CN110803813A - 一种预涂层膜技术脱除延迟焦化污水中乳化焦粉的方法及成套装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种预涂层膜技术脱除延迟焦化污水中乳化焦粉的方法及成套装置；焦化污水首先进入超声波破乳装置系统利用超声波场实现乳化油滴的破乳；然后进入正压全密闭浮选沉降一体化处理装置系统将超声波破产生的游离相焦油油滴进行浮选分离，将大颗粒焦粉进行沉降分离去除；此时水中仍残留大量微纳米级高荷电的乳化焦粉颗粒，存在无法破乳、水力分离困难，机械过滤效果差，固化膜过滤堵膜严重等问题；最后经过预涂层膜过滤装置系统处理，利用在涂膜滤元上预涂的复合预涂膜层取代固化膜层，将乳化焦粉颗粒彻底滤除，堵膜后将复合预涂膜层和截留焦粉颗粒彻底爆膜反洗掉，重新涂膜过滤，以解决固化膜层不可逆污染的问题。

Description

一种预涂层膜技术脱除延迟焦化污水中乳化焦粉的方法及成 套装置

技术领域

本发明涉及焦化污水中乳化焦粉脱除领域，特别涉及一种预涂层膜技术脱除延迟焦化污水中乳化焦粉的方法及成套装置。

背景技术

延迟焦化装置产生的焦化含硫污水及高含油污水中焦粉含量在100～ 1200mg/L之间变化，主要是由于焦炭塔料位和泡沫层高度无法优化控制，气速过高，油气携带焦粉极易出焦炭塔的缘故；油含量有500～3000mg/L之间变化，原因是污水中硫、酚等化合物的含量较高，这些具有表面活性剂的化合物导致水保油型乳化液稳定存在，长时间保存而不分层，导致污水含油量较高；生产过程中大量硫化物、氨氮、酚类挥发性物质进入污水中，含量在 1500～15000mg/l范围波动，对环境毒害性很大；不能直接排入污水处理场进行处理，国内外一般需要引入预处理装置，经过强化除油除焦粉后输送至汽提装置，进行除硫化氢、脱氨氮处理，回收硫化氢、氨氮作为硫磺装置原料，此过程需要全程密闭运行，净化水部分回注于电脱盐、部分则直接进入污水场进行达标排放处理。

焦粉粒径很小，均匀分布；粒径﹤9.5μm的焦粉，靠沉降、浮选方式无法正常分离的焦粉占总体的30％；粒径﹤52.5μm的焦粉，占总体的95％；而粒径介于52.5～83.9μm之间的焦粉，仅占总体的5％。

目前主要面临问题是，延迟焦化污水中污染物浓度远远超出了汽提装置的进水标准，尤其是焦粉和焦油。若将其直接进入汽提装置，污水带油将导致塔盘积油,破坏汽液平衡,影响汽提操作；污水带焦粉,很容易造成塔盘结焦、浮阀堵塞,影响装置稳定运行，最终导致装置停工检修。因此，焦化含硫污水进入汽提装置前必须对其进行严格的除油、除焦粉处理，这是目前延迟焦化废水处理的难点和重点。

目前延迟焦化含硫污水除油、除焦粉预处理方法主要有物理法和物理化学法等，对延迟焦化含硫污水一般都采用因地制宜的处理方法，但尚未有一种能普遍使用、能有效脱除焦化污水中乳化焦粉、能连续稳定运行的处理方法，下面对一些常用方法进行简要概述：

(1)过滤法

中国石油克拉玛依石化公司延迟焦化装置含硫污水预处理采用机械过滤器，设计为自冲洗流程，过滤网采用500目，将大于25μm的杂质颗粒过滤下来；运行过程中发现，如果不实施破乳处理直接过滤，油去除率几乎为零，而且影响焦粉过滤效果；另外，粒径小于25μm的焦粉颗粒较多，总体水质仍然较差，仍有较大净化空间。

(2)重力沉降法

该方法一般采用隔油沉淀池，设计有自动收油和排泥流程。锦州石化公司炼油厂延迟焦化含硫污水，采用重力沉降法进行了预处理研究，采用隔油沉淀池，设计有自动收油和排泥流程，经120min的自由沉降可使油含量由 282mg/L降至43mg/L；固体含量由341mg/L降至109mg/L，说明除油效果尚可；但油与固体颗粒沉淀速度相对较慢，若达到较高的处理效率，所需较长的停留时间及相应较大的隔油沉淀池，并且存在大量乳化焦粉、焦油颗粒无法通过沉降去除情况，所以无法工业应用。

(3)化学破乳沉降法

兰州石化公司炼油厂焦化装置含硫污水预处理工艺改造过程，采用自主研发的复合破乳剂，在分馏塔顶空冷器出口、油水分离器进口、油水分离器三处，分别投加活性1号转化剂、2号分散剂和3号聚凝剂，在油水分离器内完成沉降分离过程，投加药剂后破乳速度较未投加药剂要快，油水分离器分离效果显著提高；但出水仍呈白色乳化状，小颗粒的乳化焦粉去除效果不明显。

(4)化学破乳+浮选法

金陵石化采用投加絮凝剂进行化学破乳，后续采用一体化氮封微压气浮装置处理焦化装置含硫污水和高含油污水，自2013年投运至今，由于实际出水水质远高于设计出水水质，并且水质波动幅度很大，再加上焦油焦粉粒径小、乳化严重等原因，化学破乳和浮选分离效果差，无法稳定达到焦油、焦粉脱除要求。

(5)化学破乳+旋流法

中国石化洛阳石化公司延迟焦化装置含硫污水除油、除焦粉处理过程，采用“化学破乳+旋流分离”技术改造了现行预处理装置，工业装置设计了破乳剂投加装置、罐进水管道混合器及1000m³含硫污水储罐。储罐内设内罐并采用水力旋液分离、浮油自动收集排油组合装置，改造后运行结果表明，含硫污水中油含量从最高4000mg/L左右降至300mg/L左右，焦粉的脱除率为 85％，但仍存在小颗粒的乳化焦粉去除效果不明显的问题。

对于采用化学破乳处理方法普遍存在运行费用高、破乳效果不稳定、化学药剂投加影响焦油焦粉回收品质、以及污泥产生量高作为危废处置困难，所以无法推广应用。

(6)固化膜分离处理技术

济南石化曾用0.1μm陶瓷膜错流过滤技术进行过处理含硫污水和高含油污水的研究，通过试验表明0.1μm的氧化锆膜对废水的澄清截留率大于 95％，出水完全清澈，选择用0.1μm的膜进行焦化废水的澄清处理是可行的。但是操作压差0.1MPa,膜面流速为3m/s,需要间隙反向脉冲，运行反冲时间为1s,反冲间隔周期为3min，另外需要每天投加氧化剂、加碱、加酸液进行化学清洗一次，因此存在堵膜频繁、化学清洗频繁、能耗高、产水率低 (＜60％)、外排浓液量大以高度浓缩的焦油焦粉乳化液为主处置困难等缺点；陶瓷膜过滤装置连续运行半个月后膜过滤通量衰减为设计膜过滤通量的 70％，面临陶瓷膜管报废更换的问题，无法适应于实际运行工况要求。

通过进一步研究，细微的乳化焦粉颗粒主要呈微纳米级带电胶体状态存在，表现为：粒径分布大约在0.1～10μm之间，微观电位高且呈乱序状态分布，约为-66.2～93.6mv，在水中呈高度乳化、稳定悬浊分散状态且易粘附；大量工程实践证明通过化学、热解、电耗、超声、氧化等各种方式很难将微观电性破除、很难使稳定悬浊分散状态破除，无法有效破乳也很难通过浮选、沉降、旋流等方式去除；采用机械过滤存在过滤精度不够且反洗困难的情况；采用膜过滤工艺是解决该问题最有效的处理手段，但由于细微的乳化焦粉颗粒粘附性强，采用固化膜层过滤存在频繁堵膜、反洗困难甚至膜层报废的情况。

因此，本发明提出一种预涂层膜技术脱除延迟焦化污水中乳化焦粉的方法及成套装置，利用在涂膜滤元上预涂的复合预涂膜层取代固化膜层，将乳化焦粉颗粒彻底滤除，堵膜后将复合预涂膜层和截留焦粉颗粒彻底爆膜反洗掉，重新涂膜过滤，以解决固化膜层不可逆污染的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明公开了一种预涂层膜技术脱除延迟焦化污水中乳化焦粉的方法及成套装置，在涂膜滤元上预涂一层复合预涂膜层取代固化膜层，复合预涂膜层厚度为50～100μm、过滤精度范围为50～100nm，用来将焦化废水中无法有效破乳、沉降浮选分离的细微的乳化焦粉颗粒彻底滤除，当污堵到一定程度后将复合预涂膜层和截留焦粉颗粒彻底爆膜反洗掉，重新涂膜过滤，从而解决膜滤不可逆污染的问题。具体技术方案如下：

本发明的目的在于提供一种预涂层膜技术脱除延迟焦化污水中乳化焦粉的方法及成套装置，技术方案如下：

本发明所述的一种预涂层膜技术脱除延迟焦化污水中乳化焦粉的成套装置，包括超声波破乳装置系统(100)、正压全密闭浮选沉降一体化处理装置系统(200)、预涂层膜过滤装置系统(300)和液环压缩机排气系统(400)；所述的超声波破乳装置系统(100)包括超声破乳罐(101)、超声波换能器 (102)、超声波辐射体(103)、超声进水调节阀(104)、超声进水流量计(105)；所述的正压全密闭浮选沉降一体化处理装置系统(200)包括全密闭浮选沉降处理设备箱体(201)、多相流氮气溶气及释放系统(202)、焦油在线排放系统(203)、焦粉在线排放系统(203)、联通排气管线(205)；所述的预涂层膜过滤装置系统(300)包括两组预涂层膜过滤器功能模块(301)、一套共用的进水产水系统(302)、一套共用的涂膜系统(303)、一套共用的爆膜反洗系统(304)；所述的液环压缩机排气系统(400)包括液环压缩机(401)、压力开关(402)、气液分离器(403)。

进一步的，本发明所述的一种预涂层膜技术脱除延迟焦化污水中乳化焦粉的成套装置，所述的超声波破乳装置系统(100)中的超声波辐射体(103) 密闭安装在超声破乳罐(101)内，能激发超声波辐射体(103)高频振动产生超声波场的超声波换能器(102)固定在超声波辐射体(103)的上端，超声破乳罐(101)采用能承受高压的罐体式结构，运行过程为高压密闭方式，罐体出口有较高的余压，超声破乳罐(101)入口设有超声进水调节阀(104)、超声进水流量计(105)实现对进水量进行有效调控。

进一步的，本发明所述的一种预涂层膜技术脱除延迟焦化污水中乳化焦粉的成套装置，所述的正压全密闭浮选沉降一体化处理装置系统(200)中整个分离过程是在全密闭浮选沉降处理设备箱体(201)完成，全密闭浮选沉降处理设备箱体(201)采用整体全密闭型式，箱体主体(2001)为长方形结构，内部分隔为微气泡接触区(20)、浮选沉降分离区(21)、出水缓冲区(27)、出水区(28)四个功能区；箱体主体(2001)顶部采用锥形导流板(22)封顶，底部采用锥形集泥斗(29)封底，整体焊接成型；微气泡接触区(20) 与浮选沉降分离区(21)顶部的锥形导流板(22)所围成锥台缩口处装有集油集气帽(23)，双方采用法兰连接；出水缓冲区(27)顶部的锥形导流板(22) 所围成锥台缩口处装有集水集气帽(24)，双方采用法兰连接；出水区(28) 顶部的锥形导流板(22)所围成锥台缩口处装有出水集气帽(26)，双方采用法兰连接；这样全密闭浮选沉降处理设备箱体(201)从结构上严格满足正压条件下，全密闭运行工况要求，不存在以硫化氢为主有毒气体泄漏的问题；集水集气帽(24)与出水集气帽(26)中间位置用出水联通管(25)联通，形成过水通道，微气泡接触区(20)、浮选沉降分离区(21)、出水缓冲区(27) 运行液位稳定维持在出水联通管(25)处，以出水联通管(25)为界下部为水分离区域，上部为集气排气区域；集油集气帽(23)、集水集气帽(24)、出水集气帽(26)顶端用联通排气管线(205)联通，满足各集气排气区域气压平衡和废气集中导排要求。

