1、含油污水處理技術(shù),報(bào)告人：XXX 學(xué) 號(hào)：xxxxxxxxxx,油水分離技術(shù),2,油水分離技術(shù),3,一、含油廢水處理工藝應(yīng)用現(xiàn)狀,1.1 含油污水處理的必要性,海上采油平臺(tái)所產(chǎn)生的含油污水，主要是原有從地層帶出的地層水，即生產(chǎn)水（或產(chǎn)出水）。 含油廢水如果不加以回收處理，會(huì)造成浪費(fèi)；如果排入大海,則會(huì)污染水體,影響水生生物生存。 處理原則：含油廢水的處理應(yīng)首先考慮回收油類物質(zhì)，并充分利用經(jīng)過(guò)處理的水資源。目前海上采油平臺(tái)的含油污水兩條去路：一達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后，排海廢棄；二處理達(dá)標(biāo)后注入需要水開(kāi)發(fā)的油藏。,4,一、含油廢水處理工藝應(yīng)用現(xiàn)狀,1.2 油類物質(zhì)三種存在狀態(tài),5,一、含油廢水處理工藝應(yīng)用

2、現(xiàn)狀,1.3 含油污水主要處理方法,根據(jù)油比水輕，直徑越大的油滴越易從水中分離出來(lái)，而廢水中的細(xì)小油珠和乳化油則很難去。在此我們根據(jù)分離原理，分為以下幾種基本的方法：重力分離法、上浮法、離心分離法、過(guò)濾法、吸附法,6,一、含油廢水處理工藝應(yīng)用現(xiàn)狀,7,一、含油廢水處理工藝應(yīng)用現(xiàn)狀,此外 在油分少的情況下還可采用化學(xué)法、生物氧化法進(jìn)行污水處理,8,油水分離技術(shù),9,二、幾種油水分離技術(shù)介紹,由于油、氣、水的相對(duì)密度不同，組分一定的油水混合物在一定的壓力和溫度下，當(dāng)系統(tǒng)處于平衡時(shí)就會(huì)形成一定比例的油、氣、水相。當(dāng)相對(duì)較輕的組分處于層流狀態(tài)時(shí)，較重組分液滴根據(jù)斯托克斯公式的運(yùn)動(dòng)規(guī)律沉降，重力式沉降分

3、離設(shè)備即根據(jù)這一基本原理進(jìn)行設(shè)計(jì)。由斯托克斯公式,2.1 重力式分離,式中：W油滴上升速度，m/s 無(wú)水中油珠上浮速度降低系數(shù)，取=0.95 油滴直徑，m ， 分別為污水與油滴的密度， g重力加速度， 污水動(dòng)力粘度系數(shù)， 考慮水流不均勻、紊流等因素的修正系數(shù)，一般 取1.351.50,10,二、幾種油水分離技術(shù)介紹,可知，1）沉降速度與油中水分直徑的平方成正比，與水油的密度差成正比，與油的粘度成反比。通過(guò)增大水分密度，擴(kuò)大油水密度差，減小油液粘度可以提高沉降分離速度，從而提高分離效率。 根據(jù)此原理而制造的設(shè)備為重力分離式油水分離器，目前有立式隔油罐、臥式隔油罐、傾斜隔油罐以及板式聚結(jié)器,隔油罐

4、這類分離裝置必須要為油滴上浮提供足夠的上浮時(shí)間，生產(chǎn)水在罐中的停留時(shí)間長(zhǎng)達(dá)78h，切設(shè)備的體積十分龐大，分離效果不佳。對(duì)于空間重力以及生產(chǎn)效率要求極高的海上采油平臺(tái)一般不采用隔油罐進(jìn)行油水分離作業(yè)。,11,二、幾種油水分離技術(shù)介紹,板式除油設(shè)備按板的形狀可分為平行板聚結(jié)器、波紋板聚結(jié)器、交叉流聚結(jié)器。使用此類設(shè)備可分離出大于50 以上的游離油。 其中波紋板聚結(jié)器由于其波紋形狀，與油水的接觸面積大，故其收油率相對(duì)平行板聚結(jié)器更高，因此在海上采油平臺(tái)上使用波紋板聚結(jié)器較多。 思考：怎樣能夠既增大板與油水接觸面積，又能有效延長(zhǎng)油水分離時(shí)間？,12,二、幾種油水分離技術(shù)介紹,上浮法按氣泡產(chǎn)生的方法，可

