CN114314958A

CN114314958A - 炼厂原油电脱盐高浓度污水预处理方法

Info

Publication number: CN114314958A
Application number: CN202210024823.2A
Authority: CN
Inventors: 张日成; 申昌日; 罗俊彦; 王志凤; 王晨
Original assignee: Daqing Zhongliang Technology Development Co ltd
Current assignee: Daqing Zhongliang Technology Development Co ltd
Priority date: 2022-01-11
Filing date: 2022-01-11
Publication date: 2022-04-12
Anticipated expiration: 2042-01-11
Also published as: CN114314958B

Abstract

本发明涉及炼厂原油电脱盐高浓度污水预处理方法，属于含油污水处理技术领域。本发明将“药剂破乳+高效斜板浅池加压溶气气浮+串螺污泥脱水”技术相结合，实现预处理目标，并对药剂与混合方式及加药反应进行了改进，提高了药剂的处理效果。从本发明运行结果看，本预处理方法的动力消耗很低，吨水处理电的平均消耗为0.51kW.h，仪表风的平均消耗是0.05Nm³，水的平均消耗是0.13m³。

Description

炼厂原油电脱盐高浓度污水预处理方法

技术领域

本方法涉及污水处理领域，特别是涉及炼厂原油电脱盐器运行期间排出的高浓度污水预处理方法。

背景技术

随着油田开采难度提高，在采油过程中注入各种驱油剂，导致原油中各种化学品含量复杂，原油品质下降。在原油炼制过程中需要经过“原油电脱盐工序”将原油中的盐分、水分脱除，完成此项功能的装置为电脱盐器。电脱盐器在运行过程中，通常按照原油处理量的3～8％加入软化水，同时采用加入10～20mg/kg的无机高分子脱油剂进行破乳或超声波破乳，通过排水脱去原油中的水、盐分，因此产生高浓度污水。高浓度污水直接排入污水处理场后，冲击现有污水处理系统，直接影响生化系统，最终导致总排口COD、悬浮物等指标不合格，影响企业环保达标。

电脱盐器排水有以下特点：一是COD含量高且波动频繁，水中COD通常在3000～25000mg/L内波动；高含油，石油类在200～3000mg/L；高悬浮物，悬浮物SS在800～4500mg/L，直接排入污水处理场，影响最终排放指标。二是污水是24小时连续排放，水量不稳定，在2％～15％范围之内波动。电脱盐器排出的污水必须是连续处理，否则影响电脱盐器正常运行。三是每周电脱盐器有2～3次的反冲洗，在电脱盐器底部注入脱盐水，冲洗电脱盐器底部淤积物，每次反冲洗不少于3小时。反冲洗期间污水中的COD、石油类、悬浮物指标大幅度增长，其中COD最高达10×10⁴mg/L以上、悬浮物达到10000mg/L以上、石油类含量因经常超出仪器量程无法测定。

以下是国内某炼厂电脱盐器运行期间污水排放水质测定统计表，表中可以说明此类水质运行工况。

表一国内某炼厂电脱盐器污水部分分析数据统计表

目前，电脱盐高浓度污水处理传统方法是电脱盐排水直接进入现场分离沉降罐，经过简单的沉降分离后通过污水排放系统至污水处理场，与其他生产区来的污水一并处理。这种处理方法的缺点是高COD、悬浮物、高含油污水对原有污水处理系统后带来冲击。通常炼化企业含油污水处理场污水入口指标设计为小于COD 1500mg/L、石油类200mg/L、悬浮物250mg/L，目前多数电脱盐器排出的污水水质均超出以上“三项”，污水处理场很难达标排放。近年来原油开采过程加入各种驱油剂，原油中其他有机化学品含量日益增高，加上电脱盐器24小时连续运行，靠传统的方法已经难以满足污水连续达标排放的要求，以致污水处理场无法接收其排放污水。

发明内容

本发明针对上述领域中的需求，提供一种能耗低、操作简便、自动控制、处理效果显著的一体化污水预处理方法，可以对炼厂原油电脱盐器运行期间排出的高浓度污水进行预处理，使其符合污水处理场接收排放的标准。