进一步的，本发明所述的一种预涂层膜技术脱除延迟焦化污水中乳化焦粉的成套装置，所述的正压全密闭浮选沉降一体化处理装置系统(200)内，全密闭浮选沉降处理设备箱体(201)外围与之配套设施有多相流氮气溶气及释放系统(202)、焦油在线排放系统(203)、焦粉在线排放系统(204)、联通排气管线(205)联通；所述的多相流氮气溶气及释放系统(202)，利用多相流溶气泵(2021)从全密闭浮选沉降处理设备箱体(201)内出水区(28)取处理出水量的15～20％作为溶气水，多相流溶气泵(2021)进水管线上设有真空调节阀(2024)通过调节其开启度可在阀后形成-0.01～-0.02Mpa的相对真空度；出于安全考虑本系统采用氮气作为浮选气源，≥500KPa的压缩氮气经过进气调压阀(2022)减压至5～10Pa，接入真空调节阀(2024)后，利用真空调节阀(2024)产生的负压氮气被自动吸入多相流溶气泵(2021)；当气、水进入多相流溶气泵(2021)内后，经过特制的叶轮多级切割、加压至 0.5～0.6Mpa，气体高度弥散的状态与溶气水达到完全混合，充分溶解的水中形成饱和溶气水，在泵内完成溶气过程；多相流溶气泵(2021)出口排出的饱和溶气水进入稳流扩张管(2025)进一步稳定流态、压力、排除多余未溶解的气体，最后经过外置的溶气释放阀(2026)瞬间减为常压，溶解在饱和溶气水中氮气瞬间析出，在全密闭浮选沉降处理设备箱体(201)内微气泡接触区(20)瞬间释放出大量微米气泡(10～20μm)、高度弥散，在此与焦化污水充分接触，微米气泡将水中疏水性的焦油有效捕捉、粘附；所述的焦油在线排放系统(203)主要包括排油泵(2031)、油水界面仪(2032)、焦油排放控制阀(2033)，通过管线与集油集气帽(23)连接，运行过程靠油水界面仪(2032) 检测集油集气帽(23)内油水界面、根据集油厚度自动控制焦油排放控制阀 (2033)、排油泵(2031)运行，完成焦油在线自动加压排放操作；所述的焦粉在线排放系统(204)主要包括焦粉外排泵(2041)、焦粉排放控制阀(2042)，通过管线与集泥斗(29)连接，运行过程靠定时自动控制焦粉外排泵(2041)、焦粉排放控制阀(2042)运行，完成焦粉在线自动加压排放操作；所述的联通排气管线(205)一端与集油集气帽(23)、集水集气帽(24)、出水集气帽 (26)连接，满足各集气排气区域气压平衡和废气集中导排要求，另一端与液环压缩机排气系统(400)连接，进行在线自动加压外排至低压瓦斯放空系统火炬管网进行废气焚烧处理，避免硫化氢为主有毒气体泄露。

进一步的，本发明所述的一种预涂层膜技术脱除延迟焦化污水中乳化焦粉的成套装置，所述的预涂层膜过滤装置系统(300)共设置两组预涂层膜过滤器功能模块(301)，每组预涂层膜过滤器功能模块(301)通过自控程序进行调配，可独立进行过滤、爆膜反洗、涂膜等操作过程，各组预涂层膜过滤器功能模块(301)之间运行状态可以相互独立，也可以相互交叉；进水产水系统(302)可以实现供两组同时或单组预涂层膜过滤器功能模块(301)过滤运行使用，根据投运组数变频设定不同的变频供水泵(13)进水流量；爆膜反洗系统(304)、涂膜系统(303)设置为供单组过滤器模块爆膜反洗、涂膜运行使用，逐一切换，一组预涂层膜过滤器功能模块(301)进行爆膜反洗、涂膜时，另一组预涂层膜过滤器功能模块(301)可以仍维持过滤运行状态，保证爆膜反洗、涂膜时预涂层膜过滤装置系统(300)不停水，满足在线过滤运行要求。

所述的涂膜滤元(2)、固定花盘组件(12)、超声波震荡桥(3)安装在预涂层膜过滤器(1)内；预涂层膜过滤器(1)通过外部管线与进水/反洗排水转换三通阀(4)、产水/反洗进水转换三通阀(5)、进水选择阀(6)、涂膜选择阀(7)、产水/涂膜循环转换三通阀(8)、排气阀(9)、反洗进水单向阀(10)、进气单向阀(11)八组功能阀连接，构成一组完整的预涂层膜过滤器功能模块(301)；预涂层膜过滤器功能模块(301)可独立进行：过滤过程的进水、过滤、产水等操作；爆膜反洗过程中的进气、爆膜、水洗、气洗、排气、排污、清水置换等操作；涂膜过程中进料、涂膜、涂膜出水循环等操作，两组预涂层膜过滤器功能模块(301)之间运行状态可以相互独立，也可以相互交叉。

所述的预涂层膜过滤器功能模块(301)以产水/涂膜循环转换三通阀(8) 的产水口和涂膜循环口、进水/反洗排水转换三通阀(4)的反洗排水口、进气单向阀(11)的另一侧接口、排气阀(9)的另一侧接口、反洗进水单向阀(10) 的另一侧接口、进水选择阀(6)的另一侧接口、涂膜选择阀(7)的另一侧接口作为预涂层膜过滤器功能模块(301)的界面接口，与配套的进水产水系统(302)、涂膜系统(303)、爆膜反洗系统(304)连接构成完整的预涂层膜过滤装置系统(300)。

所述的涂膜滤元(2)用自紧防松式紧固件倒置安装在固定花盘组件(12) 对应的固定孔上并形成良好密封，保证涂膜滤元(2)内腔为唯一过滤产水/ 过水通道；所述的固定花盘组件(12)用罐体法兰密封对夹安装在预涂层膜过滤器(1)内部，固定花盘组件(12)将预涂层膜过滤器(1)内部分割为下部的进水区和上部的产水区，所述的预涂层膜过滤器(1)的直筒段罐壁上设有超声波震荡桥(3)。

所述的预涂层膜过滤器(1)罐顶引出管线与产水/反洗进水转换三通阀(5) 的汇 总口连接，产水/反洗进水转换三通阀(5)的反洗进水口分叉引出管线分别与反洗进水单向阀(10)、进气单向阀(11)连接，满足爆膜反洗进水、进气要求；产水/反洗进水转换三通阀(5)的产水口引出管线产水/涂膜循环转换三通阀(8)的汇总口连接，满足产水外排和涂膜出水循环的切换要求。

所述的预涂层膜过滤器(1)罐底引出管线与进水/反洗排水转换三通阀(4) 的汇 总口连接，进水/反洗排水转换三通阀(4)的进水口分叉接有进水选择阀 (6)和涂膜选择阀(7)，满足过滤进水和涂膜进水的切换要求。

所述的预涂层膜过滤器(1)的直筒段靠近固定花盘组件(12)位置引出管线与排气阀(9)连接，满足爆膜反洗过程排气要求。

所述的涂膜系统(303)包括膜粉投加装置(16)、涂膜箱(15)、循环涂膜泵(17)、涂膜进水管路(3031)、涂膜出水管路(3032)；涂膜进水管路(3031) 与涂膜选择阀(7)的另一侧接口连接，涂膜出水管路(3032)与产水/涂膜循环转换三通阀(8)的涂膜循环口连接，形成涂膜系统(303)与每组预涂层膜过滤器功能模块(301)之间独立完整的循环涂膜回路，满足共用要求。

所述的进水产水系统(302)包括变频供水泵(13)、膜进水流量计(14)、进水管路(3021)、产水管路(3022)；进水管路(3021)与进水选择阀(6) 的另一侧接口连接，产水管路(3022)与产水/涂膜循环转换三通阀(8)的产水口连接，形成进水产水系统(302)与每组预涂层膜过滤器功能模块(300) 之间独立完整的进水过滤，产水外排过程，满足共用的要求。

所述的爆膜反洗系统(304)包括反洗进水控制阀(30)、反洗进水管路 (3041)、氮气进气控制阀(31)、氮气调压阀(32)、氮气进气管路(3042)、蒸汽进气控制阀(33)、蒸汽调压阀(34)、蒸汽进气管路(3043)、爆膜进气管路(3044)、排气管路(3045)、排污管路(3046)。

所述的爆膜反洗系统(304)的反洗进水管路(3041)与反洗进水单向阀 (10)的另一侧接口连接；氮气进气管路(3042)与蒸汽进气管路(3043) 汇合接至爆膜进气管路(3044)，爆膜进气管路(3044)与进气单向阀(11) 的另一侧接口连接；排气管路(3045)与排气阀(9)的另一侧接口连接，排污管路(3046)与进水/反洗排水转换三通阀(4)的反洗排水口连接，排气管路(3045)连接并汇入排污管路(3046)；形成爆膜反洗系统(304)与每组预涂层膜过滤器功能模块(300)之间独立完整的气水爆膜反洗、反洗排水排气的工艺过程，满足共用的要求。

所述的涂膜滤元(2)采用316L不锈钢的金属纤维烧结微孔滤材，厚度约为0.2mm、孔隙率70％、微孔的孔径尺度3μm；所述的500目Al₂O₃纳米活性体改性膜粉与200～300目活性焦粉末的助滤膜粉按照1：10的质量配比形成复配膜粉作为涂膜材料；涂膜材料的涂膜量按照10～30g/m²的剂量范围投加，将复配膜粉预涂在涂膜滤元(2)的表层形成厚度为50～100μm的复合预涂膜层，复合预涂膜层的构成为凝胶膜层与助滤膜层的复合体，综合了膜分离技术的吸附效应、筛分效应及静电效应3大基本原理过滤精度可达 50～100nm。

为实现超声破乳的目的，以分馏塔顶分液罐产生的含硫污水、放空塔顶分液罐产生的吹气冷凝水等为主的焦化污水，以压力流在线排水方式直接先进入超声波破乳装置系统(100)，排水压力约为1000kPa，在超声破乳罐(101) 承压封闭式罐内，超声波换能器(102)利用磁致伸缩效应引起超声波辐射体(103)超频振动，超声振动能量沿着超声波辐射体(103)四周径向传递，产生20kHz超声波场对污水作用，产生的“热效应”使乳化油膜破裂和“位移效应”使油滴聚结变大等过程，实现乳化油滴的破乳，产生游离相焦油油滴析出；超声破乳罐(101)入口设有超声进水调节阀(104)、超声进水流量计(105) 实现对进水量进行有效调控。

超声波破乳装置系统(100)采用运行过程为高压密闭方式，罐体出口有较高的余压，处理出水可以利用超声破乳罐(101)余压以在线压力流排水方式直接进入正压全密闭浮选沉降一体化处理装置系统(200)进行后续处理。

