CN2837295Y - 含油污水电絮凝浮选处理机 - Google Patents

Abstract

一种用电絮凝处理含油污水处理装置。由电源及极板系统、处理池和布水管网三部分组成，其特征在于：极板组中阳极板与阴极板间排列一双极板，呈并排排列。采用导线分别与直流稳压电源连接，极板组设置在处理池的电解室，并在布水管网上部。处理池分为电解室、浮选分离室和集水室。电解室内固定有极板组。浮选分离室上部有刮渣机；下部有倾斜的底板，浮选分离室与集水室之间有溢流堰隔板，电解室下部有布水管网。布水管网由总管和支管组成，支管上均布出水孔。本实用新型能完成对含油乳化废水处理，有机污染物的氧化分解、石油类和悬浮物浮选分离。电解、分离一体化，不产生极板、导线腐蚀。各主要指标到国家污水综合排放二级标准。

Description

含油污水电絮凝浮选处理机

技术领域

本实用新型涉及一种污水处理装置。特别涉及石油工业油气田地面工程技术中，处理含油污水的装置，具体讲是一种利用电絮凝原理设计的处理含油污水处理装置。

背景技术

随着石油天然气勘探开发的不断深入发展，生产过程中产生的含油污水量日益增多，含油污水成份也复杂化，使含油污水处理面临许多新的问题。其中最为突出的问题就是含油污水中化学需氧量的去除效率低，工艺流程长，投资和运行成本高。含油污水中含有大量的污染物，其中主要为油水分离过程中未被除去的矿物油类、重金属离子、悬浮物以及原油生产过程中添加的化学药剂等，特别是近年来在原油的采出、集输等处理过程中添加了越来越多的化学药剂，加大了深度处理的难度。其中大部分属于难降解的有机物。采用传统含油污水处理工艺和现有设备，处理后出水中化学需氧量不能满足排水标准。

国内外油田含油污水处理方法很多，有重力分离、聚结、浮选、过滤、生物氧化、深度氧化法等。前四种方法主要用于去除污水中的石油类和悬浮物，后两者则重点去除污水中可溶性有机物，降低出水中生化需氧量和化学需氧含量。目前，我国普遍采用除油、过滤两段流程来去除污水中的石油类和悬浮物。为使除油装置高效、小型化、预制化，除了研究聚结除油装置外，近年来引进了美国WEMCO公司的CAF型浮选机以及高速除油过滤装置，但由于国内油田含油污水成份复杂，加上化学药剂不够理想，未达到预期效果。目前国内要采用生物氧化工艺来降解水中有机污染物，从实际运行的结果来看，对那些成份复杂、难降解有机物含量较高的稠油污水，出水中中化学需氧含量较高，难于满足外排水标准。一些二氧化氯、臭氧消毒工艺主要用于去除微生物，对中化学需氧量的去除效果较差。当前使用的这些处理方法有的耗时长、有的残渣多、有的装置复杂投资大，还常常需要投加大量药剂等等，各种方法都存在着一定的缺点和不足。因此，开发研究高效的有机污染物降解技术，设计药剂投加量少、运行成本和投资成本低、工艺流程短的新型污水处理装置，是油田采出水达标外排要求，也是油田环保工作急待解决的问题。

电絮凝浮选技术是一种新型的废水处理方法，它是将多组电极安装于废水流道中，通电产生电解、颗粒极化、电泳、氧化、还原、电解产物及同废水颗粒相互作用等原理去除污水中悬浮物、油类、有机物等有害杂质。其最大特点是装置紧凑，结构简单，并避免了大量化学药剂投入污水处理，具有其他方法无法比拟的优越性。将该技术引入含油污水的处理中，可以避免电解质(增加电导性)的投加，大大提高含油污水中石油类、悬浮物和有机污染物的去除效率，可望降低含油污水处理的投资成本和运行费用，减少占地面积。

这种方法在含氰、含铬电镀废水的处理中得到了应用。近年来，又开展了该技术在印染废水、制药废水、制革废水、造纸黑液等处理中的应用研究。在油田含油污水处理方面，国外发达国家已得到成功应用，新墨西哥州大学采用电絮凝方法净化含油污水，通过电解水产生的气体作为絮凝剂；俄罗斯学者研究了采用电絮凝方法处理钻井含油废水的方法；英国Surrey大学研究了电絮凝浮选污水处理系统，研究了电化学净化污水的技术理论，进行了10L/h的实验，研制了一个具有0.6m3/h处理能力的装置。我国还处于刚刚起步阶段。江苏石油化工学院采用电絮凝法处理油田废水，废水脱油率达到84.3％；抚顺石油化工研究院开发了电絮凝破乳除油方法对含油乳化废水进行了处理的工艺。

