CN107721025A - 一种含油和油脂废水的处理方法及其高效分离系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含油和油脂废水的处理方法及其高效分离系统，通过在压力下将空气注入到澄清的回流水中产生的溶气水来去除污染物，然后将该溶气水释放后与进来的废水混合，其中溶解的空气以附着污染物的微米级气泡的形式从废水中排出，在释放过程中，随压力降低，絮体中的溶气慢慢释放长大，将絮体中的水分挤出，气体和固体絮体形成多孔中空形态，含水率显著降低同时自身比重越来越轻，最终形成浮渣后进入分离池，通过分离池上面的刮渣机刮除浮渣，刮除的浮渣被后面所连接的渣斗排出到后续脱水处理，分离的水经出水管收集排出。本发明具有出水效果好，药剂投加少，污泥量少，投资少，控制简单，维护方便，维修少等优点。

Description

一种含油和油脂废水的处理方法及其高效分离系统

技术领域

本发明属于含油废水处理技术领域，具体涉及一种含油和油脂废水的处理方法及其高效分离系统。

背景技术

随着社会经济的发展，工业化进程带来的废水污染问题日益突出，环境污染越来越受到人民的重视，而含油及油脂类的废水是众多废水中常见的，极易带来环境污染的工业和生活废水，危害严重，其处理在国内外均引起高度重视。目前在石油化工、车辆清洗、机械加工、食品加工等过程中均会产生含油及油脂类的废水。油类污染物一旦进入水体立刻在水面扩散形成油膜，阻止水体从大气中复氧。油类迁移范围广、降解速度慢，最终影响人类健康。根据含油废水的来源和油类在水中的存在形式不同，可分为：浮油、分散油、乳化油和溶解油四大类。这些油类成分复杂，含有大量矿物油或植物油、乳化剂及其它有机成分，性质稳定、去除难度大。所以，怎样高效进行油水分离以达到排放标准仍是一个难题。截止到目前为止，比较常用的处理含油及油脂类的废水的方法主要有重力分离法、离心分离法、气浮法、超滤过滤法及吸附法等。这几种处理法都有自己的优缺点。重力分离法和离心分离法只能分离水中的浮油和少量粒径较大的分散油，对于分散、乳化、溶解的油基本没有去除效果。因此通常作为含油废水的预处理装置。

含油污水中通过通入空气并使水中产生微气泡(有时还需加入浮选剂或混凝剂)，使污水中粒径为0.25～25μm的浮化油、分散油或水中悬浮颗粒附在气泡上，随气泡一起上浮到水面并加以回收的技术。气泡由于自身的浮力将油珠带出水面，以实现固液分离过程。在实际应用中，由于废水水质不同，综合考虑处理效果和基建、运行费用等因素，所选的气浮工艺也有所不同。根据产生气泡的方法不同，气浮处理技术分为溶气气浮、叶轮式气浮和喷射式气浮3种。比较常用的溶气气浮法有真空溶气气浮法和加压溶气气浮法，前者受各种因素限制目前使用很少，后者是最常采用的气浮法。气浮法一般和混凝技术相结合，可以去除水中大部分分散油，对乳化和溶解的油也有一定的去除率，因此是采用最多的含油废水处理方法。但现有传统气浮法处理含油废水存在几大缺点：浮油难处理，浮选时间停留长；污泥较易沉积在气浮池底，释放器极易堵塞；在处理量大的时候，气浮设备占地面积大，投资费用高；设备整体性不完整，安装繁琐；对以乳化油和溶解油为主的含油废水，传统气浮的去除效果不理想。

陶瓷膜除油法近年来主要用于浓缩乳化的矿物油。尽管超滤技术在一定条件下可以有效分离油水，但浓缩过程中产生的膜污染会导致膜通量严重衰减，跨膜压差大幅上升，膜寿命缩短快，膜分离效率严重下降，导致能耗增大。大部分超滤膜在运行半年之后就进入频繁清洗期，不但消耗大量清洗剂，而且产生含油清洗液的二次污染问题。很少有超滤膜的使用寿命可以超过两年。由于膜的投资通常较大，超滤除油系统的初期投资和运行成本都很高。一旦系统中由于预处理不善、浓缩析出等原因产生浮油，会对超滤膜带来不可逆转的破坏，从而导致整套系统的失败。

还有一种方法为：过滤和吸附法，这种方法主要是用特殊滤料(核桃壳，吸油塑料)等来吸附水中微量的油，但这种方法仅仅适用于废水中含油量很低的情况，否则会造成滤料很快饱和。而且频繁的清洗和再生会造成滤料的机械损伤，并且由于难以彻底反洗滤料会逐渐失效，需要经常进行补充，运行费用也较高。