正压全密闭浮选沉降一体化处理装置系统(200)对焦化污水的处理过程为，焦化污水进入全密闭浮选沉降处理设备箱体(201)，利用多相流氮气溶气及释放系统(202)释放出的10～20μm高度弥散的氮气微气泡将超声破乳产生的≥10μm游离相焦油油滴进行浮选分离去除，利用斜板浅池分离原理将≥20μm大颗粒焦粉进行沉降分离去除；分离产生的废焦油在集油集气帽(23) 富集浓缩到一定程度，经由焦油在线排放系统(203)进行在线自动加压至 1000kPa外排至污油罐回收；分离产生的大颗粒焦粉在锥形集泥斗(29)中沉积浓缩，经由焦粉在线排放系统(204)定时进行在线自动加压至≥300kPa外排至浮渣回炼系统进行重新炼焦；集油集气帽(23)、集水集气帽(24)、出水集气帽(26)在出水联通管(25)以上为产生废气的气室空间，废气用设在顶端联通排气管线(205)联通并连接到液环压缩机排气系统(400)进行在线自动加压至50～100kPa外排至低压瓦斯放空系统火炬管网进行废气焚烧处理，避免硫化氢为主有毒气体泄露。

正压全密闭浮选沉降一体化处理装置系统(200)的具体运行过程包括以下步骤：

A、正压全密闭浮选沉降一体化处理装置系统(200)内配套设有多相流氮气溶气及释放系统(202)，用来产生浮选分离所需的微纳米气泡；多相流氮气溶气及释放系统(202)从出水区(28)内取部分出水和吸入的氮气，在多相流溶气泵(2021)内经过特制叶轮多级切割、加压，使气充分溶解到水中形成饱和溶气水；饱和溶气水之后经过外置的溶气释放阀(2026)在微气泡接触区(20)内瞬间释放出大量微米气泡、高度弥散，与焦化污水充分接触，微米气泡将水中疏水性的焦油有效捕捉、粘附；气水接触后焦化污水向上溢流进入浮选沉降分离区(21)，在此微米气泡携带捕捉到的焦油油滴与水分层，沿着锥形导流板(22)向上浮升进入集油集气帽(23)富集形成有效的油层，水向下流折向进入出水缓冲区(27)，在此过程通过设置整流构件维持固液分离良好的水力条件，大颗粒焦粉进行有效沉淀分离，并在锥形集泥斗(29)中沉积浓缩；经过浮选、沉淀分离处理后的焦化污水进入出水缓冲区(27)后，向上流进入集水集气帽(24)经出水联通管(25)进入出水集气帽(26)和出水区(28)，完成浮选、沉淀分离水处理过程；

B、水处理过程中全密闭浮选沉降处理设备箱体(201)以出水联通管(25) 为界气室和水室分界面，微气泡接触区(20)、浮选沉降分离区(21)、出水缓冲区(27)运行液位稳定维持在出水联通管(25)处，集油集气帽(23)、集水集气帽(24)、出水集气帽(26)在出水联通管(25)以上为产生废气的气室空间，废气用设在顶端联通排气管线(205)联通，一方面维持各区域气压平衡，另一方面废气积聚一定压力后约为5～10kPa，经由与联通排气管线(205)连接的液环压缩机排气系统(400)进行在线自动加压至50～100kPa 外排至低压瓦斯放空系统火炬管网进行废气焚烧处理，避免硫化氢为主有毒气体泄露；

C、分离产生的废焦油在集油集气帽(23)富集浓缩到一定程度，经由焦油在线排放系统(203)进行在线自动加压(1000kPa)外排至污油罐回收；

D、分离产生的大颗粒焦粉在锥形集泥斗(29)中沉积浓缩，经由焦粉在线排放系统(204)定时进行在线自动加压(≥300kPa)外排至浮渣回炼系统进行重新炼焦。

正压全密闭浮选沉降一体化处理装置系统(200)处理后出水在出水区(28)内汇集，此时焦化污水中主要为0.1～10μm细微的乳化焦粉颗粒，约占焦粉总量的30％，为微纳米级、高荷电、高度乳化的胶体颗粒，存在无法彻底破乳、水力分离困难，机械过滤效果差，固化膜过滤堵膜严重、清洗困难甚至出现膜层报废的情况等问题；最后在线提升进入预涂层膜过滤装置系统 (300)处理，利用在涂膜滤元(2)上预涂的复合预涂膜层取代固化膜层，将乳化焦粉颗粒彻底滤除，堵膜后将复合预涂膜层和截留焦粉颗粒彻底爆膜反洗掉，重新涂膜过滤，以解决固化膜层不可逆污染的问题；预涂层膜过滤装置系统(300)产水有大约500kPa的余压，通过在线压力流排水方式直接排至汽提塔进行回用。

所述的预涂层膜过滤装置系统(300)采用0.2mm厚、孔隙率70％、孔径为3μm的316L不锈钢的金属纤维烧结微孔滤材作为涂膜滤元(2)；采用500 目Al₂O₃纳米活性体改性膜粉与200～300目活性焦粉末的助滤膜粉按照1：10 的质量配比形成复配膜粉作为涂膜材料，按照10～30g/m²的剂量范围，将复配膜粉预涂在涂膜滤元(2)的表层形成厚度为50～100μm的复合预涂膜层，复合预涂膜层的构成为凝胶膜层与助滤膜层的复合体，综合了膜分离技术的吸附效应、筛分效应及静电效应3大基本原理过滤精度可达50～100nm，可以将乳化焦粉颗粒彻底滤除，堵膜后将复合预涂膜层和截留焦粉颗粒彻底爆膜反洗掉，重新涂膜过滤，以解决固化膜层不可逆污染的问题。

所述的预涂层膜过滤装置系统(300)运行采用“涂膜→过滤→爆膜反洗”循环操作方式，爆膜反洗系统(304)、涂膜系统(303)设置为供单组过滤器模块爆膜反洗、涂膜运行使用，逐一切换，一组预涂层膜过滤器功能模块(301) 进行爆膜反洗、涂膜时，另一组预涂层膜过滤器功能模块(301)可以仍维持过滤运行状态，保证爆膜反洗、涂膜时预涂层膜过滤装置系统(300)不停水，满足在线过滤运行要求；具体运行过程包括以下步骤：

A、过滤过程是经进水产水系统(302)输送至预涂层膜过滤器功能模块 (301)完成的，具体实施方式为：正压全密闭浮选沉降一体化处理装置系统 (200)处理后出水在出水区(28)内汇集，经变频供水泵(13)提升，进水选择阀(6)开启，进水/反洗排水转换三通阀(4)切换至进水口通道、产水/ 反洗进水转换三通阀(5)切换至产水口通道、产水/涂膜循环转换三通阀(8) 切换至产水通道，焦化污水从预涂层膜过滤器(1)底部进入罐内，之后从外侧流经复合预涂膜层和涂膜滤元(2)完成过滤；产水进入涂膜滤元(1)的内腔汇集，进入固定花盘组件(12)上部的产水区，由上封头顶端的排出罐外，产水有大约500kPa的余压，通过在线压力流排水方式直接排至汽提塔进行回用；进水产水系统(302)可以实现供两组同时或单组预涂层膜过滤器功能模块(301)过滤运行使用，根据投运组数变频设定不同的变频供水泵(13) 进水流量，整个运行过程中膜进水流量计(14)反馈信号至超声进水调节阀(104)、超声进水流量计(105)，超声进水调节阀(104)对超声波破乳装置系统(100)进水量进行调节，使膜进水流量计(14)与超声进水流量计(105) 流量基本保持一致，即使在一组预涂层膜过滤器功能模块(301)进行涂膜或爆膜反洗，另一组预涂层膜过滤器功能模块(301)仍维持过滤运行状态时，超声波破乳装置系统(100)、正压全密闭浮选沉降一体化处理装置系统(200)、预涂层膜过滤装置系统(300)处理量能维持一致，满足不停水的在线处理方式要求；

B、涂膜过程是经涂膜系统(303)通过水力循环方式输送涂膜材料至预涂层膜过滤器功能模块(301)完成的，具体实施方式为：在超声波震荡桥(3) 分散作用下，经循环涂膜泵(17)提升、涂膜选择阀(7)开启、进水/反洗排水转换三通阀(4)切换至进水口通道、产水/反洗进水转换三通阀(5)切换至产水口通道、产水/涂膜循环转换三通阀(8)切换至涂膜循环口通道，在涂膜箱(15)和预涂层膜过滤器功能模块(301)之间形成水力循环的过程，在此过程中复配膜粉通过膜粉投加装置(16)干粉投加至涂膜箱(15)内，在水力循环过滤的作用下在涂膜滤元(2)外表面敷涂一层复合预涂膜层(11) 作为过滤介质，实现涂膜快速、均匀和可控的涂膜工艺过程；涂膜系统(303) 设置为供单组预涂层膜过滤器功能模块(301)涂膜运行使用，逐一切换，一组预涂层膜过滤器功能模块(301)进行涂膜时，另一组预涂层膜过滤器功能模块(301)仍维持过滤运行状态，保证涂膜时预涂层膜过滤装置系统(300) 不停水；

C、爆膜反洗过程是经爆膜反洗系统(304)依次输送压缩氮气、洁净的生产给水、蒸汽至预涂层膜过滤器功能模块(301)，采用超声波震荡桥(3) 进行超声波清洗和爆膜反洗系统(304)进行气水脉冲反洗联合的方式，实现爆膜清洗快速、彻底、排污量小和过程可控的工艺要求；根据爆膜反洗要求，可以进行“气洗爆膜→水反洗→蒸汽吹扫”过程的交替循环操作，确保爆膜反洗彻底；爆膜清洗时间一般不超过3min，操作简单可控，反洗排污量少，不超过处理水量的1％；由于是采用压缩氮气、洁净的生产给水、蒸汽对进行预涂层膜过滤器功能模块(301)爆膜反洗的，保证产生的排污、排气的无毒化，排污利用余压可以直接在线排入焦炭池，废气主要为氮气利用余压可以直接在线排入大气中，具体实施过程包括：

1)预涂层膜过滤器功能模块(301)跨膜压差达到80～100KPa时，需要进行爆膜反洗；此过程产水/反洗进水转换三通阀(5)切换至反洗进水通道、进水/反洗排水转换三通阀(4)切换至反洗排水通道、爆膜反洗期间超声波震荡桥(3)一直处于开启状态；

2)先进行气洗爆膜：氮气调压阀(32)将氮气进气压力维持在300～500KPa 范围，氮气进气控制阀(31)开启，压缩氮气瞬间进入涂膜滤元(2)内腔形成由内而外爆膜，联合超声波震荡桥(3)的超声清洗作用，涂膜滤元(2) 表层的复合预涂膜层和截留焦粉颗粒被压缩气彻底爆膜、脱落进入预涂层膜过滤器(1)内固定花盘组件(12)下部的污水中，同时污水被压缩氮气经由排污管路(3046)排出预涂层膜过滤器(1)外，完成气洗爆膜过程；

3)之后进行水反洗：关闭氮气进气控制阀(31)，反洗进水控制阀(30) 开启，洁净的生产给水进入涂膜滤元(2)内腔形成由内而外的水清洗，联合超声波震荡桥(3)的超声清洗作用，涂膜滤元(2)被水洗干净，此过程排污管路(3046)不断有水排出，预涂层膜过滤器(1)内罐内脏水被置换干净，完成水反洗过程；

4)然后进行蒸汽吹扫：关闭氮气进气控制阀(31)、反洗进水控制阀(30)，蒸汽调压阀(34)将蒸汽进气压力维持在500～800KPa范围，蒸汽进气控制阀 (33)开启，蒸汽瞬间进入涂膜滤元(2)内腔形成由内而外的蒸汽吹扫，联合超声波震荡桥(3)的超声清洗作用，高温蒸汽将涂膜滤元(2)内少量粘附性强的油性杂质颗粒彻底吹脱，同时预涂层膜过滤器(1)罐壁粘附的颗粒也被蒸汽吹扫去除，干净如初，完成蒸汽吹扫过程；

