CN112979085A - 一种乳化型高含油废水处理系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种乳化型高含油废水处理系统，包括：废水预处理系统、生化处理系统、气象氧化系统和膜处理系统；废水预处理系统包括含油进水池、隔油池、调节池、管壳式换热器和气浮装置(电解气浮和溶气气浮)；生化处理系统包括厌氧池、缺氧池、好氧池和沉淀池；气象氧化系统包括臭氧氧化池和臭氧发生器；膜处理系统包括MBR膜池。本发明的有益效果是：乳化型高含油废水处理系统中的气浮池和MBR膜池各设有两条支路，可分别适用不同来水水质，在不降低净化效果的前提下可切换至最为经济的工艺流程。同时也可达到一用一备的效果，确保了系统运行的连续性。

Description

一种乳化型高含油废水处理系统及方法
技术领域
本发明属于水处理技术领域，尤其涉及一种高效处理乳化型高含油废水的处理系统及方法。
背景技术
随着国家工业特别是重工业的持续不断发展，对水资源的利用及废水排放给社会带来的压力日趋繁重。废水的种类和污染成分也是错综复杂，其中含油废水是工业生产过程中排出的含油类物质的废水，所含的油类物质主要包括天然有机物、石油产品、焦油及动植物油脂等，当含油废水中油脂含量过高又或者成分中含有某些表面性物质时，极易发生乳化转变为乳化型含油废水，该类废水因油水两相不存在明显分层使得处理过程中的油水分离很难完成，导致处理效率降低及成本升高。
目前我国石油化工、煤化工、电力企业及印染等工业领域排放大量的高含油废水，常规处理过程涉及萃取法、物理吸附法、厌氧微生物处理方法、气浮法等，具有处理周期长、效率低、系统维护复杂等问题。且处理过程中使用的药剂大多会产生结构松散、含水率高、沉降性差的悬浮物，很难被气浮设备处理干净，加之含油废水中的COD往往较高，会使得出水质量较差无法直接回用或排放。在处理乳化型高含油废水时前期需先完成破乳脱稳再结合絮凝作用，破乳剂往往是表面活性较高但分子链较短的另一种表面活性物质，破乳剂和絮凝剂的加入又会引入二次污染，对后续处理有更高要求；还可通过引入高压静电场，使带电荷油水颗粒向电极运动并释放电荷达到破乳效果，但该方法不适合大规模工业化应用。
综上所述，如何设计一种可以实现对乳化型高含油废水完成破乳及后续处理使之达到回用或排放标准的处理系统，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种乳化型高含油废水处理系统及方法。
这种乳化型高含油废水处理系统，包括：废水预处理系统、生化处理系统、气象氧化系统和膜处理系统；废水预处理系统包括含油进水池、隔油池、调节池、管壳式换热器和气浮装置(电解气浮和溶气气浮)；生化处理系统包括厌氧池、缺氧池、好氧池和沉淀池；气象氧化系统包括臭氧氧化池和臭氧发生器；膜处理系统包括MBR膜池；
含油进水池的出水端通过废水泵连接至隔油池的进水端；隔油池的出水端连接至调节池的进水端，调节池的出水端连接至管壳式换热器的进水端，管壳式换热器的出水端连接至气浮装置的进水端，气浮池的出水端连接至生化处理系统中厌氧池的进水端；
生化处理系统中厌氧池的出水端连接缺氧池的进水端，缺氧池的出水端连接好氧池的进水端，好氧池的出水端接入沉淀池的进水端；好氧池的废水出水端通过回流泵接入缺氧池；生化处理系统中沉淀池的出水端连接至臭氧氧化池的进水端，臭氧氧化池的出水端连接至MBR膜池的进水端，MBR膜池的出水端经产水泵连接至清水池的进水端；
隔油池和气浮装置的浮渣浮油输出端均连接至集油池的输入端；生化处理系统中的沉淀池和MBR膜池的剩余污泥输出端均连接至污泥池的输入端，集油池和污泥池均装有外排设备以便外运统一处理；
臭氧发生器的出气管道连接臭氧氧化池底部的曝气装置。
