含油污水处理技术及设备_高光才

第1卷第4期1999年8月中国海上油气(工程)CHINAOFFSHOREOILANDGAS(ENGINEERING)Vbl.n,No.4Aug.,1999含油污水处理技术及设备高光才中海石油工程设计公司,天津塘沽,300452摘要对含油污水处理技术的发展和含油污水处理设备的现状作了介绍、分析,并展望了含油污水处理技术及设备的发展前景。关键词含油污水分离技术石油开采过程中所形成的含油污水成份比较复杂,一般以5种形式存在【`,2]:(1)悬浮油:油品粒径大于100拜m,以连续相浮于水面;(2)分散油:油品粒径在15一10拜m之间,主要以大小不等的油滴分散悬浮在水中,一般静置4h就会聚集上浮成浮油;(3)乳化油:油在水中成乳化状态,油滴粒径小于15脚,体系较稳定;(4)溶解油:油溶解在水中,一般为5一15grn·L一1;(5)油湿固体:油粘浮在颗粒表面上。各种含油污水必须经过处理达到排放标准才能排出。从生产实际考虑,含油污水分离技术主要集中在物理或物理化学过程中,包括浮升、聚结、气浮和吸附等方法,表1是各种含油污水处理技术的比较。本文就近年来含油污水处理技术的发展及设备现状作一简要的介绍。衰1各种含油污水处理技术的对比处理技术适用范围去除粒径加n优点缺点浮升与策结浮油、分散油>60简单经济,效果稳定占地面积大,温度影响大气浮分散油、乳化油、油湿固体>10效果较好、工艺成熟必须加入化学药剂,浮渣难处理吸附溶解油<10脱除效率高操作麻烦,费用高砂滤乳化油>10脱除效率高必须反冲洗,操作麻烦,只用于后处理离心分散油、乳化油>10脱除效率高能耗大膜分离乳化油>10可脱除细小油滴膜孔易堵塞,滤速低活性污泥溶解油<10出水水质好操作费用高生物滤池溶解油<10出水水质好基建费用高1孟力分离技术在重力分离过程中,对粒径d。的油滴来说,依,氏℃K卫5定律,其脱除效率,;与污水处理量Q、浮升截面积Ap、水和油的密度pw、p。及水的粘度产有关:甲i=18产Q从式(1)可以看出,脱油效率只刀、与油水的物理性质、油滴粒径dp和表面负荷QA/p离的强化集中在以下两个方面。1.,“浅池原理”(1)有关,因此油水分由于脱油效率,、只与油水的物性、油滴粒径和表面负荷有关,与油滴浮升高度无关,油水分离可采用多层板结构,增大浮升面积Ap,降低表面负荷QA/p,而且由于采用多层板结构,使当量直径减小,这样可在较大的流量下保持层流状态,有利于油水的分离。中国海上油气(工程)1999年此项技术的应用,在70年代末期有了很大的发展,多层板隔油池有平板、斜板、波纹板及“人”字形、蜂窝形、管状结构等各种形式,应用最为广泛的是斜板(管)隔油池。图1所示是斜板隔油池的主要结构,其主要内部构件为多层波纹板组成的斜置板组。含油污水在该隔油池板与板之间所形成的平行流道中流过,油滴上浮,在板下聚集并沿斜板向前移动,在斜板出口形成大油滴,浮至水面。由于流道当量直径较小,污水可在较高的处理量下保持层流状态,且具有较大的浮升面积,因而该隔油池除油效率较高。工业用的斜板隔油池,板长一般在2一4m,板间距在20一40mrn,倾角在30’一60。。采用多层板结构虽然缩小了板距,提高了脱油效率,但也带来了结构复杂、麻烦的问题,限制了分离的进一步强化。1.2聚结技术污水进口水出口图1斜板隔油池由Sr0CKES公式可以看出,随着油滴粒径的增大,脱油效果增强,因此可采用物理方法使油滴合并成较大的油滴,这就是聚结(或称粗粒化)方法,其原理是使含油污水通过表面亲油的固体物质所构成的填充床层,水中的细小油滴粘浮在填充床层的颗粒表面上,逐步积累,形成较大的油滴。当浮力超过表面张力时,大油滴就克服表面张力上浮。设填充床层的颗粒直径为dc,表面张力为。,则其形成的大油滴的粒径dp为当_「一一』立一一1`乃d。一L(尸w一尸。)娜若J(2)聚结过程处理含油污水技术在70年代初已开始应用,所用的床层聚结颗粒为球状和纤维状,近来有采用直立的型板的,如采用波纹板、多棱形板,也有采用直立的多孔管。一般来说,聚结床层所用的材料是表面亲油疏水的物质,油在固体表面的接触角应小于90,并且接触角越小,亲油润湿性越好。常用于含油污水聚结的材料有塑料、石蜡、不锈钢、无烟煤、活性碳等。聚结技术在含油污水中的应用受到3方面的限制:(1)流速不能太大,应保持层流,紊流时不但聚结不成较大油滴,反而使油滴分布更均匀;(2)须有必要的浮升分离空间,一般在聚结后应有多层板隔油池或分离罐;(3)需要定期反冲洗,这提高了投资和操作费用。克服多层板隔油和聚结除油不足的方法是将两种技术结合起来。美国QLJ(〕NTEK公司的聚结板油水分离器(CP)S就是典型的代表[’]。这种聚结板分离器的结构如图2所示,其主要._/、~曰谬`、~。~,’”、~~/,’一”H“曰谬~’子