CN110872140A - 危化品分离回收系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及危化品事故应急处置技术领域，公开了一种危化品分离回收系统。所述危化品分离回收系统包括：重力分离装置(2)，所述重力分离装置(2)用于将含有危化品的水相进行危化品与水相之间的初步分离；膜分离装置(3)，所述膜分离装置(3)用于从所述重力分离装置(2)分离出的水相中进一步分离出危化品；以及回收装置(5)，所述回收装置用于回收从所述重力分离装置和所述膜分离装置中分离出的危化品。本发明实现了海上泄漏危化品的高效分离回收，使得最终出口危化品浓度可达10ppm以下，能够实现处理后的水相直接排海，并且能够实现危化品回收效率达到70％以上。

Description

危化品分离回收系统

技术领域

本发明涉及危化品事故应急处置技术领域，具体地涉及一种危化品分离回收系统。

背景技术

随着经济社会的快速发展和化工产业的迅猛崛起，我国危险化学品的海上运输日益增多。然而，发展机遇伴随着风险产生，世界范围内的海上危化品泄漏事故频繁发生。该类事故具有危害性大、突发性强、处置难度高的特点，应及时根据危化品的性质采取科学、合理的应急处置措施，否则将严重危害海洋生态环境及沿岸居民的生产生活安全。

目前，国内外研究机构主要针对油品回收、分离领域进行研究，对海上泄漏环境污染事故应急处置技术研究较少，尤其针对危险化学品研究甚少。其中，油品分离回收较常用的处理方法主要有吸附法、分离法等。

具体来说，吸附法指利用活性炭等吸附能力强的材料对海水中泄漏污染物进行吸附，现有的吸附法主要存在以下问题：1)饱和后吸附剂回收成本高，易对海洋造成二次污染；2)无法实现泄漏危化品回收利用。分离法指利用油、水比重差原理，实现油水分离的目的，但是这种单一的油水分离法分离速度较慢，效率低，且需要有一定容积的容器进行沉淀分离，占用空间大。

可见，现有技术中吸附法无法实现危化品回收，且存在饱和吸附剂回收困难、易造成二次污染的问题；分离法存在分离速率满、效率低等问题。因此，需要对技术进行不断创新，来解决现有存在的问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的无法实现危化品回收的问题，提供了一种危化品分离回收系统，该系统实现了海上泄漏危化品的高效分离回收，且危化品回收效率达到70％以上。

为了实现上述目的，本发明提供一种危化品分离回收系统，包括：

重力分离装置，所述重力分离装置用于将含有危化品的水相进行危化品与水相之间的初步分离；

膜分离装置，所述膜分离装置用于从所述重力分离装置分离出的水相中进一步分离出危化品；以及

回收装置，所述回收装置用于回收从所述重力分离装置和所述膜分离装置中分离出的危化品。

优选地，所述重力分离装置上设有第一水相出料口和第一危化品出料口，所述膜分离装置上设有第二水相出料口和第二危化品出料口，所述第一危化品出料口与所述回收装置之间通过第一管道连接，所述第二危化品出料口与所述回收装置之间通过第二管道连接，所述第一管道上设有第一阀门，所述第二管道上设有第二阀门。

优选地，所述重力分离装置上设有用于通入含有危化品的水相的第一进料口，所述膜分离装置上设有用于通入从所述重力分离装置分离出的所述水相的第二进料口，所述第二进料口与所述第一水相出料口之间通过第三管道连接，所述第三管道上设有第三阀门。

优选地，所述重力分离装置采用横向设置，所述第一进料口位于所述重力分离装置的一侧，所述第一危化品出料口位于所述重力分离装置的另一侧，所述第一水相出料口位于所述重力分离装置的底部。

优选地，所述危化品分离回收系统包括用于吸收在所述膜分离装置中完成分离后的水相中残留危化品的吸附装置，所述吸附装置上设有第三进料口，所述第三进料口与所述第二水相出料口之间通过第四管道连接，所述第四管道上设有第四阀门，所述吸附装置内设有吸附剂，所述吸附剂包括活性炭、活性碳纤维或膨胀石墨。