目前，现有的电解污水处理装置，一般由电解槽和直接装置于电解槽底部的电极板组成。由于电极板直接放置于电解槽锥体底部污泥堆积处，不能充分发挥极板放电的效能，如不及时排出污泥则严重影响极板的导电性能。电解槽下部放电区采用锥体结构，污水在放电区停留时间短，流出速度快，影响电极的氧化效果。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种含油污水电絮凝浮选处理机，对含油乳化废水进行处理，提高处理含油污水中的中化学需氧量去除效率，在同一设备内完成有机污染物的氧化分解、石油类和悬浮物的浮选分离，实现含油污水的达标排放。克服现有电解污水处理装置存在污泥堆积，影响极板导电性能的不足；克服放电区污水停留时间短，影响电极的氧化效果的缺点。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是：该含油污水电絮凝浮选处理机主要有电源及极板系统、处理池和进布水管网三部分组成。

电源及极板系统由直流稳压电源、导线和极板组组成。极板组中阳极板与阴极板之间设有双极板，三者交替并排排列，极板之间距离为5-10毫米之间。阳极板与阳极板之间采用柱状石墨导电短节连接。阴极板与阴极板之间采用导线连接。阳极板与阴极板之间有绝缘棒固定。阳极板和阴极板采用导线分别与直流稳压电源连接。极板组设置在处理池的电解室，并且在布水管网上部。极板的材料可以是二氧化锡/碳、不锈钢等。

为了实现极板组拼装接通电源，极板组外端的极板上固定有导电接头或导电插头。导电接头与另一极板组的导电插头对接，实现极板组与极板组之间的拼装、组合连接。导电接头为圆柱状，中心有锥形凹槽；导电插头为圆柱形，端部有锥形凸起。

导电接头内有外接导线的铜片，为保护导电接头内铜片不受腐蚀，在导电接头中心有一孔道，孔道内有一绝缘密封管。

极板组可以先拼装好，然后在安装在处理池中，组采用玻璃钢格栅支撑，拆卸方便。采用导电接头或导电插头实现极板连接，不仅可以降低电能损失、而且也可以避免导线与溶液的接触而发生腐蚀。导电接头或导电插头采用承插式连接。铜片与导线焊接在一起，并做好绝缘密封。

处理池采用钢板焊接，处理池分为电解室、浮选分离室和集水室。电解室内固定有玻璃钢格栅，可以支撑极板组。浮选分离室上部设有刮渣机、集渣槽和排渣口，处理池内上层的浮渣在刮渣机的作用下可以集中到集渣槽并从排渣口排出。浮选分离室下部设有倾斜底板和排砂口，沉淀到浮选分离室下部的固体颗粒可以集中并从排砂口排出。浮选分离室与集水室之间有溢流堰隔板，处理后的清水可以从溢流堰隔板下部进入集水室并排出。在电解室下部有布水管网。

为了提高污水与极板的接触，在电解室上部有导流板。它与集渣槽底板共同作用下，使得处理过程中的水在处理池内形成环流。导流板还可以降低气泡对浮选分离室的冲击，浮选分离室液面浮渣相对较多。

作为玻璃钢格栅支撑极板组，玻璃钢格栅可以由三层。放置三层极板组。

布水管网，由总管支管组成，支管上均匀排列有直径为1.5-3.5毫米的出水孔，从而保证布水均匀稳定。

支管的数量可以选择在3-5根之间。

简述含油污水电絮凝浮选处理机工作原理，有利于理解本实用新型。污水通过布水管网和多孔支管均匀配入电解室。污水在通过极板组时，各污染物在电场的作用下发生脱稳絮凝、氧化分解、气泡粘合，大部分可溶性有机污染物被分解成CO₂、H₂O和小分子有机物，其它絮体则与气泡粘合后上升进入浮选分离室。在电解室和浮选分离室之间，在气泡的作用下，能形成一个内环流，这样可以提高水与极板的接触时间，有利于有机污染物的氧化分解。在浮选分离室，浮渣与水充分分离，同时部分有机污染物则在中间态氧化性物质(如：CLO-等)的作用下继续分解。水面上层的浮渣在刮渣机的作用下排入集渣槽，然后排入污水站的泥渣处理系统。处理后的清水则从底部绕过隔板然后向上溢流进入集水室直接排放。从该处理机能全面去除石油类、悬浮物和有机污染物等，产生的浮渣量也较小，是一种高效的环境友好污水处理设备。

