CN108101160A - 一种石化厂雨排水处理方法及其装置和系统 - Google Patents

一种石化厂雨排水处理方法及其装置和系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种石化厂雨排水处理方法及其装置和系统。所述电絮凝反应装置(2)包括反应池(201)，反应池内部设置隔板(202)，隔板将反应池沿水流流动方向分隔为相互分隔独立的第一反应池(2011)和第二反应池(2012)，隔板顶部比反应池四壁低以形成溢流通道(203)，第二反应池通过管路与pH调控系统(205)连接；第一反应池设置进水口(206)，第二反应池设置出水口(207)；所述电絮凝反应装置还包括第一曝气装置(204)，并在第一反应池和第二反应池底部设置第一曝气装置气体出口(2041)。本发明能够实现雨排水资源化，降低污水外排量。本发明能够实现雨排水的深度处理与回用，提高石化企业污水减排能力，产品水达到循环水冷却水补水水质指标。

Description

一种石化厂雨排水处理方法及其装置和系统
技术领域
本发明涉及污水处理领域，具体的说，本发明涉及一种石化厂雨排水处理方法及其装置和系统。
背景技术
炼油化工行业是用水和污水排放大户，我国石化企业大多处于缺水地区和流域水环境敏感地区，一方面企业规模的不断扩大与水资源短缺和水资源保护之间的矛盾日益加剧，企业用水成本不断提高，也已经制约着石油、石化工业的持续健康发展，必须提高水的循环利用率。深入推进节水减排工作，实现“零排放”目标，不仅是炼化企业健康发展的可靠保障，也是实现生态环境与经济和谐发展的重要技术支撑。
目前石化企业化工雨排水、雨排水等作为清净下水能够实现外排的达标排放，但是无法实现水资源的最大化利用，具有很大的回用潜力。
收集后的雨水常用做卫生间中水、绿化用水、路面冲洗水等。
化工雨排水的水源包括循环排污水、部分装置冷却水、场区雨排水等，造成混合后的雨排水收集池中浊度及硬度离子偏高，需要采用除硬、除浊技术进行处理。
本发明拟将石化雨排水处理至符合循环冷却水补水水质相关指标要求(总硬度≤150mg/L，浊度≤5NTU)，解决雨排水中的硬度离子、悬浮物在管网中所引起结垢和堵塞问题。
常规的除硬技术有：1)沉淀软化法：如石灰/苏打软化法，石灰/苏打/磷酸软化法等，大量药剂的投加导致处理成本较高，且污泥量大；2)生物降解尿素产碳酸盐沉淀法：可有有效降低钙离子，缺点是反应生成NH4 +浓度较高，增加后续处理成本；3)生物沉淀技术：如UASB具备水利停留时间短、有机负荷大的优点，缺点是水中钙离子过高时，容易在装置内形成过量碳酸钙沉淀易堵塞，抑制产甲烷活性，且生物法的抗冲击能力较差亦成问题；4)吸附与离子交换法：开发低成本的、可再生的有机材料吸附去除金属离子已成为水处理领域的研究热点；阴阳离子交换树脂的联用，利用阴离子树脂去除COD和阳离子树脂去除硬度来代替混凝与石灰软化技术，解决了污泥产生量的问题，但是树脂的污染和再生效率问题依然存在，工艺操作水平直接影响维护运行成本。
电絮凝技术在水处理中的应用较为广泛，其在反应过程中电极极板溶出的活性金属离子，形成的氢氧化物络合物具有较强的吸附能力，多用于污水除悬浮物、除油，尚未见到报道将电絮凝技术用于化工雨排水的回用处理。
作为一种新型的污水深度处理与回用技术，本发明首次将电絮凝技术应用于化工雨排水的深度处理技术研究，出水的浊度、硬度符合循环冷却水补水水质要求，为石化企业提高水资源利用率、实现污水减排，提供了一条新的途径，可应用于污水减排、雨排水深度处理与回用等领域。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种电絮凝反应装置，本发明的装置能够实现雨排水低成本、高效除硬除浊处理，处理后的出水满足循环冷却水补水硬度及浊度要求，实现污水减排和水资源循环利用，提升石化企业污水减排能力。
本发明的另一目的在于提供一种石化厂雨排水处理系统。
本发明的再一目的在于提供一种石化厂雨排水处理方法。
为达上述目的，一方面，本发明提供了一种电絮凝反应装置，其中，所述电絮凝反应装置2包括反应池201，反应池内部设置隔板202，隔板将反应池沿水流流动方向分隔为相互分隔独立的第一反应池2011和第二反应池2012，隔板顶部比反应池四壁低以形成溢流通道203，第二反应池通过管路与pH调控系统205连接；第一反应池设置进水口206，第二反应池设置出水口207；所述电絮凝反应装置还包括第一曝气装置204，并在第一反应池和第二反应池底部设置第一曝气装置气体出口2041。
电絮凝反应池设计为两格，第一格(第一反应池)采用电絮凝气浮技术，原水经过电絮凝处理。
