含油污水处理工艺及关键技术研究

期刊: 创新科技研究 DOI: PDF下载

王智邈

中国石化扬子石油化工有限公司,江苏,南京 210044

摘要

水在人类生存与发展中占有重要地位,我国工业发展十分迅速,水污染现象也更加严峻。但是工业生产环节众多,含油污水的形成也非常复杂,极大增加了处理的难度。含油污水对生态环境破坏较为巨大,若是无法及时处理,其中大量致癌物质将随着污水对周围植物、动物等造成污染,甚至危及人体健康,破坏人体正常机能。因此,要在新的处理工艺和技术上加大研究力度,不断提高含油污水处理效果。


关键词

含油污水;处理工艺;关键技术

正文


随着我国科技的不断发展进步,人们的生活水平正在不断的提升,但是随之带来的就是城市居民产生的污水量变得越来越大,对我国生态环境产生了巨大的压力。水污染是目前我们急需处理的几大污染问题之一,尤其是含油污水的处理十分困难。石油资源的开采和勘探过程中,一些水分会随着原油混合在一起,在开采的后期阶段,想要提升原油的开采率,混合的水分就会被保留下来,这些水分在经过处理后,会产生大量的液体,我们将这些液体称为含油污水。但是目前我国油田对含油污水的处理难度比较大,处理技术的应用还存在一定的问题,含油污水对我国水资源产生了严重的威胁。本文主要阐述了含油污水的危害,对含油污水处理工艺及关键技术进行分析。

一、含油污水来源与危害

(一)含油污水的来源

我国含油污水形成非常复杂,主要涉及钢铁生产、工业制造、石油开采、农药与食品加工等领域,油类污染物通常包括溶解油、分散油、乳油和乳化油等。第一,石油化工领域。在石油的开采与生产加工等环节,均容易形成含油污水。随着科技水平的提升,三次采油技术也在各行业中极为普遍,驱油效果不断改进,也使污水成分变得日益复杂。第二,化工制药领域。以高浓度工艺的含油污水为主,分析制造流程可知,原料反应、产物分离以及原料预处理等环节,均能够形成一定量的使用水与润滑油,并最终转变为大量的含油污。第三,金属冶炼行业。具体来说包括油品接触材料、设备等,都需要完成冷却、清洗以及润滑,同时润滑油也经常与其进行接触,从而产生含油污水。第四,食品加工行业。在食品加工与生产中,含油污水通常在设备清洗、机器润滑等环节产生。

(二)含油污水的危害

目前三次采油技术的广泛应用,有效的提升了原油的开采效率,但是在实际的施工过程中还存在一定的问题,一部分油田企业充分的考虑到控制成本及工艺可行性的情况下,还是会产生较多成分复杂的含油污水,造成很难对以上含油污水进行处理。含油污水对生态环境有一定破坏,其中携带有大量致癌物质,由周围植物与动物向人类传递。当污水未经处理直接进入土壤以后,也给土壤带来极大破坏,且逐步聚集于土壤与植物根系中,影响了其与外界空气交换的效率。这样植物的新陈代谢速度将逐步减缓,甚至出现死亡现象,且被污染的植物也严重威胁着人类健康与生存安全。污水也威胁着水质安全,破坏性也非常强,在污染日常饮用水的水源后,将不利于人体健康。含油污水中存在各种有机物,容易滋生大量致病菌、微生物和致癌物质,当人们饮用被污染的水后,感染疾病的概率将大幅度增加,并出现中毒、致癌等现象。含油污水进入江河湖泊后,因为油的密度很小,将在水上大量聚集,导致空气和水内部产生阻隔,不利于气体的流动与交换,引起水中氧气不足的问题。而水中植物、鱼类等水生动物氧气不足,最终会出现死亡的现象,且水生物腐烂后将加剧水体的污染,水体质量将受到影响,使用价值也会因此降低。

二、含油污水的处理工艺

对含油污水处理的首要任务是对含油污水进行油水分离处理,通过初步的分离工艺,分离含油污水中含有的油相物质,降低含油污水的乳化程度,含油污水的油水分离处理技术种类较多,处理方法也不尽相同,其中对污水中固体颗粒比例较高,同时含有污水整体凝固带泥较高的含油污水可以通过恒温加热的进行油水分离前的预处理工作,针对有油水比重较小的含油污水可以采用过滤设备进行预处理,预处理结束以后进行油水分离,目前我国油田主要采用上浮以及冷凝的物理分离技术,分离效果高,工艺进行过程中不会产生二次污染。在油水分离的工艺中,一般为了提高分离过程中混凝和絮化反应效果需要加入PAC和PAN。该工艺不仅可以环保高效地实现含油污水的处理工作,也可以避免含油污水阻塞管线,提高污水的使用寿命。