优选地，所述吸附装置上设有用于排放经吸附后的水相的第一出料口，所述第一出料口通过第五管道连接至排放口，所述第五管道上设有第五阀门，所述吸附装置上设有连接至所述排放口的反冲洗管道，所述反冲洗管道上设有第六阀门。

优选地，所述第一水相出料口通过第六管道连接至所述排放口，所述第二水相出料口通过第七管道连接至所述排放口，所述第六管道上设有第七阀门，所述第七管道上设有第八阀门。

优选地，所述第三进料口和所述第一出料口分别设置在所述吸附装置的两端。

优选地，所述重力分离装置内部设有垂直于所述水相流动方向的两层或多层布液板。

优选地，所述膜分离装置中采用超亲水疏油性膜材料，所述膜材料包括聚结膜、纤维素膜或中空纤维超滤膜。

通过上述技术方案，本发明的危化品分离回收系统先通过重力分离装置进行危化品和水相的初步分离，再将分离后的含部分危化品的水相经过膜分离装置进一步分离回收，从而实现了海上泄漏危化品的高效分离回收。本系统最终出口危化品浓度可达10ppm以下，能够实现处理后的水相直接排海，并且能够实现危化品回收效率达到70％以上。

本发明采用重力分离工艺作为缓冲工艺，有效减缓入口流量及压力脉动，同时降低水相中危化品含量，防止高浓度危化品冲击膜材料，保证后续膜分离装置的分离效率，有效克服单独使用该工艺时，油水分离较慢，效率低，且需要有一定容积的容器进行沉淀分离，占用空间大的问题。

附图说明

图1是本发明一种实施方式的危化品分离回收系统结构示意图；

图2是本发明的重力分离装置中的布液板结构示意图。

附图标记说明

1—增压泵、2—重力分离装置、3—膜分离装置、4—吸附装置、5—回收装置、6—排放口、7—布液板、8—布液孔、11—球阀、12—第一阀门、13—第七阀门、14—第三阀门、15—第二阀门、16—第八阀门、17—第四阀门、18—第五阀门、19—第六阀门、20—第一水相出料口、21—第一危化品出料口、22—第二水相出料口、23—第二危化品出料口、24—第一出料口。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

结合图1，本发明提供了一种危化品分离回收系统，包括：

重力分离装置2，所述重力分离装置2用于将含有危化品的水相进行危化品与水相之间的初步分离；

膜分离装置3，所述膜分离装置3用于从所述重力分离装置2分离出的水相中进一步分离出危化品；以及

回收装置5，所述回收装置用于回收从所述重力分离装置和所述膜分离装置中分离出的危化品。

使用时，将含有危化品的水相通入所述重力分离装置2，在所述重力分离装置2中根据密度差异实现危化品和水相的初步分离，分离后的危化品位于所述重力分离装置2的上层，可直接排出进入所述回收装置5中回收；而经所述重力分离装置2分离出的水相继续进入所述膜分离装置3开始二次分离，通常来说，膜分离装置3中设有膜材料，膜材料可以阻截水相中的危化品，使得危化品无法通过，而被阻截分离的危化品同样位于所述膜分离装置3的上层，因此可直接从所述膜分离装置3的顶部排出进入所述回收装置5中完成回收。其中，所述重力分离装置2的顶部可设置有排气口，在上述分离过程中，装置内微量的气体可以从顶部的排气口排出，防止水相在注满所述重力分离装置2的过程中造成装置内部压力过大，影响分离效果。

由此，本发明的危化品分离回收系统先通过重力分离装置进行危化品和水相的初步分离，再将分离后的含部分危化品的水相经过膜分离装置进一步分离回收，从而实现了水相中危化品的分离和回收，显著降低了水相中危化品的含量。