5)最后爆膜反洗完成后，关闭氮气进气控制阀(31)、关闭蒸汽进气控制阀(33)、关闭开启反洗进水控制阀(30)、关闭超声波震荡桥(3)、进水/ 反洗排水转换三通阀(4)切换至进水通道、排气阀(9)打开、反洗进水控制阀(30)开启，洁净的生产给水充满预涂层膜过滤器(1)，排出多余气体，转入涂膜工艺过程；爆膜反洗系统(304)设置为供单组预涂层膜过滤器功能模块(301)爆膜反洗运行使用，逐一切换，一组预涂层膜过滤器功能模块(301) 进行爆膜反洗时，另一组预涂层膜过滤器功能模块(301)仍维持过滤运行状态，保证爆膜反洗时预涂层膜过滤装置系统(300)不停水。

本发明的有益效果是：预涂层膜技术脱除延迟焦化污水中乳化焦粉的成套装置对延迟焦化装置排放的焦化污水是进行在线即时处理的，处理后产水进行在线加压即时回用，处理过程中分离出的废气、焦油、焦粉、反洗排水也通过在线即时加压外输至相关收集点，满足延迟焦化装置生产过程中随时排水、即时在线处理外输回用的在线处理工况要求。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明所述的一种预涂层膜技术脱除延迟焦化污水中乳化焦粉的成套装置的实施例的工艺系统流程图；

图2是预涂层膜运行过程中跨膜压差变化情况；

图3是预涂层膜连续运行过程中跨膜压差、膜通量随运行时间变化情况。

图中：

100、超声波破乳装置系统；

101、超声破乳罐；104、超声进水调节阀；105超声进水流量计；102、超声波换能器；103、超声波辐射体；

200、正压全密闭浮选沉降一体化处理装置系统；

201、全密闭浮选沉降处理设备箱体；20、微气泡接触区；21、浮选沉降分离区；2010、箱体主体；22、锥形导流板；23、集油集气帽；24、集水集气帽；25、出水联通管；26、出水集气帽；27、出水缓冲区；28、出水区； 29、锥形集泥斗；

202、多相流氮气溶气及释放系统；2021、多相流溶气泵；2022、进气调压阀；2024、真空调节阀；2023、进气流量计；2025、稳流扩张管；2026、溶气释放阀；

203、焦油在线排放系统；2031、排油泵；2032、油水界面仪；2033；焦油排放控制阀；

204、焦粉在线排放系统；2041、焦粉外排泵；2042、焦粉排放控制阀；

205、联通排气管线；2051、真空泄放阀；2052、安全阀；2053、联通排气管线；

300、预涂层膜过滤装置系统；

301、预涂层膜过滤器功能模块；1、预涂层膜过滤器；2、涂膜滤元；3、超声波震荡桥；4、进水/反洗排水转换三通阀；5、产水/反洗进水转换三通阀； 6、进水选择阀；7、涂膜选择阀；8、产水/涂膜循环转换三通阀；9、排气阀； 10、反洗进水单向阀；11、进气单向阀；12、固定花盘组件；

302、进水产水系统；13、变频供水泵；14、膜进水流量计；3021、膜进水管路；3022、膜产水管路；

303、涂膜系统；15、涂膜箱；16、膜粉投加装置；17、循环涂膜泵；3031、涂膜进水管路；3032、涂膜出水管路；

304、爆膜反洗系统；30、反洗进水控制阀；3041、反洗进水管路；31、氮气进气控制阀；32、氮气调压阀；3042、氮气进气管路；33、蒸汽进气控制阀；34、蒸汽调压阀；3043、蒸汽进气管路；3044、爆膜进气管路；3045、排气管路；3046、排污管路；

400、液环压缩机排气系统；

401、液环压缩机；402、压力开关；403、气液分离器。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明实施例中的技术方案进行进一步描述。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。

如图1所示，本发明中预涂层膜技术脱除延迟焦化污水中乳化焦粉的成套装置中，包括一套超声波破乳装置系统100、一套正压全密闭浮选沉降一体化处理装置系统200、一套预涂层膜过滤装置系统300、一套液环压缩机排气系统400。

如图1所示，本发明中超声波破乳装置系统100中，包括超声破乳罐101、超声波换能器102、超声波辐射体103、超声进水调节阀104、超声进水流量计105。

进一步的，超声波破乳装置系统100中的超声波辐射体103密闭安装在超声破乳罐101内，能激发超声波辐射体103高频振动产生超声波场的超声波换能器102固定在超声波辐射体103的上端，超声破乳罐101采用能承受高压的罐体式结构，运行过程为高压密闭方式，罐体出口有较高的余压，超声破乳罐101入口设有超声进水调节阀104、超声进水流量计105实现对进水量进行有效调控。

如图1所示，本发明中正压全密闭浮选沉降一体化处理装置系统200中，包括全密闭浮选沉降处理设备箱体201、多相流氮气溶气及释放系统202、焦油在线排放系统203、焦粉在线排放系统203、联通排气管线205。

进一步的，全密闭浮选沉降处理设备箱体201采用整体全密闭型式，箱体主体2001为长方形结构，内部分隔为微气泡接触区20、浮选沉降分离区 21、出水缓冲区27、出水区28四个功能区；箱体主体2001顶部采用锥形导流板22封顶，底部采用锥形集泥斗29封底，整体焊接成型；微气泡接触区20与浮选沉降分离区21顶部的锥形导流板22所围成锥台缩口处装有集油集气帽23，双方采用法兰连接；出水缓冲区27顶部的锥形导流板22所围成锥台缩口处装有集水集气帽24，双方采用法兰连接；出水区28顶部的锥形导流板22所围成锥台缩口处装有出水集气帽26，双方采用法兰连接；这样全密闭浮选沉降处理设备箱体201从结构上严格满足正压条件下，全密闭运行工况要求，不存在以硫化氢为主有毒气体泄漏的问题；集水集气帽24与出水集气帽26中间位置用出水联通管25联通，形成过水通道，微气泡接触区20、浮选沉降分离区21、出水缓冲区27运行液位稳定维持在出水联通管25处，以出水联通管25为界下部为水分离区域，上部为集气排气区域；集油集气帽23、集水集气帽24、出水集气帽26顶端用联通排气管线205联通，满足各集气排气区域气压平衡和废气集中导排要求。

进一步的，全密闭浮选沉降处理设备箱体201外围与之配套设施有多相流氮气溶气及释放系统202、焦油在线排放系统203、焦粉在线排放系统204、联通排气管线205联通。

进一步的，多相流氮气溶气及释放系统202，利用专用的多相流溶气泵 2021从全密闭浮选沉降处理设备箱体201内出水区28取处理出水量的 15～20％作为溶气水，多相流溶气泵2021进水管线上设有真空调节阀2024通过调节其开启度可在阀后形成-0.01～-0.02MPa真空度；出于安全考虑本系统采用氮气作为浮选气源，≥500KPa的压缩氮气经过进气调压阀2022减压至 5～10Pa，接入真空调节阀2024后，利用真空调节阀2024产生的负压氮气被自动吸入多相流溶气泵2021；当气、水进入多相流溶气泵2021内后，经过特制的叶轮多级切割、加压至0.5～0.6Mpa，气体高度弥散的状态与溶气水达到完全混合，充分溶解的水中形成饱和溶气水，在泵内完成溶气过程；多相流溶气泵2021出口排出的饱和溶气水进入稳流扩张管2025进一步稳定流态、压力、排除多余未溶解的气体，最后经过外置的溶气释放阀2026瞬间减为常压，溶解在饱和溶气水中氮气瞬间析出，在全密闭浮选沉降处理设备箱体201 内微气泡接触区20瞬间释放出大量微米气泡10～20μm、高度弥散，在此与焦化污水充分接触，微米气泡将水中疏水性的焦油有效捕捉、粘附。

进一步的，焦油在线排放系统203主要包括排油泵2031、油水界面仪 2032、焦油排放控制阀2033，通过管线与集油集气帽23连接，运行过程靠油水界面仪2032检测集油集气帽23内油水界面、根据集油厚度自动控制焦油排放控制阀2033、排油泵2031运行，完成焦油在线自动加压排放操作。

进一步的，焦粉在线排放系统204主要包括焦粉外排泵2041、焦粉排放控制阀2042，通过管线与集泥斗29连接，运行过程靠定时自动控制焦粉外排泵2041、焦粉排放控制阀2042运行，完成焦粉在线自动加压排放操作。

进一步的，联通排气管线205一端与集油集气帽23、集水集气帽24、出水集气帽26连接，满足各集气排气区域气压平衡和废气集中导排要求，另一端与液环压缩机排气系统400连接，进行在线自动加压外排至低压瓦斯放空系统火炬管网进行废气焚烧处理，避免硫化氢为主有毒气体泄露。

如图1所示，本发明中预涂层膜过滤装置系统300包括两组预涂层膜过滤器功能模块301、一套共用的进水产水系统302、一套共用的涂膜系统303、一套共用的爆膜反洗系统304。

进一步的，涂膜滤元2、固定花盘组件12、超声波震荡桥3安装在预涂层膜过滤器1内，装配方式为：涂膜滤元2用自紧防松式紧固件倒置安装在固定花盘组件12对应的固定孔上并形成良好密封，保证涂膜滤元2内腔为唯一过滤产水/过水通道；所述的固定花盘组件12用罐体法兰密封对夹安装在预涂层膜过滤器1内部，固定花盘组件12将预涂层膜过滤器1内部分割为下部的进水区和上部的产水区，预涂层膜过滤器1的直筒段罐壁上设有超声波震荡桥3。

进一步的，预涂层膜过滤器1通过外部管线与进水/反洗排水转换三通阀 4、产水/反洗进水转换三通阀5、进水选择阀6、涂膜选择阀7、产水/涂膜循环转换三通阀8、排气阀9、反洗进水单向阀10、进气单向阀11八组功能阀连接，构成一组完整的预涂层膜过滤器功能模块301；装配方式为：

A、预涂层膜过滤器1罐顶引出管线与产水/反洗进水转换三通阀5的汇总口连接，产水/反洗进水转换三通阀5的反洗进水口分叉引出管线分别与反洗进水单向阀10、进气单向阀11连接，满足爆膜反洗进水、进气要求；产水 /反洗进水转换三通阀5的产水口引出管线产水/涂膜循环转换三通阀8的汇总口连接，满足产水外排和涂膜出水循环的切换要求；

B、预涂层膜过滤器1罐底引出管线与进水/反洗排水转换三通阀4的汇总口连接，进水/反洗排水转换三通阀4的进水口分叉接有进水选择阀6和涂膜选择阀7，满足过滤进水和涂膜进水的切换要求；

C、预涂层膜过滤器1的直筒段靠近固定花盘组件12位置引出管线与排气阀9连接，满足爆膜反洗过程排气要求。

进一步的，预涂层膜过滤器功能模块301可独立进行：过滤过程的进水、过滤、产水等操作；爆膜反洗过程中的进气、爆膜、水洗、气洗、排气、排污、清水置换等操作；涂膜过程中进料、涂膜、涂膜出水循环等操作，两组预涂层膜过滤器功能模块301之间运行状态可以相互独立，也可以相互交叉。

进一步的，预涂层膜过滤器功能模块301以产水/涂膜循环转换三通阀8 的产水口和涂膜循环口、进水/反洗排水转换三通阀4的反洗排水口、进气单向阀11的另一侧接口、排气阀9的另一侧接口、反洗进水单向阀10的另一侧接口、进水选择阀6的另一侧接口、涂膜选择阀7的另一侧接口作为预涂层膜过滤器功能模块301的界面接口，与配套的进水产水系统302、涂膜系统 303、爆膜反洗系统304连接构成完整的预涂层膜过滤装置系统300；装配方式为：

A、进水产水系统302包括变频供水泵13、膜进水流量计14、进水管路 3021、产水管路3022；进水管路3021与进水选择阀6的另一侧接口连接，产水管路3022与产水/涂膜循环转换三通阀8的产水口连接，形成进水产水系统 302与每组预涂层膜过滤器功能模块300之间独立完整的进水过滤，产水外排过程，满足共用的要求；

