CN111908633A - 一种石油烃污染地下水处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种石油烃污染地下水处理工艺。该工艺包括以下步骤:石油烃污染地下水被真空抽提至地上,之后进行气液分离;分离后的气相去除VOC后放空,分离后的液相依次进行气浮除渣、过滤,最终出水得到处理后的水。本发明的石油烃污染地下水处理工艺根据被石油烃污染后地下水的特性,集成了真空抽吸、气液分离、气浮除杂、过滤、气体的VOC吸附去除等技术。各工艺单元协同作用,并且高度集成,彻底解决了被石油烃污染后地下水的高含油率、高COD以及高毒性等问题。经处理后水可用于回注地下等综合利用。
Description
技术领域
本发明属石油/石化环保领域;具体涉及一种石油烃污染地下水处理工艺。
背景技术
在石油的开采、储存、运输、加工和石化产品生产、集输等过程中的漏油、突发性泄露事故以及含油废水的不合理排放等,导致大量的石油烃进入地下水系统,石油烃中含有烷烃、环烷烃和芳香烃等多种有毒物质,已成为地下水有机污染中最普遍的污染物,其中的苯、萘、蒽及他们的衍生物等均为具有致癌、致畸和至突变潜在性的化学物质,直接危害着人类健康。
以冀中平原某石油类污染场地为例,从污染源分布勘察、场地水文地质模型建立、土壤及地下水的现场调查入手,采用物探、坑探、钻探综合调查技术和定深取样等一些取样方法,对不同深度土壤及地下水的有机污染进行调查和样品分析。结果表明:整个场地的土壤和地下水受到不同程度的污染,30m深度内包气带和饱水带已被污染,50m深度的地下水中有有机污染物检出,石油类场地的污染特征主要表现为土壤及其地下水中含有高浓度单环芳烃和卤代烃。且单环芳烃在土壤与地下水中的浓度高于其它有机污染物。
地下水系统石油烃污染问题已经成为近年来国内外普遍关注的焦点问题。各国对地下水系统石油烃污染物的研究与防治工作越来越重视,我国研究工作者也对石油烃生产带来的地下水污染进行了大量的研究。地下水系统石油烃污染具有普遍性、危害性及复杂性。国外的调查报告说明:受到石油污染的地下水,在污染源控制后,一般几十年都难以在自然状态下使水质复原。所以如何经济、快速、有效地去除地下水中石油烃污染物是各国环境学者和水文地质学者研究的热点。
发明内容
基于以上背景技术,本发明提供一种石油烃污染地下水处理工艺,根据被石油烃污染后地下水的特性,集成了真空抽吸、气液分离、气浮除杂、过滤、气体的VOC吸附去除等技术。各工艺单元协同作用,并且高度集成,彻底解决了被石油烃污染后地下水的高含油率、高COD以及高毒性等问题。经处理后水可用于回注地下等综合利用。
为了实现以上目的,本发明采用以下技术方案:
一种石油烃污染地下水处理工艺,包括以下步骤:
石油烃污染地下水被真空抽提至地上,之后进行气液分离;分离后的气相去除VOC后放空,分离后的液相依次进行气浮除渣、过滤,最终出水得到处理后的水。
优选地,所述真空抽提通过真空泵抽提或压力式风机抽提;抽提的真空度需满足绝对压力<0.02MPa。优选为水循环冷却式真空泵。
优选地,所述气液分离通过重力式气液分离器、折流式气液分离器或填料式气液分离器完成。
优选地,气相去除VOC通过吸附式VOC去除装置完成。
优选地,所述吸附式VOC去除装置内部的吸附材料为膨润土-活性炭复合吸附剂。
优选地,所述气浮除渣过程中加入破乳剂,以提高气浮分离效果。
优选地,所述破乳剂为阳离子聚醚复合型反相破乳剂,加入量为10-50mg/L。
优选地,所述阳离子聚醚复合型反相破乳剂由阳离子聚季铵盐、聚酰胺-胺、氯化锌按质量比(6~20):(3~10):1复配而成;优选为12:6:1。
其中,所述阳离子聚季铵盐的合成步骤为:首先将季戊四醇和环氧氯丙烷开环,通过聚合反应,生成氯代聚醚多元醇后,加入三甲胺,通过阳离子化制备而成;
所述聚酰胺-胺具有高分子支链结构,至少经过三次加成和酰胺化反应获得。
优选地,所述气浮除渣采用溶气式气浮除杂装置,气浮停留时间为20-40分钟。
优选地,所述溶气式气浮除杂装置包括气泡筛分器;所述气泡筛分器包括:
罐体;
气体排放单元,设置在所述罐体的顶部;
进水管路,贯穿所述罐体的罐壁,位于所述罐体内的一端弯曲朝向所述气体排放单元;以及
出水管路,贯穿所述罐体的罐壁,位于所述罐体内的一端端口低于所述进水管路位于所述罐体内的一端端口;
所述气体排放单元包括:短接,连接设置在所述罐体上;以及
液位控制装置,设在在所述短接内;
所述短接的顶部通过法兰与法兰盖连接密封。
优选地,所述液位控制装置为浮子式液位控制装置,当液位低于浮子高度时,泄气阀开始排气,以提高液位高度。
优选地,所述过滤为核桃壳过滤、石英砂过滤、活性炭过滤中的一种或几种组合。