本发明将重力分离工艺和膜分离工艺二者相互结合，使得本系统在重力分离和膜分离的共同作用、相互配合下，产生了极佳的分离回收效果。具体来说，重力分离工艺可作为膜分离工艺的预处理过程，作为缓冲工艺，有效减缓入口流量及压力脉动，同时初步降低水相中危化品含量，防止高浓度危化品冲击膜材料，保证后续膜分离装置的分离效率，有效克服单独使用重力分离工艺或膜分离工艺时，油水分离较慢、效率低，且需要有一定容积的容器进行沉淀分离、占用空间大等问题。

值得注意的是，本发明优选适用于海上泄漏危化品的高效分离回收。这里所说的危化品主要为漂浮态苯系物，例如甲苯、二甲苯、硝基苯等。本系统可用于处理进水危化品浓度范围<42241ppm，处理通量范围为1-64.9L/h。根据实际应用中处理后的结果显示，本系统最终出口危化品浓度可达10ppm以下，能够实现处理后的水相直接排海，并且能够实现危化品回收效率达到70％以上。

可以理解地，为实现上述装置之间的连接，保证分离回收过程的顺利进行，所述重力分离装置2上设有第一水相出料口20和第一危化品出料口21，所述膜分离装置3上设有第二水相出料口22和第二危化品出料口23，所述第一危化品出料口21与所述回收装置5之间通过第一管道连接，所述第二危化品出料口23与所述回收装置5之间通过第二管道连接，所述第一管道上设有第一阀门12，所述第二管道上设有第二阀门15。其中，所述第一阀门12和所述第二阀门15用于控制管道的连通或断开，可以人为控制分离回收的时间。

由于危化品密度较轻，分离后的危化品会浮在水相上层表面，为便于实现危化品的自动分离、排出回收，优选地，所述第一危化品出料口21设置在所述重力分离装置2的顶部，本实施方式中，所述第一危化品出料口21设置在所述重力分离装置2的侧壁上方，所述第二危化品出料口23设置在所述膜分离装置3的顶部，当然，上述设置位置可以自行调整，便于危化品排出即可。

在整个分离回收过程中，海水或其他水相需先进入所述重力分离装置2，因此，所述重力分离装置2上需要设有用于通入含有危化品的水相的第一进料口，同时，为实现经所述重力分离装置2分离后水相能够在所述膜分离装置3中进行二次分离，所述膜分离装置3上设有用于通入从所述重力分离装置2分离出的水相的第二进料口，所述第二进料口与所述第一水相出料口20之间通过第三管道连接，所述第三管道上设有第三阀门14。此外，所述第一进料口上连接有第八管道，所述第八管道上设有增压泵1和球阀11，以便通过所述增压泵1抽取水相进入所述重力分离装置2。

为保证分离效果，所述重力分离装置2采用横向设置，所述第一进料口位于所述重力分离装置2的一侧，同时考虑到密度上的差异，所述第一危化品出料口21位于所述重力分离装置2的另一侧，所述第一水相出料口20位于所述重力分离装置2的底部。待分离的水相从所述重力分离装置2的一侧进入，分离后的危化品从所述重力分离装置2的另一侧排出，而分离后的水相则从位于底部的所述第一水相出料口20排出。

进一步地，为了使得最终从所述膜分离装置3中分离出的水相能够满足排放要求，所述危化品分离回收系统还包括用于吸收在所述膜分离装置3中完成分离后的水相中残留危化品的吸附装置4，所述吸附装置4上设有第三进料口，所述第三进料口与所述第二水相出料口22之间通过第四管道连接，所述第四管道上设有第四阀门17，所述吸附装置4内设有吸附剂，所述吸附剂包括活性炭、活性碳纤维或膨胀石墨等，当然，此处可以理解为具有相同吸附性能的吸附剂均可，不限于以上所列举的三种。

