CN104773891A - 一种新型炼油废水综合处理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新型炼油废水综合处理系统,其包括预处理单元、污水富集单元、超临界水氧化单元，所述污水富集单元包含依次连通的隔油-—气浮池和中间调节池，所述隔油-气浮池的入口连接所述预处理单元的出口，所述中间调节池的纯水出口连接清水池；所述超临界水氧化单元的超临界水氧化反应器、气固分离系统、气液分离系统依次连接，超临界水氧化反应器的燃料入口连接所述启动燃料系统，超临界水氧化反应器的氧气入口连接所述氧气供应系统，所述超临界水氧化反应器的污水入口连接所述中间调节池的浓水出口，所述气液分离系统的出口连接所述清水池。本发明隔油-气浮富集与超临界水氧化的结合使更大范围COD值的炼油废水能够进行超临界水氧化处理，实现零污染排放，同时回收大量能量，解决了炼油废水处理的难题。

Description

一种新型炼油废水综合处理系统及方法

技术领域

本发明属于污水处理及资源能源循环回收领域，涉及一种新型炼油废水综合处理系统及方法。

背景技术

炼油废水的主要污染物质为COD污染，废水组成复杂。炼油及石油化工废水除含有油、硫、酚、氰化物、COD外，还含有多种有机化学产品，如多环芳烃化合物、芳香胺类化合物、杂环化合物等。废水中的主要污染物，一般可概括为烃类和可溶解的有机与无机组分。其中可溶解的无机组分主要是硫化氢、氯化合物及微量的重金属；可溶解的有机组分大多能被微生物所降解，亦有小部分难以生物降解。废水中所含氮、磷等营养成分往往不均衡。废水水质随加工原油的性质及工艺过程和方法不同而变化很大。正常生产排放的水质与开、停工初期及检修期间排放的水质差别较大。其中大量污染为COD，主要成分为石油类和挥发酚。如果使用传统的化学、物理、厌氧技术不能回收其中的资源和能源，并且处理费用较高，难以做到完全无害化处理，容易造成二次污染的出现。

因此，需要寻求一种更适合的炼油废水综合处理系统及方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，针对现有炼油废水处理技术存在的问题，提供一种处理效率高、零污染排放、操作简单、可同时实现能源和资源回收利用、节省投入、处理成本较低的新型炼油废水综合处理系统及方法。

一种新型炼油废水综合处理系统,其特征在于：包括预处理单元、污水富集单元、超临界水氧化单元，所述污水富集单元包含依次连通的隔油-—气浮池和中间调节池，所述隔油-气浮池的入口连接所述预处理单元的出口，所述中间调节池的纯水出口连接清水池；所述超临界水氧化单元包含氧气供应系统、启动燃料系统、超临界水氧化反应器、气固分离系统、气液分离系统，其中，超临界水氧化反应器、气固分离系统、气液分离系统依次连接，超临界水氧化反应器的燃料入口连接所述启动燃料系统，超临界水氧化反应器的氧气入口连接所述氧气供应系统，所述超临界水氧化反应器的污水入口连接所述中间调节池的浓水出口，所述气液分离系统的出口连接所述清水池。

所述超临界水氧化反应器的污水入口通过一膜浓缩组件连接所述中间调节池的浓水出口,所述膜浓缩组件包括一个或一个以上串联的膜过滤器。

所述的超临界水氧化反应器包括筒体、燃烧器、蒸发壁；所述筒体内部同心设置蒸发壁，所述蒸发壁与筒体之间形成沿筒体轴向分布的多级环状的封闭的狭隙，每个所述狭隙在筒体上开有入水口，经由入水口通入的液体能够通过所述蒸发壁渗入，在蒸发壁内表面形成水膜；燃烧器自筒体顶部伸入，所述燃烧器的燃烧嘴位于筒体内，筒体上部制有污水入口及氧气入口，燃烧器制有燃料入口及氧气入口，筒体底部制有液体排出口。

