《含油污水处理系统及试验研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《含油污水处理系统及试验研究（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、文档供参考，可复制、编制，期待您的好评与关注！ 含油污水处理系统及试验研究一、 前言油在水体中存在的形式，根据油珠的大小可分为漂浮油、分散油和乳化油【1】。 “漂浮油”的油珠颗粒较大，在水中能很快上浮到水面；“分散油”为微小的油珠颗粒，分散悬浮在水相中，存在形式不稳定，其受外力作用可以聚并成比较大的油珠上浮到水面，也可进一步碎散成更小的油珠弥散在水中；“乳化油”是以分子状态或其他化学形式溶解于水中，比较稳定，在重力场和一般的离心力场中很难分离。含油污水的这几种状态，决定了油水分离是一个分级处理过程：初级预处理主要针对去除漂浮油及分散油，次级精处理主要是通过投放独特性质的化学添加物来实现破乳，之
2、后的油污水又回归漂浮油、分散油状态，可再次回流到初级工艺环节进行预处理。由此可见，预处理工艺在含油污水处理系统中起重要作用。二、 几种处理系统的调研1、 汉能电力发展有限公司含油污水处理系统【2】：图1、汉能含油污水处理系统1）流程原理：l 污水首先进入隔油池进行自然重力沉降分层，上层浮油被排至污油池，下层污水进入调节池；l 调节池主要是对污水流量进行控制，以保证絮凝装置的稳定连续运行，至此污水中绝大部分漂浮油已得到去除。l 之后污水进入混凝反应罐进行加药混凝处理，加药量可控，以实现乳化油破乳；破乳之后产生新的悬浮油，另有不溶物随之生成继而排出，悬浮油污水进入沉淀池；l 沉淀池中装有倾斜安装的
3、波纹板组，当污水流经波纹板组时，分散于水中的悬浮油珠被波纹板捕捉 ,聚结成大颗粒油滴浮上液面。当浮油积聚较多时，可利用手动撇油器送往调节池，进行进一步重力沉降并与调节池浮油汇总后排至污油池。l 为了确保排放水达到环保要求，污水被送往油水分离器进行最后的分离。分离器的出口排放管道装有在线油分浓度监测器，可以连续自动监测水中的含油浓度。当水中含油浓度10mg/kg时，排放水可直接排出厂外；当含油浓度10mg/kg时，排放水被送回调节池重新进行处理。2）试验结果：系统可对流量为10t/h的油污水进行处理，处理指标为：排放含油量5mg/kg (环保标准10mg/kg)，悬浮物50mg/L(环保标准10
4、0mg/L)；汉能电力公司实际运行调试过程中，除油率可达98%，排放水的含油浓度低于3mg/kg。3）工艺特点：优点：流程可控、低成本；缺点：系统采取重力沉降进行预处理，相对于离心处理效率低，主要体现在隔油池与水力旋流器的性能差异。2、 一种用于预处理的动力式水力旋流油水分离设备【3】1）概述：水力旋流器是一种基于离心分离原则的油水分离设备，它同重力分离设备相比，具有体积小、重量轻、结构紧凑、工艺简单等特点【4】。另外随着油田聚合物驱采油技术的广泛应用，后续油污水处理难度日益增大，传统沉降过滤工艺已不能满足生产需要，合理设计的水力旋流器则可大大提高分离效率。图2、水力旋流器结构示意一般水力旋流
5、器工作时【5】，混合液以一定压力由进口沿切向进入，受边壁约束，切向运动变为旋转运动，产生高速旋转的涡旋流。当混合液从圆柱段进人锥段，受锥面的作用，旋流强度加强。由于液体高速旋转，产生很大的离心加速度，受离心力作用，密度较小的油向轴中心迁移，通过上游出口溢流口排出，而密度较大的水向边壁运动，通过下流出口底流口排出旋流器。底流出口为一圆柱段直管，它的作用是提供一定的背压，以便在管芯建立并维持必要的逆向压力梯度。上、下游出口流量可通过调节上下游出口阀门的开度来改变，也可通过改变进口流量来改变。而动力旋流器则是对锥形管施加外力带动其旋转，这样锥形管与来流会有更大的相对速度，产生更大的离心力，也降低了来
6、流压力要求。测试数据表明【6】，油污水在旋流管中旋转速度可达2000r/min，产生的离心力高达1000g(g为重力加速度)。2）结构示意：图3、一种动力式旋流油水分离设备1、油水入口；2、机械密封圈；3、旋转叶片；4、锥形管；5、油出口；6、水出口；7、混合液出口；8、液压发动机；9、齿轮箱；10、机架；11、旋流器；由图可知，对于单个动力旋流器，其包含的关键特征为：三个出口、锥形管及旋转叶片。而整个设备则是由多个独立的旋流器经过传动装置并联而成的，并通过液压马达提供旋转动力；这样设计一方面可以提供备用，另一方面通过合理的调节设备结构，可以实现油水二次分离。 3）性能试验：l 试验目的：试验