第一反应池底部设有第一曝气装置气体出口，用电絮凝与气浮工艺耦合，强化粒子碰撞。
第二反应池通过pH调控系统以加药形式通过管路投加NaOH，提高水中的pH值，使水中的钙镁离子更易形成不溶化合物，被电解产生的高活性吸附基团吸附去除，絮凝物颗粒有效增大，增加絮体的密实程度。
根据本发明一些具体实施方案，其中，一曝气装置204包括气泵2042、以及与气泵连接的并设置在第一反应池和第二反应池底部的第一曝气装置气体出口2041。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述电絮凝反应装置的进水口206设置在第一反应池2011的底部、且与最近的第一曝气装置204的气体出口2041的距离为反应池高度的1/25-1/20。
进水从曝气装置散射器的喷嘴中由反应池下端横向喷出，造成水体在空气泡的作用下颗粒碰撞激烈并充分搅拌，强化了电解后的金属离子扩散速率。有效的提高了络合物的形成和待吸附物质的吸附反应效率，并促使形成更大絮体。
根据本发明一些具体实施方案，其中，第一反应池2011和第二反应池2012中分别设置同材质的电极板2081，2082。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述电极板为网格结构。
根据本发明一些具体实施方案，其中，优选电极板的网格结构中的每个网格的宽度d1为电极板宽度的1/8-1/6，高度h1为电极板高度的1/30-1/20。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述电极板的宽度d2为反应池宽度d3的5/7-3/5，高度h2为反应池高度h3的3/5-2/3。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述电极板的厚度t为3-5cm。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述电极板的厚度t为4cm。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述电极板的材质为Fe或Al。
本发明的两个电极板的材质相同，可以同时为Fe，或者同时为Al。
根据本发明一些具体实施方案，其中，两个电极板的尺寸相同。
通电后生成Fe(OH)3以及其它单核羟基配合物、多核羟基配合物和聚合物等形成的配合物作为一种高活性的吸附基团，有极强的吸附性，再利用吸附架桥作用和网捕卷扫作用吸附水中的胶体颗粒、悬浮物、高分子有机物等杂质共同沉降。
根据本发明一些具体实施方案，其中，第一反应池2011中的电源模块为直流电源。
根据本发明一些具体实施方案，其中，第二反应池2012中还设置pH监测装置209，所述pH监测装置与pH调控系统205设置的电控阀门2051电连接。
根据本发明一些具体实施方案，其中，第二反应池2012底部设置排泥口210。
根据本发明一些具体实施方案，其中，第一反应池2011不设置排泥口。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述的电絮凝反应池主要部件选用碳钢加防腐涂层材质，药剂箱为PE材质，液位计、加药相关的计量泵等为PVC材质。
另一方面，本发明还提供了一种石化厂雨排水处理系统，其中，所述系统包括顺序连接的调节池1、本发明任意一项所述的电絮凝反应装置2、沉淀池3、多介质过滤池4和滤后水池5，所述调节池与电絮凝反应装置的第一反应池2011连接，斜板沉淀池与电絮凝反应装置的第二反应池2012连接。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述沉淀池为斜板沉降池。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述多介质过滤池底部设置第二曝气装置41。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述系统还包括污泥池6，所述污泥池通过管路与电絮凝反应装置2的第二反应池212、斜板沉淀池3和多介质过滤池4的底部连通。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述系统还包括通过管路与滤后水池5连接的滤后水池加药系统51。
所述斜板沉淀池为斜管斜板沉淀池；其结构为本领域现有的斜板沉淀池，其设有分格排泥斗、排泥管及排泥阀门。
根据本发明一些具体实施方案，其中，多介质过滤池滤料为石英砂和/或无烟煤。
其中可以理解的是，所述系统的各装置之间的连接方式可以为本领域常规的连接方式，譬如管路连接，或者两个相邻设备相互衔接，以通过溢流的形式输送物料。