B、涂膜系统303包括膜粉投加装置16、涂膜箱15、循环涂膜泵17、涂膜进水管路3031、涂膜出水管路3032；涂膜进水管路3031与涂膜选择阀7 的另一侧接口连接，涂膜出水管路3032与产水/涂膜循环转换三通阀8的涂膜循环口连接，形成涂膜系统303与每组预涂层膜过滤器功能模块301之间独立完整的循环涂膜回路，满足共用要求；

C、爆膜反洗系统304包括反洗进水控制阀30、反洗进水管路3041、氮气进气控制阀31、氮气调压阀32、氮气进气管路3042、蒸汽进气控制阀33、蒸汽调压阀34、蒸汽进气管路3043、爆膜进气管路3044、排气管路3045、排污管路3046；爆膜反洗系统304的反洗进水管路3041与反洗进水单向阀 10的另一侧接口连接；氮气进气管路3042与蒸汽进气管路3043汇合接至爆膜进气管路3044，爆膜进气管路3044与进气单向阀11的另一侧接口连接；排气管路3045与排气阀9的另一侧接口连接，排污管路3046与进水/反洗排水转换三通阀4的反洗排水口连接，排气管路3045连接并汇入排污管路3046；形成爆膜反洗系统304与每组预涂层膜过滤器功能模块300之间独立完整的气水爆膜反洗、反洗排水排气的工艺过程，满足共用的要求。

进一步的，预涂层膜过滤装置系统300共设置两组预涂层膜过滤器功能模块301，每组预涂层膜过滤器功能模块301通过自控程序进行调配，可独立进行过滤、爆膜反洗、涂膜等操作过程，各组预涂层膜过滤器功能模块301 之间运行状态可以相互独立，也可以相互交叉；进水产水系统302可以实现供两组同时或单组预涂层膜过滤器功能模块301过滤运行使用，根据投运组数变频设定不同的变频供水泵13进水流量；爆膜反洗系统304、涂膜系统303 设置为供单组过滤器模块爆膜反洗、涂膜运行使用，逐一切换，一组预涂层膜过滤器功能模块301进行爆膜反洗、涂膜时，另一组预涂层膜过滤器功能模块301可以仍维持过滤运行状态，保证爆膜反洗、涂膜时预涂层膜过滤装置系统300不停水，满足在线过滤运行要求。

如图1所示，本发明中液环压缩机排气系统400包括液环压缩机401、压力开关402、气液分离器403，通过管线与全密闭浮选沉降处理设备箱体201 配套的联通排气管线205连接，废气积聚一定压力后压力开关402控制液环压缩机401启动，气液分离器403内的工作液进入液环压缩机401内被偏心旋转的叶轮抛向四周，引起压缩机内腔容积的变化实现吸气、压缩排气的过程，将废气进行在线自动加压至50～100kPa外排至低压瓦斯放空系统火炬管网进行废气焚烧处理。

本发明所述的一种预涂层膜技术脱除延迟焦化污水中乳化焦粉的方法，包括以下步骤：

A、以分馏塔顶分液罐产生的含硫污水、放空塔顶分液罐产生的吹气冷凝水等为主的焦化污水，以压力流在线排水方式直接先进入超声波破乳装置系统100，排水压力约为1000kPa，在超声破乳罐101承压封闭式罐内，超声波换能器102利用磁致伸缩效应引起超声波辐射体103超频振动，超声振动能量沿着超声波辐射体103四周径向传递，产生20KHZ超声波场对污水作用，产生的“热效应”使乳化油膜破裂和“位移效应”使油滴聚结变大等过程，实现乳化油滴的破乳，产生游离相焦油油滴析出；超声破乳罐101入口设有超声进水调节阀104、超声进水流量计105实现对进水量进行有效调控；

B、超声波破乳装置系统100采用运行过程为高压密闭方式，罐体出口有较高的余压，处理出水可以利用超声破乳罐101余压以在线压力流排水方式直接进入正压全密闭浮选沉降一体化处理装置系统200进行后续处理；

正压全密闭浮选沉降一体化处理装置系统200对焦化污水的处理过程为，焦化污水进入全密闭浮选沉降处理设备箱体201，利用多相流氮气溶气及释放系统202释放出的10～20μm高度弥散的氮气微气泡将超声破乳产生的≥10μm 游离相焦油油滴进行浮选分离去除，利用斜板浅池分离原理将≥20μm大颗粒焦粉进行沉降分离去除；分离产生的废焦油在集油集气帽23富集浓缩到一定程度，经由焦油在线排放系统203进行在线自动加压至1000kPa外排至污油罐回收；分离产生的大颗粒焦粉在锥形集泥斗29中沉积浓缩，经由焦粉在线排放系统204定时进行在线自动加压至≥300kPa外排至浮渣回炼系统进行重新炼焦；集油集气帽23、集水集气帽24、出水集气帽26在出水联通管25以上为产生废气的气室空间，废气用设在顶端联通排气管线205联通并连接到液环压缩机排气系统400进行在线自动加压至50～100kPa外排至低压瓦斯放空系统火炬管网进行废气焚烧处理，避免硫化氢为主有毒气体泄露；

C、正压全密闭浮选沉降一体化处理装置系统200处理后出水在出水区 28内汇集，此时焦化污水中主要为0.1～10μm细微的乳化焦粉颗粒，约占焦粉总量的30％，为微纳米级、高荷电、高度乳化的胶体颗粒，存在无法彻底破乳、水力分离困难，机械过滤效果差，固化膜过滤堵膜严重、清洗困难甚至出现膜层报废的情况等问题；最后在线提升进入预涂层膜过滤装置系统300 处理，利用在涂膜滤元2上预涂的复合预涂膜层取代固化膜层，将乳化焦粉颗粒彻底滤除，堵膜后将复合预涂膜层和截留焦粉颗粒彻底爆膜反洗掉，重新涂膜过滤，以解决固化膜层不可逆污染的问题；预涂层膜过滤装置系统300 产水有大约500kPa的余压，通过在线压力流排水方式直接排至汽提塔进行回用；

预涂层膜过滤装置系统300采用0.2mm厚、孔隙率70％、孔径为3μm的 316L不锈钢的金属纤维烧结微孔滤材作为涂膜滤元2；采用500目Al₂O₃纳米活性体改性膜粉与200～300目活性焦粉末的助滤膜粉按照1：10的质量配比形成复配膜粉作为涂膜材料，按照10～30g/m²的剂量范围，将复配膜粉预涂在涂膜滤元2的表层形成厚度为50～100μm的复合预涂膜层，复合预涂膜层的构成为凝胶膜层与助滤膜层的复合体，综合了膜分离技术的吸附效应、筛分效应及静电效应3大基本原理过滤精度可达50～100nm，可以将乳化焦粉颗粒彻底滤除，堵膜后将复合预涂膜层和截留焦粉颗粒彻底爆膜反洗掉，重新涂膜过滤，以解决固化膜层不可逆污染的问题；

预涂层膜过滤装置系统300运行采用“涂膜→过滤→爆膜反洗”循环操作方式，爆膜反洗系统304、涂膜系统303设置为供单组过滤器模块爆膜反洗、涂膜运行使用，逐一切换，一组预涂层膜过滤器功能模块301进行爆膜反洗、涂膜时，另一组预涂层膜过滤器功能模块301可以仍维持过滤运行状态，保证爆膜反洗、涂膜时预涂层膜过滤装置系统300不停水，满足在线过滤运行要求。

进一步的，本发明所述的一种预涂层膜技术脱除延迟焦化污水中乳化焦粉的方法：

在步骤B中，正压全密闭浮选沉降一体化处理装置系统200内配套设有多相流氮气溶气及释放系统202，用来产生浮选分离所需的微纳米气泡；多相流氮气溶气及释放系统202从出水区28内取部分出水和吸入的氮气，在多相流溶气泵2021内经过特制叶轮多级切割、加压，使气充分溶解到水中形成饱和溶气水；饱和溶气水之后经过外置的溶气释放阀2026在微气泡接触区20 内瞬间释放出大量微米气泡、高度弥散，与焦化污水充分接触，微米气泡将水中疏水性的焦油有效捕捉、粘附；气水接触后焦化污水向上溢流进入浮选沉降分离区21，在此微米气泡携带捕捉到的焦油油滴与水分层，沿着锥形导流板22向上浮升进入集油集气帽23富集形成有效的油层，水向下流折向进入出水缓冲区27，在此过程通过设置整流构件维持固液分离良好的水力条件，大颗粒焦粉进行有效沉淀分离，并在锥形集泥斗29中沉积浓缩；经过浮选、沉淀分离处理后的焦化污水进入出水缓冲区27后，向上流进入集水集气帽24 经出水联通管25进入出水集气帽26和出水区28，完成浮选、沉淀分离水处理过程；

在步骤B中，水处理过程中全密闭浮选沉降处理设备箱体201以出水联通管25为界气室和水室分界面，微气泡接触区20、浮选沉降分离区21、出水缓冲区27运行液位稳定维持在出水联通管25处，集油集气帽23、集水集气帽24、出水集气帽26在出水联通管25以上为产生废气的气室空间，废气用设在顶端联通排气管线205联通，一方面维持各区域气压平衡，另一方面废气积聚一定压力后约为5～10kPa，压力开关402控制液环压缩机401启动，气液分离器403内的工作液进入液环压缩机401内被偏心旋转的叶轮抛向四周，引起压缩机内腔容积的变化实现吸气、压缩排气的过程，将废气进行在线自动加压至50～100kPa外排至低压瓦斯放空系统火炬管网进行废气焚烧处理；

经由与联通排气管线205连接的液环压缩机排气系统400进行在线自动加压至50～100kPa外排至低压瓦斯放空系统火炬管网进行废气焚烧处理，避免硫化氢为主有毒气体泄露；

在步骤B中，分离产生的废焦油在集油集气帽23富集浓缩到一定程度，经由焦油在线排放系统203进行在线自动加压至1000kPa外排至污油罐回收；

在步骤B中，分离产生的大颗粒焦粉在锥形集泥斗29中沉积浓缩，经由焦粉在线排放系统204定时进行在线自动加压至≥300kPa外排至浮渣回炼系统进行重新炼焦；

在步骤C中，过滤过程是经进水产水系统302输送至预涂层膜过滤器功能模块301完成的，具体实施方式为：正压全密闭浮选沉降一体化处理装置系统200处理后出水在出水区28内汇集，经变频供水泵13提升，进水选择阀6开启，进水/反洗排水转换三通阀4切换至进水口通道、产水/反洗进水转换三通阀5切换至产水口通道、产水/涂膜循环转换三通阀8切换至产水通道，焦化污水从预涂层膜过滤器1底部进入罐内，之后从外侧流经复合预涂膜层和涂膜滤元2完成过滤；产水进入涂膜滤元1的内腔汇集，进入固定花盘组件12上部的产水区，由上封头顶端的排出罐外，产水有大约500kPa的余压，通过在线压力流排水方式直接排至汽提塔进行回用；进水产水系统302可以实现供两组同时或单组预涂层膜过滤器功能模块301过滤运行使用，根据投运组数变频设定不同的变频供水泵13进水流量，整个运行过程中膜进水流量计14反馈信号至超声进水调节阀104、超声进水流量计105，超声进水调节阀104对超声波破乳装置系统100进水量进行调节，使膜进水流量计14与超声进水流量计105流量基本保持一致，即使在一组预涂层膜过滤器功能模块 301进行涂膜或爆膜反洗，另一组预涂层膜过滤器功能模块301仍维持过滤运行状态时，超声波破乳装置系统100、正压全密闭浮选沉降一体化处理装置系统200、预涂层膜过滤装置系统300处理量能维持一致，满足不停水的在线处理方式要求；