作为优选，气浮装置包括电解气浮池和溶气气浮池；电解气浮池和溶气气浮池的进水端均连接管壳式换热器的出水端，电解气浮池和溶气气浮池的进水端均连接厌氧池的进水端。
作为优选，MBR膜池包括MF陶瓷膜池和UF中空纤维膜池；MF陶瓷膜池和UF中空纤维膜池的进水端均连接臭氧氧化池的出水端，MF陶瓷膜池和UF中空纤维膜池的出水端均连接清水池的进水端。
作为优选，臭氧发生器为柜式，安装于臭氧氧化池旁，臭氧发生器还接入尾气破坏器，用于制臭氧的氧气来源为液态纯氧，产生的臭氧通过臭氧氧化池底部的曝气装置进行曝气，剩余臭氧通过尾气破坏器破坏为氧气后外排。
作为优选，生化处理系统为采用A2O工艺的一体化微生物处理设备。
这种乳化型高含油废水处理系统的工作方法，具体包括如下步骤：
步骤1、乳化含油废水从含油进水池由废水提升泵进入隔油池，在隔油池中利用油分和水分的密度差异进行初步分离(将上层油分由刮油机进行脱除)后再进入调节池；
步骤2、通过加药系统向调节池中加入酸溶液或碱溶液来调节调节池中废水的pH；再向调节池加入破乳剂和絮凝剂进行充分破乳和絮凝；
步骤3、进行充分破乳和絮凝后的废水自流进入管壳式换热器中，管壳式换热器利用工业循环冷却水将废水降温至15～40℃；
步骤4、经管壳式换热器降温后的废水进入气浮装置，气浮装置设置两条支路，一路通向溶气气浮池，另一路通向电解气浮池；溶气气浮池在加压条件下空气溶解度大，供气浮用的气泡量多，但气泡直径较大，适用于脱除粒径较大的悬浮物；电解气浮池产生的气泡尺寸远小于溶气气浮池产生的气泡尺寸，因此去除污染物粒径尺寸范围更广，但电耗成本较高且工艺略复杂；根据实际进水水质切换使用溶气气浮池和电解气浮池；
步骤5、经过气浮装置处理后的废水进入生化处理系统；生化处理系统中的菌群主要为硝化菌、反硝化菌和聚磷菌；在生化处理系统中的厌氧池中通过聚磷菌缓慢释磷供自身生存的同时主动吸收挥发性脂肪酸，在生化处理系统中的缺氧池和好氧池中通过硝化或反硝化细菌的相互协同作用去除NH3-N；聚磷菌还在好氧池中超量吸收磷达到除磷效果；好氧池的出水进入臭氧氧化池；臭氧发生器利用高纯氧制得的O3通过位于臭氧氧化池池底的曝气盘鼓入臭氧氧化池内，直接或间接利用O3和废水反应中生成的大量羟基自由基和新生态氧来间接氧化水中的无机物、有机物和细菌，并将剩余尾气外排至尾气破坏器，尾气破坏器将O3分解为O2；其中O3的利用率达到95％；
步骤6、生化处理系统的出水进入MBR膜池，MBR膜池共设置两条支路，一路通向MF陶瓷膜池，另一路通向UF中空纤维膜池；MF陶瓷膜池和UF中空纤维膜池均采用池底曝气盘曝气；MBR膜池的出水进入清水池待用；
步骤7、定期离线清洗MF陶瓷膜池和UF中空纤维膜池；对MBR膜池其中离线清洗MF陶瓷膜池和UF中空纤维膜池的频率根据膜运行情况通常半年或一年一次即可，先进行碱洗(选用25mmol/L次氯酸钠溶液浸泡12小时左右)，再进行酸洗(选用0.5％盐酸溶液浸泡2小时左右)。
作为优选，步骤4中根据实际进水水质切换使用溶气气浮池和电解气浮池的具体方式为：当来水水质良好但水量较大时，溶气气浮池和电解气浮池同时运行；当来水絮凝状况良好且水量适中时，来水直接流入溶气气浮池；当来水絮凝状况不佳，悬浮颗粒粒径较小时，来水流入电解气浮池。
作为优选，步骤1中加入调节池内的酸溶液为HCl溶液，加入调节池内的碱溶液为NaOH溶液。
作为优选，步骤2中根据废水含油量和乳化程度，破乳剂浓度为50～400ppm，絮凝剂浓度为10～100ppm。
作为优选，步骤6中MF陶瓷膜池中设置的板式陶瓷膜孔径＞0.1μm，MF陶瓷膜池中可截留尺寸仅限较大的颗粒物，且MF陶瓷膜池中清洗简单便捷无需反洗，耐腐蚀性强；MF陶瓷膜池中设置的超滤中空纤维膜孔径介于2～50nm之间，可截留尺寸相对较小的颗粒物。
本发明的有益效果是：