下面我们对含油污水处理流程进行分析,主要包括:(1)分离出含油污水中的油分与水分,根据污水的实际情况,将凝固点较高的大颗粒采取加热的方式分离出来;(2)将油水比重比较轻的污水采取油水过滤器分离出来;(3)采取气浮装置对含油污水进一步的分离,我们可以在含油污水的分离过程中适当的加入一些絮凝剂和混凝剂,有效避免装置出现堵塞问题,同时还能达到除油的效果。

三、含油污水处理的关键技术

(一)气浮技术

气浮是高效固液分离技术,发展时间很长,能够去除密度与水接近且很难自然沉降、表面悬浮杂质,不仅分离效率很高,设备也很简单。在应用气浮技术的过程中,要将气泡吸附效果体现出来,对含油污水中悬浮颗粒、油等进行有效处理,可以将净化作用体现出来。为了提高污水处理效果,对气浮技术使用较多,结合气泡形成原理,主要涉及溶气浮选法、电解气浮法和诱导气浮法等。在具体操作时,气浮技术在工艺处理上有一定难度,由于各种干扰因素的存在,很大程度上影响了对污水的处理,很难保证最终目标的实现。结合传统经验得出,含油污水处理气泡尺寸或絮凝体颗粒直径,都有较大的影响,导致含油污水处理效果被弱化。在操作中要掌握气浮技术的基本原理,积极分析实际污水处理情况,确定装置的功能和形状,关键考虑因素包括溶气+释放技术,保证产生的气泡直径小,稳定且尺寸均匀一致,在气浮池中与污水能充分混合,气泡与污水中杂质充分接触,适当的气浮池长度和宽度,保证气泡携带杂质上浮的时间,避免时间不够导致不能有效形成浮渣,时间过长又会造成絮团逐渐分散,根据目前实践经验,串联的二级气浮可以较好的保证应用效果实现提升。

(二)混凝技术

混凝技术一般采取投放混凝剂的方法,让含油污水中胶体、细微悬浮物脱稳,凝集成数百微米到数毫米的矾花,根据重力沉降原理,将其中的微小悬浮油颗粒、胶体油颗粒等进行处理。在操作过程中,要结合污水处理体量,增加化学药品制剂,控制使用量,在完全反应后能够形成较为稳定的絮状混合物。此外,在含油污水处理后要加入适量的混合剂,胶体油颗粒负电荷消失表现为电中性,絮状混合物开始聚集于水底,从而完成油与水分离。在实际处理过程中常用混合剂类型较多,包括三氯化铁、硫酸亚铁和硫酸铝等,结合所处理含油污水水样的化验指标,进行反复试验,确定药剂种类、数量和不同药剂的比例,可以实现预期目标。

(三)过滤技术

该方法主要发挥滤膜阻隔效果,将含油污水中颗粒物分离,可以取得较好的净化效果。通常而言,采取气浮与混凝措施后,再进行过滤技术的应用,能够去除充分沉降的絮状混合物。大量实践研究表明,在借助过滤技术对含油污水进行处理后,含油量通常会低于10mg/L,并通过压力滤池等处理。具体操作中经常发生滤料堵塞问题,对此要采取热水反洗、空气反向曝气等手段解决问题,保证取得更好的处理效果。

