个分离单元，采用直立式膜组件方式，所述分离板和隔板5均直立放置，所述分离器上部与进液通道2相连，内部被所述分离板和隔板5隔分为分离室8和滤液室9，所述隔板5为工字型隔板，其位于分离室内的部分上端开有供液体进入的圆孔，所述圆孔与进液通道2相通，所述分离室8和滤液室9的下端分别装有出液开关6，7，所述分离板包括油水分离膜3和多孔支撑层4，所述油水分离膜3选用亲水疏油性膜材料，在所述隔板5分离室的一侧装有横向的折流挡板1。
进一步地，所述亲水疏油性膜材料为聚乙烯吡咯烷酮或聚氯乙烯/聚丙烯复合材料。
进一步地，所述油水分离膜3厚度为1-3毫米，膜孔直径为5-10微米。
进一步地，上述各方案中所述折流挡板1为矩形、圆形、圆缺或圆柱形扰流构件。
进一步地，所述折流挡板1的宽度为分离室8宽度的1/2至2/3之间。
进一步地，所述折流挡板1间的间隔为0.2-0.3米。
此外，本发明还公开了一种利用上述油水分离装置处理含油污水的方法，包括以下步骤：
(1)关闭分离室下端的出液开关6，将含油污水加热至50-70℃后经通道2通过隔板5上端的圆孔进入分离室8；
(2)进入分离室的含油污水在折流挡板1的阻拦下发生强烈湍动，然后在压力作用下透过油水分离膜3和多孔支撑层4后进入滤液室；
(3)打开滤液室下端的出液开关7，由于油水分离膜3为亲水疏油性材料，油污无法通过分离膜而只能停留在分离室一侧，经过油水分离的净水通过出液开关7排出；
(4)当分离室的油污浓度达到规定浓度后，停止向油水分离装置内通入污水，关闭滤液室下端的出液开关7，同时打开分离室下端的出液开关6，使油污通过出液开关6排出。
此外，本发明还公开了一种清洗上述油水分离装置的方法，包括以下步骤：
(1)将洗涤液加热至70-90℃后经通道2通过隔板5上端的圆孔进入分离室8；
(2)进入分离室的洗涤液在折流挡板1阻拦下发生强烈湍动，冲洗分离膜表面的污油；
(3)打开分离室下端的出液开关6，关闭滤液室下端的出液开关7，使含油污的清洗液通过出液开关6排出。
进一步地，所述洗涤液为弱碱性洗涤液。
进一步地，所述洗涤液为碳酸钠或碳酸氢钠。
(三)有益技术效果
与现有处理含油污水的油水分离装置相比，本发明中所述的油水分离装置采用了亲水疏油性的膜材料，能够使水通过膜孔，油污不能进入膜孔而只能停留在膜表面，从而避免了粘度较高的油污堵塞膜孔和多孔支撑层孔道，延长了膜的使用寿命；其次，本发明通过在隔板一侧添加折流挡板，可在分离阶段增加液体湍动，增加污水对膜表面冲击而减缓膜表面污油沉积，延长操作周期，同时，在清洗阶段增加洗涤液湍动，加快洗涤速度；最后，本发明通过采用直立式膜组件，使膜表面的残油能够在重力作用下自然沉降，减小了膜表面的残油沉积速率，从而进一步延长了使用周期。经以上分析，本发明通过对膜组件和膜材料的优化能够大大减缓膜污染，因此适用于大量污水、高含油浓度污水(尤其适用于含油量体积百分比在5％-10％的含油污水)以及密度与水接近的重油和渣油的处理。
附图说明
图1为根据本发明的油水分离装置结构示意图；
图2为根据本发明的油水分离装置分离操作示意图；
图3为根据本发明的油水分离装置清洗操作示意图。
其中：1：折流挡板；2：进液通道(污水及洗涤液通道)；3：油水分离膜；4：多孔支撑层；5：隔板；6：出液开关(污油及洗涤液出口和开关)；7：出液开关(净水出口和开关)；8：分离室；9：滤液室。
具体实施方式
本发明通过采用亲水疏油性膜材料、在隔板一侧添加折流挡板、以及采用直立式膜组件，从而在最大限度保留膜分离法能耗小、无二次污染、装填面积大的优点的基础上，进一步实现了减缓污油在膜表面的沉积、减缓膜污染、增加膜使用寿命、增加分离液和洗涤液湍动、降低油污沉积速度以及提高油污冲洗速率的目的。
