CN105800736A - 一种含油废水的高效处理方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种含油废水的高效处理方法及其装置，包括：将含油废水输送至膜池中，膜池中的超滤膜为PTFE材质的中空纤维膜，调节废水pH至11～13进行过滤产水；一个产水周期包括产水、气水反洗。每隔8～12h将膜池排空，并自动加注废水进入产水程序。其中，运行过程中，根据运行情况每2～7需要进行维护性化学清洗。装置包括：原水池、原水泵、氢氧化钠加药箱、氢氧化钠加药泵、进水管道、膜池、PTFE超滤膜、离心风机、排空阀、加药箱、化学清洗加药泵、反洗泵、抽吸泵、反洗电动阀、产水电动阀、产水箱。本发明中含油废水经过PTFE超滤膜处理后，出水含油量低，出水水质好。

Description

一种含油废水的高效处理方法及其装置
技术领域
本发明属于废水处理领域，特别涉及一种含油废水的高效处理方法及其装置。
背景技术
含油废水主要来源于石油工业的采油、炼油、运输储存及石油化工都会产生含油废水，另外机械工业、造纸及食品工业废水也会含有大量的油。含油废水直排进入水体中，会对环境造成严重污染，直接威胁人类健康和生产发展，因此含油废水的处理越发受到人们的重视。
目前国内外含油废水最常用的处理技术是气浮工艺，主要原理是鼓进空气并以微小气泡注入水中，使水中悬浮的油粒与微小气泡粘附，由于密度小于水而上浮，形成浮渣层达到油与水的分离。气浮工艺用于处理高浓度的矿物油废水，去除率最高可以达到80％左右。
但是随着废水中油含量的增加，表面活性剂成分的增多，油的回收处理越来越困难，导致废水中油负荷累积，需要增加多级气浮处理装置，间接增加设备维护运行成本，且气浮工艺中的气浮塔板的流体力学性能、布气性能及操作条件对油的处理效果影响很大，目前仍处于研究阶段。
电化学法是以金属铁或铝作为电极的阳极电解产生的阳离子与废水中水电离产生的氢氧根负离子发生化学反应结合生成胶体，与废水中的油粒发生凝聚作用达到油水分离的目的。
电化学工艺处理含油废水存在阳极钝化，电极消耗量大，需要大量盐类作辅助剂，耗电量和运行成本高等缺点。
生化工艺是根据水体中微生物的新陈代谢作用，使水中呈溶解、胶体状态的有机污染物(油类物质)转化为稳定的无害物。目前工艺比较成熟的是活性污泥和生物滤池工艺。
活性污泥是在生物曝气池内利用流动状态的活性污泥作为微生物的载体，通过吸附、浓缩附着在活性污泥表面上的微生物来分解水体中大量的有机污染物(油类物质)。生物滤池工艺是指在生物滤池内，让微生物附着在填料上，废水在从上而下流经填料表面过程中，污染物(油类物质)被附着在填料表面上的微生物吸附和分解破坏。
生化法处理的关键主要是微生物的培养及驯化，污泥的排放、生物滤料的选择等。
目前处理含油废水的一种新型工艺是膜分离工艺，膜法处理含油废水是利用多孔薄膜作为分离介质，以物理截留的方式除去水中的油及表面活性剂，而使水分子通过，达到油水分离的目的。膜法处理含油废水不经过破乳作用，可以直接进行油水分离，适用性强，装置简单。
在此工艺过程中，不会产生含油污泥，浓缩也可以直接焚烧处理，膜的产水通量和产水水质稳定，工艺中涉及的设备费用和运行费用较低，是一种绿色、环保、经济可行的处理工艺。
膜法处理含油废水关键在于膜材质的选择、膜自身的抗污染性和抗酸碱性能。PTFE材质的中空纤维超滤膜，耐酸、耐碱、耐有机污染性强、机械强度高、使用寿命长，在含油废水处理中能长期稳定运行。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种含油废水的高效处理方法及其装置，该方法克服了现有技术的不足，能将废水中含油量、COD等污染物降到较低水平。
本发明的一种含油废水的高效处理方法，包括：
将含油废水输送至膜池中，膜池中的超滤膜为PTFE材质的中空纤维膜，调节废水pH至11～13进行过滤产水；一个产水周期包括产水、气水反洗；每隔8～12h将膜池排空，并自动加注废水进入产水程序；其中，运行过程中，根据运行情况每2～7d需要进行维护性化学清洗；当跨膜压差≧-0.04Mpa时，需对超滤膜进行恢复性化学清洗。
