CN111170550A - 含油污水清洁处理中油泥和浮渣减量方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及含油污水清洁处理中油泥和浮渣减量方法和装置,提供了一种含油污水清洁处理中油泥和浮渣减量方法,该方法包括以下步骤:(a)对含油污水进行旋流分离以分离油泥,使油泥净化,实现油泥减量;(b)对步骤(a)中经旋流分离得到的含油污水进行沸腾床分离,以去除含油污水中的分散油、泥和砂;(c)对步骤(b)中经沸腾床分离得到的含油污水进行形状聚结分离,以实现乳化油的破乳和聚结,并取代浮选药剂加入和鼓入空气,以避免浮渣产生;以及(d)对步骤(b)中进行沸腾床分离的沸腾床分离器进行反冲洗,以实现滤料表面油泥脱附。还提供了一种含油污水清洁处理中油泥和浮渣减量装置。

Description

含油污水清洁处理中油泥和浮渣减量方法和装置
技术领域
本公开属于石油化工、环保领域,涉及一种含油污水清洁处理中污泥富集和减量的方法和装置。由于在含油废水处理中,会产生大量含油污泥,为实现污泥的无害处理,首先应实现污泥减量。本公开适用于处理石油炼化、石油开采中含油污水处理中污泥减量过程。本公开涉及一种含油污水清洁处理中污泥富集和减量的装置。
背景技术
据经济技术研究院《2017年国内外油气行业发展报告》显示,2018年国内一次炼油能力将达8亿吨/年。炼化企业按1%的油泥产生量计算,全国每年产生约500万吨的各种含油污泥,炼化油泥已被列入《国家危险废物名录》HW08中。在含油污水的处理过程中会产生大量的含油污泥,即隔油池底泥、浮选池浮渣和剩余活性污泥,通常其含油率、含水率分别在10~50质量%和40~90质量%之间,并混有一定量的泥、砂、无机矿物质、重金属等物质。以某炼化1000m3/h的含油污水处理厂为例,其浮选池浮渣产量每月在500t左右。
含油污泥的综合处理应本着减量化、资源化和无害化的原则,污泥减量意味着企业处理成本的降低,减量化是含油污泥处理的第一要务。目前大部分炼厂将三泥进行简单脱水后外委处理,外委处理每吨费用高达1500-3000元,处理成本高。目前含油污泥处理工艺主要有物理化学处理技术、无害化处理技术、生物降解技术、热处置技术、新型处理技术等。
由于含油污泥含水率较高,且量大,这使得污泥处置难度增加。目前,油泥处置多采用的是薄层蒸发处理或滚筒干化技术,该技术由于需要热处理,会增加处置能耗,且装置不密闭,造成粉尘和VOCs(挥发性有机污染物)的污染。
研究者Huang通过高速摄像发现旋流场中颗粒存在高速自转现象,且自转速度达到1000转/秒。该项技术应用在含油催化剂的水热除油中,结果表明颗粒自转能够强化催化剂脱油,这为油泥脱油处理提供了新思路。
美国Atlantic Richfield公司开发了一种技术,将污泥与焦化馏分油混合,使其具有良好的流动性,然后与焦化原料油一起进入焦化塔塔底。将污泥夹带到焦化过程中对油泥的含水率要求较高,这就要求污泥在进焦化塔之前,必须对其预脱水。
中国专利CN1197794C公开了一种含油污泥的处理方法,采用热萃取-脱水-固液分离-焦化的组合工艺,首先进行机械脱水,然后与萃取溶剂油混合并预热,混合均匀后进行脱水处理,最后进行固液分离,液相和固相分别处理。该方法为污泥进焦化处理提供了一种预处理方法,但是该方法相对复杂,脱水操作条件需高于100℃。
中国专利申请CN 106746470A提供了一种含油污泥干燥焚烧一体化处理工艺,形成了集干燥、热解、焚烧、烟气处理结合循环利用于一体的一体化处理系统,但是污泥的焚烧过程会产生有毒有害的气体物质,容易造成二次污染。