本发明的关键是该工艺对石油烃污染地下水处理后性能指标优于现有工艺,尤其是在VOC、含油率等主要指标上。具体有益效果如下:
1)可以实现连续抽吸、除油、除机械杂质、破乳、过滤、VOC去除等操作。
2)设备整体撬装,占地面积小。
3)使用范围广,适用于原油、柴油、汽油、白油等污染后的地下水及周围地下空气处理。
4)处理效果好,对VOC的去除率超过95%,含油率含量去除率超过99%。
附图说明
图1为本发明石油烃污染地下水处理工艺流程图。
图2为本发明优选实施例中的气浮除杂装置。
附图标记说明:
1-进水管路;2-罐体;3-短接;4-法兰;5-法兰垫片;6-法兰盖;7-调节装置;8-泄压阀;9-出水管路;10-支座;N1-气体出口;N2-进水口;N3-出水口;N4-排污口。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明,下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解,下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的,不应以此限制本发明的保护范围。
对新疆某处受石油烃污染的地下水进行处理,原水指标:含油率为300mg/L。
处理工艺如图1所示,具体工艺流程包括:真空抽吸-气液分离-气浮除杂-过滤-产水;气液分离后的气体,通过去除VOC后放空。其中的过滤采用核桃壳过滤和石英砂过滤的组合。上述工艺流程中各处理单元具体处理过程如下:
所述的石油烃污染地下水处理新工艺中,石油烃污染源为柴油和汽油等组成。首先通过真空抽吸,将被石油烃污染的地下水及地下空气通过水循环冷却式真空泵抽吸至地上。抽吸的真空度为0.02MPa。
所述的气液分离采用重力沉降式气液分离装置,该分离器利用气液组分重量的不同对气液混合物进行分离。由于气液与液体密度不同,液体与气体一起流动的时候,液体会受到重力的作用,产生一个向下的速度,而气体仍然朝着原来的方向流动,向下的液体附着在壁面上汇集在一起通过底部的排放管排出,进入气浮除杂装置。气体通过上部份排气管排出,通过风机引入气体VOC去除装置。
所述的气浮除杂装置为溶气气浮装置,本优选实施例中选用的溶气气浮装置包括接触区、反应区、污泥区及清水区四部分组成,反应区内设置斜板沉降功能。气浮装置的溶气压力为0.5MPa,气浮的停留时间为40分钟。气浮反应的过程中,加入破乳剂,破乳剂的加入量为20mg/L。通过溶气气浮的托举作用,污水中含有的大量石油烃类物质及较轻的悬浮物被气泡托举到液面表层,通过收油装置将石油烃回收。较重的悬浮物通过斜板沉降,通过气浮底部的排污口排出。净化后的地下水,进入过滤系统。
其中,本优选实施例在气浮除杂装置中还设置有气泡筛分器,利用气泡筛分原理,实现加压混合溶气技术、大粒径气泡筛分技术有机结合,实现出水气含量高、无大颗粒气泡等特点。当在气浮内释放后,气泡直径<20μm,能够有效的吸附气液体中油珠及各固体颗粒向水面上浮,同时脱除水中VOC,实现快速分离油、固、水和气。
如图2所示,为本优选实施例气浮除杂装置中的气泡筛分器的结构示意图,罐体2为一个卧式罐体,在罐体2的外部设有短接3和底部的鞍式支座10。在短接3内设有液位调节装置7和泄压阀8,短接3上设有法兰4、法兰盖6和法兰垫片5,法兰盖6将短接3的气体出口N1密封。在气泡筛分器内设有进水管路1和出水管路9,罐体2底部设置排污口N4和支座10。本发明中的气浮除杂装置除气泡筛分器之外的部分均为本领域常规技术,本发明在此不再赘述。
其气泡筛分的原理为加压溶气后的气液混合体由气液混合泵进入进水口N2,通过进水管1进入罐体2内,在罐内进水管弯曲向上将溶气水排入罐体内部。在罐体内没有溶解的气体从水体中散出聚集到罐体上部的短接3内,当未溶解的气体聚集到一定程度时候,液面低于液位控制装置7的浮球,浮球下沉导致泄压阀8打开,将气体排出。经过气液混合及气泡筛分后的均匀溶气水通过出水口N3的出水管线9排出。然后进入接触区,溶解其中的微气泡与石油烃等污染物充分接触,进而进入反应区进行反应,释放溶解于其中的气体,携带石油烃等污染物上浮,通过收油装置将石油烃回收。较重的悬浮物通过斜板沉降,通过气浮底部的排污口排出。净化后的地下水,进入过滤系统。
本优选实施例中的破乳剂为阳离子聚醚复合型反相破乳剂,由阳离子聚季铵盐、聚酰胺-胺、氯化锌按质量比12:6:1复配而成。其中聚酰胺-胺其合成步骤为以乙二胺为核心,1mol乙二胺与4mol丙烯酸甲酯进行加成反应生产0.5代聚酰胺-胺;接着用1mol 0.5代产物与4mol乙二胺进行酰胺化反应,得到1.0代聚酰胺-胺。1.0代产物继续与丙烯酸甲酯进行加成反应得到1.5代产物;1.5产物与乙二胺进行酰胺化反应得到2.0代产物。2.0代产物继续与丙烯酸甲酯进行加成反应得到2.5代产物;2.5产物与乙二胺进行酰胺化反应得到3.0代产物。生成的3.0代产物即为3.0代聚酰胺-胺,即为聚酰胺-胺。