炼厂原油电脱盐高浓度污水预处理方法，包括如下顺序步骤：

(1)旋涡加药反应电脱盐器排放的污水、药剂A和溶气水经旋涡反应器搅拌后进入管道反应器A中反应，所述药剂A包括无机高分子脱油剂、混凝剂和絮凝剂；

(2)斜板浅池溶气气浮经加药反应的污水、溶气水进入斜板浅池气浮机中，瞬间释放，形成气泡，实现气浮，水中颗粒物、悬浮物浮出水面，由刮板刮到气浮机的出渣箱中；气浮机内污水经斜板填料区反应后，存积的污泥排入出渣箱；废气排入排气系统；经过气浮机处理后的清水排入污水处理场接收管道；

(3)污泥脱水出渣箱内的富水污泥在管道反应器B内与药剂B反应后送至串螺机内，挤压脱水，滤清液回旋涡反应器中再处理，脱水后的污泥进入外置的干化系统中；所述药剂B包括无机高分子脱油剂和阳离子型聚丙烯酰胺助凝剂。

所述溶气水为经过气浮机处理后的部分清水被循环泵加压后进入溶气罐，压缩空气经过空气增压泵加压注入溶气罐内，充分溶解到污水中，形成溶气水。

所述经过气浮机处理后的污水再次经步骤(1)、步骤(2)处理。

所述无机高分子脱油剂是复配药剂：其中液体聚合硫酸铁占70～80％(聚合硫酸铁是一种性能优越的无机高分子混凝剂，形态性状是淡黄色无定型粉状固体，极易溶于水，10％(质量)的水溶液为红棕色透明溶液，吸湿性。此处写液体不合适，如果是溶液要写浓度，表示方法跟后面几个组分一样)，浓度为20％的聚合硫酸铝水溶液占17～22％，有效成分10％的聚二甲基二烯丙基氯化铵占5～10％；所述混凝剂为30％氢氧化钠溶液；所述絮凝剂为阴离子型聚丙烯酰胺。

所述药剂B中还添加有PE材料制作的短纤维性污泥脱水剂。

所述旋涡反应器为一卧式反应釜，主入口管中心固定有一涡轮，在反应釜中部固定有蜂窝网。

所述步骤(1)中污水与溶气水、无机高分子脱油剂在旋涡反应器中混合反应，然后一起进入管道反应器A反应；所述管道反应器A为曲回弯折结构，管道内顺次间隔固定有两个混合部件，在前一个混合部件段接入溶气水和混凝剂，在后一个混合部件段接入溶气水和絮凝剂。

所述旋涡反应器有一个主入管和两个辅入口，主入管接入电脱盐器排放的污水，两个辅入口与主入口管均垂直连接形成T形结构，分别连入溶气水和无机高分子脱油剂。

本发明方法将“药剂破乳+高效斜板浅池加压溶气气浮+串螺污泥脱水”技术相结合，实现预处理目标，并对药剂与混合方式及加药反应进行了改进，提高了药剂的处理效果。

加药反应系统：加药系统包括加药装置，直接连接的药剂管路与加药反应系统连接，加药反应系统包括加药反应系统A和加药反应系统B，在系统运行中，加药反应系统A位于最前端，污水和药剂首先进入该系统。加药反应系统A由旋涡反应器、管道反应器A组成，旋涡反应器是利用来水动力推动涡轮式结构旋转体，通过旋转将溶气水充分注入到来水中，破坏来水中的原有平衡，将污水和药剂充分搅拌，随后进入管道反应器A，起到破乳、架桥、混凝的作用，为后续的气浮分离提供条件。在加药反应系统B中加入的药剂有无机高分子脱油剂和助凝剂，气浮机排渣池出来的富水污泥经加药反应系统B后进入到串螺污泥脱水系统中。

药剂有无机高分子脱油剂、混凝剂、絮凝剂、助凝剂四种，在加药反应系统A中加入的药剂有无机高分子脱油剂、混凝剂、絮凝剂，在旋涡反应器作用下，使污水，药剂充分混合，同时加入有溶气水，也使污水，药剂反应更充分。

无机高分子脱油剂为针对电脱盐污水特性而复配的药剂，其中聚合硫酸铁占70～80％，浓度为20％聚合硫酸铝水溶液占15～20％，有效成分10％的聚二甲基二烯丙基氯化铵占5～10％。以无机类化学品为主，避免水体中产生新的有机物，影响后续污水生化系统，同时能够快速完成破乳。水中的乳化油的破乳程度直接影响着气浮设备的功效，充分破乳是去除COD、悬浮物、石油类的关键因素。

混凝剂为30％氢氧化钠溶液。加入30％氢氧化钠溶液的目的一是为了中和无机高分子脱油剂产生的H⁺，保证出水pH在6～9；二是与过量的铁离子、铝离子凝聚生成分Fe(OH)₃、Al(OH)₃沉淀而排出，减少铁、铝离子在水相的转移。