本发明提出的乳化型高含油废水处理系统主要处理乳化程度较高的含油废水，对“油包水”类废水具有理想的净化效果，通过前期中试设备实验测得石油类污染物去除率约为99.5％，NH3-N去除率约为95％，COD去除率约为96％。
乳化型高含油废水处理系统创造性地将气浮池、一体化A2O生物反应池(为生化处理系统的主体，包括厌氧池、缺氧池、好氧池、沉淀池)、臭氧氧化池和MBR膜池串联使用，系统整合度高结构紧凑连续性好，废水多采用自流的方式进入下一环节，对于处理量需求较小的用户可制作为一体化设备，对于处理量需求较大的用户可采用整体撬装或地下式钢砼结构。
乳化型高含油废水处理系统中的气浮池和MBR膜池各设有两条支路，可分别适用不同来水水质，在不降低净化效果的前提下可切换至最为经济的工艺流程。同时也可达到一用一备的效果，确保了系统运行的连续性。
乳化型高含油废水处理系统用臭氧氧化杀菌代替了传统的化学加药法(次氯酸钠)杀菌，有效避免了有毒物质的引入以及余氯对后续膜反应器的损伤，臭氧氧化池的过量剩余尾气外排至尾气破坏器，将O3分解为O2；无需加入化学药剂避免引发二次污染，更绿色环保。此外乳化型高含油废水处理系统产生的浮游浮渣和剩余污泥均有独立收集装置集中处理，做到对环境零污染。
附图说明
图1为乳化型高含油废水处理系统的工艺流程图。
附图标记说明：隔油池1、调节池2、管壳式换热器3、气浮装置4、溶气气浮池5、厌氧池6、缺氧池7、好氧池8、沉淀池9、臭氧氧化池10、MF陶瓷膜池11、UF中空纤维膜池12、清水池13、集油池14、污泥池15、含油进水池16。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
本发明针对目前难以完成对乳化型高含油废水的有效处理至达到回用或排放标准的情况，提供了一种高效处理该类废水的水处理系统和方法，该方法提出将隔油池、气浮池、生化池、臭氧氧化池、MBR膜池串联处理废水的工艺，同时针对不同进水水质在气浮池和MBR膜池分别设计两种可切换工艺以达到灵活控制成本和保证出水水质的目的。该工艺有效降低了最终排放废水的含油量、COD和悬浮颗粒物含量，同时显著降低了废水的处理成本。
实施例1：
如图1所示，一种乳化型高含油废水处理系统，包括：废水预处理系统、生化处理系统、气象氧化系统和膜处理系统；废水预处理系统包括含油进水池16、隔油池1、调节池2、管壳式换热器3和气浮装置(电解气浮和溶气气浮)；生化处理系统包括厌氧池6、缺氧池7、好氧池8和沉淀池9；气象氧化系统包括臭氧氧化池10和臭氧发生器；膜处理系统包括MBR膜池；
含油进水池16的出水端通过废水泵连接至隔油池1的进水端；隔油池1的出水端连接至调节池2的进水端，调节池2的出水端连接至管壳式换热器3的进水端，管壳式换热器3的出水端连接至气浮装置的进水端，气浮池的出水端连接至生化处理系统中厌氧池6的进水端；生化处理系统中厌氧池6的出水端连接缺氧池7的进水端，缺氧池7的出水端连接好氧池8的进水端，好氧池8的出水端接入沉淀池9的进水端；好氧池8的废水出水端通过回流泵接入缺氧池7；生化处理系统中沉淀池9的出水端连接至臭氧氧化池10的进水端，臭氧氧化池10的出水端连接至MBR膜池的进水端，MBR膜池的出水端经产水泵连接至清水池13的进水端；隔油池1和气浮装置的浮渣浮油输出端均连接至集油池14的输入端；生化处理系统中的沉淀池9和MBR膜池的剩余污泥输出端均连接至污泥池15的输入端，集油池14和污泥池15均装有外排设备以便外运统一处理；臭氧发生器的出气管道连接臭氧氧化池10底部的曝气装置。
实施例2：
一种乳化型高含油废水处理系统的工作方法，具体为：
乳化型高含油废水首先从含油进水池16由废水提升泵进入隔油池1，在此阶段利用油分和水分的密度差异初步进行分离，上层油分由刮油机进行脱除；
经处理过的废水自流进入调节池2，在此阶段通过加药系统进行必要试剂如盐酸、氢氧化钠、破乳剂、絮凝剂和助凝剂等的添加以达到水质pH调节及破乳、絮凝的目的，为后续处理做好准备。