5、分為布?xì)馍细》?、溶氣上浮法和電解上浮法三種,2.2 浮選分離,1）布?xì)馍细》?這種方法主要是借助于機(jī)械剪力將混入水中的氣泡破碎分散成細(xì)小氣泡后進(jìn)入廢水，進(jìn)行氣水混合上浮。常用方法有葉輪上浮法、射流上浮法以及多孔材料(如擴(kuò)散板、微孔管、帆布管等)曝氣上浮法。布?xì)馍细》ǖ膬?yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，管理方便，電耗較低。缺點(diǎn)是氣泡破碎不細(xì)，一般不小于1000微米，上浮效果因而受到限制。此外，采用多孔材料曝氣上浮法，多孔材料容易堵塞，影響運(yùn)行。,13,二、幾種油水分離技術(shù)介紹,2）溶氣上浮法 該法在青銅氣液混合泵內(nèi)使氣體和液體充分混合一定壓力下使空氣溶解于水并達(dá)到飽和狀態(tài)，而后達(dá)到氣浮作用。根據(jù)氣泡析出于水時(shí)所處

6、的壓力情況，常用的有加壓溶氣上浮法和真空上浮法，前者應(yīng)用較普遍。壓力溶氣氣浮法比溶氣真空氣浮法容易實(shí)現(xiàn)，經(jīng)濟(jì)且操作簡(jiǎn)便。只有特殊情況下，才使用溶氣真空氣浮法。其優(yōu)點(diǎn)是加壓廢水量小，可減少電耗，同時(shí)可以防止未處理的廢水中油品在加壓溶氣時(shí)進(jìn)一步乳化。溶氣上浮法獲得廣泛應(yīng)用 3) 電解上浮法 利用電能在含油廢水中的電解氧化還原效應(yīng)，以及由此在電極上產(chǎn)生的微小氣泡的上浮作用來(lái)凈化含油廢水。如采用可溶性陽(yáng)極材料，還可以同時(shí)發(fā)生電解混凝作用以凈化廢水。 氣浮法，由于產(chǎn)生氣泡細(xì)小而慢，上升速度較慢需要的浮選機(jī)體積大，故在陸地上應(yīng)用較多而在還是那個(gè)很少使用。,14,二、幾種油水分離技術(shù)介紹,利用油水密度的不同

7、，使高速旋轉(zhuǎn)的油水混合液從切線方向進(jìn)入水力旋流器，產(chǎn)生不同的離心力，從而使油與水分開(kāi)。,2.3 離心分離,旋流離心分離器簡(jiǎn)稱旋流分離器或旋流除砂器。是獨(dú)立井場(chǎng)動(dòng)力站上用于清除開(kāi)式系統(tǒng)動(dòng)力液中機(jī)械雜質(zhì)的設(shè)備。外殼為錐形,未除砂的動(dòng)力液沿切線方向進(jìn)入,在旋流器中產(chǎn)生較大的離心力,將雜質(zhì)驅(qū)向分離器壁后螺旋式的加速向下運(yùn)動(dòng),與部分液體從下口排出后進(jìn)入出油管線。在離心力作用下被驅(qū)向中心的另一部分脫砂后的清潔動(dòng)力液沿旋流定向器螺旋式的向上流動(dòng),從上出口排出后,供給地面動(dòng)力液泵。,15,二、幾種油水分離技術(shù)介紹,水力旋流器分離效率高；體積小質(zhì)量輕；無(wú)傳動(dòng)件，維修工作量小；油水分離依靠離心力，因而浮式生產(chǎn)裝置

