CN86103801A - 处理含石油污水的超滤方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明为含石油污水处理的方法和装置。将含油污水先进行予滤，后进行超滤，净水排放，剩余浓缩液再加以分离，石油回收，未分离液继续循环过滤。按此方法设计的装置，由机械筛或重力予滤器、中空纤维超滤器及其清洗设备、回流或重力浓缩液分离器三大部分构成。

本发明方法简单，技术先进。其装置所用设备少，占地少，耗能少，效率高，操作简便，实现了全封闭过滤，完全能满足规定的污水排放标准。

Description

本发明涉及污水处理技术。

石油在生产、储存、运输过程中，由于各种原因，污染水源是常有的事，为了消除环境污染，保护人类健康，处理含石油的污水是很有必要的。

含石油的污水中无论是原油，还是成品油，按其油粒径大小分，有大于100微米的浮油，有油粒径为25-100微米的分散油，有油粒径为1-10微米的乳化油，还有油粒径小于0.1微米的溶解油。一般被污染水中，上述四种油的状态往往同时存在，故处理起来相当困难。过去国外曾相继发展了斜板隔油、絮凝浮选、砂滤、生物氧化、活性炭吸附、粗粒化法、电渗析及反渗透等处理技术。这些方法组合起来使用，颇有相当效果。但是由于其工艺流程复杂，操作不易，占地、投资、耗能大等原因，特别是对污水中的乳化油，用重力、机械和粗粒化法等处理技术都比较困难，致使处理含石油污水设备相当复杂，如现在广泛采用的“老三套”+吸附工艺装置，是由斜板隔油、熔气浮选、过滤和吸附四种方法组合而成的，它需要九池、十二罐、一污水泵井、一泵房、一吸附塔、一回转式再生炉，共计二十五大件，其设备量、占地之大，耗能之多，投资之多，可想而知。近几年来又发展起来一种超滤法，它对处理污水中的乳化油很有效果，但要处理如上述的四种油状态同时存在的污水，则还未见先例。

本发明的目的是用一种简单、经济、有效的办法和装置来滤除水中的污染石油。

为了滤除油粒径从0.1～100微米的各种状态石油，本发明采用纯物理的方法，即超滤膜法附加简单的机械或重力予滤和回流或重力法浓缩液分离。如图1所示，先将含石油污水送入分离池，令其短期静止，使油粒径大于100微米的漂在水面上，形成浮油，这大约占污水中油分的60～80%，是相对好处理的部分。把池中料液送到予滤器，将水中浮油、分散油及悬浮性固体进行去除，再用超滤法对油粒径较小的原油进行循环滤除，这就在整体上将各种油分滤除了，结果完全可以达到国家规定的排放标准。对于超滤膜，为了消除油对膜的污染，还需定期冲洗膜。污水经过一个过滤过程后，不可能将油、水完全分离，还剩一部分浓缩液，为彻底分离，将此浓缩液进一步由回流法或重力法分离，原油送到回收油罐，浓缩液再入料液分离池，进行下一个过滤过程。如此不断循环，净水排放，石油抽出。

按上述思想设计的超滤装置的工艺流程是：料液入含油污水分离池，先泵入予滤器，经予滤后，按1-2米/秒的速度送到超滤器，超滤后的净水一部分排出，另一部分送入清洗罐，以备清洗超滤膜用。而浓缩液则送到浓缩分离器，如是回流分离器，则料液经喷嘴的作用，形成切线方向的旋转流动，使流路增长，且涡流运动增加油粒的碰撞机会，促进粗大油粒的上浮分离，如是重力浓缩液分离容器，料液入容器经过一定时间的静止，由于重力作用，油、水分离，分离后的油品回收入油罐，浓缩液则送入料液分离池，进行循环过滤。

当需要清洗膜时，暂停过滤流程，将清洗设备中清洗液送入超滤器，进行低压大流量清洗一定时间。清洗多次后，按一定的周期，一般每月1～2次，还需用洗涤剂清洗一次。

予滤器是整个工艺流程的一个重要组成部分，也是保证膜法分离技术正常运转的重要条件之一。它可将污水中的浮油、分散油和悬浮性固体进行去除。可采用调节沉降予分离器或粗径较小的双筒油予滤器。双筒油予滤器的结构是一端封死，另一端与超滤器相通的铸钢管上，打有许多小孔，管外包一层孔眼为80-120目的不锈金属网，一并套入一粗的与予滤器相通的钢管内。所谓不锈金属网可以是不锈钢的，可以是铝合金的，亦可是其他不生锈金属的。双筒油滤器是采用国家标准产品，调节沉降予分离器是设置有多个集流管的容器，污水以低速送入，集存时间不少于两小时。