所述含油废水为石油化工、机械工业、造纸食品等工业所产生的含油废水，含油量为1～700mg/L，COD在1～1200mg/L，大部分油为矿物油，不可乳化；用水泵抽取预处理的出水，送入浸没式超滤(SMF)膜池中。
所述膜池中的膜为PTFE中空纤维超滤膜，超滤膜的孔径为0.05～0.2μm，小分子物质透过膜到中空纤维内成为透过液，孔径较大的分子被膜截留于中空纤维外。
所述调节pH的溶液为NaOH，NaOH药液的浓度为30～36wt％。
所述膜池中的膜完全浸没在含油废水中后开启抽吸泵，氢氧化钠加药泵根据膜池中的pH反馈信号自动调整加药量，维持膜池中水的pH在11～13之间。
产水周期是10～60min，产水时间为9～59min，气水反洗时间为1～2min；进水温度在1～100℃，最大反洗压力为0.15Mpa，产水浊度NTU<1。
所述维护性化学清洗为：将NaClO溶液通过加药泵送入膜池中，静置15～25min，清洗后的膜池溶液排空；然后将柠檬酸溶液通过加药泵送入膜池中，静置15～25min，清洗后的膜池溶液排空；其中，NaClO溶液在膜池中的浓度为500～1000ppm；膜池内柠檬酸的浓度为1000～2000ppm。
所述恢复性化学清洗为：将NaClO溶液通过加药泵送入膜池中，曝气1min，静置4～6h，清洗后的膜池溶液排空；然后将柠檬酸溶液通过加药泵送入膜池中，曝气1min，静置4～6h，清洗后的膜池溶液排空；其中，NaClO溶液在膜池中的浓度为2000～2500ppm；膜池内柠檬酸的浓度为15000～20000ppm。
所述PTFE中空纤维超滤膜气擦洗的风量为50～120Nm3/㎡h。
所述次氯酸钠和柠檬酸在加药桶的存放时间不宜大于7天。
当膜的跨膜压差≧-0.04MPa时，超滤膜就要进行恢复性化学清洗。经过化学清洗后，膜的通量恢复至100％，产水通量大。
所述处理方法中超滤膜出水方式为一侧出水。
所述PTFE超滤膜处理含油废水时，可以通过增强膜丝表面的气流扰动来扫除中空纤维膜丝表面的污垢。因此，即使过滤液中的非溶性油水成分和悬浮固体浓度过高，仍可对含油废水进行长时间稳定持续过滤。
本发明的一种含油废水的高效处理装置，包括原水池、原水泵、氢氧化钠加药箱、氢氧化钠加药泵、进水管道、膜池、PTFE超滤膜、离心风机、排空阀、加药箱、化学清洗加药泵、反洗泵、抽吸泵、反洗电动阀、产水电动阀、产水箱，所述PTFE超滤膜安装于膜池内部，所述膜池的底部设有排空阀，所述离心风机与膜池中的膜架进气管路连接，所述膜池的进水端通过进水管道和原水泵与原水池连通，所述原水泵与膜池之间的进水管道通过氢氧化钠加药泵与氢氧化钠加药箱连通，所述膜池的产水端通过产水管道和抽吸泵与产水箱连通，所述抽吸泵与膜池之间设有产水电动阀，所述产水箱下部通过反洗管道和反洗泵与膜池连通，所述反洗泵与膜池之间设有反洗电动阀，所述反洗电动阀与反洗泵之间的反洗管道通过化学清洗加药泵与加药箱连通。
所述反洗管道与膜池和产水电池阀之间的产水管道连通，膜池与连接点之间的管道形成产水、反洗共用管道。
所述产水管道设置于产水箱的上部。
所述加药泵通过pH反馈信号向膜池中自动加药。
本发明所述的含油废水处理工艺装置是一体化装置，所述工艺装置包括含油废水原水箱、反应池、产水箱及附属加药设备。加药泵均为氟塑料材质的泵头。
本发明的用PTFE中空纤维超滤膜处理含油废水的工艺，该工艺通过PTFE超滤膜过滤除去废水中的含油成分，使得废水出水含油量达到污水排放标准。在本发明的含油废水工艺处理过程中，超滤膜正常产水9～59min，气水反洗1～2min，氢氧化钠加药泵通过pH反馈信号向膜池中自动加药，膜通量为20～40L/m2/h。PTFE中空纤维超滤膜处理效果明显，废水中总含油量可以达到污水排放标准。
本发明的突出成果是：利用PTFE中空纤维超滤膜处理含油废水，膜的跨膜压差(TMP)长时间维持在较低水平，通量高，膜抗污染性强，且出水含油低，出水水质好。
有益效果