8、的晃動(dòng)對(duì)其分離效率無(wú)影響。 由于離心設(shè)備可以達(dá)到非常高的轉(zhuǎn)速，產(chǎn)生高達(dá)幾百倍重力加速度的離心力，因此離心設(shè)備可以較為徹底地將油水分離開(kāi)，并目只需很短的停留時(shí)間和較小的設(shè)備體積。適應(yīng)海上平臺(tái)需要，故在海上廣泛采用。,16,二、幾種油水分離技術(shù)介紹,17,二、幾種油水分離技術(shù)介紹,油水分離器結(jié)構(gòu)工作原理如圖所示。原型分離筒內(nèi)部分為上下兩部分，上部為粗分離室，下部為細(xì)分離室。污水泵排出的艙底污水由分離器入口以切向方向流入粗分離室，在筒內(nèi)形成緩慢流動(dòng)。使污水流動(dòng)路徑增長(zhǎng)，而且由于旋轉(zhuǎn)離心力作用，不僅增加油粒相互碰撞機(jī)會(huì)，而且使比較輕的油液向分離室中部匯集，促使粗大油粒上浮到頂部集油室。沒(méi)有分離的油水繼

9、續(xù)向下流動(dòng)，流入由許多錐形板組成的細(xì)分離室，油水在細(xì)分離室內(nèi)沿錐形板外周經(jīng)各錐形板之間的空間流向中央集水管。由于油水以極慢速度流經(jīng)各錐形的狹窄通道，使微細(xì)油粒相互碰撞并上浮聚集在錐形板下表面上，逐漸凝集大油粒，當(dāng)其浮力大于本身重力和積滯阻力時(shí)，油滴則沿著錐形板下面向外流動(dòng)，最終將脫離錐形板外邊緣并上浮，經(jīng)隔板上的油上升管流入頂部集油室。分離出來(lái)的水流入中央集水管，從底部排出口排出。分離出來(lái)的油聚集在頂部集油室內(nèi)，當(dāng)油位達(dá)到一定高度時(shí)，排油管上的電磁閥自動(dòng)打開(kāi)將油排入廢油柜，油排出后電磁閥又自動(dòng)關(guān)閉。電磁閥的動(dòng)作由油位檢測(cè)器控制，即當(dāng)檢測(cè)器兩個(gè)電極頭都浸在油內(nèi)時(shí)電磁閥打開(kāi)，而當(dāng)兩個(gè)電極都浸在水中

10、時(shí)電磁閥關(guān)閉。 分離器頂部裝有自動(dòng)放氣閥，可放掉隨艙底水帶入分離器并集積在頂部的多余空氣，以防液位過(guò)分降低，使分離器下部污損影響分離效果。,18,二、幾種油水分離技術(shù)介紹,常用的過(guò)濾方法有3 種:分層過(guò)濾、隔膜過(guò)濾和纖維介質(zhì)過(guò)濾。 其中膜過(guò)濾法又稱為膜分離法 ,是利用微孔膜將油珠和表面活性劑截留,主要用于除去乳化油和某些溶解油。濾膜包括超濾膜、反滲透膜和混合濾膜等。膜材料包括有機(jī)膜和無(wú)機(jī)膜兩種,常見(jiàn)的有機(jī)膜有醋酸纖維膜、聚砜膜、聚丙烯膜等,常用的無(wú)機(jī)膜有陶瓷膜、氧化鋁、氧化鈷、氧化鈦等。乳化油處于穩(wěn)定狀態(tài),用物理方法或者化學(xué)方法很難將其分離。 隨著膜科學(xué)的飛速發(fā)展,膜過(guò)程處理乳化油污水已逐步被

11、人們接受并在工業(yè)中應(yīng)用。利用油水對(duì)固體物質(zhì)親和狀況的不同，常用親水憎油的固體物質(zhì)制成各種蒸發(fā)裝置。用于油水分離的固體物質(zhì)應(yīng)具有良好的潤(rùn)濕性。適合這種要求的材料有:陶瓷、木屑、纖維材料、核桃殼等。例如陶粒蒸發(fā)器，用陶粒作填料，當(dāng)油水混合物流經(jīng)陶粒層時(shí)，被迫不斷改變流速和方向，增加了水滴的碰撞聚結(jié)兒率，使小液滴快速聚結(jié)沉降。 但由于這種原理為使用其他材料做為中間介質(zhì)，所以要考慮到使用時(shí)介質(zhì)的更換，一般來(lái)說(shuō)，核桃殼等介質(zhì)比較容易堵塞，反沖洗或更換的頻率較高。目前比較常用的介質(zhì)多為纖維、陶瓷，其中又以纖維材料應(yīng)用最為廣泛。,2.3 過(guò)濾分離,19,二、幾種油水分離技術(shù)介紹,含油污水快速過(guò)濾器,工作原理