超滤器是整个装置的关键部件，它由多个中空纤维组件串联、并联或并串联组成，如处理量大，可多并串，如：五并四串。膜构件为内压式，即料液从膜中间通过，而水则从膜渗出。当含石油的污水在一定压力下流经膜表面时，由于空间位阻效应及水-油-膜材料间的物化作用，理想的膜只允许水通过微孔透到膜的另一侧，不允许油份透过膜，达到油水分离的效果。适当地选择膜表层的微孔孔径，即可使绝大部分的油分被截留，同时保持较高的透水速度。

超滤膜的透水速度是一个很重要的指标，它与多种因素有关：与操作压力的关系是2kg/cm²以下透水速度有明显提高，以上就无明显升高，故一般选择工作压力2kg/cm²左右;与料液浓度成对数衰减关系;与料液温度成线性关系，为防止原油在膜组件内凝块，料液温度要高于32℃，当然，太高又耗能多;与压力差的关系是提高料液压力差有利于提高料液流速，进而延缓透水速度衰减，但压力差过高，动力消耗较大，且工作压力超过2kg/cm³后，透水水速度不再线性增加。

考虑到以上因素的影响，超滤器选择操作压力为1.5～2.5kg/cm²，料液流速选为1-2米/秒，料液温度宜为32℃～50℃。

超滤组件的结构是由半透性聚砜膜制成膜厚200微米、管径0.8-1毫米的圆管状，其表层是很薄的致密层，且层上有许多平均孔径为20-200

微孔，由这样的许多根纤维管外包裹网络装入壳体内，两端环氧封头，靠近两端处有透过液集流管和出口管。超滤器中所用管线均为薄而不锈的不锈钢管或其他价廉而耐压的不生锈管子或钢管内衬聚四氟乙烯，其结构示意图如图2。

由于装置长时间工作后，石油会污染膜，为正常工作，在装置中有清洗膜的设备。本设备采用物理和化学的方法来实现膜的清洗，它由装有含洗涤剂的清洗液的清洗罐、加热螺管、进出口管路、阀和泵组成。清洗罐有加洗涤剂料口、排放出口、清洗工作液出口、清洗液入口，泵加在超滤器与清洗罐之间的清洗液回程上。

浓缩液分离器是油、液分离和循环处理污水的部件。因为污水一次通过过滤装置不能分离彻底，还有一部分浓缩的含油料液，将此液送至浓缩液分离器进行旋转或重力分离，使经过超滤油粒逐渐增大的部分，在旋转涡流或重力状态下，悬浮于浓缩分离容器的上部，由自动排油控制器将油送入回收油罐，而油粒小的在分离容器底部，则送入分离池，继续进行滤除。如此不断循环，即可将净水排放，油入回收油罐，达到处理的效果。回流浓缩液分离器由容器、喷嘴、油出口、液出口、排液和排油控制设备、蒸气加热螺管构成。容器可为圆形罐、槽，喷嘴与容器外周切线方向成10°～30°相交，使浓缩液进入分离器能形成回流。重力浓缩液分离器是由容器、加热螺管、进出口管路及排油、排液控制设备构成，两种分离器的控制设备都是由控制电极、电磁阀和控制电路组成，排油控制电极安装在容器上部，排液控制电极安装在容器下部，控制原理是利用油和料液的电阻率不同，由两控制电极和控制电路测出，而控制电磁阀动作，实现排油、排液。

为了适应油田钻井队处理含油污水的需要，本装置可采用双筒油滤器作予滤器，回流浓缩液罐作浓缩液分离器，且清洗罐和回流浓缩液罐、回收油罐和管路均可采用轻质材料，以减轻重量，制成车载式。

本处理含油污水方法与现有“老三套”+吸附工艺法比较，具有方法简单、技术先进的特点，按此法设计的装置则所用设备少、占地小、耗能小、效率高、操作简便，可实现全封闭过滤过程，使污水处理过程装置化、小型化，完全可设计出适应油田钻井队使用的车载式含油污水处理装置和泵站、油码头、油轮、炼厂等所需的处理含油污水装置。本装置的分离效果不受油分含量变动和震动摆脱的影响。无相变，过滤后可回收水和油，显示了较好的技术经济和社会效益。