关于高效浮选分离技术在含油及油脂的废水处理中的广泛应用，近来很多水处理生产厂家都提出将传统气浮和旋流分离技术相结合的观点，在含油及油脂的废水中取得了一些研究成果。

由上述可见，目前现有的处理技术很难对含油及油脂的废水取得优良的处理效果，特别是当含油及油脂的废水，这类废水的组分较复杂时，处理难度也会相应的越来越大。

发明内容

针对目前已有技术存在的不足，本发明的主要目的在于提供一种含油及油脂废水的处理方法；

本发明的另外一个主要目的在于提供用于该方法的设备高效浮选分离系统，利用研发的高效浮选分离设备，能完成高压空气溶解、药剂分子拉伸提效、混凝絮凝搅拌(污染物捕集)、絮体形成、气泡晶核生成的所有步骤。

本发明的发明目的是通过如下技术步骤来实现的。

一种含油和油脂废水处理方法，处理步骤主要如下：

1)、首先将药剂粉末预先经自动配药加药系统精确配置成一定浓度的溶液(或者液体溶解好的药剂稀释到需要的浓度)；

2)、进水首先进入到快混池中，混凝剂通过计量泵打到快混池中，在快混池中混凝剂与原水混合。由于搅拌机为变频设置，所以在快混池中，形成足够长的流线，加大了与药剂碰撞的机会，并且由于搅拌器变频设置，从而使药剂与水充分混合的同时，自流进入下一级的第一段絮凝池中。目前絮凝池采用标准的两段式絮凝，第一段混合，第二段絮凝。常规的搅拌速度梯度G值为30-70S-1。首选较低的桨叶式叶轮来防止易碎的絮状物被剪切。常规设计絮凝时间为5到20分钟，通过中试可以确定符合目标水质的具体絮凝时间。温度对气浮工艺的影响要小于传统沉淀，这是由于来自饱和器中的微气泡数量在较低的温度下会有所增加，从而提高了捕获率。水力负荷率通常范围为4-8gpm/ft2。因此，高效浮选分离系统所需要的占地面积比沉淀要少；

3)、少量絮状物形成后，原水在高效浮选分离系统反应区与溶气水混合，80-90psi的压缩空气溶解在水中并达到饱和，溶气水一般使用气浮的出水，通常是8-10％的出水量通过回流泵达到溶气罐中，回流泵是由VFD控制，用来维持溶气罐的平衡，内置填料的溶气罐将澄清后的水和压缩空气混合，溶气水被释放到气浮单元格宽度的分配总管中，分配总管有一系列特别设计的孔或喷嘴。当加压水离开喷嘴，压力的下降产生出数百万的微气泡群，尺寸约为20-100微米直径，饱和器中的恒液位指示被传输到循环泵VFD，从而改变泵送速度来增加或减少回流量，维持溶气罐中的运行水位。为了保证溶气罐中压力稳定，将有固定的水流通过孔板流出。溶气罐中的水平面将根据原水的含气率的消耗而更改。这些像牛奶一样外观如同一条浪花毯的微气泡释放到接触区域，极小的球形气泡按照转换后斯托克斯方程的速度上升至层流以下，气泡上升通过絮凝后的水，当絮状物上升在气浮单元格表面形成一层浮渣时将它们捕获，这一层浮渣由上升微气泡从下面支撑，澄清后的出水通过池底一系列的侧排管沿气浮单元格的底部均匀分布排出。

4)、使用机械刮渣机或液压方式定期清除高效浮选分离单元格顶部形成的浮渣层，与常规澄清池形成的1-2％固体物含量相比，使用机械刮渣机固体含量通常在3-5％的范围内。Leopold气浮系统能够达到更高的固体物含量，从而大大减少了污泥脱水或运输的浮渣数量(体积)，因此显著减少了浮渣处理的成本。

含油及油脂的废水的处理用高效浮选分离系统，包括自动加药系统、回流泵、溶气罐、释放设备、反应池、复杂槽、出水池，所述药剂通过自动配药加药系统实现精准加药，高压回流泵将水打入溶气罐中，药剂和压缩空气也进入多级旋流速差三相混合器，在压缩空气冲入溶气罐后，将气融入水中，形成溶气水后，通过释放器，将溶气水释放在反应池中与加药后的原水混合，使之与污染物充分接触后进入反应池中，随压力不断降低，絮体中的溶气慢慢释放长大，将絮体中的水分挤出，气体和固体絮体形成多孔中空形态，含水率显著降低同时自身比重越来越轻，可以不借助外力自行上浮，最终形成浮渣后进入分离池，通过分离池上面的刮渣机刮除浮渣，刮除的浮渣被后面所连接的渣斗排出作后续脱水处理，分离的水经出水堰板进入出水池，再通过出水管排出。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、处理效果好性能优越，出水稳定可靠；极少的药剂消耗量；