完成破乳和絮凝后的出水自流进入管壳式换热器3，管壳式换热器3利用工业循环冷却水将进水温度降至35℃上下，以确保后期在生化池内维持菌种的反应活性；
管壳式换热器3的出水自流进入气浮装置，气浮装置设置两套独立运行电解气浮池4和溶气气浮池5；当来水絮凝状况良好且水量适中，则直接流入能耗较低的溶气气浮池5；当来水絮凝状况不佳，悬浮颗粒粒径较小时则直接流入气浮效果更理想的电解气浮池4；当来水水质良好但水量较大时，可使两气浮池同时运行缓解处理压力。
气浮装置出水自流进入生化处理系统，水流依次通过厌氧池6、缺氧池7、好氧池8和沉淀池9，废水在好氧池8经回流泵回流至缺氧池7；此阶段分别由硝化细菌、反硝化细菌和聚磷菌等达到脱氮除磷的目的，使NH3-N含量降至50mg/L以下；沉淀池9出水自流进入下一级臭氧氧化池10，臭氧发生器产生的O3通过底部曝气的方式对废水进行消毒杀菌，进一步降低有机物含量；该臭氧氧化池10的池体为封闭式结构，过量的O3通过尾气破坏器降解为O2后排至室外。
臭氧氧化池10出水自流进入MBR膜池，同样设置两条独立分支，分别为MF陶瓷膜池11和UF中空纤维膜池12，MF陶瓷膜池11(板式陶瓷膜)孔径＞0.1μm，可截留尺寸仅限较大的颗粒物且清洗简单便捷无需反洗耐腐蚀性强；UF中空纤维膜池12(超滤中空纤维膜)孔径介于2～50nm之间，可截留尺寸相对较小的颗粒物；MBR膜池需定期离线清洗，MF陶瓷膜池11和UF中空纤维膜池12均采用池底曝气盘曝气，业主可根据来水水质进行切换。最后出水由清水泵打入清水池备用，除部分需用于MBR膜组件返洗外其余清水可直接进入业主方工业用水系统。
隔油池1和气浮装置(电解气浮池4和溶气气浮池5)分离的浮渣浮油进入集油池14统一收集外运处理。沉淀池9和MBR膜池(MF陶瓷膜池11和UF中空纤维膜池12)产生的剩余污泥由排泥泵排至污泥池15统一收集外运处理。全套设备采用高度集成的控制模式，设备整体运行可由PLC统一控制，同时各个单元又设有独立的控制系统以便检修调试。

Claims (10)

1.一种乳化型高含油废水处理系统，其特征在于，包括：废水预处理系统、生化处理系统、气象氧化系统和膜处理系统；废水预处理系统包括含油进水池(16)、隔油池(1)、调节池(2)、管壳式换热器(3)和气浮装置；生化处理系统包括厌氧池(6)、缺氧池(7)、好氧池(8)和沉淀池(9)；气象氧化系统包括臭氧氧化池(10)和臭氧发生器；膜处理系统包括MBR膜池；
含油进水池(16)的出水端通过废水泵连接至隔油池(1)的进水端；隔油池(1)的出水端连接至调节池(2)的进水端，调节池(2)的出水端连接至管壳式换热器(3)的进水端，管壳式换热器(3)的出水端连接至气浮装置的进水端，气浮池的出水端连接至生化处理系统中厌氧池(6)的进水端；
生化处理系统中厌氧池(6)的出水端连接缺氧池(7)的进水端，缺氧池(7)的出水端连接好氧池(8)的进水端，好氧池(8)的出水端接入沉淀池(9)的进水端；好氧池(8)的废水出水端通过回流泵接入缺氧池(7)；生化处理系统中沉淀池(9)的出水端连接至臭氧氧化池(10)的进水端，臭氧氧化池(10)的出水端连接至MBR膜池的进水端，MBR膜池的出水端经产水泵连接至清水池(13)的进水端；
隔油池(1)和气浮装置的浮渣浮油输出端均连接至集油池(14)的输入端；生化处理系统中的沉淀池(9)和MBR膜池的剩余污泥输出端均连接至污泥池(15)的输入端，集油池(14)和污泥池(15)均装有外排设备；
臭氧发生器的出气管道连接臭氧氧化池(10)底部的曝气装置。
2.根据权利要求1所述乳化型高含油废水处理系统，其特征在于：气浮装置包括电解气浮池(4)和溶气气浮池(5)；电解气浮池(4)和溶气气浮池(5)的进水端均连接管壳式换热器(3)的出水端，电解气浮池(4)和溶气气浮池(5)的进水端均连接厌氧池(6)的进水端。