所述絮凝剂为阴离子型聚丙烯酰胺，利用分子量为1200～1600万的阴离子聚丙烯酰胺，按照所需比例溶解到水中，通过加药泵注入，帮助气浮设备提高絮凝的作用。

助凝剂主要成分为阳离子型聚丙烯酰胺，加入到污泥脱水系统。利用分子量为1200～1600万、离子度10～70％的阳离子聚丙烯酰胺，按照所需比例溶解到水中，通过加药泵注入到串螺机的搅拌箱内，使富水污泥絮凝成团状，便于脱水。为了提高含油污水脱水效率，同时添加PE材料制作的短纤维性污泥脱水剂，利用纤维的导流效果，提高了10％左右的脱水率，还可以提高污泥焚烧热值，有助于充分燃烧。

高效斜板浅池溶气气浮系统：由气浮机组成。经过反应器破乳后的污水进入气浮机，同时利用循环泵将溶气水注入到气浮机的释放系统。溶气水通过特殊设计的释放系统进入气浮机释放池内瞬间释放，在释放池内形成直径为30～50μm微气泡，实现气浮功能。水中的颗粒物、悬浮物在经过絮凝、聚核后体积由小变大，在微气泡的作用下推举到水面上。气浮机上端安装可调速的刮板，根据浮渣产生量调节运行速度，将水面的浮渣刮到气浮机的出渣箱，并通过下方管道进入加药反应系统B中等待处置。经过以上加药、破乳、气浮、刮渣一系列工序，完成了除油、降COD、悬浮物目的。

加药反应系统A和气浮机各有两套，工序完全相同，串联使用时，分一级和二级气浮，二级气浮作为一级气浮系统的保障，进一步去除水中的COD、石油类、悬浮物，出水水质更加得到保障，适合用于电脱盐排水高浓度特性。另外，两级气浮系统，还可以设置相互备用的流程，既可以并联运行，也可以起到相互备用，可以在不同水质、水量、或一套设备出现问题时选择运行方式。

溶气系统包括溶气罐，循环泵介质为气浮机清水池内经过处理后污水，污水被循环泵加压后进入溶气罐，空气增压泵输出的恒压恒量的压缩空气同时注入溶气罐内，充分溶解到污水中，形成溶气水。

污泥脱水系统：选用适合含油污泥的串螺式污泥脱水工艺，采取连续或间断脱水的方式。气浮机刮出的浮渣和底部排出的污泥统称为富水污泥，富水污泥经过管道反应器B与无机高分子脱油剂和助凝剂混合，在串螺机内的搅拌箱内搅拌，絮凝后由串螺机低端进入，运行过程中叠片挤压作用下滤清液落入串螺机出水箱，脱水后的污泥从高端出泥口排出。出水箱内的滤清液返回到原料水泵入口再次进行旋涡反应器处理，脱水污泥装袋或密闭运输到干化系统，进一步脱水后集中处置。串螺污泥脱水机集浓缩、脱水于一体，可以对低浓度污泥直接进行脱水，运行过程中节能省电，功率仅为离心脱水机的1/10左右。

控制系统：根据电脱盐排出的污水特性和结合成套设备的功能，本发明结合有自动控制系统。利用在线监测数据和出水水质，及时调整加药、气浮、脱水环节的操作。经过实验证明，单一的操作方式不能适合电脱盐的“三高”污水预处理，仅靠利用人工操作，不仅耗费大量人力、药剂，水质达标依然有难度，不能满足实时变化来水工况。根据电脱盐污水工况的实际特点，结合多次实验和试运行，通过手/自动操作控制系统，满足成套设备的运行，实现本系统运行功能。控制系统从实施监测原料水指标、流量、温度到最终出水、污泥脱水、系统紧急停车全过程覆盖。

通过监测原料水参数与出水水质参数，经过反复的计算，优选出最佳控制参数，形成每一阶段的控制逻辑，时时调节每种药剂的加注量，优化破乳、气浮、絮凝功能，确保除油和去除COD目标实现；

通过测定水质、药剂加注量测算浮渣产生量，调节刮板运行速度，及时将产生的浮渣和气浮机底部淤泥排出，控制水中的悬浮物；

根据气浮系统的运行状态，调节污泥脱水系统实际运行，要保证污泥脱水速度满足气浮运行的排渣速度，及时脱水，防止浮渣池溢流，避免造成环保污染事件；

控制系统同时具有手/自切换功能，在不同的工况和要求下，既可以进行手动操作又能实现自动运行。全过程监控和自动调节，对系统运行一是能够大幅减少人工投入和劳动强度，二是优化运行，控制药剂消耗、动力消耗，降低运行成本。