2、渣量少，只有传统工艺的1/4左右；

3、安装方便，操作简单，易于掌握；

4、悬浮物去除率高，最高可到99％以上；

5、体积小，占地省，土建投资费用低；

6、控制简便，无易损件，无堵塞，维护费用低；

7、标准产品，非标定制；

8、所产微气泡小而均匀，如牛奶般。

与现有技术相比，本发明的核心是“溶气系统及释放器系统”，以及相衍生的“气泡晶核生长技术”，前者可以有效控制气溶于水、保证溶气水所需要的足够的压力；后者保证释放后气体在溶解状态下注满整个絮体，无数的微型气泡在絮体内部和周边生成晶核生长，一旦压力降低，气泡会在絮体内部迅速膨胀，并有效的附着在絮体周边。而在传统的混凝气浮中，混凝剂与絮凝剂由于无效的絮体桥接，絮体含水率高，且药剂消耗量大，且气泡较大，气泡在上升的过程中溶气破裂，导致絮体及颗粒物沉淀到池底，导致整个浮选的过程失败，并且其不充分的搅拌导致许多颗粒物不能被药剂捕获，同时絮体颗粒与气泡的不稳定接触导致经常发生脱附现象，出水难以控制。因此本发明高效浮选分离系统代表了一种先进的溶气浮选技术，它的各项特性都超越了传统的溶气气浮。

附图说明

图1为本发明涡能速旋分离系统的结构示意图；

图2为本发明含油废水处理方法的工艺流程图；

图中：1、快混池；2、第一段絮凝池；3、第二段絮凝池；4、刮渣机；5、高效释放器；6、出水管路系统；7、调节堰板；8、回流泵；9、溶气罐；10、自动加药系统；11、出水池；12、渣槽；13、分离池；14、反应池。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

某食品厂食品加工含油及油脂废水处理，

原水情况：污水流量3m³/hr，原水乳化油3000～8000mg/L，PH为4～11。

如图1和图2所示，将药剂氯化铁和聚丙烯酰胺通过计量泵定量加入快混池1和第一段絮凝池2后，开启快混池1的搅拌机及第一段絮凝池2及第二段絮凝池3的搅拌机，将搅拌机变频转速调好。

污水自流(或提升进入)快混池1，在快混池1中用自动加药系统10投加配置好的药剂，快混池1中的水自流进入第一段絮凝池2中，自动加药系统10投加配置好的PAM后，在第一段絮凝池2中混合絮凝，然后自流至第二段絮凝池3中。由于增加一段絮凝时间，且搅拌器为变频设置，从而能够产生足够长的流线，加大了与药剂碰撞的机会，并且由于不存在剪切力，药剂分子链不会被打断，胶团状高分子物在速差下被充分拉伸成长链分子状，药剂所带电荷利用率大大增加，减少浪费，药剂与原水充分混合作用。

第二段絮凝池3中的水自流进入到反应池14中，由溶气罐9产生的大量的溶汽水在此释放，随压力降低，溶解态气体借助污染物絮体形成无数的气泡晶核，这些晶核直接生长在污泥絮体之中，当压力降低气泡膨胀即产生海绵状絮体，絮体上浮过程中，细小絮体迅速合并长大，同时气泡也急剧膨胀，挤占絮体内间隙水的空间，絮体含水率和比重进一步降低，絮体结实且达到很强的自行上浮能力；

絮体从高效释放器5出来后进入分离池13，分离池13上面设有一个刮渣机4，浮渣集结在池面上，相互堆积，粘结成浮渣毯，形成整体上浮并通过刮渣机4刮除，上浮能力稍差的絮体颗粒被冲入释放区与新鲜的上浮絮体和多余的细气泡多次接触反应，最终再形成优良浮渣通过刮渣机4刮除；

刮除的浮渣被后面所连接的渣槽12排出作后续脱水处理，分离的水经出水调节堰板7溢流进入出水池11，通过出水管排出。

出水口设置有高压回流泵8，回流泵8将处理好的水回流至压力溶气罐9中，产生溶气水。

原有系统处理工艺：采用混凝沉淀工艺进行处理。

原工艺存在如下问题：

①药剂投加量大；②控制复杂，操作难度大；③投资昂贵，运行费用很高(>20元/吨水)；④浓缩后的含乳化油20％的浓液无法处置，大量超滤清洗水难以处理；⑤沉淀效果不好，大量的悬浮物及油脂类进入到后续生化处理段；⑥污泥量大，现场污泥脱水问题严峻，工人操作强度大

处理后出水：COD在4000mg/L左右

本发明通过上述方法利用高效浮选分离系统处理后的结果：

投加氯化铁20ppm，阳离子PAM后去除95％的COD和99％的乳化油，SS的去处率更是高达99％，出水COD＜1，000mg/L，乳化油＜100mg/L；投资是超滤的1/3；控制及其简单；超低的运行费用，仅消耗电和药剂，约3.2元/吨水；污泥产量极少，仅仅为原系统的1/8；无易损件，仅需2年更换一次回流泵机封。