1.陶瓷膜超滤工艺

过滤处理法是依靠高分子过滤膜的过滤作用,对含油污水中的水油成分继续分离。目前陶瓷膜超滤技术是过滤含油污水处理法最为高新的技术。陶瓷膜超滤技术的核心是陶瓷膜过滤装置,装置主要由陶瓷膜管、膜桶、膜组装配体、循环泵、自清洗过滤器以及配套的管线、阀门、控制台等组成。陶瓷膜管是主要的过滤设备,成超细多通道的蜂窝同结构。含油污水进入装置后会首先通过超滤膜,超滤膜可以将水中含油的悬浮物、污油等固态成分进行过滤,让水质得到有效的提升,随后对过滤后的水进行水质检测,水质检测合格后输入冲洗罐体。该处理工艺需要对污水进行加压,达到符合工艺需求的压力注入到超滤系统的各个模组中,控制系统对整个输送过程中进行整体控制,根据各个模组的供水流量与压力表反馈的信号,指挥供料阀门动作。膜组装配体与循环泵构成循环回路,循环泵根据循环流量计反馈的信号,通过变频调节转速,维持膜组循环流量,保证膜表面流速在设定的工作范围。系统工作到设定时间后或达到设定压差后由反冲洗系统自动反冲洗。系统到设定时间后由化学清洗系统实施自动清洗,如出水水质、流量不能满足正常要求时,输出信号到中央控制系统,提示进行手动化学清洗。

2.核桃壳过滤技术

核桃壳过滤技术中使用滤料是石英砂、铁矿等物质,吸附能力相对较弱,核桃壳表面凹凸不平,总吸附面积要超过相同尺寸的传统吸附材料,可以更为有效地去除污水中含油的污油以及悬浮物质,同时使用过的核桃滤材可以通过冲洗等工艺简易处理后,迅速污物脱离,具备极强的再生能力以及再利用的特性,可以进行长期稳定的使用。同时为了确保设备的使用稳定性以及使用寿命,核桃壳过滤器内部进行防堵设计,采用迷宫结构。但目前核桃过滤器也存在一定的缺陷,在经过长时间使用后由于核桃滤材之间存在相互的摩擦损伤,让核桃滤材表面粘附了许多油污,导致过滤能力下降,过滤水质不能达到预期的要求需要进行频繁的冲洗,才可以保持过滤效果。核桃过滤气主要优势体现在四个方面。其一,核桃滤材特殊的物理特性决定气表面有大量的孔隙结构,在过滤中具有极强的吸附能力,可以将含油污水中的固相物质有效过滤;其二,核桃壳属于自然产物,每片核桃壳的粒径以及外壳形状均有所不同,多棱形外壳也有助于其形成深层过滤;其三,核桃壳的密度事宜,亲水疏油的物理特性也让其在清洗再利用中相比其他滤材具有更大的优势。其四,核桃和对清晰使用的化学制剂以及材料反应惰性较高,不容易被制剂腐蚀,提高了核桃过滤材料的使用寿命。

(四)生物技术

生物技术利用了微生物的代谢作用与产物,能够完成含油污水的分解作业,整个操作流程非常简便,消耗的成本也不高,近年来应用也越来越广泛。微生物是环境中的重要组成部分,能够有效避免引起二次污染的现象,可以取得显著的效益,常用方法包括接触氧化法、A/O法等。对接触氧化法来说,常见的氧化剂类型包括双氧水和高锰酸钾等,通过与其他药剂均匀混合,能够满足预期氧化处理要求。在含油污水氧化处理过程中,必须从药剂成本与工艺特点出发,科学选用氧化剂,这样才能取得最佳的应用效果。对气浮、混凝和过滤等手段来说,或者是具有环保性能的生物技术,也存在很多局限性,特别是含油污水的构成较为复杂,成分众多,不能只依赖于某一种方法,否则很难达到较好的处理效果。对此,应该从污水主要构成与形式等出发,采取综合利用的方式,形成多层级处理工艺,使排放水质真正达标。

(五)分离技术

当前调质-机械分离处理方法已经非常完善,通过大量研究形成高效溶剂萃取技术。这样能够让含油污水进行退水反应,在三相离心机的作用下,能够顺利完成对水、油、泥的分离。在含油污水处理中使用调质-机械分离技术,能够保证原油回收率超过90%,提高了对有限资源的利用率。分析这项分离技术可知,通过破乳剂使其中的颗粒结构被重构,破坏胶体稳定性,提高污水脱水性。在整个工艺流程中使用的化学药剂很少,对参数的科学设计,提高了含油污水处理效果,避免出现二次污染现象,能够获得显著经济效益。

四、结语

我国对于环境保护问题越来越重视,尤其是水资源,作为重要的生命源泉,对人们的生活和生产有着十分重要的影响,所以我们一定要加强水污染的治理工作,尤其是含油污水的处理要高度重视,不断创新和完善先进的含油污水处理技术,与现代化科学技术相结合,实现含油污水处理技术的进一步提升,创造一个无污染、绿色、环保的生态环境,实现人类文明的可持续发展。

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