针对含油污水油含量、悬浮物、中化学需氧量和电导率高等特点，选择具有氧化、絮凝、浮选作用能力的电絮凝浮选技术来同时实现水中石油类、悬浮物和中化学需氧量的去除。污水均匀进入极板组间，在电场的作用下，部分胶体有机污染物、乳化油等会发生脱稳凝聚、再同其它絮体一起与极板产生的微气泡发生粘合后上浮，大部分有机污染物在极板直接氧化或间接氧化的作用下发生分解。然后进入浮选分离室完成水与浮渣的分离，浮渣则通过刮渣机自动排入集渣槽，分离后的水从底部上升溢流进入集水室，然后直接外排。出水水质达到二级排放标准，出水中化学需氧量值＜100mg/L；石油类＜5mg/L；悬浮物＜10mg/L。池内总的水力停留时间为45min，其中电解时间为15min、分离时间为30min。装置实现全自动操作，无需专人看管。

本实用新型的有益效果：

含油污水电絮凝浮选处理机，能完成对含油乳化废水处理，完成有机污染物的氧化分解、石油类和悬浮物的浮选分离，实现含油污水的达标排放。提高了处理含油污水的中化学需氧量去除效率，克服现有电解污水处理装置极板导电性能低；污水在放电区停留时间短，电极氧化效果差的缺点。电解、分离一体化，设备结构紧凑，体积小，无污泥堆积。极板、电刷设计合理，节点少，不会产生导线腐蚀。出水水质好，石油类去除率在93％以上，各主要污染指标均达到国家污水综合排放一级标准。与传统工艺相比设备投资低降低31.4％。浮渣密实、含水率低于60％。完全符合油田含油污水处理需要并产生了好用及实用的效果。是一项新颖、进步、实用的新设计。

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

附图说明

附图1为本实用新型整体结构剖面示意图。也是工艺流程图。箭头所指示的方向是含油污水在处理机内部流动方向。

附图2为本实用新型处理池结构剖面示意图。

附图3为本实用新型极板组立体结构示意图。

附图4为本实用新型导电接头示意图。

附图5为附图4导电接头的纵剖面示意图。

附图6为本实用新型导电插头示意图。

附图7为导电短节的纵剖面示意图。

附图8为布水管网示意图。

图中，1.直流稳压电源；2.布水管网；3.极板组；4.排渣口；5.集渣槽；6.刮渣机，7.导流板；8.隔板，9.底板，10.排砂口，11.排砂口，12.阳极板，13.阴极板，14.铜片，15.导电接头，16.绝缘密封管，17.导电插头，18.导电短节，19.总管，20.支管，21.孔。

具体实施方式

实施例：以一个每小时处理2.5立方米含油污水的电絮凝浮选处理机为例，进行说明。

参阅附图1。处理池采用钢板焊接，长2米，宽0.8米，高1.8米。处理池分为电解室(A)、浮选分离室(B)和集水室(C)三部分。电解室(A)内壁固定有绝缘玻璃钢格栅，也可以固定绝缘塑料格栅。绝缘玻璃钢格栅有3层，支撑3层极板组(3)。浮选分离室(B)上部有刮渣机(6)，采用链条式刮渣机(6)，清除水表面的浮渣，浮渣进入集渣槽(5)从排渣口(4)排出。浮选分离室(B)下部有倾斜30度的底板(9)，底板底部有排砂口(10)，排砂口(10)上安装有阀门。浮选分离室(B)与集水室(C)之间焊接有溢流堰隔板(8)，使得水进入集水室之前从隔板(8)下部流过。在电解室(A)下部有布水管网(2)。为了使处理池内水流形成涡流，在电解室(A)上部焊接有斜向上的导流板(7)，斜度为25度。在电解室(A)下部有排砂口(11)，排砂口(11)上安装有阀门。