通过本方法处理炼厂电脱盐的污水预处理效果明显，COD脱除率可达85％以上、石油类脱除率达到95％以上、悬浮物脱除率最高可达99％以上；产生的泥渣含水率70～80％，实现污泥减量80～90％。

实验表明，采用本方法进行电脱盐污水预处理后的实际运行数据，经过3个月以上的连续运行，证明本系统运行可靠、操作简便、降低运行成本，满足经济运行指标和技术指标。

附图说明

图1本发明预处理工艺流程图，

图2本发明预处理设备结构示意图，

其中：1-旋涡反应器，2-管道反应器A，3-气浮机，4-管道反应器B，5-串螺机，6-溶气罐，7-加药装置；

图3旋涡反应器和管道反应器A连接结构示意图，图中箭头为污水流动方向，

其中：11-无机高分子脱油剂加药管路，12-溶气罐出口管，13-涡轮，14-蜂窝网，21-混凝剂加药管路，22-絮凝剂加药管路，23-溶气罐出口管，24-溶气罐出口管，25-混合部件，26-混合部件；

图4气浮机连接结构示意图，其中：32-刮板，33-气浮池，34-排渣池，35-清水池，36-空气增压泵，37-循环泵，38-空气喷射器，39-稀释池，27-曝气盘，28-污泥区，29-斜板填料区。

图5某炼厂预处理运行效果曲线图，

其中A-来水与出水COD比较，B-来水与出水石油类比较，C-来水与出水悬浮物比较。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明。

实施例1

如图1所示，本发明污水预处理工艺流程：电脱盐污水经过原料水泵依次进入旋涡反应器、管道反应器A；无机高分子脱油剂、混凝剂和絮凝剂经过加药装置管路、与溶气水一起输送至旋涡反应器、管道反应器A与污水混合反应，再进入气浮机中；污水在气浮机内运行一段时间后，清水进入清水池，一部分直接外排，另一部分经循环泵进入溶气罐，同时空气经过加压注入到溶气罐，溶解到水中形成溶气水；溶气水分成两部分，一部分进入旋涡反应器和管道反应器A，另一部分进入释放池后再次进入气浮池；气浮池产生的浮渣通过刮板刮到排渣池，与气浮机底部污泥排放管道汇合后排入管道反应器B。

无机高分子脱油剂、助凝剂经加药装置管路注入到管道反应器B，与来自气浮机的富水污泥混合反应，再进入串螺机，经过搅拌、絮凝后挤压脱水；脱水后产生的滤清液返回原料水泵入口进入旋涡反应器再处理，产生的泥渣装袋或进一步干化处置。

气浮机和串螺机反应处理产生的废气进入排气系统。

实施例2

如图2所示，炼厂原油电脱盐高浓度污水预处理设备，包括加药系统、溶气系统、加药反应系统、污水处理系统和污泥脱水系统，其特征在于：加药系统包括加药装置7，溶气系统包括溶气罐6，加药反应系统包括加药反应系统A和加药反应系统B，所述加药反应系统A包括旋涡反应器1和管道反应器A2，加药反应系统B包括管道反应器B4，污水处理系统包括斜板浅池加压溶气气浮机3，所述污泥脱水系统包括串螺机5；污水与溶气罐6出来的溶气水以及加药装置7中各管路导出的药剂在旋涡反应器1和管道反应器A2中充分混合反应，进入气浮机3中；同时溶气水也进入气浮机3的释放池中，瞬间释放，实现气浮功能。清水排入污水处理场管路，悬浮物和底部污泥合并进入管道反应器B4，再次与加药装置7中各管路导出的药剂反应，再进入串螺机5，螺旋挤压，滤清液回到原料污水管道进入旋涡反应器1中，固体废物进入干化系统。

管道反应器A2与管道反应器B4结构相同，只是反应器内所加药剂不同。

如图3所示，所述旋涡反应器1的主入口管与电脱盐器排污管道接连，旋涡反应器1的两个辅入口分别与加药装置7的无机高分子脱油剂加药管道11和溶气罐6出口管12相连；旋涡反应器1的出口与管道反应器A2入口连接，所述管道反应器A2的管壁上间隔连通有溶气罐6出口管23、24以及加药装置7的混凝剂加药管路21和絮凝剂加药管路22；