在步骤C中，涂膜过程是经涂膜系统303通过水力循环方式输送涂膜材料至预涂层膜过滤器功能模块301完成的，具体实施方式为：在超声波震荡桥3分散作用下，经循环涂膜泵17提升、涂膜选择阀7开启、进水/反洗排水转换三通阀4切换至进水口通道、产水/反洗进水转换三通阀5切换至产水口通道、产水/涂膜循环转换三通阀8切换至涂膜循环口通道，在涂膜箱15和预涂层膜过滤器功能模块301之间形成水力循环的过程，在此过程中复配膜粉通过膜粉投加装置16干粉投加至涂膜箱15内，在水力循环过滤的作用下在涂膜滤元2外表面敷涂一层复合预涂膜层11作为过滤介质，涂膜时间一般不超过3min，实现涂膜快速、均匀和可控的涂膜工艺过程；涂膜系统303设置为供单组预涂层膜过滤器功能模块301涂膜运行使用，逐一切换，一组预涂层膜过滤器功能模块301进行涂膜时，另一组预涂层膜过滤器功能模块301 仍维持过滤运行状态，保证涂膜时预涂层膜过滤装置系统300不停水；

在步骤C中，爆膜反洗过程是经爆膜反洗系统304依次输送压缩氮气、洁净的生产给水、蒸汽至预涂层膜过滤器功能模块301，采用超声波震荡桥3 进行超声波清洗和爆膜反洗系统304进行气水脉冲反洗联合的方式，实现爆膜清洗快速、彻底、排污量小和过程可控的工艺要求；根据爆膜反洗要求，可以进行“气洗爆膜→水反洗→蒸汽吹扫”过程的交替循环操作，确保爆膜反洗彻底；爆膜清洗时间一般不超过3min，操作简单可控，反洗排污量少，不超过处理水量的1％；由于是采用压缩氮气、洁净的生产给水、蒸汽对进行预涂层膜过滤器功能模块301爆膜反洗的，保证产生的排污、排气的无毒化，排污利用余压可以直接在线排入焦炭池，废气主要为氮气利用余压可以直接在线排入大气中，具体实施过程包括：

1)预涂层膜过滤器功能模块301跨膜压差达到80～100KPa时，需要进行爆膜反洗；此过程产水/反洗进水转换三通阀5切换至反洗进水通道、进水/ 反洗排水转换三通阀4切换至反洗排水通道、爆膜反洗期间超声波震荡桥3 一直处于开启状态；

2)先进行气洗爆膜：氮气调压阀32将氮气进气压力维持在300～500KPa 范围，氮气进气控制阀31开启，压缩氮气瞬间进入涂膜滤元2内腔形成由内而外爆膜，联合超声波震荡桥3的超声清洗作用，涂膜滤元2表层的复合预涂膜层和截留焦粉颗粒被压缩气彻底爆膜、脱落进入预涂层膜过滤器1内固定花盘组件12下部的污水中，同时污水被压缩氮气经由排污管路3046排出预涂层膜过滤器1外，完成气洗爆膜过程；

3)之后进行水反洗：关闭氮气进气控制阀31，反洗进水控制阀30开启，洁净的生产给水进入涂膜滤元2内腔形成由内而外的水清洗，联合超声波震荡桥3的超声清洗作用，涂膜滤元2被水洗干净，此过程排污管路3046不断有水排出，预涂层膜过滤器1内罐内脏水被置换干净，完成水反洗过程；

4)然后进行蒸汽吹扫：关闭氮气进气控制阀31、反洗进水控制阀30，蒸汽调压阀34将蒸汽进气压力维持在500～800KPa范围，蒸汽进气控制阀33 开启，蒸汽瞬间进入涂膜滤元2内腔形成由内而外的蒸汽吹扫，联合超声波震荡桥3的超声清洗作用，高温蒸汽将涂膜滤元2内少量粘附性强的油性杂质颗粒彻底吹脱，同时预涂层膜过滤器1罐壁粘附的颗粒也被蒸汽吹扫去除，干净如初，完成蒸汽吹扫过程；

5)最后爆膜反洗完成后，关闭氮气进气控制阀31、关闭蒸汽进气控制阀 33、关闭开启反洗进水控制阀30、关闭超声波震荡桥3、进水/反洗排水转换三通阀4切换至进水通道、排气阀9打开、反洗进水控制阀30开启，洁净的生产给水充满预涂层膜过滤器1，排出多余气体，转入涂膜工艺过程；爆膜反洗系统304设置为供单组预涂层膜过滤器功能模块301爆膜反洗运行使用，逐一切换，一组预涂层膜过滤器功能模块301进行爆膜反洗时，另一组预涂层膜过滤器功能模块301仍维持过滤运行状态，保证爆膜反洗时预涂层膜过滤装置系统300不停水；

在步骤A、B、C中，对延迟焦化装置排放的焦化污水是进行在线即时处理的，处理后产水进行在线加压即时回用，处理过程中分离出的废气、焦油、焦粉、反洗排水也通过在线即时加压外输至相关收集点，满足延迟焦化装置生产过程中随时排水、即时在线处理外输回用的在线处理工况要求。

为了证明本发明的设备和方法的效果，发明人通过中试案例来说明本发明技术方案的技术效果与传统技术方案相比具有意想不到性。

案例1：焦化污水脱除焦粉

某炼油厂延迟焦化装置排放的含硫污水及高含油污水(吹气冷凝水)含有大量焦粉、油、硫化物、氨氮、酚等有机污染物，是一种汽提法难以处理的高浓度、高乳化有机废水。

接触冷却塔顶气液分离罐排放的高含油污水(吹气冷凝水)：正常1～2 m3/h，连续排放；间断流量为30～35m3/h，间断量持续时间3～3.5小时，一天1次或2次。

分馏塔顶气液分离罐排放的含硫污水：正常5～6m3/h，全天连续排放。

全天排水量约为230～430m3/d，占延迟焦化装置总污水量的6％～10％；但其焦粉、油、硫化物、氨氮等污染物排放量占焦化装置污染物40％左右。

表1-延迟焦化污水水质数据

注①：主要为萃取蜡油和乳化焦油。

采用处理规模为0.5m³/h的“超声波破乳装置+正压全密闭浮选沉降一体化处理装置+预涂层膜过滤装置”成套中试装置，连续进行了近一个月的工业侧线现场中试试验，中试结果如下：

1)处理水质汇总检测结果(硫化物、氨氮、酚等不在成套中试装置处理要求范围内，需经成套中试装置净化后输送至汽提装置，进行除硫化氢、脱氨氮处理，回收硫化氢、氨氮作为硫磺装置原料)

表2-中试水质结果汇总表

根据连续中试结果，一种预涂层膜技术脱除延迟焦化污水中乳化焦粉的成套装置工艺系统，先利用超声波破乳装置可以实现乳化油的破乳，之后在不加药的条件下，利用浮选沉降一体化处理装置可以实现超声破乳产生的游离相焦油的浮选分离去除和大颗粒焦粉的沉降分离去除，最后预涂层膜过滤装置可以实现无法正常破乳分离的几微米～几百纳米之间乳化状焦油和乳化状焦粉的彻底滤除；对焦油去除率＞90％以上，对焦粉去除率＞99％，出水浊度均在1NTU以下，出水浊度均在1NTU以下，实现水质的绝对澄清，解决了乳化焦粉进入汽提塔后会堵塞塔盘问题，实现生产设备的正常运行。

2)预涂层膜过滤装置运行状态：预涂的复合预涂膜层对焦化污水中乳化焦粉过程中，膜通量一直维持在330～370L/m²·h范围基本没有衰减，跨膜压差为0.02～0.03MPa，跨膜压差达到0.07MPa预涂膜过滤器自动进行爆膜反洗、重新涂膜，跨膜压差随运行时间基本呈线性增加，爆膜反洗、涂膜间隔周期能维持在9h以上，如图2所示。

通过近一个月的工业侧线现场连续中试试验，预涂层膜过滤装置连续运行采用“涂膜→过滤→爆膜反洗”循环操作方式，多次循环操作膜通量一直维持在330～370L/m²·h范围基本没有衰减，压力变化稳定，反洗、涂膜间隔周期仍能维持在9h以上；每次爆膜反洗时间2～3min，涂膜时间2～3min，气水联合洗即可满足要求，不需要化学清洗跨膜压差、膜通量均可恢复到初始状态，说明爆膜反洗、涂膜之后能恢复到初始状态，不存在固化膜过滤随运行时间推移出现膜通量持续衰减，过滤、反洗间隔时间越来越短的问题，有不可替代的优势，如图3所示。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种预涂层膜技术脱除延迟焦化污水中乳化焦粉的成套装置，其特征在于，包括超声波破乳装置系统（100）、正压全密闭浮选沉降一体化处理装置系统（200）、预涂层膜过滤装置系统（300）和液环压缩机排气系统（400）；

所述的超声波破乳装置系统（100）包括超声破乳罐（101）、超声波换能器（102）、超声波辐射体（103）、超声进水调节阀（104）、超声进水流量计（105）；

所述的正压全密闭浮选沉降一体化处理装置系统（200）包括全密闭浮选沉降处理设备箱体（201）、多相流氮气溶气及释放系统（202）、焦油在线排放系统（203）、焦粉在线排放系统（203）、联通排气管线（205）；

所述的预涂层膜过滤装置系统（300）包括两组预涂层膜过滤器功能模块（301）、一套共用的进水产水系统（302）、一套共用的涂膜系统（303）、一套共用的爆膜反洗系统（304）；

所述的液环压缩机排气系统（400）包括液环压缩机（401）、压力开关（402）、气液分离器（403）。

2.如权利要求1所述的一种预涂层膜技术脱除延迟焦化污水中乳化焦粉的成套装置，其特征在于，超声波破乳装置系统（100）中的超声波辐射体（103）密闭安装在超声破乳罐（101）内，能激发超声波辐射体（103）高频振动产生超声波场的超声波换能器（102）固定在超声波辐射体（103）的上端，超声破乳罐（101）采用能承受高压的罐体式结构，运行过程为高压密闭方式，罐体出口有较高的余压，超声破乳罐（101）入口设有超声进水调节阀（104）、超声进水流量计（105）实现对进水量进行有效调控。

3.如权利要求1所述的一种预涂层膜技术脱除延迟焦化污水中乳化焦粉的成套装置，其特征在于，正压全密闭浮选沉降一体化处理装置系统（200）中整个分离过程是在全密闭浮选沉降处理设备箱体（201）完成，全密闭浮选沉降处理设备箱体（201）采用整体全密闭型式，箱体主体（2001）为长方形结构，内部分隔为微气泡接触区（20）、浮选沉降分离区（21）、出水缓冲区（27）、出水区（28）四个功能区；箱体主体（2001）顶部采用锥形导流板（22）封顶，底部采用锥形集泥斗（29）封底，整体焊接成型；微气泡接触区（20）与浮选沉降分离区（21）顶部的锥形导流板（22）所围成锥台缩口处装有集油集气帽（23），双方采用法兰连接；出水缓冲区（27）顶部的锥形导流板（22）所围成锥台缩口处装有集水集气帽（24），双方采用法兰连接；出水区（28）顶部的锥形导流板（22）所围成锥台缩口处装有出水集气帽（26），双方采用法兰连接；这样全密闭浮选沉降处理设备箱体（201）从结构上严格满足正压条件下，全密闭运行工况要求，不存在以硫化氢为主有毒气体泄漏的问题；集水集气帽（24）与出水集气帽（26）中间位置用出水联通管（25）联通，形成过水通道，微气泡接触区（20）、浮选沉降分离区（21）、出水缓冲区（27）运行液位稳定维持在出水联通管（25）处，以出水联通管（25）为界下部为水分离区域，上部为集气排气区域；集油集气帽（23）、集水集气帽（24）、出水集气帽（26）顶端用联通排气管线（205）联通，满足各集气排气区域气压平衡和废气集中导排要求。