本系统中，吸附工艺可以作为膜分离工艺的辅助过程，若经膜分离装置3分离出的水相无法达到排放要求，通过吸附工艺可显著提高处理效果，保证出口水相浓度达标排放。同时，由于膜分离工艺可高效进行危化品与水相之间的分离，具有能耗低、分离效果高等特点，可保证出口端水相中仅含微量危化品，从而也能有效延长后续吸附装置4中吸附剂的更换周期。

当然，所述吸附装置4上需要设有用于排放经吸附后的水相的第一出料口24，为了达到最佳吸附效果，保证水相能够完全流经吸附剂，所述第三进料口和所述第一出料口24优选设置在所述吸附装置4的两端，本实施方式中，将所述第三进料口设置在所述吸附装置4的底部，将所述第一出料口24设置在所述吸附装置4的顶部，当然，也可以考虑将所述第三进料口设置在顶部，将所述第一出料口24设置在底部。

经吸附完成后的水相中危化品含量很低，可以直接排放入海。本实施方式中，所述第一出料口24通过第五管道连接至排放口6，所述第五管道上设有第五阀门18。

考虑到降低运行成本的目的，需保证吸附剂能够循环使用，所述吸附装置4上设有连接至所述排放口6的反冲洗管道，所述反冲洗管道上设有第六阀门19。本系统经多次长时间运行后，所述吸附装置4中的吸附剂将达到饱和，此时，停止系统运行并关闭所有阀门。待系统稳定后，依次打开第五阀门18、第六阀门19，从排放口6泵入相应溶液，对吸附装置4中的吸附剂进行脱附再生，保证吸附剂的重复使用。其中，对所述吸附装置4中可使用的脱附溶液包括盐酸、氢氧化钠、丙酮、甲醇等。

需要说明的是，为保证反冲洗的效果，使得所述吸附装置4中吸附剂完全脱附，所述吸附装置4中反冲洗溶液流向需与吸附过程中水相流向相反，也就是说，若水相是从底部的第三进料口进入，从顶部的第一出料口24排出，则在反冲洗时，需要让反冲洗溶液经第五管道从第一出料口24进入所述吸附装置4，再经反冲洗管道从第三进料口流出。通过反冲洗工艺可有效减少吸附装置4中吸附剂的使用量，延长吸附剂的更换周期。

生产时，所述吸附装置4采用不锈钢制作Φ100×600mm，耐压1.0MPa以下，所述吸附装置4的腔体内可直接填充吸附剂，同时，还可在所述吸附装置4外设置控温装置，以保持温度恒定，确保吸附剂在最适温度条件下发挥最大吸附作用，也确保饱和吸附剂在脱附时同样能够在最适温度条件下进行。

另外，所述第一水相出料口20通过第六管道连接至所述排放口6，所述第六管道上设有第七阀门13，以方便先在所述排放口6检测经重力分离后的水相中危化品的浓度，若浓度过高，再打开所述第三阀门14，使得分离后的水相通过所述第三管道进入所述膜分离装置3进行二次分离。

本实施方式中，所述第二水相出料口22通过第七管道连接至所述排放口6，所述第七管道上设有第八阀门16。一方面，可以打开第八阀门16，经所述膜分离装置3分离出的水相经所述第七管道流出，从而能够方便在所述排放口6处检测二次分离后水相中危化品的浓度，若浓度达标，则可经排放口6直接排放入海，若不达标，再开启所述第四阀门17，利用吸附装置4对水相中残留的危化品进行吸附后再排放；另一方面，所述第七管道的设置还能够方便实现对所述膜分离装置3的反冲洗，当系统长时间运行后，膜分离装置3中的膜材料即将失效时，先关闭所有阀门，待系统稳定后，再依次打开第八阀门16、第二阀门15，由排放口6泵入清水，对膜分离装置3进行反冲洗，清水依次经所述第七管道、膜分离装置3，从所述所述第二管道流出经所述回收装置5排放，完成反冲洗，从而活化再生近失效的膜材料，再生处理过的膜材料可在膜分离装置3直接使用，保证膜材料循环利用，延长膜材料的更换周期，降低运行成本。

