CN216737881U - 炼厂原油电脱盐高浓度污水预处理设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及炼厂原油电脱盐高浓度污水预处理设备，属于含油污水处理技术领域。本实用新型将“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。从本实用新型的设备运行结果看，本预处理装置的动力消耗很低，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设备

技术领域

本实用新型涉及污水处理领域，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设备。

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。

实用新型内容

本实用新型针对上述领域中的需求，提供一种炼厂原油电脱盐高浓度污水预处理设备，投资小、结构简单、能耗低、操作简便，可以直接与炼厂原油电脱盐器的排污口对接，进行连续式处理，经本实用新型设备预处理后的污水，达到污水连续排放标准。

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，溶气系统包括溶气罐、循环泵和空气增压泵，加药反应系统包括加药反应系统A和加药反应系统B，污水处理系统包括斜板浅池加压溶气气浮机，所述污泥脱水系统包括串螺机；

所述加药装置包括无机高分子脱油剂加药管路，混凝剂加药管路，絮凝剂加药管路和助凝剂加药管路；

所述加药反应系统A包括旋涡反应器和管道反应器A，所述旋涡反应器的主入口管与电脱盐器排污管道接连，旋涡反应器的两个辅入口分别与无机高分子脱油剂加药管道和溶气罐出口管相连；旋涡反应器的出口与管道反应器A入口连接，所述管道反应器A的管壁上间隔连通有溶气罐出口管、混凝剂加药管路和絮凝剂加药管路；

所述斜板浅池加压溶气气浮机包括释放池、气浮池、清水池、排渣池和气浮池上方的刮板，所述排渣池上方与气浮池连接，排渣池下方与气浮池下方污泥区连通，气浮池中部为斜板填料区，管道反应器A的出口、溶气罐出口管与释放池相连通，溶气罐出口管管端连接有曝气盘，清水池的出水口与外排污水管道连接，气浮池上方与排气管道相连通；

所述加药反应系统B包括管道反应器B，所述排渣池出口与管道反应器B入口连通，所述管道反应器B的管壁上间隔连通有无机高分子脱油剂加药管路和助凝剂加药管路，管道反应器B出口与串螺机入口连接；

所述串螺机的出水箱与旋涡反应器主入口连接，所述串螺机的出泥口与外置干化系统连接，所述串螺机上方与与排气管道相连通。

所述溶气罐有两个入口，其中一个入口通过循环泵与清水池连通；另一个入口外连空气增压泵，内接空气喷射器。

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；管道反应器A的管道内间隔固定有混合部件。

所述旋涡反应器的两个辅入口与主入口管均垂直连接形成T形结构。

所述加药反应系统A和污水处理系统均有两个，并联一用一备，或者串联使用。

所述设备还包括控制系统，所述控制系统分别与加药系统、溶气系统、污水处理系统和污泥脱水系统电相连。

本申请将“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，本实用新型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。

通过本设备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，采用本设备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本实用新型预处理工艺流程图，

图2本实用新型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

下面结合实施例和附图对本实用新型做进一步的详细说明。

实施例1

如图1所示，本实用新型设备的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

本实用新型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，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，本预处理装置的动力消耗很低，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 (5)

1.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，溶气系统包括溶气罐、循环泵和空气增压泵，加药反应系统包括加药反应系统A和加药反应系统B，污水处理系统包括斜板浅池加压溶气气浮机，所述污泥脱水系统包括串螺机；

所述加药装置包括无机高分子脱油剂加药管路，混凝剂加药管路，絮凝剂加药管路和助凝剂加药管路；

所述加药反应系统A包括旋涡反应器和管道反应器A，所述旋涡反应器的主入口管与电脱盐器排污管道接连，旋涡反应器的两个辅入口分别与无机高分子脱油剂加药管道和溶气罐出口管相连；旋涡反应器的出口与管道反应器A入口连接，所述管道反应器A的管壁上间隔连通有溶气罐出口管、混凝剂加药管路和絮凝剂加药管路；

所述斜板浅池加压溶气气浮机包括释放池、气浮池、清水池、排渣池和气浮池上方的刮板，所述排渣池上方与气浮池连接，排渣池下方与气浮池下方污泥区连通，气浮池中部为斜板填料区，管道反应器A的出口、溶气罐出口管与释放池相连通，溶气罐出口管管端连接有曝气盘，清水池的出水口与外排污水管道连接，气浮池上方与排气管道相连通；

所述加药反应系统B包括管道反应器B，所述排渣池出口与管道反应器B入口连通，所述管道反应器B的管壁上间隔连通有无机高分子脱油剂加药管路和助凝剂加药管路，管道反应器B出口与串螺机入口连接；

所述串螺机的出水箱与旋涡反应器主入口连接，所述串螺机的出泥口与外置干化系统连接，所述串螺机上方与排气管道相连通。

2.根据权利要求1所述的炼厂原油电脱盐高浓度污水预处理设备，其特征在于：所述溶气罐有两个入口，其中一个入口通过循环泵与清水池连通；另一个入口外连空气增压泵，内接空气喷射器。

3.根据权利要求2所述的炼厂原油电脱盐高浓度污水预处理设备，其特征在于：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；管道反应器A的管道内间隔固定有混合部件；

所述旋涡反应器的两个辅入口与主入口管均垂直连接形成T形结构。

4.根据权利要求3所述的炼厂原油电脱盐高浓度污水预处理设备，其特征在于：所述加药反应系统A和污水处理系统均有两个，并联一用一备，或者串联使用。

5.根据权利要求1-4任一所述的炼厂原油电脱盐高浓度污水预处理设备，其特征在于：所述设备还包括控制系统，所述控制系统分别与加药系统、溶气系统、污水处理系统和污泥脱水系统电连接。

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