所述蒸发壁由多孔材料制成。

所述气固分离的另一出口连接固体盐类收集设备。

所述气固分离系统和气液分离系统之间设置热交换系统，所述热交换系统的蒸汽出口连接蒸汽利用设备。

所述气液分离系统的气体出口依次连接压力能回收系统、富氧回用系统和所述氧气供应系统。

一种实现如权利要求1-7所述的新型炼油废水综合处理方法，其步骤包括：

1)均质：即含油废水进入调节池，进行均质均量调节；

2)隔油—气浮分离：在隔油—气浮池去除大部分浮渣，产生的浮渣由浮渣收集设备收集处理，去除浮渣后的废水进入中间调节池，所述中间调节池之后连接一用于对废水进行浓缩的膜浓缩组件；

3)超临界水氧化：经过分离并浓缩后的废水由中间调节池进入超临界水氧化反应器，同时氧气供应系统输出的氧气、启动燃料设备输出的燃料分别进入超临界水氧化反应器进行氧化反应，生成超临界流体和无机盐；

4)气固分离：在超临界水氧化反应器内氧化反应后的超临界流体和无机盐通过旋风分离器进行分离，无机盐以固体的形式脱除由固体盐类收集设备收集；

5)气液分离：经过超临界反应后，所述超临界流体进入气液分离系统中进行气相和液相的分离，气体部分为二氧化碳和氧气，液体部分为水，气液分离得到的清水进入清水池。

经过所述步骤4)脱盐后的超临界流体进入热交换系统多级换热，其温度降为100～200℃、压力降为22～35MPa，热能转换为蒸汽进入蒸汽利用设备。

所述步骤5)分离后的气体进入压力能回收系统，对压力能进行回收，经分离后可得到二氧化碳和氧气，所述的氧气可进入氧气供应系统中进行回用。

本发明的优点和有益效果为：

1、本发明针对炼油废水中大量污染为COD的情况，在超临界水氧化工艺的前端添加隔油-气浮富集工艺对废水进行浓缩。浓水中的有机物高度富集，进入超临界水氧化系统进行处理；同时经过膜浓缩工艺的产水为中水进行回用。隔油-气浮富集与超临界水氧化(SCWO)的结合使大量污染为COD的炼油废水能够进行超临界水氧化处理，实现零污染排放，同时回收利用大量资源和能量，节省投入。

2、本发明由于炼油废水的COD值不能达到直接进行超临界水氧化反应的标准，因此在进入超临界水氧化反应器之前，需要对调节后的污水进行浓缩。

附图说明

图1为新型炼油废水综合处理系统结构示意图；

图2为本发明中的超临界水氧化反应器的结构示意图。

附图标记说明

调节池1、含隔油—气浮池2、中间调节池3、第一加药系统4、第二加药系统5、清水池6、启动燃料系统7、超临界水氧化(SCWO)反应器8、气固分离系统9、热交换系统10、气液分离系统11、压力能回收系统12、氧气供应系统13、固体盐类收集设备14、连接蒸汽利用设备15、富氧回用系统16。筒体17、入水口18、狭隙19、污水入口及氧气入口20、燃料入口及氧气入口21、燃烧器22、蒸发壁23、液体排出口24。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

一种新型炼油废水综合处理系统，包括预处理单元、污水富集单元、超临界水氧化单元，预处理单元、污水富集单元、超临界水氧化单元依次连通。

预处理单元，包含调节池1、第一加药系统4，调节池与第一加药系统连通。

污水富集单元，包含隔油—气浮池2、第二加药系统5、中间调节池3、清水池6，隔油—气浮池、中间调节池、清水池依次连通，第二加药系统与隔油—气浮池连通。

超临界水氧化单元，包含氧气供应系统13、启动燃料系统7、超临界水氧化(SCWO)反应器8、气固分离系统9、热交换系统10、压力能回收系统11、气液分离系统12、富氧回用系统16，氧气供应系统、启动燃料系统均与超临界水氧化(SCWO)反应器连通，超临界水氧化(SCWO)反应器、气固分离系统、热交换系统、压力能回收系统、气液分离系统、富氧回用系统依次连通，气液分离系统同时与清水池连通，富氧回用系统同时与氧气供应系统连通。热交换系统的蒸汽出口连接蒸汽利用设备15。气固分离的另一出口连接固体盐类收集设备14。