优选：所述旋涡反应器为一卧式反应釜，主入口管中心固定有一涡轮13，在反应釜中部固定有蜂窝网14；管道反应器A2的管道内间隔固定有混合部件25、26。

更优选：所述旋涡反应器1的两个辅入口与主入口管均垂直连接形成T形结构。

在旋涡反应器1中，污水与溶气水和无机高分子脱油剂相互垂直进入加有涡轮的主入口管中，充分混合，在管道反应器A2内，混凝剂与溶气水先进入，然后絮凝剂与溶气水再进入，管道反应器A2为曲回弯折结构，且管道内有混合部件25、26，延长混合反应时间，使药剂与水充分混合反应。

如图4所示，斜板浅池加压溶气气浮机包括释放池39、气浮池33、清水池35、排渣池34和气浮池33上方的刮板32，所述排渣池32上方与气浮池33连接，排渣池34下方与气浮池33下方污泥区28连通，气浮池33中央有斜板填料区29；管道反应器A的出口、溶气罐6出口管与释放池39相连通；

在溶气罐6出口管端口接有曝气盘27，在溶气水瞬间释放的作用下，污水在释放池中的悬浮物进入气浮池33中，上方刮板32将悬浮物刮入排渣池34收集；同时水在气浮池33的斜板填料区29反应，污泥顺斜板进入下方污泥区28，最终排入排渣池34收集，处理完的清水进入清水池35，清水池35的出水口与外排污水管道连接。

所述溶气罐6的入口通过循环泵37与清水池35连通，所述溶气罐上连接有空气增压泵36。清水池35内的部分清水经循环泵37注入溶气罐，空气增压泵36再通过空气喷射器38向溶气罐的清水中注入加压空气，使空气溶解于清水中，形成溶气水，用于加药反应系统A与气浮系统中。

实施例3

本发明设备及工艺在某炼厂污水中的应用

表二某炼厂电脱盐污水预处理效果分析(部分)

上表所列数据为来水和经过两级气浮加入药剂破乳处理后的出水数据表。

由表中数据可以看出由上表可以看出，污水经过处理后出水COD平均值627mg/L，平均脱除率为91.36％，石油类平均值9.98mg/L，平均脱除率为98.55％，悬浮物平均值为30mg/L，平均脱除率为98.74％，处理效果显著，完全满足污水处理厂入水口的要求。

表三某炼厂电脱盐污水预处理不同处理的动力消耗统计表

由上表可以看出，本预处理方法的动力消耗很低，吨水处理电的平均消耗为0.51kW.h，仪表风的平均消耗是0.05Nm³，水的平均消耗是0.13m³。

Claims

1.炼厂原油电脱盐高浓度污水预处理方法，包括如下顺序步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，所述溶气水为经过气浮机处理后的部分清水被循环泵加压后进入溶气罐，压缩空气经过空气增压泵加压注入溶气罐内，充分溶解到污水中，形成溶气水。

3.根据权利要求1所述的方法，所述经过气浮机处理后的污水再次经步骤(1)、步骤(2)处理。

4.根据权利要求1所述的方法，所述无机高分子脱油剂是复配药剂：其中液体聚合硫酸铁占70～80％，浓度为20％的聚合硫酸铝水溶液占17～22％，有效成分10％的聚二甲基二烯丙基氯化铵占5～10％；所述混凝剂为30％氢氧化钠溶液；所述絮凝剂为阴离子型聚丙烯酰胺。

5.根据权利要求1所述的方法，所述药剂B中还添加有PE材料制作的短纤维性污泥脱水剂。

6.根据权利要求1所述的方法，所述旋涡反应器为一卧式反应釜，主入口管中心固定有一涡轮，在反应釜中部固定有蜂窝网。

7.根据权利要求1所述的方法，所述步骤(1)中污水与溶气水、无机高分子脱油剂在旋涡反应器中混合反应，然后一起进入管道反应器A反应；所述管道反应器A为曲回弯折结构，管道内顺次间隔固定有两个混合部件，在前一个混合部件段接入溶气水和混凝剂，在后一个混合部件段接入溶气水和絮凝剂。

8.根据权利要求7所述的方法，所述旋涡反应器有一个主入口和两个辅入口，主入口接入电脱盐器排放的污水，两个辅入口与主入口均垂直连接形成T形结构，分别连入溶气水和无机高分子脱油剂。