基于上述技术特点，本发明适用于大量污水、高含油浓度污水以及密度与水接近的重油和渣油的处理。
优选实施例一
如图1所示，根据本发明的一种处理含油污水的油水分离装置，包括一个由分离板和隔板5交错排列形成的板框式膜组件分离器，其中奇数板为分离板，偶数板为隔板5，形成多个分离单元，采用直立式膜组件方式，所述分离板和隔板5均直立放置，所述分离器上部与进液通道2相连，内部被所述分离板和隔板5隔分为分离室8和滤液室9，所述隔板5为工字型隔板，其位于分离室内的部分上端开有供液体进入的圆孔，所述圆孔与进液通道2相通，所述分离室8和滤液室9的下端分别装有出液开关6，7，所述分离板包括油水分离膜3和多孔支撑层4，所述油水分离膜3选用亲水疏油性膜材料，在所述隔板5分离室的一侧装有横向的折流挡板1，所述折流挡板1为矩形挡板，其宽度为分离室8宽度的1/2至2/3之间，所述矩形挡板间的间隔为0.2-0.3米。
优选地，所述亲水疏油性膜材料为聚乙烯吡咯烷酮或聚氯乙烯/聚丙烯复合材料。
优选地，所述油水分离膜3厚度为1-3毫米，膜孔直径为5-10微米。
进一步优选地，所述油水分离膜3厚度为1-2毫米，膜孔直径为6-8微米。
优选实施例二
如图1所示，根据本发明的一种处理含油污水的油水分离装置，包括一个由分离板和隔板5交错排列形成的板框式膜组件分离器，其中奇数板为分离板，偶数板为隔板5，形成多个分离单元，采用直立式膜组件方式，所述分离板和隔板5均直立放置，所述分离器上部与进液通道2相连，内部被所述分离板和隔板5隔分为分离室8和滤液室9，所述隔板5为工字型隔板，其位于分离室内的部分上端开有供液体进入的圆孔，所述圆孔与进液通道2相通，所述分离室8和滤液室9的下端分别装有出液开关6，7，所述分离板包括油水分离膜3和多孔支撑层4，所述油水分离膜3选用亲水疏油性膜材料，在所述隔板5分离室的一侧装有横向的折流挡板1，所述折流挡板1为圆形、圆缺或圆柱形扰流构件，其直径为分离室8宽度的1/2至2/3之间，所述圆形、圆缺或圆柱形扰流构件间的间隔为0.2-0.3米。
优选地，所述亲水疏油性膜材料为聚乙烯吡咯烷酮或聚氯乙烯/聚丙烯复合材料。
优选地，所述油水分离膜3厚度为1-3毫米，膜孔直径为5-10微米。
进一步优选地，所述油水分离膜3厚度为1-2毫米，膜孔直径为6-8微米。
优选实施例三
如图1所示，根据本发明的一种处理含油污水的油水分离装置，包括一个由分离板和隔板5交错排列形成的板框式膜组件分离器，该板框式膜组件由1平方米的分离板10层叠加而成，其中奇数板为分离板，偶数板为隔板5，形成多个分离单元，分离器尺寸为1.5米×1.5米×8米，采用直立式膜组件方式，所述分离板和隔板5均直立放置，所述分离器上部与进液通道2相连，内部被所述分离板和隔板5隔分为分离室8和滤液室9，所述隔板5为工字型隔板，其位于分离室内的部分上端开有供液体进入的圆孔，所述圆孔与进液通道2相通，所述分离室8和滤液室9的下端分别装有出液开关6，7，所述分离板包括油水分离膜3和多孔支撑层4，所述油水分离膜3选用聚乙烯吡咯烷酮膜材料，厚度为2毫米，膜孔直径为8微米，在所述隔板5分离室的一侧装有横向的折流挡板1，所述折流挡板1为矩形挡板，其宽度为分离室8宽度的1/2至2/3之间，所述矩形挡板间的间隔为0.2-0.3米，含油量体积百分比为10％的污水在0.8MPa下经上述油水分离装置处理后的净水中含油量下降到0.1％，处理量为0.5立方米/小时。
优选实施例四