超临界水氧化反应器包括筒体17、燃烧器22、蒸发壁23；筒体内部同心设置蒸发壁，蒸发壁与筒体之间形成沿筒体轴向分布的多级环状的封闭的狭隙19，每个所述狭隙在筒体上开有入水口18，经由入水口通入的液体能够通过所述蒸发壁渗入，在蒸发壁内表面形成水膜；燃烧器自筒体顶部伸入，所述燃烧器的燃烧嘴位于筒体内，筒体上部制有污水入口及氧气入口20，燃烧器制有燃料入口及氧气入口21，筒体底部制有液体排出口24。蒸发壁由多孔材料制成。液体为亚临界水。

超临界水氧化反应器的工作原理为：在筒体内设置多孔材料制作的蒸发壁，筒体与蒸发壁之间形成多个密封的狭隙空间，密封狭隙空间内为亚临界水，亚临界水在压差的作用下，流入蒸发壁内表面，在其上形成一层厚度均匀的水膜，溶解了在超临界反应过程中产生的无机盐，阻止了无机盐在内壁上的结垢，同时防止了腐蚀性物质与内筒壁接触从而造成的腐蚀。脱盐后的反应流体从底部流出，提高了装置的安全性，蒸发壁的使用降低了对反应釜筒体材料的选择难度。该反应器下端盖出口处设计成大倒角的锥形导流底面结构，这样可以最大限度的减少反应后产物对最下层蒸发壁的冲刷，能有效的防止蒸发壁的堵塞，并且减少亚临界水对下层蒸发壁的腐蚀。当蒸发壁破碎或者堵塞时，无需更换所有蒸发壁，只需更换损坏的蒸发壁即可使用。

一种新型炼油废水综合处理方法，包括如下步骤：

本实施例中，设计进水COD为85900mg/L，PH为10.78；

(1)均质：即含油废水进入调节池，进行均质均量、PH值调节；

(2)隔油—气浮分离：采用第二加药系统向隔油—气浮池中加入PAC混凝剂、PAM絮凝剂等药剂，使得气浮效果更好，根据水和油的密度不同，利用曝气将含油废水中可以上浮的部分分开，去除大部分浮渣，产生的浮渣由浮渣收集设备收集处理，去除浮渣后的废水进入中间调节池。

(3)超临界水氧化(SCWO)：即经过气浮分离后的含油废水由中间调节池进入超临界水氧化(SCWO)反应器，同时氧气供应系统制备的氧气、启动燃料设备的燃料分别进入超临界水氧化反应器进行氧化反应，工作压力在25-28MPa，工作温度在400-500℃，生成超临界流体和无机盐。

(4)气固分离：在超临界水氧化反应器内氧化反应后的超临界流体和无机盐通过旋风分离器进行分离，无机盐以固体的形式脱除由固体盐类收集设备收集。

(5)热能利用：脱盐后的超临界流体进入热交换系统多级换热后，其温度降为100～200℃、压力降为22～35MPa，热能转换为蒸汽进入蒸汽利用设备进行发电或供暖等。

(6)气液分离：气液分离系统通过背压阀控制压力到5～10MPa，对热交换系统的产物进行气相和液相分离，气体部分为二氧化碳和多余氧气，液体部分为水，气液分离得到的清水直接进入清水池予以利用，气体部分进入富氧回用系统。

(7)压力能回收：步骤(6)产生的气体部分进入到压力能回收系统，释放压力并输出动能后进入富氧回用系统。

(8)富氧回用：气液分离后的气体含有二氧化碳和氧气，多余的氧气可以直接在本系统中予以回收利用。

Claims (10)