(1)本发明的处理含油废水方法简单，油处理彻底，不会造成二次污染；采用PTFE中空纤维超滤膜为方法中的核心材料，代替了以前的PVDF材质的超滤膜，膜通量高，抗污染性强，拓展了PTFE材质膜的应用范围；
(2)利用PTFE中空纤维超滤膜处理含油废水，膜的跨膜压差(TMP)长时间维持在较低水平，通量高，膜抗污染性强，且出水含油低，出水水质好。
附图说明
图1为本发明装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
实施例1中使用的废水处理装置的结构如图1所示，包括原水池1、原水泵2、氢氧化钠加药箱3、氢氧化钠加药泵4、进水管道5、膜池6、PTFE超滤膜7、离心风机8、排空阀9、加药箱10、化学清洗加药泵11、反洗泵12、抽吸泵13、反洗电动阀14、产水电动阀15、产水箱16。PTFE超滤膜7安装于膜池6内部，膜池6的底部设有排空阀9。离心风机8与膜池6中的膜架进气管路连接。膜池6的进水端通过进水管道5和原水泵2与原水池1连通，原水泵2与膜池6之间的进水管道5通过氢氧化钠加药泵4与氢氧化钠加药箱3连通。膜池6的产水端通过产水管道和抽吸泵13与产水箱16连通，产水管道以设置于产水箱16的上部为宜，抽吸泵13与膜池6之间设有产水电动阀15。产水箱16的下部通过反洗管道和反洗泵12与膜池6连通，反洗泵12与膜池6之间设有反洗电动阀14，反洗电动阀14与反洗泵12之间的反洗管道通过化学清洗加药泵11与加药箱10连通。为了减少管道线路，降低设备成本，可以将反洗管道与膜池6和产水电池阀15之间的产水管道连通，从而，膜池6与连接点17之间的管道形成产水、反洗共用管道。
将经过预处理的含油废水，经过原水泵输送至膜池中，用氢氧化钠(NaOH药液的浓度为30wt％)调节pH至12左右，打开产水泵，正常产水，膜通量设定在28～32L/m2h，反洗通量为64L/m2h，曝气量为60Nm3/㎡h，正常抽吸29min，气水反洗1min，每隔12h膜池排空一次，每5天进行一次维护性化学清洗，每天记录产水通量，跨膜压差，进水和超滤产水COD，关于水质如下表I。其中，维护化学清洗为：将NaClO溶液通过加药泵送入膜池中，曝气1min，静置20min，清洗后的溶液排空；然后将柠檬酸溶液用加药泵输送至膜池内，曝气1min，静置20min，清洗后的柠檬酸溶液排空；其中，NaClO溶液在膜池中的浓度为500ppm；膜池内柠檬酸的浓度为1000ppm。
本实施例中，超滤膜为PTFE中空纤维超滤膜；PTFE中空纤维超滤膜气擦洗的风量为50～120Nm3/㎡h。
本实施例中利用PTFE超滤膜处理含油废水，膜的跨膜压差(TMP)长时间稳定在-0.02Mpa以下，而通量保持在28～32L/m2h之间。
表I
含油废水中进水总油范围在30～140mg/L之间，出水总油在1.1～3mg/L之间：对总油的去除率在97.9％～99.3％之间，去除效果明显，且废水中总油含量越高，去除效果越好。
在本实施例的含油废水处理方法中，PTFE超滤膜运行通量稳定，跨膜压差小，稳定在-0.02Mpa以下，且运行过程中无明显上升趋势，说明膜在含油废水中除油过程中，能够长期稳定运行产水。
在实施例1的具体实施过程中，废水水温度在20～35℃之间。
含油废水中进水SS为30～160mg/L，经过本实施例的工艺处理后，超滤出水SS<3mg/L。
实施例2
取高含油的废水，经过原水泵输送至膜池中，进行高含油高COD废水除油实验的测试，按照实施例1的运行模式进行运行：初始运行压差为-0.01Mpa，通量维持在28L/m2h。运行过程中取样进行化学检验，测试结果如表II所示。
表II
进水总含油量为350～600mg/L，经过PTFE超滤膜过滤后，出水总含油量为0.45～0.8mg/L，出水含油极低，对总油的去除率高达99.4％以上。表明PTFE中空纤维超滤膜在处理高含油废水上效果非常显著。
在本实施例的高含油废水处理方法中，PTFE超滤膜运行通量稳定在28L/m2h，跨膜压差稳定在-0.01～0.018Mpa之间，运行过程较为平稳。