附图说明：图1为超滤法污水处理工艺流程图。其中1污水分离容器，2予滤器，3泵，4超滤器，5清洗泵，6清洗液容器，8浓缩液分离器，9回收油容器。

图2为中空纤维超滤体结构示意图。其中11是环氧封头，12壳体，13中空纤维膜，14包裹网络。

图3为一种工业试验超滤法污水处理工艺流程图。图中1污水分离池，2予滤器，3泵，4中空纤维超滤器，5清洗泵，6清洗液罐，7控制设备，8浓缩液分离罐，9回收油罐，10回收油泵。

实施例：一种经过工业试验，效果很好的每小时处理二吨含原油污水的方法及装置。

本实施例采用机械筛予滤法，中空纤维超滤法和回流分离法三种方法组合的办法。从图3所示的工艺流程图中可看出，污水在污水分离池中先经过重力分离，由泵抽送予滤，将浮油等大粒径油滤除，再由超滤法将油粒径较小的油珠滤除，干净水送往清洗罐，从清洗罐排出或留一部分作清洗用，而浓缩液则最后经过回流分离法将原油回收，未净之料液又进入下一个过滤过程。在上述工艺过程中，料液在超滤中应保持2米/秒的速度，清洗液保持60℃温度，回流浓缩液罐中保持45℃左右，回收油保持45℃左右。

按上述方法设计的装置有下列各部分组成：

1.含油污水予分离池，它是15米³的露天水泥池。

2.予滤器采用国产标准CB425-75型双联低压粗油滤器;后接65F-25耐腐蚀离心水泵一台（Q＝28.8米³/时 H＝25米）。

3.超滤器由九根φ115毫米，长1000毫米的中空纤维超滤组件五并四串组合而成。每根超滤组件由玻璃钢外壳、装于壳体内的1000根超滤膜、环氧封端、透过液集流管和出口管构成。超滤膜膜厚200微米，直径0.9毫米，内外表层有致密层，超滤膜是由聚砜制成。

4.清洗设备有清洗液罐，电动柱塞泵一台（其性能是Q＝4米²/时，H＝30米）、罐内的加热螺管、清洗液管路、排水管路、洗涤剂加料口、排放口以及流量计。

5.浓缩液分离装置有罐体、加热螺管、控制设备、回收油管路、料液管路。

6.回收油系统有回收油罐、蒸气加热螺管、回收管路和Q＝0.25米³/时，H＝30米的电动柱塞泵一台。

Claims (8)

1、一种由重力、机械、回流和超滤膜法组合而成的处理含石油污水的物理方法，其特征是先进行重力或机械法予滤，后由超滤膜法进行超滤，将净水排出，最后将浓缩液用重力或回流法进行分离，石油回收，未分离的浓缩液再入过滤过程，循环过滤。

2、按权利要求1所述的方法，其特征是超滤膜法采用中空纤维超滤膜法，污水在超滤膜中的流速为1-2米/秒，操作压力为1.5-2.5kg/cm²，污水温度由蒸气加热法加至32℃～50℃，超滤膜采用低压大流量反洗法定期清洗。

3、按权利要求1和2所述的方法，其特征是回流法的浓缩液回流线速度为1-2米/秒，浓缩液由蒸气加热法加热至30℃～50℃。

4、一种由污水容器、泵、过滤器、清洗设备、回收油罐、调节阀、压力表和控制设备构成的处理含石油污水的装置，其特征是过滤器有予滤器、中空纤维超滤器和浓缩液分离器三部分组成。

5、按权利要求4所述的装置，其特征是予滤器为机械筛式双筒油滤器或调节沉降予分离器两种。调节沉降予分离器是在污水容器中设置多个集流管。

6、按权利要求4所述的装置，其特征是中空纤维超滤器有多个超滤膜组件串联、并联和并串联三种形式，并配有清洗设备。而清洗设备由清洗容器、泵、蒸气加热螺管和若干进出口管路构成。

7、按权利要求4和6所述的方法，其特征是超滤膜组件由许多中空纤维膜管包裹塑料或尼龙网络，装入聚脂玻璃钢、不锈钢或有机玻璃料质的壳体，两端由环氧封头，壳体靠近两端部有透过液集流管和出口管，超滤膜为膜厚150-200微米，直径0.8-1毫米半透性聚砜圆管，其表层是很薄的致密层，上面有许多平均孔径为20-200

的微孔。

8、按权利要求4所述的装置，其特征是浓缩液分离器有回流分离器或重力分离器两种。回流分离器由容器、喷嘴、加热螺管、排油和排液控制器构成，喷嘴与容器外周切线方向成10°-30°相交。重力分离器为容器、螺管、排油、排液控制器构成。两种分离器的排油控制器位于容器顶部，排液控制器位于容器底部。控制器是由电极、电磁阀和控制电路构成的。

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