如图1所示，根据本发明的一种处理含油污水的油水分离装置，包括一个由分离板和隔板5交错排列形成的板框式膜组件分离器，该板框式膜组件由4平方米的分离板20层叠加而成，其中奇数板为分离板，偶数板为隔板5，形成多个分离单元，分离器尺寸为2.5米×2.5米×14米，采用直立式膜组件方式，所述分离板和隔板5均直立放置，所述分离器上部与进液通道2相连，内部被所述分离板和隔板5隔分为分离室8和滤液室9，所述隔板5为工字型隔板，其位于分离室内的部分上端开有供液体进入的圆孔，所述圆孔与进液通道2相通，所述分离室8和滤液室9的下端分别装有出液开关6，7，所述分离板包括油水分离膜3和多孔支撑层4，所述油水分离膜3选用聚氯乙烯/聚丙烯复合膜材料，厚度为1毫米，膜孔直径为10微米，在所述隔板5分离室的一侧装有横向的折流挡板1，所述折流挡板1为矩形挡板，其宽度为分离室8宽度的1/2至2/3之间，所述矩形挡板间的间隔为0.2-0.3米，含油量体积百分比为5％的污水在0.4MPa下经上述油水分离装置处理后的净水中含油量下降到0.05％，处理量为2立方米/小时。
优选实施例五
如图2所示，根据本发明的一种油水分离装置处理含油污水的方法，包括以下步骤：
(1)关闭分离室下端的出液开关6，将含油污水加热至50℃后经通道2通过隔板5上端的圆孔进入分离室8；
(2)进入分离室的含油污水在折流挡板1的阻拦下发生强烈湍动，然后在压力作用下透过油水分离膜3和多孔支撑层4后进入滤液室；
(3)打开滤液室下端的出液开关7，由于油水分离膜3为亲水疏油性材料，油污无法通过分离膜而只能停留在分离室一侧，经过油水分离的净水通过出液开关7排出；
(4)当分离室的油污浓度达到规定浓度后，停止向油水分离装置内通入污水，关闭滤液室下端的出液开关7，同时打开分离室下端的出液开关6，使油污通过出液开关6排出。
优选实施例六
如图2所示，根据本发明的一种油水分离装置处理含油污水的方法，包括以下步骤：
(1)关闭分离室下端的出液开关6，将含油污水加热至70℃后经通道2通过隔板5上端的圆孔进入分离室8；
(2)进入分离室的含油污水在折流挡板1的阻拦下发生强烈湍动，然后在压力作用下透过油水分离膜3和多孔支撑层4后进入滤液室；
(3)打开滤液室下端的出液开关7，经过油水分离的净水通过出液开关7排出；
(4)由于分离膜3为亲水疏油性材料，因此油污无法通过分离膜而只能停留在分离室一侧，同时，由于采用了直立膜组件，油污会在重力作用下进行自然沉降而减少了在分离膜表面的沉积，此外，折流挡板的存在也会大大增加分离液对膜表面的冲击从而减小膜表面油污的沉积速度；
(5)当分离室的油污浓度达到规定浓度后，停止向油水分离装置内通入污水，关闭滤液室下端的出液开关7，同时打开分离室下端的出液开关6，使油污通过出液开关6排出。
优选实施例七
如图3所示，根据本发明的一种清洗上述油水分离装置的方法，包括以下步骤：
(1)将洗涤液加热至70℃后经通道2通过隔板5上端的圆孔进入分离室8；
(2)进入分离室的洗涤液在折流挡板1阻拦下发生强烈湍动，冲洗分离膜表面的污油；
(3)打开分离室下端的出液开关6，关闭滤液室下端的出液开关7，使含油污的清洗液通过出液开关6排出。
优选地，所述洗涤液为弱碱性洗涤液。
进一步优选地，所述洗涤液为碳酸钠或碳酸氢钠。
优选实施例八
如图3所示，根据本发明的一种清洗上述油水分离装置的方法，包括以下步骤：
(1)将洗涤液加热至90℃后经通道2通过隔板5上端的圆孔进入分离室8；
(2)进入分离室的洗涤液在折流挡板1阻拦下发生强烈湍动，冲洗分离膜表面的污油；
(3)打开分离室下端的出液开关6，关闭滤液室下端的出液开关7，使含油污的清洗液通过出液开关6排出。
优选地，所述洗涤液为弱碱性洗涤液。
进一步优选地，所述洗涤液为碳酸钠或碳酸氢钠。
综上，本发明技术方案带来了以下有益效果：
采用了亲水疏油性膜材料，使油污不能进入膜孔，从而减少了膜孔及多孔支撑层孔道的堵塞，延长了膜的使用寿命。
采用直立式膜组件，能使膜表面的油污在自身重力作用下自然沉降，从而减小了膜表面油污沉积层的厚度，延长了使用周期。