1.一种新型炼油废水综合处理系统,其特征在于：包括预处理单元、污水富集单元、超临界水氧化单元，所述污水富集单元包含依次连通的隔油-—气浮池和中间调节池，所述隔油-气浮池的入口连接所述预处理单元的出口，所述中间调节池的纯水出口连接清水池；所述超临界水氧化单元包含氧气供应系统、启动燃料系统、超临界水氧化反应器、气固分离系统、气液分离系统，其中，超临界水氧化反应器、气固分离系统、气液分离系统依次连接，超临界水氧化反应器的燃料入口连接所述启动燃料系统，超临界水氧化反应器的氧气入口连接所述氧气供应系统，所述超临界水氧化反应器的污水入口连接所述中间调节池的浓水出口，所述气液分离系统的出口连接所述清水池。

2.根据权利要求1所述的一种新型炼油废水综合处理系统,其特征在于：所述超临界水氧化反应器的污水入口通过一膜浓缩组件连接所述中间调节池的浓水出口,所述膜浓缩组件包括一个或一个以上串联的膜过滤器。

3.根据权利要求1所述的一种新型炼油废水综合处理系统,其特征在于：所述的超临界水氧化反应器包括筒体、燃烧器、蒸发壁；所述筒体内部同心设置蒸发壁，所述蒸发壁与筒体之间形成沿筒体轴向分布的多级环状的封闭的狭隙，每个所述狭隙在筒体上开有入水口，经由入水口通入的液体能够通过所述蒸发壁渗入，在蒸发壁内表面形成水膜；燃烧器自筒体顶部伸入，所述燃烧器的燃烧嘴位于筒体内，筒体上部制有污水入口及氧气入口，燃烧器制有燃料入口及氧气入口，筒体底部制有液体排出口。

4.根据权利要求3所述的一种新型炼油废水综合处理系统,其特征在于：所述蒸发壁由多孔材料制成。

5.根据权利要求1-4之一所述的一种新型炼油废水综合处理系统,其特征在于：所述气固分离的另一出口连接固体盐类收集设备。

6.根据权利要求1-4之一所述的一种新型炼油废水综合处理系统,其特征在于：所述气固分离系统和气液分离系统之间设置热交换系统，所述热交换系统的蒸汽出口连接蒸汽利用设备。

7.根据权利要求1-4之一所述的一种新型炼油废水综合处理系统,其特征在于：所述气液分离系统的气体出口依次连接压力能回收系统、富氧回用系统和所述氧气供应系统。

8.一种实现如权利要求1-7所述的新型炼油废水综合处理方法，其步骤包括：

1)均质：即含油废水进入调节池，进行均质均量调节；

2)隔油—气浮分离：在隔油—气浮池去除大部分浮渣，产生的浮渣由浮渣收集设备收集处理，去除浮渣后的废水进入中间调节池，所述中间调节池之后连接一用于对废水进行浓缩的膜浓缩组件；

3)超临界水氧化：经过分离并浓缩后的废水由中间调节池进入超临界水氧化反应器，同时氧气供应系统输出的氧气、启动燃料设备输出的燃料分别进入超临界水氧化反应器进行氧化反应，生成超临界流体和无机盐；

4)气固分离：在超临界水氧化反应器内氧化反应后的超临界流体和无机盐通过旋风分离器进行分离，无机盐以固体的形式脱除由固体盐类收集设备收集；

5)气液分离：经过超临界反应后，所述超临界流体进入气液分离系统中进行气相和液相的分离，气体部分为二氧化碳和氧气，液体部分为水，气液分离得到的清水进入清水池。

9.如权利要求8所述的一种新型炼油废水综合处理方法，其特征在于：经过所述步骤4)脱盐后的超临界流体进入热交换系统多级换热，其温度降为100～200℃、压力降为22～35MPa，热能转换为蒸汽进入蒸汽利用设备。

10.如权利要求8所述的一种新型炼油废水综合处理方法，其特征在于：所述步骤5)分离后的气体进入压力能回收系统，对压力能进行回收，经分离后可得到二氧化碳和氧气，所述的氧气可进入氧气供应系统中进行回用。