特别地，为保证流向均匀，易于危化品与水相的分离，所述重力分离装置2的内部设有垂直于所述水相流动方向的两层或多层布液板7。由于两层和多层效果差异不大，出于节省工艺成本的目的，优选设置为两层。双层布液板可将孔板前的复杂的三维流动，有效地整流成相对均匀的二维平面运动，基本消除回流和返混现象，解决重力分离效率低、效果慢的问题。布液板7可以与所述重力分离装置2一体设置，结合图2，布液板顶部及底部未布设孔道，水相通过时，能有效防止涡流的产生，保证水相轴向流动，使得装置内的水相处于稳流状态。本实施方式中，所述重力分离装置2采用不锈钢制作Φ60×450mm，耐压1.0MPa以下。

需要说明的是，作为一种可行的技术方案，所述膜分离装置3可以采用不锈钢制作Φ100×500mm，耐压1.0MPa以下，装置内的膜材料Φ75×225mm，耐压0.2-0.4Mpa。其中，膜材料为超亲水疏油性膜材料，具体可以是聚结膜、纤维素膜或中空纤维超滤膜等，由此能够达到阻截危化品通过的目的，保证水相正常通过，被聚结分离的危化品聚集在所述膜分离装置3的上层，通过所述第二管道直接流入所述回收装置5。

进一步地，为方便随时观察危化品回收过程中的情况，所述膜分离装置3的顶部安装有玻璃视管，所述玻璃视管设置在所述第二危化品出料口23处，如遇异常情况(危化品相中出现水相)，可随时关闭所述第二阀门15，停止回收，防止水相进入所述回收装置5，以保证危化品回收的纯度。

本系统的工作过程：

以海水中泄漏危化品回收为例，系统在使用前，先泵入纯水至系统稳定运行，使用时，打开所述增压泵1和球阀11，将海水泵入所述重力分离装置2中通过重力分离的方式完成危化品与海水的初步分离，泵入过程中待重力分离装置2装满液体后，打开所述第一阀门12，分离后的危化品从所述重力分离装置2上层经第一危化品出料口21排出进入所述回收装置5，而分离后的海水则经所述第一水相出料口20排出；

随后，打开第七阀门13，分离后的海水经第六管道排至排放口6，检测此时海水中危化品的浓度，若不达标，则关闭第七阀门13，打开第三阀门14，使分离后的海水经所述第三管道进入所述膜分离装置3开始二次分离，被阻截的危化品再从所述膜分离装置3上层经所述第二危化品出料口23排出进入所述回收装置5，而二次分离后的海水则经所述第二水相出料口22排出；

此时，打开第八阀门16，二次分离后的海水经第七管道排至排放口6，检测此时海水中危化品的浓度，若达标，可直接排放，若不达标，则关闭第八阀门16，打开第四阀门17，使得海水进入吸附装置4，利用吸附装置4中的吸附剂对海水中残留的危化品进行吸附。经过三次工序处理后的海水，危化品浓度可保证在10ppm以下，能够直接排放入海，通过本系统一方面能够实现海水的达标排放，另一方面能够保证危化品的高效回收。

下面结合具体的实验数据来举例说明，在该实施例中，所述膜分离装置3中选用聚结膜，所述吸附装置4中选用活性炭作为吸附剂。

操作时，将带有泄漏二甲苯的海水溶液泵入到本系统中，通过流量计调节进样通量为38.4L/h，并测定海水中二甲苯浓度为4433.81mg/L。海水溶液依次流经所述重力分离装置2、所述膜分离装置3和所述吸附装置4。

经所述重力分离装置2对海水进行初步分离后，打开第七阀门13，分离后的海水经第六管道排至排放口6，检测此时海水中二甲苯浓度为755.48mg/L，并于测样完成后关闭所述第七阀门13；

之后再经所述膜分离装置3对海水进行二次分离后，打开第八阀门16，二次分离后的海水经第七管道排至排放口6，检测此时海水中二甲苯浓度为21.45mg/L，并于测样完成后关闭所述第八阀门16；