3.根据权利要求1所述乳化型高含油废水处理系统，其特征在于：MBR膜池包括MF陶瓷膜池(11)和UF中空纤维膜池(12)；MF陶瓷膜池(11)和UF中空纤维膜池(12)的进水端均连接臭氧氧化池(10)的出水端，MF陶瓷膜池(11)和UF中空纤维膜池(12)的出水端均连接清水池(13)的进水端。
4.根据权利要求1所述乳化型高含油废水处理系统，其特征在于：臭氧发生器为柜式，安装于臭氧氧化池(10)旁，臭氧发生器还接入尾气破坏器。
5.根据权利要求1所述乳化型高含油废水处理系统，其特征在于：生化处理系统为采用A2O工艺的一体化微生物处理设备。
6.一种如权利要求1所述乳化型高含油废水处理系统的工作方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
步骤1、乳化含油废水从含油进水池(16)由废水提升泵进入隔油池(1)，在隔油池(1)中利用油分和水分的密度差异进行初步分离后再进入调节池(2)；
步骤2、通过加药系统向调节池(2)中加入酸溶液或碱溶液来调节调节池(2)中废水的pH；再向调节池(2)加入破乳剂和絮凝剂进行充分破乳和絮凝；
步骤3、进行充分破乳和絮凝后的废水自流进入管壳式换热器(3)中，管壳式换热器(3)利用工业循环冷却水将废水降温至15～40℃；
步骤4、经管壳式换热器(3)降温后的废水进入气浮装置，气浮装置设置两条支路，一路通向溶气气浮池(5)，另一路通向电解气浮池(4)；根据实际进水水质切换使用溶气气浮池(5)和电解气浮池(4)；
步骤5、经过气浮装置处理后的废水进入生化处理系统；在生化处理系统中的厌氧池(6)中通过聚磷菌缓慢释磷主动吸收挥发性脂肪酸，在生化处理系统中的缺氧池(7)和好氧池(8)中通过硝化或反硝化细菌的相互协同作用去除NH3-N；聚磷菌还在好氧池(8)中超量吸收磷；好氧池(8)的出水进入臭氧氧化池(10)；臭氧发生器利用高纯氧制得的O3通过位于臭氧氧化池(10)池底的曝气盘鼓入臭氧氧化池(10)内，利用O3和废水反应中生成的大量羟基自由基和新生态氧来间接氧化水中的无机物、有机物和细菌，并将剩余尾气外排至尾气破坏器，尾气破坏器将O3分解为O2；
步骤6、生化处理系统的出水进入MBR膜池，MBR膜池共设置两条支路，一路通向MF陶瓷膜池(11)，另一路通向UF中空纤维膜池(12)；MF陶瓷膜池(11)和UF中空纤维膜池(12)均采用池底曝气盘曝气；MBR膜池的出水进入清水池(13)待用；
步骤7、定期离线清洗MF陶瓷膜池(11)和UF中空纤维膜池(12)；对MBR膜池先进行碱洗，再进行酸洗。
7.根据权利要求6所述乳化型高含油废水处理系统的工作方法，其特征在于，步骤4中根据实际进水水质切换使用溶气气浮池(5)和电解气浮池(4)的具体方式为：当来水水质良好但水量较大时，溶气气浮池(5)和电解气浮池(4)同时运行；当来水絮凝状况良好且水量适中时，来水直接流入溶气气浮池(5)；当来水絮凝状况不佳，悬浮颗粒粒径较小时，来水流入电解气浮池(4)。
8.根据权利要求6所述乳化型高含油废水处理系统的工作方法，其特征在于：步骤1中加入调节池(2)内的酸溶液为HCl溶液，加入调节池(2)内的碱溶液为NaOH溶液。
9.根据权利要求6所述乳化型高含油废水处理系统的工作方法，其特征在于：步骤2中破乳剂浓度为50～400ppm，絮凝剂浓度为10～100ppm。
10.根据权利要求6所述乳化型高含油废水处理系统的工作方法，其特征在于：步骤6中MF陶瓷膜池(11)中设置的板式陶瓷膜孔径＞0.1μm；MF陶瓷膜池(11)中设置的超滤中空纤维膜孔径介于2～50nm之间。
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