图1示出了含油污水的传统处理工艺流程图。如图1所示,含油污水首先进入调节罐1,在调节罐中实现油、泥、水的初步分离;调节罐出水进入隔油池13,进一步分离油、泥、水;隔油池出水进入浮选池11,去除分散油和悬浮颗粒物;浮选池出水进入A/O(缺氧/好氧)生化池4,利用微生物去除废水中的有机物;生化池出水进入二沉池12进一步沉积;二沉池出水进入深度处理设备5做进一步处理,得到净化水;其中,调节罐、隔油池和浮选池处理得到的油泥去焦化,VOCs去低压瓦斯系统,调节罐和隔油池处理得到的油去油回收系统,二沉池沉降的活性污泥部分返回生化池继续处理,部分去剩余污泥处理系统。该传统的处理工艺中调节罐、隔油池和浮选池会产生大量的含油污泥,其油含量在10~50质量%之间,并且产量较大,增加后续处理成本。
含油污泥的处理是亟待解决的问题,现有涉及油泥相关的研究多为后处理工艺或装置,且往往存在油水分离不彻底等问题。目前的研究中涉及油泥源头处理的研究较少,并且油泥减量化具有重要意义。
因此,本领域迫切需要开发一种适用于含油污水清洁处理过程中油泥减量的方法和装置。
发明内容
本公开提供了一种新颖的含油污水清洁处理中油泥和浮渣减量方法和装置,从而解决了现有技术中存在的问题。
一方面,本公开提供了一种含油污水清洁处理中油泥和浮渣减量方法,该方法包括以下步骤:
(a)对含油污水进行旋流分离以分离油泥,使油泥净化,实现油泥减量;
(b)对步骤(a)中经旋流分离得到的含油污水进行沸腾床分离,以去除含油污水中的分散油、泥和砂;
(c)对步骤(b)中经沸腾床分离得到的含油污水进行形状聚结分离,以实现乳化油的破乳和聚结,并取代浮选药剂加入和鼓入空气,以避免浮渣产生;以及
(d)对步骤(b)中进行沸腾床分离的沸腾床分离器进行反冲洗,以实现滤料表面油泥脱附。
在一个优选的实施方式中,该方法还包括以下步骤:步骤(c)中得到的出水直接进入生化系统,取消了气浮单元,不产生浮渣。
在另一个优选的实施方式中,在步骤(d)中,利用沸腾床分离器中的旋流器中滤料自转实现表面油泥脱附。
在另一个优选的实施方式中,含油污水来水压力不低于0.15MPa。
在另一个优选的实施方式中,当含油污水悬浮物浓度不高于5000mg/L时,经所述步骤(a)和(b)后,出水悬浮物浓度降至50mg/L或更低;当含油污水中石油类浓度不高于20000mg/L时,所述步骤(b)和(c)除油后,石油类的浓度降至20mg/L或更低。
另一方面,本公开提供了一种含油污水清洁处理中油泥和浮渣减量装置,该装置包括:
装有旋流器的调节罐,用于对含油污水进行旋流分离以分离油泥,使油泥净化,实现油泥减量;
与调节罐连接的沸腾床分离器,用于对经旋流分离得到的含油污水进行沸腾床分离,以去除含油污水中的分散油、泥和砂;以及
与沸腾床分离器连接的形状聚结器,用于对经沸腾床分离得到的含油污水进行形状聚结分离,以实现乳化油的破乳和聚结,并取代浮选药剂加入和鼓入空气,以避免浮渣产生;
其中,所述沸腾床分离器内置旋流器,用于在对沸腾床分离器进行反冲洗过程中实现滤料表面油泥脱附。
在一个优选的实施方式中,该装置还包括:与形状聚结器连接的AOH(旋流强化缺氧/好氧)生化池,用于去除形状聚结器出水中的有机物;以及与AOH生化池连接的深度处理设备,用于对经生化处理得到的出水进一步深度处理。
在另一个优选的实施方式中,所述形状聚结器采用油包集油。
在另一个优选的实施方式中,所述沸腾床分离器的床层填料选用粒径在0.5-2mm的滤料;所述沸腾床分离器顶部装有单个或多个并联的旋流器。
在另一个优选的实施方式中,所述沸腾床分离器串联形状聚结器成套装置的压降不高于0.12MPa。
有益效果:
本发明的方法和装置的主要优点在于:
本发明实现了物理法脱附油泥表面及孔道油分,降低了能耗;取消了气浮单元,不产生浮选浮渣,实现了油泥和浮渣的减量,油泥减量不低于15%、浮渣减量不低于50%。
附图说明
附图是用以提供对本公开的进一步理解的,它只是构成本说明书的一部分以进一步解释本公开,并不构成对本公开的限制。