4.如权利要求1所述的一种预涂层膜技术脱除延迟焦化污水中乳化焦粉的成套装置，其特征在于，正压全密闭浮选沉降一体化处理装置系统（200）内，全密闭浮选沉降处理设备箱体（201）外围与之配套设施有多相流氮气溶气及释放系统（202）、焦油在线排放系统（203）、焦粉在线排放系统（204）、联通排气管线（205）联通；

所述的多相流氮气溶气及释放系统（202），利用多相流溶气泵（2021）从全密闭浮选沉降处理设备箱体（201）内出水区（28）取处理出水量的15~20%作为溶气水，多相流溶气泵（2021）进水管线上设有真空调节阀（2024）通过调节其开启度可在阀后形成-0.01~-0.02MPa真空度；出于安全考虑本系统采用氮气作为浮选气源，≥500KPa的压缩氮气经过进气调压阀（2022）减压至5~10Pa，接入真空调节阀（2024）后，利用真空调节阀（2024）产生的负压氮气被自动吸入多相流溶气泵（2021）；当气、水进入多相流溶气泵（2021）内后，经过叶轮多级切割、加压至0.5~0.6Mpa，气体高度弥散的状态与溶气水达到完全混合，充分溶解的水中形成饱和溶气水，在泵内完成溶气过程；多相流溶气泵（2021）出口排出的饱和溶气水进入稳流扩张管（2025）进一步稳定流态、压力、排除多余未溶解的气体，最后经过外置的溶气释放阀（2026）瞬间减为常压，溶解在饱和溶气水中氮气瞬间析出，在全密闭浮选沉降处理设备箱体（201）内微气泡接触区（20）瞬间释放出大量微米气泡（10~20μm）、高度弥散，在此与焦化污水充分接触，微米气泡将水中疏水性的焦油有效捕捉、粘附；

所述的焦油在线排放系统（203）主要包括排油泵（2031）、油水界面仪（2032）、焦油排放控制阀（2033），通过管线与集油集气帽（23）连接，运行过程靠油水界面仪（2032）检测集油集气帽（23）内油水界面、根据集油厚度自动控制焦油排放控制阀（2033）、排油泵（2031）运行，完成焦油在线自动加压排放操作；

所述的焦粉在线排放系统（204）主要包括焦粉外排泵（2041）、焦粉排放控制阀（2042），通过管线与集泥斗（29）连接，运行过程靠定时自动控制焦粉外排泵（2041）、焦粉排放控制阀（2042）运行，完成焦粉在线自动加压排放操作；

所述的联通排气管线（205）一端与集油集气帽（23）、集水集气帽（24）、出水集气帽（26）连接，满足各集气排气区域气压平衡和废气集中导排要求，另一端与液环压缩机排气系统（400）连接，进行在线自动加压外排至低压瓦斯放空系统火炬管网进行废气焚烧处理，避免硫化氢为主有毒气体泄露。

5.如权利要求1所述的一种预涂层膜技术脱除延迟焦化污水中乳化焦粉的成套装置，其特征在于，预涂层膜过滤装置系统（300）共设置两组预涂层膜过滤器功能模块（301），每组预涂层膜过滤器功能模块（301）通过自控程序进行调配，可独立进行过滤、爆膜反洗、涂膜等操作过程，各组预涂层膜过滤器功能模块（301）之间运行状态可以相互独立，也可以相互交叉；进水产水系统（302）可以实现供两组同时或单组预涂层膜过滤器功能模块（301）过滤运行使用，根据投运组数变频设定不同的变频供水泵（13）进水流量；爆膜反洗系统（304）、涂膜系统（303）设置为供单组过滤器模块爆膜反洗、涂膜运行使用，逐一切换，一组预涂层膜过滤器功能模块（301）进行爆膜反洗、涂膜时，另一组预涂层膜过滤器功能模块（301）可以仍维持过滤运行状态，保证爆膜反洗、涂膜时预涂层膜过滤装置系统（300）不停水，满足在线过滤运行要求；

所述的涂膜滤元（2）、固定花盘组件（12）、超声波震荡桥（3）安装在预涂层膜过滤器（1）内；预涂层膜过滤器（1）通过外部管线与进水/反洗排水转换三通阀（4）、产水/反洗进水转换三通阀（5）、进水选择阀（6）、涂膜选择阀（7）、产水/涂膜循环转换三通阀（8）、排气阀（9）、反洗进水单向阀（10）、进气单向阀（11）八组功能阀连接，构成一组完整的预涂层膜过滤器功能模块（301）；预涂层膜过滤器功能模块（301）可独立进行：过滤过程的进水、过滤、产水等操作；爆膜反洗过程中的进气、爆膜、水洗、气洗、排气、排污、清水置换等操作；涂膜过程中进料、涂膜、涂膜出水循环等操作，两组预涂层膜过滤器功能模块（301）之间运行状态可以相互独立，也可以相互交叉；

所述的预涂层膜过滤器功能模块（301）以产水/涂膜循环转换三通阀（8）的产水口和涂膜循环口、进水/反洗排水转换三通阀（4）的反洗排水口、进气单向阀（11）的另一侧接口、排气阀（9）的另一侧接口、反洗进水单向阀（10）的另一侧接口、进水选择阀（6）的另一侧接口、涂膜选择阀（7）的另一侧接口作为预涂层膜过滤器功能模块（301）的界面接口，与配套的进水产水系统（302）、涂膜系统（303）、爆膜反洗系统（304）连接构成完整的预涂层膜过滤装置系统（300）；

所述的涂膜系统（303）包括膜粉投加装置（16）、涂膜箱（15）、循环涂膜泵（17）、涂膜进水管路（3031）、涂膜出水管路（3032）；涂膜进水管路（3031）与涂膜选择阀（7）的另一侧接口连接，涂膜出水管路（3032）与产水/涂膜循环转换三通阀（8）的涂膜循环口连接，形成涂膜系统（303）与每组预涂层膜过滤器功能模块（301）之间独立完整的循环涂膜回路，满足共用要求；

所述的进水产水系统（302）包括变频供水泵（13）、膜进水流量计（14）、进水管路（3021）、产水管路（3022）；进水管路（3021）与进水选择阀（6）的另一侧接口连接，产水管路（3022）与产水/涂膜循环转换三通阀（8）的产水口连接，形成进水产水系统（302）与每组预涂层膜过滤器功能模块（300）之间独立完整的进水过滤，产水外排过程，满足共用的要求；

所述的爆膜反洗系统（304）包括反洗进水控制阀（30）、反洗进水管路（3041）、氮气进气控制阀（31）、氮气调压阀（32）、氮气进气管路（3042）、蒸汽进气控制阀（33）、蒸汽调压阀（34）、蒸汽进气管路（3043）、爆膜进气管路（3044）、排气管路（3045）、排污管路（3046）；

所述的爆膜反洗系统（304）的反洗进水管路（3041）与反洗进水单向阀（10）的另一侧接口连接；氮气进气管路（3042）与蒸汽进气管路（3043）汇合接至爆膜进气管路（3044），爆膜进气管路（3044）与进气单向阀（11）的另一侧接口连接；排气管路（3045）与排气阀（9）的另一侧接口连接，排污管路（3046）与进水/反洗排水转换三通阀（4）的反洗排水口连接，排气管路（3045）连接并汇入排污管路（3046）；形成爆膜反洗系统（304）与每组预涂层膜过滤器功能模块（300）之间独立完整的气水爆膜反洗、反洗排水排气的工艺过程，满足共用的要求。

6.如权利要求1所述的一种预涂层膜技术脱除延迟焦化污水中乳化焦粉的成套装置，其特征在于，预涂层膜过滤器功能模块（301）作为预涂层膜过滤装置系统（300）的核心部分，所述的涂膜滤元（2）用自紧防松式紧固件倒置安装在固定花盘组件（12）对应的固定孔上并形成良好密封，保证涂膜滤元（2）内腔为唯一过滤产水/过水通道；所述的固定花盘组件（12）用罐体法兰密封对夹安装在预涂层膜过滤器（1）内部，固定花盘组件（12）将预涂层膜过滤器（1）内部分割为下部的进水区和上部的产水区，所述的预涂层膜过滤器（1）的直筒段罐壁上设有超声波震荡桥（3）；

所述的预涂层膜过滤器（1）罐顶引出管线与产水/反洗进水转换三通阀（5）的汇总口连接，产水/反洗进水转换三通阀（5）的反洗进水口分叉引出管线分别与反洗进水单向阀（10）、进气单向阀（11）连接，满足爆膜反洗进水、进气要求；产水/反洗进水转换三通阀（5）的产水口引出管线产水/涂膜循环转换三通阀（8）的汇总口连接，满足产水外排和涂膜出水循环的切换要求；

所述的预涂层膜过滤器（1）罐底引出管线与进水/反洗排水转换三通阀（4）的汇总口连接，进水/反洗排水转换三通阀（4）的进水口分叉接有进水选择阀（6）和涂膜选择阀（7），满足过滤进水和涂膜进水的切换要求；

所述的预涂层膜过滤器（1）的直筒段靠近固定花盘组件（12）位置引出管线与排气阀（9）连接，满足爆膜反洗过程排气要求。

7.一种预涂层膜技术脱除延迟焦化污水中乳化焦粉的方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、以分馏塔顶分液罐产生的含硫污水、放空塔顶分液罐产生的吹气冷凝水等为主的焦化污水，以压力流在线排水方式直接先进入超声波破乳装置系统（100），排水压力约为1000kPa，在超声破乳罐（101）承压封闭式罐内， 超声波换能器（102）利用磁致伸缩效应引起超声波辐射体（103）超频振动，超声振动能量沿着超声波辐射体（103）四周径向传递，产生20KHZ超声波场对污水作用，产生的“热效应”使乳化油膜破裂和“位移效应”使油滴聚结变大等过程，实现乳化油滴的破乳，产生游离相焦油油滴析出；超声破乳罐（101）入口设有超声进水调节阀（104）、超声进水流量计（105）实现对进水量进行有效调控；

B、超声波破乳装置系统（100）采用运行过程为高压密闭方式，罐体出口有较高的余压，处理出水可以利用超声破乳罐（101）余压以在线压力流排水方式直接进入正压全密闭浮选沉降一体化处理装置系统（200）进行后续处理；

所述的正压全密闭浮选沉降一体化处理装置系统（200）对焦化污水的处理过程为，焦化污水进入全密闭浮选沉降处理设备箱体（201），利用多相流氮气溶气及释放系统（202）释放出的10~20μm高度弥散的氮气微气泡将超声破乳产生的≥10μm游离相焦油油滴进行浮选分离去除，利用斜板浅池分离原理将≥20μm大颗粒焦粉进行沉降分离去除；分离产生的废焦油在集油集气帽（23）富集浓缩到一定程度，经由焦油在线排放系统（203）进行在线自动加压至1000kPa外排至污油罐回收；分离产生的大颗粒焦粉在锥形集泥斗（29）中沉积浓缩，经由焦粉在线排放系统（204）定时进行在线自动加压至≥300kPa外排至浮渣回炼系统进行重新炼焦；集油集气帽（23）、集水集气帽（24）、出水集气帽（26）在出水联通管（25）以上为产生废气的气室空间，废气用设在顶端联通排气管线（205）联通并连接到液环压缩机排气系统（400）进行在线自动加压至50~100kPa外排至低压瓦斯放空系统火炬管网进行废气焚烧处理，避免硫化氢为主有毒气体泄露；

