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高濃度超稠油乳化廢水預處理工藝與實踐

更新時間:2019-11-04 11:08 來源:乾來環保 作者: 閱讀:2326 網友評論0

[ 摘要] 超稠油在加工過程中產生大量高濃度乳化廢水, 常規煉油污水處理場難以處理并導致外排水嚴重超標。以某稠油加工企業高濃度超稠油乳化廢水為研究對象, 對其物理化學性質, 沉降、破乳、絮凝條件進行了系統研究, 并在大量試驗的基礎上開發出預處理工藝。相應裝置建成后運行平穩高效, 廢水得到高效的處理與污油資源回收。

[ 關鍵詞] 超稠油;乳化廢水;沉降;氣浮

中國遼河、勝利、新疆、大港及渤海等油田稠油資源儲量非常豐富〔1 〕, 稠油的開采量與加工量也正在逐步上升。目前超稠油的加工方式主要是常減壓蒸餾、直接延遲焦化等, 所伴生的廢水與普通煉油污水、油田稠油污水相比污染物含量更高, 乳化更嚴重〔2, 3〕, 造成常規煉油污水場一級處理( 隔油、浮選)出水惡化, 使后續生化段負荷遠超設計值, 微生物大量死亡, 排放水超標嚴重。筆者以某煉油廠超稠油廢水為研究對象, 在大量實驗的基礎上設計出高濃度超稠油乳化廢水預處理工藝與相關工程, 使石油類回收率達到99%以上, 出水滿足常規煉油污水處理場生化段進水要求, 為后續常規處理奠定了基礎。

1 超稠油乳化廢水水質

超稠油乳化廢水主要來源于超稠原油罐底脫水、電脫鹽脫鈣污水、焦化大吹汽冷凝水等。其主要污染物指標如表1 所示。

由表1 可見該廢水屬于高含油、高乳化、高COD、高懸浮物、有機組成復雜的廢水。此外水體中污油主要以浮油、乳化油為主, 完全具備回收價值,所以超稠油乳化廢水預處理工藝應兼顧水質凈化與資源回收。

2 基礎試驗研究

2.1 沉降試驗

取超稠油乳化廢水放入D 100 mm、H 2 500 mm的有機玻璃沉降柱中, 沉降柱壁設3 個取樣口, 連續監測高度為100、1 200、2 400 mm 處的石油類、SS( 泥渣) 含量。三個采樣口的石油類、泥渣含量隨沉降時間變化的測試結果見圖1、圖2。

當水力停留時間(HRT) 達14 h 以上時, 浮油與少量懸浮物上浮, 較多泥渣沉淀柱底, 污油回收接近50%, 但大部分是浮油, 乳化油含量未見降低, 仍在6 000 mg/L 以上。為實現沉降段比較理想的分離目標, 應優化廢水在隔油沉降階段的HRT。綜合考慮設備投資、污油回收率及實驗結果, HRT 取12 h。

2.2 破乳沉降試驗

超稠油乳化廢水經沉降隔油后的水體中仍然含有較多的乳化油與懸浮物顆粒, 含油約為5 000 ~6 000 mg/L, SS 為2 500~3 000 mg/L。采用破乳工藝對其進一步處理, 破乳劑選用改性聚丙烯酰胺, 破乳沉降試驗結果如圖3 所示。

由圖3 見, 相同投加量下, 破乳劑陽離子度越低, 破乳效果越好。因此確定采用陽離子度為40%的破乳劑, 最優化投加量為15 mg/L。在此條件下破乳沉降后, 出水中石油類質量濃度600 mg/L, 懸浮物去除率>65%, 燒杯底部可見細泥??紤]到廢水中稠油密度, 破乳后廢水的HRT 同樣設計為12 h。

2.3 絮凝試驗

破乳除油后廢水仍然含有剩余乳化油、溶解油等, 其中含油約500~600 mg/L, CODCr 2 000~3 000mg/L。污染物含量仍然高于常規煉油污水場生化處理的進水指標, 因此確定通過絮凝工藝對其進行進一步處理。燒杯實驗篩選結果表明, 無機鋁鹽是最適宜的絮凝劑, 其最佳投加范圍在200~300 mg/L,有機助凝劑最佳投加范圍在2~4 mg/L。以破乳后廢水為處理對象, 采用最佳藥劑配比與投加量連續對其進行絮凝試驗, 試驗結果如圖4、圖5 所示。

從圖4、圖5 可以看出, 絮凝出水水質穩定, 石油類<100 mg/L, CODCr<1 500 mg/L, 這些指標已滿足污水場生化處理進水要求。

3 工程實踐

3.1 工藝及主要設備

根據對廢水的前期基礎實驗研究結果, 設計了超稠油乳化廢水預處理工藝, 并在某稠油加工企業建設了相應裝置, 工藝流程如圖6 所示。

( 1) 各生產裝置產生的高濃度超稠油乳化廢水經管道匯集至預處理裝置, 廢水用泵提升后進入沉降罐, 初步脫除其中的泥砂和浮油, 同時該罐還起到水質水量緩沖作用;污油通過自動收油設備送至污油罐, 底部的泥送至油泥池。

( 2) 沉降罐出水與破乳劑混合后進入破乳沉降罐中完成油、水、泥的分離, 污油通過自動收油設備及時送至污油罐, 下沉到底部的泥送至油泥池。

( 3) 破乳沉降罐出水再與混凝劑、助凝劑混合后進入DAF 氣浮機去除乳化油與部分CODCr, 后自流進入總污水場進行后續處理, 浮渣進入浮渣池。

沉降罐和破乳沉降罐內均設置自動收油系統和排泥系統, 采用浮動環流收油器與GPN 型罐類盤式刮泥機組合。油泥與泥渣送至“三泥”處理裝置。

主要設備及規格見表2。

3.2 運行情況及分析

裝置對超稠油乳化廢水的處理效果見圖7、圖8( 2006 年6 月— 8 月監測數據) 。

由圖7、圖8 可見, 裝置進水水質波動大, 石油類平均為12 170 mg/L, CODCr 平均為10 630 mg/L,裝置出水水質較為穩定, 含油平均<150 mg/L, CODCr平均<3 000 mg/L, 與其他低濃度含油廢水混合后完全可以排入污水處理場進行后續處理。

3.3 經濟效益分析

超稠油乳化廢水預處理工程設計遠期處理量為60 t /h, 近期處理量為25 t /h, 總投資約700 萬元。從2005 年12 月— 2007 年6 月, 共處理超稠油廢水與其他特殊高濃度廢水總計301 388 m3, 共回收污油7 927 t。經核算, 噸廢水處理綜合成本6.99 元, 污油回收1 189.05 萬元( 以污油1 500 元/t 計) ;截至2007 年6 月份, 該裝置已創效978.38 萬元, 成為該企業新的經濟增長點。

4 結論

( 1) 試驗研究表明, 保持較長的沉降分離時間可以回收大部分的浮油;破乳可使污水的乳化油回收率高達90%以上;再對出水進行絮凝處理, CODCr、懸浮物等指標可大幅度降低。

( 2) 采用基礎試驗參數進行超稠油廢水預處理工程設計, 裝置投產后, 出水水質基本穩定, 實現了資源化與源頭控制, 經濟效益與環境效益良好。

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