图1示出了含油污水的传统处理工艺流程图。
图2是根据本发明一个实施方式的含油污水清洁处理中油泥和浮渣减量的工艺示意图。
图3是根据本发明一个实施方式的油泥旋流自转脱附表面及孔道油分示意图。
具体实施方式
本申请的发明人经过广泛而深入的研究后发现,在油田开采、油气集输、炼化等生产过程中,会产生大量的含油污水,目前国内对含油污水的常用的处理方法是隔油、浮选和生化的组合工艺,但是在处理过程中会产生大量的含油污泥,包括隔油池底泥、浮渣和剩余活性污泥;据统计,我国每年会产生500万吨的含油污泥,实现含油污泥的源头减量具有重要意义;因此,发明了旋流沉降、沸腾床分离和沸腾旋流脱附组合的油泥富集方法,旋流沉降可实现油泥的富集,沸腾床分离可实现深层过滤和油泥的拦截,沸腾旋流脱附可实现滤料表面油泥的脱附,并密闭输送至调节罐中沉降分离;形状聚结器出水直接进入生化池,取消气浮单元,实现油泥减量。基于上述发现,本发明得以完成。
在油田开采、石油炼化等过程中,产生的含油污水在运输和储存中常会夹带泥、砂以及未能分离的催化剂等,含油污水的处理往往采用隔油、浮选和生化的组合工艺,隔油池的原理是利用重力沉降作用分离废水中的悬浮油,同时会在池底产生较多的油泥;浮选池的作用是利用微气泡捕捉细小颗粒物,以达到固液分离的目的,同时会产生大量的浮渣;生化池的作用是利用微生物降解污水中的有机物,在处理过程中需要外排一定比例的剩余活性污泥;含油污泥的含油率、含水率分别在10~50质量%和40~90质量%之间,并混有一定量的泥、砂、无机矿物质、重金属等物质;含油污泥不仅难以处理,而且对环境存在一定的危害。
在本公开的第一方面,提供了一种含油污水清洁处理中油泥和浮渣减量方法,该方法包括以下步骤:
(a)在调节罐中采用旋流器分离油泥,调控油泥自转使泥净化,实现油泥减量;
(b)采用沸腾床分离器去除含油污水中的分散油、泥和砂等;
(c)采用形状聚结器对乳化油破乳和聚结,取代浮选药剂加入和鼓入空气,避免浮渣产生;以及
(d)对沸腾床分离器反冲洗,利用旋流器中滤料自转实现表面油泥脱附,并送至调节罐。
在本公开中,含油污水来水压力不低于0.15MPa。
在本公开中,当含油污水悬浮物浓度不高于5000mg/L时,所述步骤(a)和步骤(b)能够有效去除含油污水中的悬浮物,出水悬浮物浓度降至50mg/L或更低。
在本公开中,当含油污水中石油类浓度不高于20000mg/L时,经所述步骤(b)和步骤(c)除油后,石油类的浓度降至20mg/L或更低。
在本公开中,所述步骤(a)、步骤(b)和步骤(c)能有效去除悬浮物和油,可取代浮选单元。
在本公开的第二方面,提供了一种含油污水清洁处理中油泥和浮渣减量装置,该装置包括:
用于自转除油的装有旋流器的调节罐;
与所述调节罐连接的,用于去除含油污水中分散油、泥和砂的沸腾床分离器;以及
与所述沸腾床分离器连接的,用于对来水中乳化油破乳、聚结和分离的形状聚结器,
其中,所述沸腾床分离器内置旋流器,用于在对沸腾床分离器进行反冲洗过程中实现滤料表面油泥脱附。
在本公开中,该装置还包括:与形状聚结器连接的AOH生化池,用于去除形状聚结分离器出水中的有机物;以及与AOH生化池连接的深度处理设备,用于对经生化处理得到的出水进一步深度处理。
在本公开中,所述形状聚结器采用油包集油。
在本公开中,所述调节罐入口处装有一个或多个旋流器。
在本公开中,所述沸腾床分离器的床层填料选用粒径在0.5-2mm的滤料,能够有效拦截来水中的分散油、泥和砂等。
在本公开中,所述沸腾床分离器顶部装有单个或多个并联的旋流分离器,利用滤料自转实现表面油泥脱附。
在本公开中,所述沸腾床分离器串联形状聚结器成套装置压降不高于0.12MPa。
以下参看附图。