通过在隔板一侧添加折流挡板，能够在分离操作时增加污水的湍动，增强污水对膜表面的冲击而减少膜表面的污油沉积，同时，能够在清洗操作时增加洗涤液湍动，加快洗涤速度，缩短洗涤周期，增加处理量。
本发明分离操作的污水和清洗操作的洗涤液共用一个通道，因此，在清洗阶段除了能够冲洗膜表面，还能对进出通道进行冲洗，减小了设备的污油沉积。
综上所述，本发明由于具有以上技术特征，因此适用于大量污水、高含油浓度污水以及密度与水接近的重油和渣油的处理，并在处理过程中实现了无二次污染、能耗低、投资小等目的，非常适宜于污水处理领域，尤其是含油污水处理领域的推广使用，能够同时获得经济、环境等多方面的收益。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种处理含油污水的油水分离装置，其特征在于：包括由分离板和隔板(5)交错排列形成的板框式膜组件分离器，其中奇数板为分离板，偶数板为隔板(5)，形成多个分离单元，采用直立式膜组件方式，所述分离板和隔板(5)均直立放置，所述板框式膜组件分离器上部与进液通道(2)相连，内部被所述分离板和隔板(5)隔分为分离室(8)和滤液室(9)，所述隔板(5)为工字型隔板，其位于分离室内的部分上端开有供液体进入的圆孔，所述圆孔与进液通道(2)相通，所述分离室(8)的下端装有分离室出液开关(6)和滤液室(9)的下端装有滤液室出液开关(7)，所述分离板包括油水分离膜(3)和多孔支撑层(4)，所述油水分离膜(3)选用亲水疏油性膜材料，在所述隔板(5)分离室的一侧装有横向的折流挡板(1)。
2.根据权利要求1的所述油水分离装置，其特征在于：所述亲水疏油性膜材料为聚乙烯吡咯烷酮或聚氯乙烯/聚丙烯复合材料。
3.根据权利要求1的所述油水分离装置，其特征在于：所述油水分离膜(3)厚度为1-3毫米，膜孔直径为5-10微米。
4.根据权利要求1-3中任一项的所述油水分离装置，其特征在于：所述折流挡板(1)为矩形、圆形、圆缺或圆柱形扰流构件。
5.根据权利要求4的所述油水分离装置，其特征在于：所述折流挡板(1)的宽度为分离室(8)宽度的1/2至2/3之间。
6.根据权利要求4的所述油水分离装置，其特征在于：所述折流挡板(1)间的间隔为0.2-0.3米。
7.一种利用如权利要求1的所述油水分离装置处理含油污水的方法，包括以下步骤：
关闭分离室下端的分离室出液开关(6)，将含油污水加热至50-70℃后经进液通道(2)通过隔板(5)上端的圆孔进入分离室(8)；
进入分离室的含油污水在折流挡板(1)的阻拦下发生强烈湍动，然后在压力作用下透过油水分离膜(3)和多孔支撑层(4)后进入滤液室；
打开滤液室下端的滤液室出液开关(7)，由于油水分离膜(3)为亲水疏油性材料，油污无法通过分离膜而只能停留在分离室一侧，经过油水分离的净水通过滤液室出液开关(7)排出；
当分离室的油污浓度达到规定浓度后，停止向所述油水分离装置内通入污水，关闭滤液室下端的滤液室出液开关(7)，同时打开分离室下端的分离室出液开关(6)，使油污通过分离室出液开关(6)排出。
8.一种清洗如权利要求1的所述油水分离装置的方法，包括以下步骤：
将洗涤液加热至70-90℃后经进液通道(2)通过隔板(5)上端的圆孔进入分离室(8)；
进入分离室的洗涤液在折流挡板(1)的阻拦下发生强烈湍动，冲洗分离膜表面的污油；
打开分离室下端的分离室出液开关(6)，关闭滤液室下端的滤液室出液开关(7)，使含油污的清洗液通过分离室出液开关(6)排出。
9.根据权利要求8的所述油水分离装置的清洗方法，其特征在于：所述洗涤液为弱碱性洗涤液。
10.根据权利要求9的所述油水分离装置的清洗方法，其特征在于：所述洗涤液为碳酸钠或碳酸氢钠。
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