再一方面，本发明还提供了一种高浊高硬度废水的处理方法，其中，所述方法包括对待处理的高浊高硬度废水的进行两段式电絮凝处理：第一段，在电絮凝处理的同时进行曝气处理；第二段，将经过第一段电絮凝处理的石化厂雨排水的pH值调节为9-9.5，并进行第二段加药强化絮凝。
根据本发明一些具体实施方案，其中，第二段是将经过第一段电絮凝处理的石化厂雨排水的pH值调节为9.5，并进行第二段加药强化絮凝。
根据本发明一些具体实施方案，其中，第一段电絮凝处理的处理量为3-5m3/h。
根据本发明一些具体实施方案，其中，第一段电絮凝处理的电流为3-5A。
根据本发明一些具体实施方案，其中，第一段电絮凝处理的曝气参数为40L/min-60L/min。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述高浊高硬度废水的硬度值大于500mg/L，浊度不大于1000mg/L。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述高浊高硬度废水的pH为4-9。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述高浊高硬度废水的pH不为4-9时，所述方法还包括将待处理的高浊高硬度废水的pH调节为4-9的步骤，然后再进行两段式电絮凝处理。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述高浊高硬度废水为石化厂雨排水。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述电絮凝处理是使用本发明前面任意一项所述的电絮凝反应装置进行处理。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述方法还包括，将经过电絮凝处理的高浊高硬度废水进行沉淀处理。
根据本发明一些具体实施方案，其中，沉淀处理时间为2-3.5h。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述方法还包括将经过沉淀处理的高浊高硬度废水进行过滤处理。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述方法还包括对经过过滤处理的高浊高硬度废水进行水气联合反冲洗的步骤。
根据本发明一些具体实施方案，其中，反冲洗强度为12-15L/(s·m2)。
根据本发明一些具体实施方案，其中，空气反冲洗为5-10min/次。
根据本发明一些具体实施方案，其中，水反冲洗为3-5min/次。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述处理方法是使用本发明前面任意一项所述的系统进行处理。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述方法包括：
(1)电絮凝处理：将待处理的石化厂雨排水由调节池1输入到本发明前面所述的电絮凝反应装置2中进行电絮凝处理；
(2)将经过电絮凝处理的石化厂雨排水输送到斜板沉淀池3中进行沉淀处理；
(3)将经过沉淀处理的石化厂雨排水输送到多介质过滤池4中进行过滤处理，并将经过过滤处理的石化厂雨排水输送到滤后水池5中，以完成对石化厂雨排水的处理。
根据本发明一些具体实施方案，其中，步骤(1)包括：将待处理的石化厂雨排水由调节池1输入到电絮凝反应装置2的第一反应池211，通过第一反应池211底部的曝气装置向第一反应池中的石化厂雨排水曝气，并同时进行第一段的电絮凝处理；然后将经过第一段电絮凝处理的石化厂雨排水输送到第二反应池212中，调节第二反应池212中的石化厂雨排水的pH值为9.5，并进行第二段电絮凝处理。
根据本发明一些具体实施方案，其中，本发明是通过隔板22上方的溢流通道23将经过第一段电絮凝处理的石化厂雨排水输送到第二反应池212中。
根据本发明一些具体实施方案，其中，在使用本发明的电絮凝反应装置对高浊高硬度废水进行处理时，所述的电絮凝处理是采用倒极电絮凝工艺，其中每运行20-40min，两个电极板阳极阴极进行转换。
根据本发明一些具体实施方案，其中，在使用本发明的电絮凝反应装置对高浊高硬度废水进行处理时，所述的电絮凝处理是采用倒极电絮凝工艺，其中每运行30min，两个电极板阳极阴极进行转换。
通过采取上述工艺，可以降低极板单一损耗，延长维护周期。
综上所述，本发明提供了一种石化厂雨排水处理方法及其装置和系统。本发明的方法具有如下优点：