参阅附图3。极板组(3)为多个小极板组组合而成。每个小极板组中阳极板(12)与阴极板(13)之间设有一块同阳极材料相同的双极板，三者呈交替并排排列，极板之间距离为5毫米。阳极板(12)与阳极板(12)之间由柱状石墨导电短节(18)连接。阴极板(13)与阴极板(13)之间由导线直接连接，即阳极与阳极连接，阴极与阴极连接。参阅附图7，导电短节(18)为圆柱体，直径为25毫米，中心有孔。阳极板(12)与阴极板(13)之间有绝缘棒。多个极板组(13)互相之间连接采用导电接头(15)和导电插头实现，方便拆卸、组装。参阅附图4、附图5和附图6。导电接头(15)为圆柱状，外径为30毫米，中心有锥形凹槽。导电接头(15)中心有绝缘密封管(16)。导电接头(15)内有铜片(14)。导电插头(17)为圆柱形，外径为25毫米，端部有锥形凸起。参阅附图1，阳极板(12)和阴极板(13)采用导线分别与直流稳压电源(1)连接。极板组(3)设置在处理池的电解室(A)，并且在进布水管网(2)上部。

参阅附图8，布水管网(2)总管(19)内径为50毫米，总管(19)上连接4根内径为15毫米的支管(20)。总管(19)与支管(20)连通。支管(20)上均匀排列有直径为2毫米、2.5毫米和3毫米不等的出水孔(21)。

2005年3月在辽河油田采用该设备作为核心，建立了一个处理能力为2.5m³/h的稠油污水达标外排处理实验装置。该处理流程短，结构紧凑，操作简便，完全实现自动化控制，连续运行了3个月，未出现安全和技术问题，出水水质稳定，均满足国家污水综合外排二级标准。该整套处理装置占地面积仅为5m²，投资15万元。同该处理站的稠油污水外排处理工艺相比，流程大大缩短，设备投资大大降低，同规模的处理能力相比，此工艺的设备投资要节省31.4％。该工艺的药剂费用也降低了0.62元/m3，运行费用降低了10.3％。

Claims (6)

1、一种含油污水电絮凝浮选处理机，含油污水电絮凝浮选处理机主要有电源及极板系统、处理池和进布水管网三部分组成，其特征在于：

电源和极板系统由直流稳压电源(1)、导线，以及极板组(3)组成，极板组(3)中阳极板(12)与阴极板(13)间放一双极板，其材料与阳极相同，三者呈交替并排排列，极板之间距离为5-10毫米之间，阳极板(12)与阳极板(12)之间由柱状石墨导电短节(18)连接；阴极板(13)与阴极板(13)之间采用导线直接连接，极板之间采用绝缘棒进行固定连接，极板组(3)设置在处理池的电解室(A)，并且在布水管网(2)上部；

处理池采用钢板焊接，处理池分为电解室(A)、浮选分离室(B)和集水室(C)，电解室(A)内固定有玻璃钢格栅，支撑极板组(3)，浮选分离室(B)上部有刮渣机(6)、集渣槽(5)和排渣口(4)，浮选分离室(B)下部有倾斜的底板(9)和排砂口(10)，浮选分离室(B)与集水室(C)之间有溢流堰隔板(8)，在电解室(A)下部有进布水管网(2)；

布水管网(2)由总管(19)和支管(20)组成，支管(20)上均匀排列有直径为1.5-3.5毫米的出水孔(21)。

2、如权利要求1所述的含油污水电絮凝浮选处理机，其特征在于：极板组(3)外端的极板上固定有导电插头(17)，与导电接头(15)对接，或导电接头(15)与另一极板组的导电插头(17)对接，导电接头(15)为圆柱状，中心有锥形凹槽；导电插头(17)为圆柱形，端部有锥形凸起。

3、如权利要求2所述的含油污水电絮凝浮选处理机，其特征在于：导电接头(15)内有外接导线的铜片(14)，通过导线与直流稳压电源连接，在导电接头(15)中心有一孔道，孔道内有一绝缘密封管(16)。

4、如权利要求1、或2、或3所述的含油污水电絮凝浮选处理机，其特征在于：在电解室(A)上部有斜向上的导流板(7)。

5、如权利要求4所述的含油污水电絮凝浮选处理机，其特征在于：作为玻璃钢格栅支撑极板组(3)，玻璃钢格栅有三层，放置三层极板组(3)。

6、如权利要求4所述的含油污水电絮凝浮选处理机，其特征在于：支管(20)的数量在3-5根之间。

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