图2是根据本发明一个实施方式的含油污水清洁处理中油泥和浮渣减量的工艺示意图。如图2所示,含油污水首先进入装有旋流器6的调节罐1,通过入口处的旋流器6分离含油污水及油泥中的油分,在调节罐中实现油、泥、水的初步分离;调节罐出水经离心泵10-2泵送进入沸腾床分离器2,采用沸腾床分离工艺对含油污水进一步处理,去除含油污水中的分散油、泥和砂等;所得含油污水经离心泵10-3泵送进入形状聚结器3进一步处理,实现对乳化油的破乳、聚结和分离;经过处理后的废水连同空气经离心泵10-4泵送进入AOH生化池4,以去除废水中的有机物;AOH生化池出水经离心泵10-6泵送进入深度处理设备5做进一步处理,得到净化水;运行一段时间后,对沸腾床分离器进行反洗;其中,调节罐处理得到的油泥经离心泵10-1泵送油泥去焦化,VOCs去低压瓦斯系统,油去油回收系统;沸腾床分离器的顶部装有一个或多个旋流器7,以在沸腾床分离器的反冲洗过程中利用旋流分离器中颗粒自转与公转实现滤料再生,旋流分离器溢流返回调节罐继续处理;形状聚结器利用除油模块实现油水分离,并通过油包8集油,分离得到的油去油回收系统;AOH生化池利用活性污泥进一步处理聚结器出水,其中,内回流污泥经离心泵10-5泵送至旋流器9处理后返回生化池,二沉池沉降的活性污泥部分返回生化池循环利用,部分去剩余污泥处理系统。
图3是根据本发明一个实施方式的油泥旋流自转脱附表面及孔道油分示意图。如图3所示,旋流器内颗粒除存在公转之外,还存在着高速自转现象,且自转速度达到了1000转/秒,在自转与公转的耦合作用下,能够实现含油废水中油泥表面及孔道内油(包括:①团聚油泥间隙油、②油泥孔隙油和③油泥表面油)的脱附,分离下的油分经溢流口排出,并收集至油回收系统,预期收油效率可达到80%;水从顶流口排出;所述旋流器能够利用油泥颗粒的自转,实现油泥表面油的脱附,并在离心力的作用下实现油相的分离和收集。
实施例
下面结合具体的实施例进一步阐述本发明。但是,应该明白,这些实施例仅用于说明本发明而不构成对本发明范围的限制。下列实施例中未注明具体条件的试验方法,通常按照常规条件,或按照制造厂商所建议的条件。除非另有说明,所有的百分比和份数按重量计。
实施例1:
1.工艺流程
本实施例应用于某石化炼厂炼油区含油污水预处理系统中。本实施例中所用含油污水水质条件如下表1,其处理工艺流程如图2所示。
2.关键设备
该工艺流程中的关键设备为沸腾床分离器和形状聚结器,在实际应用中,可根据处理量的不同选择并联不同数量的设备,工艺关键设备均为壳装设备,便于运输安装。本实施例中仅采用沸腾床分离器耦合形状聚结器处理石化含油污水。
3.运行效果
含油污水水质条件见下表1:
表1:来水水质条件
Figure BDA0001863892010000081
采用预处理系统对含油污水连续进行实验,重点考察装置在悬浮物(SS)高于10000mg/L、油含量高于10000mg/L工况下的运行效果,并测定其进水和出水的油含量,测定结果如下表2所示。
表2:冲击工况下进出水油含量
时间 进水油含量(mg/L) 出水油含量(mg/L)
第1天 15000 41.1
第2天 10000 42.2
第3天 5000 59.1
第5天 10000 55.3
第6天 20000 65.2
本实施例中,采用沸腾床分离器耦合形状聚结器处理含油污水,冲击工况下,除油效率不低99%,同时,利用沸腾床的拦截作用,出水SS有效控制在50mg/L以内,有效实现了油泥的减量。
本实施例应用于沸腾床渣油加氢外排催化剂的脱油处理。催化剂的表面和内部孔道中吸附有石油类污染物,其含油率为60质量%。在旋流脱附器中,通过旋流场中的流动剪切力和催化剂颗粒自转实现外排催化剂颗粒表面和内部孔道中吸附油的脱附分离。经过旋流处理后,回收了催化剂孔表面及孔道中75%的油分。针对含油污泥,经旋流处理后,在回收油的同时实现了油泥的减量化。