12、： 過(guò)濾狀態(tài)：每個(gè)單體為一個(gè)過(guò)濾單元，需過(guò)濾的水流入壓緊的濾料，經(jīng)濾料過(guò)濾后，由水收集器流出，完成過(guò)濾程序。 如左圖示,20,二、幾種油水分離技術(shù)介紹,含油污水快速過(guò)濾器,當(dāng)濾料截留物質(zhì)增多，水頭損失加大時(shí)，需要反沖洗。反沖水從水收集器流入松散的濾料，清洗濾料后流出。 如左圖示,此類介質(zhì)過(guò)濾器，長(zhǎng)期使用時(shí)易造成塞，管理比較困難，需定期更換濾料，或定期空氣反沖，熱水反洗。如管理不善，濾料容易堵塞。 但其原理簡(jiǎn)單，成本低，通常將三個(gè)過(guò)濾單體聯(lián)合組成，進(jìn)行油水混合物的初步處理。,21,二、幾種油水分離技術(shù)介紹,隨著科學(xué)發(fā)展,吸附分離技術(shù)自身的發(fā)展,給許多生產(chǎn)工藝帶來(lái)了意想不到的變革,在含油廢水中的新

13、應(yīng)用正處于探索階段。傳統(tǒng)吸附分離技術(shù)很早就應(yīng)用于油廢水的深度處理中,常用活性炭作為吸附劑,但其吸附容量有限(對(duì)油一般為3080 mg/ g) , 且成本高, 再生困難。尋求新型高效吸油劑,是目前很多學(xué)者研究的焦點(diǎn),并且已有較多報(bào)道。 如清華大學(xué)曹乃珍等對(duì)制造柔性石墨密封件的中間產(chǎn)品膨脹石墨進(jìn)行了吸附研究,討論了膨脹石墨吸附材料對(duì)各種油類及各種水面漂浮油的吸附實(shí)驗(yàn),結(jié)果顯示膨脹石墨無(wú)論對(duì)各種單純油類、水面浮油以及乳化狀液中的油和低含油廢水中的油都有極好的吸附脫除能力。 大連鐵道學(xué)院的吳敦虎等運(yùn)用多種方法對(duì)硼砂生產(chǎn)過(guò)程中的廢料硼泥的吸附除油研究,也取得了較好的效果。 電廠廢棄資源粉煤灰、爐渣及焦炭

14、等在含油廢水中的利用也都有較多的研究,并取得了一定的效果 。筆者所在的實(shí)驗(yàn)室目前正在研究的技術(shù)主要有磁混凝器、自清洗動(dòng)態(tài)膜過(guò)濾器及化學(xué)除油裝置等,用這些方法可以高效地處理軋鋼含油廢水,并且同時(shí)去除廢水中的其他有機(jī)物,具有投資省,運(yùn)行費(fèi)低,占地面積小,出水水質(zhì)高且操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。,2.3 吸附分離,22,油水分離技術(shù),23,三、含有污水處理的未來(lái)方向,結(jié)合上一節(jié)介紹的幾種分離方式 1.重力分離法：設(shè)備體積大，質(zhì)量重，效率低， 2.氣浮法：主要是通過(guò)一些氣浮裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，但此類方法精度不高， 3.離心分離：體積小質(zhì)量輕；無(wú)傳動(dòng)件，維修工作量?。环蛛x效率高； 4.過(guò)濾法：其中膜過(guò)濾法，通過(guò)一些專用膜來(lái)截油，從而實(shí)現(xiàn)油水分離， 此方法精度有