在实施例2的具体实施过程中，废水进水温度较高，在50～70℃之间，连续运行时间为7天。
含油废水中进水SS为50～300mg/L，经过本实施例的工艺处理后，超滤出水SS<3mg/L。

Claims (10)

1.一种含油废水的高效处理方法，包括：
将含油废水输送至膜池中，膜池中的超滤膜为PTFE材质的中空纤维膜，调节废水pH至11～13进行过滤产水；每隔8～12h将膜池排空，并自动加注废水进入产水程序；其中，一个产水周期包括产水、气水反洗；每2～7d进行维护性化学清洗。
2.根据权利要求1所述的一种含油废水的高效处理方法，其特征在于，所述含油废水为经过预处理后的含油废水，含油量为1～700mg/L，COD在1～1200mg/L。
3.根据权利要求1所述的一种含油废水的高效处理方法，其特征在于，所述膜池为浸没式超滤膜池；超滤膜的孔径为0.05～0.2μm，pH使用范围为1～14。
4.根据权利要求1所述的一种含油废水的高效处理方法，其特征在于，所述调节pH为氢氧化钠溶液调节；所述超滤膜的气擦洗风量为50～120Nm3/㎡h。
5.根据权利要求1所述的一种含油废水的高效处理方法，其特征在于，所述产水周期是10～60min，产水时间为9～59min，气水反洗时间为1～2min；进水温度在1～100℃，最大反洗压力为0.15Mpa；超滤膜产水膜通量为20～40(L/m2/h)，反洗通量为40～100(L/m2/h)。
6.根据权利要求1所述的一种含油废水的高效处理方法，其特征在于，所述维护性化学清洗为：将NaClO溶液通过加药泵送入膜池中，静置15～25min，清洗后的膜池溶液排空；然后将柠檬酸溶液通过加药泵送入膜池中，静置15～25min，清洗后的膜池溶液排空；其中，NaClO溶液在膜池中的浓度为500～1000ppm；膜池内柠檬酸的浓度为1000～2000ppm。
7.根据权利要求1所述的一种含油废水的高效处理方法，其特征在于，所述处理方法中跨膜压差≧-0.04Mpa，对超滤膜进行恢复性化学清洗；其中，恢复性化学清洗为：将NaClO溶液通过加药泵送入膜池中，曝气1min，静置4～6h，清洗后的膜池溶液排空；然后将柠檬酸溶液通过加药泵送入膜池中，曝气1min，静置4～6h，清洗后的膜池溶液排空；其中，NaClO溶液在膜池中的浓度为2000～2500ppm；膜池内柠檬酸的浓度为15000～20000ppm。
8.一种含油废水的高效处理装置，包括原水池(1)、原水泵(2)、氢氧化钠加药箱(3)、氢氧化钠加药泵(4)、进水管道(5)、膜池(6)、PTFE超滤膜(7)、离心风机(8)、排空阀(9)、加药箱(10)、化学清洗加药泵(11)、反洗泵(12)、抽吸泵(13)、反洗电动阀(14)、产水电动阀(15)、产水箱(16)，其特征在于：所述PTFE超滤膜(7)安装于膜池(6)内部，所述膜池(6)的底部设有排空阀(9)，所述离心风机(8)与膜池(6)中的膜架进气管路连接，所述膜池(6)的进水端通过进水管道(5)和原水泵(2)与原水池(1)连通，所述原水泵(2)与膜池(6)之间的进水管道(5)通过氢氧化钠加药泵(4)与氢氧化钠加药箱(3)连通，所述膜池(6)的产水端通过产水管道和抽吸泵(13)与产水箱(16)连通，所述抽吸泵(13)与膜池(6)之间设有产水电动阀(15)，所述产水箱(16)下部通过反洗管道和反洗泵(12)与膜池(6)连通，所述反洗泵(12)与膜池(6)之间设有反洗电动阀(14)，所述反洗电动阀(14)与反洗泵(12)之间的反洗管道通过化学清洗加药泵(11)与加药箱(10)连通。
9.根据权利要求8所述的一种含油废水的高效处理装置，其特征在于，所述反洗管道与膜池(6)和产水电池阀(15)之间的产水管道连通，膜池(6)与连接点(17)之间的管道形成产水、反洗公用管道。
10.根据权利要求8所述的一种含油废水的高效处理装置，其特征在于，所述产水管道设置于产水箱(16)的上部。
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