所述的阳离子聚季铵盐的合成步骤为以季戊四醇为起始剂,称取1mol季戊四醇,在催化剂的作用下加入20-30mol环氧氯丙烷进行开环聚合,当环氧氯丙烷耗尽时,开环聚合终止,生成氯代聚醚多元醇。将反应生成的氯代聚醚多元醇中加入含30mol三甲胺的水溶液,在氮气保护下搅拌反应12h,后生成物即为阳离子型聚醚多元醇。
所述的过滤处理工艺中,过滤设备为核桃壳过滤器和石英砂过滤器双重过滤。
所述的VOC去除工艺采用吸附式VOC去除装置。气液分离器分离出的气体通过风机引入吸附式VOC去除装置。吸附式VOC去除装置的吸附填料为膨润土-活性炭复合吸附剂,通过吸附剂可以将气体中绝大部分的VOC去除,去除VOC后可直接排空。
通过本发明所述的处理工艺,对进行处理结果表明:本发明一种石油烃污染地下水处理新工艺处理效果显著,处理后指标为:含油率小于0.3mg/L。处理后废水循环利用。
显然,本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例,而并非是对本发明的实施方式的限定,对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动,这里无法对所有的实施方式予以穷举,凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (13)
1.一种石油烃污染地下水处理工艺,其特征在于,包括以下步骤:
石油烃污染地下水被真空抽提至地上,之后进行气液分离;分离后的气相去除VOC后放空,分离后的液相依次进行气浮除渣、过滤,最终出水得到处理后的水。
2.根据权利要求1所述的石油烃污染地下水处理工艺,其特征在于,所述真空抽提通过真空泵抽提或压力式风机抽提;抽提的真空度需满足绝对压力<0.02MPa。
3.根据权利要求1所述的石油烃污染地下水处理工艺,其特征在于,所述气液分离通过重力式气液分离器、折流式气液分离器或填料式气液分离器完成。
4.根据权利要求1所述的石油烃污染地下水处理工艺,其特征在于,气相去除VOC通过吸附式VOC去除装置完成。
5.根据权利要求4所述的石油烃污染地下水处理工艺,其特征在于,所述吸附式VOC去除装置内部的吸附材料为膨润土-活性炭复合吸附剂。
6.根据权利要求1所述的石油烃污染地下水处理工艺,其特征在于,所述气浮除渣过程中加入破乳剂。
7.根据权利要求6所述的石油烃污染地下水处理工艺,其特征在于,所述破乳剂为阳离子聚醚复合型反相破乳剂,加入量为10-50mg/L。
8.根据权利要求7所述的石油烃污染地下水处理工艺,其特征在于,所述阳离子聚醚复合型反相破乳剂由阳离子聚季铵盐、聚酰胺-胺和氯化锌按质量比(6~20):(3~10):1复配而成;
其中,所述阳离子聚季铵盐的合成步骤为:首先将季戊四醇和环氧氯丙烷开环,通过聚合反应,生成氯代聚醚多元醇后,加入三甲胺,通过阳离子化制备而成;
所述聚酰胺-胺具有高分子支链结构,至少经过三次加成和酰胺化反应获得。
9.根据权利要求8所述的石油烃污染地下水处理工艺,其特征在于,所述阳离子聚季铵盐、聚酰胺-胺和氯化锌的质量比12:6:1。
10.根据权利要求1所述的石油烃污染地下水处理工艺,其特征在于,所述气浮除渣采用溶气式气浮除杂装置,气浮停留时间为20-40分钟。
11.根据权利要求10所述的石油烃污染地下水处理工艺,其特征在于,所述溶气式气浮除杂装置包括气泡筛分器;所述气泡筛分器包括:
罐体;
气体排放单元,设置在所述罐体的顶部;
进水管路,贯穿所述罐体的罐壁,位于所述罐体内的一端弯曲朝向所述气体排放单元;以及
出水管路,贯穿所述罐体的罐壁,位于所述罐体内的一端端口低于所述进水管路位于所述罐体内的一端端口;
所述气体排放单元包括:短接,连接设置在所述罐体上;以及
液位控制装置,设在在所述短接内;
所述短接的顶部通过法兰与法兰盖连接密封。
12.根据权利要求11所述的石油烃污染地下水处理工艺,其特征在于,所述液位控制装置为浮子式液位控制装置,当液位低于浮子高度时,泄气阀开始排气,以提高液位高度。
13.根据权利要求1所述的石油烃污染地下水处理工艺,其特征在于,所述过滤为核桃壳过滤、石英砂过滤、活性炭过滤中的一种或几种组合。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20201110 |