1、实现雨排水资源化，降低污水外排量。本发明能够实现雨排水的深度处理与回用，提高石化企业污水减排能力，产品水达到循环水冷却水补水水质指标。经过电絮凝气浮技术处理后，原水硬度去除率为76％～84％，浊度去除率为94.7～97.3％，COD也在电絮凝的作用下降低。
2、电絮凝除硬除浊处理效果增强。
1)电絮凝气浮技术比化学絮凝技术优化在无需添加絮凝剂，降低了物料成本。且较化学絮凝技术大幅度降低污泥产生量，并且在电絮凝-气浮耦合作用的强化下，单元停留时间更短。
2)电絮凝气浮技术比普通电絮凝技术性能优越。增设了pH调控系统调节水中的pH值程碱性，提高了硬度去除效率，避免结垢性离子对循环冷却管网的影响，同时与电极消解后产生的Fe2+反应形成絮凝核，增强了絮凝单元处理效果。
3)电絮凝反应池优化设计。反应池为两格，第一格采用电絮凝-气浮技术，优化后第二格为加药强化絮凝，可以提高硬度去除效率。
4)优化体现在电絮凝反应池第一格底部设有曝气装置，喷射出的水体在空气泡的作用下充分与其他粒子产生碰撞，单位时间产生更大絮体，提高絮凝效率。
5)在反应池第二格之上设有加药装置投放管路，第二格内部上端设有搅拌器，提高NaOH反应效率，并使在线监测、加药量控制、目标pH具现化更精准。
6)雨排水水质较为稳定，在低污染负荷的基础上，电絮凝气浮装置作为集成装置，具有体积小、运行稳定可靠、除硬除浊效率高、污泥量低的技术优势，降低了综合处理成本，其自控程度高，操作较为简单。
7)采用网格电极板替代现有的板式电极，在与现有的板式电极使用相同电流运行情况下，其电解效率与采用板式电极相同，从而使得处理效率能够达到现有板式电极的程度。但是极板制作的投资成本大大降低(至少降低一倍)。
附图说明
图1为本发明实施例1的系统示意图。
图2为本发明实施例1的电絮凝反应装置结构示意图。
图3为本发明实施例1的电絮凝反应装置中的电极板的示意图。
图4为本发明实施例1的电絮凝反应装置结构立体示意图。
具体实施方式
以下通过具体实施例详细说明本发明的实施过程和产生的有益效果，旨在帮助阅读者更好地理解本发明的实质和特点，不作为对本案可实施范围的限定。
实施例1
本方案就某石化化肥厂届区雨排水进行处理，降低其COD、总硬度、悬浮物、电导率，使出水符合循环冷却水补水水质指标。
一种石化厂雨排水处理系统，如图1所示，包括顺序连接的调节池1、电絮凝反应装置2、斜板沉淀池3、多介质过滤池4、滤后水池5和污泥池6，所述多介质过滤池底部设置第二曝气装置41，所述调节池与电絮凝反应装置的第一反应池2011连接，斜板沉淀池与电絮凝反应装置的第二反应池2012连接。污泥池通过管路与电絮凝反应装置2的第二反应池212、斜板沉淀池3和多介质过滤池4的底部连通。滤后水池加药系统51通过管路与滤后水池5连接。
所述电絮凝反应装置如图2所示，包括反应池201，反应池内部设置隔板202，隔板将反应池沿水流流动方向分隔为相互分隔独立的第一反应池2011和第二反应池2012，隔板顶部比反应池四壁低以形成溢流通道203，第二反应池通过管路与pH调控系统205连接；第一反应池底部设置进水口206，进水口206与最近的曝气装置204的气体出口2041的距离为反应池高度的1/23；第二反应池设置出水口207；所述电絮凝反应装置还包括第一曝气装置204，并在第一反应池和第二反应池底部设置第一曝气装置气体出口2041。第一反应池2011中设置网格结构的铁制电极板2081，第二反应池2012中设置同样的铁制电极板2082。电极板网格结构中的每个网格的宽度为电极板宽度的1/7，高度为电极板高度的1/25，电极板的宽度为反应池宽度的3/5，高度为反应池高度的2/3，厚度为4cm。其中电源模块为直流电源。第二反应池2012中设置pH监测装置209，pH监测装置与pH调控系统205的电控阀门2051电连接。第二反应池2012底部设置排泥口210。
1、雨排装置蓄水池水将调节池装满后，测试调节池水质，硬度为620mg/L，浊度为42NTU，pH值为8.5，试验以3m3/h的稳定流量进入电絮凝气浮设备，设置电流参数为5A，并连续运行。其中每运行30min，阳极阴极进行转换。
原水经过调节池-电絮凝反应池(含pH调控系统)-斜板沉淀池-多介质过滤池，取样分别为调节池出水即为电絮凝反应池进水口水，及多介质过滤池出水口水，详见表1。
表1电絮凝气浮工艺运行期间取样时间及样品测试结果
处理后，多介质过滤单元出水的硬度为100～140mg/L，浊度为1.04～2.03NTU，pH值为9.48～10.01的，在滤后池中，pH值可调为7.32～7.78，符合循环冷却水水质指标硬度≤150mg/L、浊度≤5NTU以及pH值处于6.8～8.5的要求。