C、正压全密闭浮选沉降一体化处理装置系统（200）处理后出水在出水区（28）内汇集，此时焦化污水中主要为0.1~10μm细微的乳化焦粉颗粒，约占焦粉总量的30%，为微纳米级、高荷电、高度乳化的胶体颗粒，存在无法彻底破乳、水力分离困难，机械过滤效果差，固化膜过滤堵膜严重、清洗困难甚至出现膜层报废的情况等问题；最后在线提升进入预涂层膜过滤装置系统（300）处理，利用在涂膜滤元（2）上预涂的复合预涂膜层取代固化膜层，将乳化焦粉颗粒彻底滤除，堵膜后将复合预涂膜层和截留焦粉颗粒彻底爆膜反洗掉，重新涂膜过滤，以解决固化膜层不可逆污染的问题；预涂层膜过滤装置系统（300）产水有大约500kPa的余压，通过在线压力流排水方式直接排至汽提塔进行回用；

所述的预涂层膜过滤装置系统（300）采用0.2mm厚、孔隙率70%、孔径为3μm的316L不锈钢的金属纤维烧结微孔滤材作为涂膜滤元（2）；采用500目Al₂O₃纳米活性体改性膜粉与200~300目活性焦粉末的助滤膜粉按照1：10的质量配比形成复配膜粉作为涂膜材料，按照10~30g/m²的剂量范围，将复配膜粉预涂在涂膜滤元（2）的表层形成厚度为50~100μm的复合预涂膜层，复合预涂膜层的构成为凝胶膜层与助滤膜层的复合体，综合了膜分离技术的吸附效应、筛分效应及静电效应３大基本原理过滤精度可达50~100nm，可以将乳化焦粉颗粒彻底滤除，堵膜后将复合预涂膜层和截留焦粉颗粒彻底爆膜反洗掉，重新涂膜过滤，以解决固化膜层不可逆污染的问题；

所述的预涂层膜过滤装置系统（300）运行采用“涂膜→过滤→爆膜反洗”循环操作方式，爆膜反洗系统（304）、涂膜系统（303）设置为供单组过滤器模块爆膜反洗、涂膜运行使用，逐一切换，一组预涂层膜过滤器功能模块（301）进行爆膜反洗、涂膜时，另一组预涂层膜过滤器功能模块（301）可以仍维持过滤运行状态，保证爆膜反洗、涂膜时预涂层膜过滤装置系统（300）不停水，满足在线过滤运行要求。

8.如权利要求7所述的一种预涂层膜技术脱除延迟焦化污水中乳化焦粉的方法，其特征在于：

在步骤B中，正压全密闭浮选沉降一体化处理装置系统（200）内配套设有多相流氮气溶气及释放系统（202），用来产生浮选分离所需的微纳米气泡；多相流氮气溶气及释放系统（202）从出水区（28）内取部分出水和吸入的氮气，在多相流溶气泵（2021）内经过特制叶轮多级切割、加压，使气充分溶解到水中形成饱和溶气水；饱和溶气水之后经过外置的溶气释放阀（2026）在微气泡接触区（20）内瞬间释放出大量微米气泡、高度弥散，与焦化污水充分接触，微米气泡将水中疏水性的焦油有效捕捉、粘附；气水接触后焦化污水向上溢流进入浮选沉降分离区（21），在此微米气泡携带捕捉到的焦油油滴与水分层，沿着锥形导流板（22）向上浮升进入集油集气帽（23）富集形成有效的油层，水向下流折向进入出水缓冲区（27），在此过程通过设置整流构件维持固液分离良好的水力条件，大颗粒焦粉进行有效沉淀分离，并在锥形集泥斗（29）中沉积浓缩；经过浮选、沉淀分离处理后的焦化污水进入出水缓冲区（27）后，向上流进入集水集气帽（24）经出水联通管（25）进入出水集气帽（26）和出水区（28），完成浮选、沉淀分离水处理过程；

在步骤B中，水处理过程中全密闭浮选沉降处理设备箱体（201）以出水联通管（25）为界气室和水室分界面，微气泡接触区（20）、浮选沉降分离区（21）、出水缓冲区（27）运行液位稳定维持在出水联通管（25）处，集油集气帽（23）、集水集气帽（24）、出水集气帽（26）在出水联通管（25）以上为产生废气的气室空间，废气用设在顶端联通排气管线（205）联通，一方面维持各区域气压平衡，另一方面废气积聚一定压力后约为5~10kPa，经由与联通排气管线（205）连接的液环压缩机排气系统（400）进行在线自动加压至50~100kPa外排至低压瓦斯放空系统火炬管网进行废气焚烧处理，避免硫化氢为主有毒气体泄露；

在步骤B中，分离产生的废焦油在集油集气帽（23）富集浓缩到一定程度，经由焦油在线排放系统（203）进行在线自动加压（1000kPa）外排至污油罐回收；

在步骤B中，分离产生的大颗粒焦粉在锥形集泥斗（29）中沉积浓缩，经由焦粉在线排放系统（204）定时进行在线自动加压（≥300kPa）外排至浮渣回炼系统进行重新炼焦。

9.如权利要求7所述的一种预涂层膜技术脱除延迟焦化污水中乳化焦粉的方法，其特征在于：

在步骤C中，过滤过程是经进水产水系统（302）输送至预涂层膜过滤器功能模块（301）完成的，具体实施方式为：正压全密闭浮选沉降一体化处理装置系统（200）处理后出水在出水区（28）内汇集，经变频供水泵（13）提升，进水选择阀（6）开启，进水/反洗排水转换三通阀（4）切换至进水口通道、产水/反洗进水转换三通阀（5）切换至产水口通道、产水/涂膜循环转换三通阀（8）切换至产水通道，焦化污水从预涂层膜过滤器（1）底部进入罐内，之后从外侧流经复合预涂膜层和涂膜滤元（2）完成过滤；产水进入涂膜滤元（1）的内腔汇集，进入固定花盘组件（12）上部的产水区，由上封头顶端的排出罐外，产水有大约500kPa的余压，通过在线压力流排水方式直接排至汽提塔进行回用；进水产水系统（302）可以实现供两组同时或单组预涂层膜过滤器功能模块（301）过滤运行使用，根据投运组数变频设定不同的变频供水泵（13）进水流量，整个运行过程中膜进水流量计（14）反馈信号至超声进水调节阀（104）、超声进水流量计（105），超声进水调节阀（104）对超声波破乳装置系统（100）进水量进行调节，使膜进水流量计（14）与超声进水流量计（105）流量基本保持一致，即使在一组预涂层膜过滤器功能模块（301）进行涂膜或爆膜反洗，另一组预涂层膜过滤器功能模块（301）仍维持过滤运行状态时，超声波破乳装置系统（100）、正压全密闭浮选沉降一体化处理装置系统（200）、预涂层膜过滤装置系统（300）处理量能维持一致，满足不停水的在线处理方式要求；

在步骤C中，涂膜过程是经涂膜系统（303）通过水力循环方式输送涂膜材料至预涂层膜过滤器功能模块（301）完成的，具体实施方式为：在超声波震荡桥（3）分散作用下，经循环涂膜泵（17）提升、涂膜选择阀（7）开启、进水/反洗排水转换三通阀（4）切换至进水口通道、产水/反洗进水转换三通阀（5）切换至产水口通道、产水/涂膜循环转换三通阀（8）切换至涂膜循环口通道，在涂膜箱（15）和预涂层膜过滤器功能模块（301）之间形成水力循环的过程，在此过程中复配膜粉通过膜粉投加装置（16）干粉投加至涂膜箱（15）内，在水力循环过滤的作用下在涂膜滤元（2）外表面敷涂一层复合预涂膜层（11）作为过滤介质，实现涂膜快速、均匀和可控的涂膜工艺过程；涂膜系统（303）设置为供单组预涂层膜过滤器功能模块（301）涂膜运行使用，逐一切换，一组预涂层膜过滤器功能模块（301）进行涂膜时，另一组预涂层膜过滤器功能模块（301）仍维持过滤运行状态，保证涂膜时预涂层膜过滤装置系统（300）不停水；

在步骤C中，爆膜反洗过程是经爆膜反洗系统（304）依次输送压缩氮气、洁净的生产给水、蒸汽至预涂层膜过滤器功能模块（301），采用超声波震荡桥（3）进行超声波清洗和爆膜反洗系统（304）进行气水脉冲反洗联合的方式，实现爆膜清洗快速、彻底、排污量小和过程可控的工艺要求；根据爆膜反洗要求，可以进行“气洗爆膜→水反洗→蒸汽吹扫”过程的交替循环操作，确保爆膜反洗彻底；爆膜清洗时间一般不超过3min，操作简单可控，反洗排污量少，不超过处理水量的1%；由于是采用压缩氮气、洁净的生产给水、蒸汽对进行预涂层膜过滤器功能模块（301）爆膜反洗的，保证产生的排污、排气的无毒化，排污利用余压可以直接在线排入焦炭池，废气主要为氮气利用余压可以直接在线排入大气中，具体实施过程包括：

1）预涂层膜过滤器功能模块（301）跨膜压差达到80~100KPa时，需要进行爆膜反洗；此过程产水/反洗进水转换三通阀（5）切换至反洗进水通道、进水/反洗排水转换三通阀（4）切换至反洗排水通道、爆膜反洗期间超声波震荡桥（3）一直处于开启状态；

2）先进行气洗爆膜：氮气调压阀（32）将氮气进气压力维持在300~500KPa范围，氮气进气控制阀（31）开启，压缩氮气瞬间进入涂膜滤元（2）内腔形成由内而外爆膜，联合超声波震荡桥（3）的超声清洗作用，涂膜滤元（2）表层的复合预涂膜层和截留焦粉颗粒被压缩气彻底爆膜、脱落进入预涂层膜过滤器（1）内固定花盘组件（12）下部的污水中，同时污水被压缩氮气经由排污管路（3046）排出预涂层膜过滤器（1）外，完成气洗爆膜过程；

3）之后进行水反洗：关闭氮气进气控制阀（31），反洗进水控制阀（30）开启，洁净的生产给水进入涂膜滤元（2）内腔形成由内而外的水清洗，联合超声波震荡桥（3）的超声清洗作用，涂膜滤元（2）被水洗干净，此过程排污管路（3046）不断有水排出，预涂层膜过滤器（1）内罐内脏水被置换干净，完成水反洗过程；

4）然后进行蒸汽吹扫：关闭氮气进气控制阀（31）、反洗进水控制阀（30），蒸汽调压阀（34）将蒸汽进气压力维持在500~800KPa范围，蒸汽进气控制阀（33）开启，蒸汽瞬间进入涂膜滤元（2）内腔形成由内而外的蒸汽吹扫，联合超声波震荡桥（3）的超声清洗作用，高温蒸汽将涂膜滤元（2）内少量粘附性强的油性杂质颗粒彻底吹脱，同时预涂层膜过滤器（1）罐壁粘附的颗粒也被蒸汽吹扫去除，干净如初，完成蒸汽吹扫过程；

5）最后爆膜反洗完成后，关闭氮气进气控制阀（31）、关闭蒸汽进气控制阀（33）、关闭开启反洗进水控制阀（30）、关闭超声波震荡桥（3）、进水/反洗排水转换三通阀（4）切换至进水通道、排气阀（9）打开、反洗进水控制阀（30）开启，洁净的生产给水充满预涂层膜过滤器（1），排出多余气体，转入涂膜工艺过程；爆膜反洗系统（304）设置为供单组预涂层膜过滤器功能模块（301）爆膜反洗运行使用，逐一切换，一组预涂层膜过滤器功能模块（301）进行爆膜反洗时，另一组预涂层膜过滤器功能模块（301）仍维持过滤运行状态，保证爆膜反洗时预涂层膜过滤装置系统（300）不停水。

10.如权利要求7所述的一种预涂层膜技术脱除延迟焦化污水中乳化焦粉的方法，其特征在于，在步骤A、B、C中，对延迟焦化装置排放的焦化污水是进行在线即时处理的，处理后产水进行在线加压即时回用，处理过程中分离出的废气、焦油、焦粉、反洗排水也通过在线即时加压外输至相关收集点，满足延迟焦化装置生产过程中随时排水、即时在线处理外输回用的在线处理工况要求。

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