含油污水的常规处理工艺为均质、隔油和浮选的组合工艺,隔油池和浮选池会产生大量的油泥和浮渣,而且浮选工艺中需添加大量药剂和鼓入压缩空气,以1000m3/h的含油污水处理规模,每月将产生500t含油率在24%左右的浮选浮渣,预期可去除油泥80%的油分,则每月预期油泥减量19.2%,因此具有重要意义。
上述所列的实施例仅仅是本公开的较佳实施例,并非用来限定本公开的实施范围。即凡依据本申请专利范围的内容所作的等效变化和修饰,都应为本公开的技术范畴。
在本公开提及的所有文献都在本申请中引用作为参考,就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解,在阅读了本公开的上述讲授内容之后,本领域技术人员可以对本公开作各种改动或修改,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。

Claims (10)

1.一种含油污水清洁处理中油泥和浮渣减量方法,该方法包括以下步骤:
(a)对含油污水进行旋流分离以分离油泥,使油泥净化,实现油泥减量;
(b)对步骤(a)中经旋流分离得到的含油污水进行沸腾床分离,以去除含油污水中的分散油、泥和砂;
(c)对步骤(b)中经沸腾床分离得到的含油污水进行形状聚结分离,以实现乳化油的破乳和聚结,并取代浮选药剂加入和鼓入空气,以避免浮渣产生;以及
(d)对步骤(b)中进行沸腾床分离的沸腾床分离器进行反冲洗,以实现滤料表面油泥脱附。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,该方法还包括以下步骤:步骤(c)中得到的出水直接进入生化系统,取消了气浮单元,不产生浮渣。
3.如权利要求1或2所述的方法,其特征在于,在步骤(d)中,利用沸腾床分离器中的旋流器中滤料自转实现表面油泥脱附。
4.如权利要求1或2所述的方法,其特征在于,含油污水来水压力不低于0.15MPa。
5.如权利要求1或2所述的方法,其特征在于,当含油污水悬浮物浓度不高于5000mg/L时,经所述步骤(a)和(b)后,出水悬浮物浓度降至50mg/L或更低;当含油污水中石油类浓度不高于20000mg/L时,所述步骤(b)和(c)除油后,石油类的浓度降至20mg/L或更低。
6.一种含油污水清洁处理中油泥和浮渣减量装置,该装置包括:
装有旋流器(6)的调节罐(1),用于对含油污水进行旋流分离以分离油泥,使油泥净化,实现油泥减量;
与调节罐(1)连接的沸腾床分离器(2),用于对经旋流分离得到的含油污水进行沸腾床分离,以去除含油污水中的分散油、泥和砂;以及
与沸腾床分离器(2)连接的形状聚结器(3),用于对经沸腾床分离得到的含油污水进行形状聚结分离,以实现乳化油的破乳和聚结,并取代浮选药剂加入和鼓入空气,以避免浮渣产生;
其中,所述沸腾床分离器(2)内置旋流器(7),用于在对沸腾床分离器进行反冲洗过程中实现滤料表面油泥脱附。
7.如权利要求6所述的装置,其特征在于,该装置还包括:与形状聚结器(3)连接的AOH生化池(4),用于去除形状聚结器出水中的有机物;以及与AOH生化池(4)连接的深度处理设备(5),用于对经生化处理得到的出水进一步深度处理。
8.如权利要求6或7所述的装置,其特征在于,所述形状聚结器(3)采用油包(8)集油。
9.如权利要求6或7所述的装置,其特征在于,所述沸腾床分离器(2)的床层填料选用粒径在0.5-2mm的滤料;所述沸腾床分离器(2)顶部装有单个或多个并联的旋流器(7)。
10.如权利要求6或7所述的装置,其特征在于,所述沸腾床分离器(2)串联形状聚结器(3)成套装置的压降不高于0.12MPa。
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