实施例2

某商场餐厨废水预处理，流量20m³/hr

原水情况：原水BOD＝2000mg/L，COD＝3000-8000mg/L，油脂1500mg/L且基本为乳化油，含有大量的表面活性剂，TSS＝3000mg/L，PH＝4～12

原有工艺：采用传统气浮进行预处理。

原有工艺存在问题如下问题：

①混凝破乳经常失效，出水含油严重超标；

②由于前处理未能达到预期效果，导致后续的生化系统无法正常运行；

③含油污泥处理困难，泡沫严重；

④药剂消耗量大；

⑤TSS去处率低，出水管路经常污堵。

本发明高效浮选分离系统处理结果：

对油的去除率高达95％，出水含油仅20-40mg/L，且极大的节省了占地。产生的污泥不到原系统的1/4，且十分易于脱水。出水效果好，出水稳定。药剂消耗仅为原有的50％。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种含油和油脂废水的处理方法，主要包括以下步骤：

1)将液体药剂配好相应浓度的溶液，共有2种药剂需要配置成一定浓度的溶液；

2)来水经泵或者自流进入快混池，用计量泵将一定浓度的药剂打入到进来的废水中，使得药剂与污染物颗粒、水二相混合；

3)快混池的水通过闸门进入到第一段混合池中，在所述第一段混合池中原水来水与药剂在变频搅拌机的作用下混合，使废水中的污染物与药剂粘附；第一段混合池中的水自流进入到第二段絮凝池当中，在第一段混合池中自动投加混凝剂，经过与混凝剂混和的废水在第二段絮凝池中与絮凝剂接触，形成大的絮体；

4)絮凝池中的水自流进入到反应池中，反应池内有经过絮状物形成后，原水在气浮池反应区与溶气水混合，溶气水在80-90psi的压缩空气溶解在水中并达到饱和后经过释放器在反应池中释放出来，与原水混合；当释放器释放出溶气水后，压力不断降低，气泡开始膨胀产生海绵状絮体；

5)絮体与释放器出来后的溶气水混合后，快速上浮至反应池上部，反应池池体表面的浮渣毯通过刮渣机刮除，上浮能力稍差的絮体颗粒被冲入释放腔内与新鲜的上浮絮体和多余的细气泡多次接触反应，最终再形成浮渣毯通过刮渣机刮除；

6)刮除的浮渣被后面连接的渣斗排出作后续脱水处理，分离的水经出水堰板溢流进入出水池，再通过出水管排出；

7)出水池中一部分水作为回流水经高压泵打入溶气罐形成溶气水与原水混合。

2.根据权利要求1所述的一种含油和油脂废水的处理方法，其特征在于：所述混合絮凝段分为三段，每一段均采用变频搅拌机。

3.一种含油和油脂废水处理用高效分离系统，包括快混池、第一段絮凝池、第二段絮凝池、高效释放器、回流泵、溶气罐、自动加药系统、反应池、分离池和出水池，其特征在于：所述第一段絮凝池安装在快混池远离入流污水口的一侧，所述第一段絮凝池的另一侧设置有第二段絮凝池，所述自动加药系统安装在快混池和第一段絮凝池的正上方，所述溶气罐安装在第一段絮凝池和第二段絮凝池的正上方，所述溶气罐和反应池通过高效释放器连通，所述反应池的一侧设置有分离池，所述分离池的底部设置有出水管路系统，所述分离池的上表面设置有刮渣机，所述刮渣机的刮渣方向末端设置有渣槽，所述渣槽的一侧设置有出水池，所述出水池的中间设置有调节堰板，所述出水池通过管道与溶气罐连通，且管道中设置有回流泵。

4.根据权利要求3所述的含油和油脂废水处理用高效分离系统，其特征在于：所述快混池和第一段絮凝池之间设置有间隔板，所述间隔板为顶端开口使快混池和第一段絮凝池连通。

5.根据权利要求3所述的含油和油脂废水处理用高效分离系统，其特征在于：所述第一段絮凝池和第二段絮凝池之间设置有间隔板，所述间隔板为底端开口使第一段絮凝池和第二段絮凝池连通。

6.根据权利要求3所述的含油和油脂废水处理用高效分离系统，其特征在于：所述第二段絮凝池和反应池之间设置有三道间隔板，所述三道间隔板为从右向左依次为顶端开口、底端开口和顶端开口，所述最左端间隔板为倾斜设置。

7.根据权利要求3或6所述的含油和油脂废水处理用高效分离系统，其特征在于：所述高效释放器设置在倾斜间隔板和中间间隔板之间。