硬度去除率平均值为80.9％，浊度去除率平均值为94.4％，本方案除硬去浊效率优越。
2、增加停留时间可以大幅度提高除硬效率。雨排装置蓄水池水将调节池装满后，测试调节池水质，硬度为612mg/L，浊度为38NTU，pH值为8.4，试验降低进水流量，以2m3/h的速率稳定进入电絮凝气浮设备，设置电流参数为5A，并连续运行。
处理后，多介质过滤单元出水的硬度为76～96mg/L，浊度为1.00～1.76NTU，pH值为9.52～10.12，在滤后池中，pH值调为7.41～7.86，符合循环冷却水水符合并优于循环冷却水的水质指标。
硬度去除率平均值为87.1％，浊度去除率平均值为95.2％，本方案在增加污水在电絮凝反应池的停留时间后，除硬效率再提升了6.2％。

Claims (10)

1.一种电絮凝反应装置，其中，所述电絮凝反应装置(2)包括反应池(201)，反应池内部设置隔板(202)，隔板将反应池沿水流流动方向分隔为相互分隔独立的第一反应池(2011)和第二反应池(2012)，隔板顶部比反应池四壁低以形成溢流通道(203)，第二反应池通过管路与pH调控系统(205)连接；第一反应池设置进水口(206)，第二反应池设置出水口(207)；所述电絮凝反应装置还包括第一曝气装置(204)，并在第一反应池和第二反应池底部设置第一曝气装置气体出口(2041)。
2.根据权利要求1所述的电絮凝反应装置，其中，所述进水口(206)设置在第一反应池(2011)的底部、且与最近的曝气装置(204)的气体出口(2041)的距离为反应池高度的1/25-1/20。
3.根据权利要求1所述的电絮凝反应装置，其中，第一反应池(2011)和第二反应池(2012)中分别设置同材质的电极板(2081，2082)(优选所述电极板为网格结构(优选电极板的网格结构中的每个网格的宽度为电极板宽度的1/8-1/6，高度为电极板高度的1/30-1/20(更优选所述电极板的宽度为反应池宽度的5/7-3/5，高度为反应池高度的3/5-2/3)))(优选所述电极板的材质为Fe或Al)(优选电源模块为直流电源)。
4.根据权利要求1所述的电絮凝反应装置，其中，第二反应池(2012)中还设置pH监测装置(209)，所述pH监测装置与pH调控系统(205)设置的电控阀门(2051)电连接。
5.根据权利要求1所述的电絮凝反应装置，其中，第二反应池(2012)底部设置排泥口(210)(优选第一反应池(2011)不设置排泥口)。
6.一种石化厂雨排水处理系统，其中，所述系统包括顺序连接的调节池(1)、权利要求1～5任意一项所述的电絮凝反应装置(2)、沉淀池(3)(优选为斜板沉降池)、多介质过滤池(4)(优选所述多介质过滤池底部设置第二曝气装置(41))和滤后水池(5)，所述调节池与电絮凝反应装置的第一反应池(2011)连接，斜板沉淀池与电絮凝反应装置的第二反应池(2012)连接。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述系统还包括污泥池(6)，所述污泥池通过管路与电絮凝反应装置(2)的第二反应池(212)、斜板沉淀池(3)和多介质过滤池(4)的底部连通。
8.根据权利要求6所述的系统，其中，所述系统还包括通过管路与滤后水池(5)连接的滤后水池加药系统(51)。
9.一种高浊高硬度废水的处理方法，其中，所述方法包括对待处理的高浊高硬度废水进行两段式电絮凝处理(可选的，所述电絮凝处理的处理量为3-5m3/h)：第一段，在电絮凝处理(可选的，第一段电絮凝处理的电流为3-5A)的同时进行曝气处理(优选曝气参数为40L/min-60L/min)；第二段，将经过第一段电絮凝处理的石化厂雨排水的pH值调节为9～9.5(优选为9.5)，并进行第二段加药强化絮凝(可选的，所述电絮凝处理是使用权利要求1～5任意一项所述的电絮凝反应装置进行处理)(优选所述高浊高硬度废水的硬度值大于500mg/L，浊度不大于1000mg/L(更优选所述高浊高硬度废水为石化厂雨排水))。
10.根据权利要求9所述的处理方法，其中，所述方法还包括，将经过电絮凝处理的石化厂雨排水进行沉淀处理(优选沉淀处理时间为2-3.5h)(可选的，所述方法还包括将沉淀处理的石化厂雨排水进行过滤处理(可选的，所述方法还包括对经过过滤处理的石化厂雨排水进行水气联合反冲洗的步骤(优选反冲洗强度为12-15L/(s·m2))；(优选空气反冲洗为5-10min/次；优选水反冲洗为3-5min/次)；(优选所述处理方法是使用权利要求6-8任意一项所述的系统进行处理)))。
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