最后通过所述吸附装置4对海水中的二甲苯进行吸附，打开第五阀门18，完成吸附后的海水经第五管道排至排放口6，此时无法检出海水中存在二甲苯，由此可以经所述排放口6直接排放入海。

可见，通过本系统可以对海上泄漏危化品进行高效分离回收，使得最终出口的海水达标排放，且操作便捷，运行成本低。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种危化品分离回收系统，其特征在于，包括：

重力分离装置(2)，所述重力分离装置(2)用于将含有危化品的水相进行危化品与水相之间的初步分离；

膜分离装置(3)，所述膜分离装置(3)用于从所述重力分离装置(2)分离出的水相中进一步分离出危化品；以及

回收装置(5)，所述回收装置用于回收从所述重力分离装置和所述膜分离装置中分离出的危化品。

2.根据权利要求1所述的危化品分离回收系统，其特征在于，所述重力分离装置(2)上设有第一水相出料口(20)和第一危化品出料口(21)，所述膜分离装置(3)上设有第二水相出料口(22)和第二危化品出料口(23)，所述第一危化品出料口(21)与所述回收装置(5)之间通过第一管道连接，所述第二危化品出料口(23)与所述回收装置(5)之间通过第二管道连接，所述第一管道上设有第一阀门(12)，所述第二管道上设有第二阀门(15)。

3.根据权利要求2所述的危化品分离回收系统，其特征在于，所述重力分离装置(2)上设有用于通入含有危化品的水相的第一进料口，所述膜分离装置(3)上设有用于通入从所述重力分离装置(2)分离出的所述水相的第二进料口，所述第二进料口与所述第一水相出料口(20)之间通过第三管道连接，所述第三管道上设有第三阀门(14)。

4.根据权利要求3所述的危化品分离回收系统，其特征在于，所述重力分离装置(2)采用横向设置，所述第一进料口位于所述重力分离装置(2)的一侧，所述第一危化品出料口(21)位于所述重力分离装置(2)的另一侧，所述第一水相出料口(20)位于所述重力分离装置(2)的底部。

5.根据权利要求3所述的危化品分离回收系统，其特征在于，所述危化品分离回收系统包括用于吸收在所述膜分离装置(3)中完成分离后的水相中残留危化品的吸附装置(4)，所述吸附装置(4)上设有第三进料口，所述第三进料口与所述第二水相出料口(22)之间通过第四管道连接，所述第四管道上设有第四阀门(17)，所述吸附装置(4)内设有吸附剂，所述吸附剂包括活性炭、活性碳纤维或膨胀石墨。

6.根据权利要求5所述的危化品分离回收系统，其特征在于，所述吸附装置(4)上设有用于排放经吸附后的水相的第一出料口(24)，所述第一出料口(24)通过第五管道连接至排放口(6)，所述第五管道上设有第五阀门(18)，所述吸附装置(4)上设有连接至所述排放口(6)的反冲洗管道，所述反冲洗管道上设有第六阀门(19)。

7.根据权利要求6所述的危化品分离回收系统，其特征在于，所述第一水相出料口(20)通过第六管道连接至所述排放口(6)，所述第二水相出料口(22)通过第七管道连接至所述排放口(6)，所述第六管道上设有第七阀门(13)，所述第七管道上设有第八阀门(16)。

8.根据权利要求6所述的危化品分离回收系统，所述第三进料口和所述第一出料口(24)分别设置在所述吸附装置(4)的两端。

9.根据权利要求1所述的危化品分离回收系统，其特征在于，所述重力分离装置(2)内部设有垂直于所述水相流动方向的两层或多层布液板(7)。

10.根据权利要求1所述的危化品分离回收系统，其特征在于，所述膜分离装置(3)中采用超亲水疏油性膜材料，所述膜材料包括聚结膜、纤维素膜或中空纤维超滤膜。

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