7、主要是研究旋流管工作参数对于油水分离效果的影响；设计试验用油水分离系统如下图示意：图4、动力式旋流油水分离系统1、液压站；2、热源；3、油污水罐；4、搅拌器；5、接油器；6、接水器；7、回流管；8、截止阀；9、联轴器；10、节流阀；11、I号液压马达；12、II号液压马达；13、转速传感器；14、流量计；15、旋流器；16、齿轮。l 试验过程：试验主要用到设备中平行的两个独立旋流器来展开。I号液压马达作为提升泵，抽取油罐混合液至旋流器中，其中可通过调节节流阀来控制旋流器入口流量；II号液压马达提供旋转动力，带动旋流器旋转以形成涡流，其中可通过调节节流阀来控制转速；5、6分别接收旋流器油出口及水
8、出口的排出液，而7管道则接收旋流器排出的混合相液体，重新输送回储油罐进行二次分离。入口流量及旋流管转速可由流量计14和速度传感器9读出，5、6所示容器可以测量液体密度，由此结果，该试验可以初步得出旋流设备工作参数对于油水分离效果的影响规律率。l 试验结果：表1、试验参数记录表转速（rpm）入口流量（m/h）油密度（%）水密度（%）5002.553.982.33.567.383.37502.562.782.93.571.985.110002.565.283.63.573.291.812502.566.184.33.575.792.715002.567.385.83.581.593.1表2、不同转
9、速下油水分离率计算值及试验值对比表转速（rpm）试验效率（%）计算效率（%）误差（%）50067.372.45.1750 71.979.587.681000 73.286.5 13.31250 75.788.813.11500 81.591.039.53图5、入口流量3.5m/h时，试验效果图根据试验结果可得出如下结论：入口流量提高会提高分离效率；转速的高低对于分离效果有着不同的影响；粒径大的流体颗粒更容易在旋流器中被分离。基于上述结果，试验印证了转速可控的三相水力旋流器可以实现高效、可循环的油水分离。4）设备局限：l 旋流油水分离设备有多处转动部件，日常维护复杂，成本较高；l 旋流器无法处理
10、乳化油污水，甚至旋流过程中内部剪切力会使得乳化更加严重；5）体系展望： 水力旋流器作为新兴的油水分离设备，在油水分离预处理中有着无可比拟的优势。考虑到流体粒径大可获得更好的分离效果，在体系中寻找一种恰当的物理或化学吸附方法来增大颗粒粒径值得探究；另外体系如何与后续油水分离精处理工艺配接，是体系发展的关键所在。附表：旋流分离与沉降分离对比【7】除油器类型旋流分离器平流式隔油池平板式隔油池波纹斜板隔油池停留时间（s）23180036005400可去除最小油滴粒径(m)5150603060进口含油量（L/L）100100010001000出口最低含油量(L/L)1030102010占地面积1/251
11、1/21/3排油方式自动撇油管集油压力差排油撇油、压力差排油清洗件无板不需要定期清洗定期清洗防火安全性全密封，安全油味散发或火灾危险有水封，安全顶部有塑料盖板，较安全3、 一种基于浮选法的油水分离预处理工艺体系【8】1）概述：针对前述水力旋流器内部剪切力的不利影响，应考虑一种聚结油滴颗粒以粗化粒径的合理方法，而传统的浮选法满足这一要求。浮选是指通过产生密集气泡，携带油滴微粒上浮至液面，从而实现油水分离的一种方法。考虑到气泡携带油滴上升过程中会形成微小油滴的大量聚结，从而摒除了水力旋流器的强旋流场对油滴的剪切乳化，另外水力旋流器的高效也会减少传统浮选法较长的停留时间，由此分析，研制基于浮选法的气
12、旋浮油水分离设备具有现实意义。2）试验装置试验采用气旋浮装置如下图示意：图6、气旋浮油水分离器结构示意1、排油排气口；2、立式容器罐；3、切向进液管；4、螺旋导流板；5、中心绕流柱；6、连杆；7、缓冲盘；8、排水口。装置运行时，油水气三相混合物沿切向进入器腔，经由附于罐壁上的螺旋导流板导流后，会形成高速上旋的流场；在离心力的作用下，密度较大的水将向罐壁移动，而油滴和气泡等较轻成分将被压向罐中间，到达中心绕流柱；气泡的上升会同时对油滴进行浮选，油滴聚结后通过顶部的排油排气口连续不断地被清除。处理过的水经下部缓冲盘的缓流后，由罐底部的排水口排出。3）工艺流程气旋浮油水分离系统流程图示如下：图7、试
13、验工艺流程图1、出水口；2、储气罐；3、计量泵；4、油箱；5、水箱；6、静态混合器；7、气泡发生器；8、出油口；9、气旋浮油水分离器。试验中，原油与水在静态混合器里充分混合，之后经由喷射式气泡发生器注入微小气泡；分离器各进出口均设有采样支流，以便于采样分析。4）试验内容及结果分析试验目的是关注体系结构参数、操作参数的变化对于油水分离性能的影响。其中结构参数指：中心绕流柱直径d，导流板与中心轴夹角，导流板伸展角度；操作参数包括：入口流量、注气方式等。试验采取控制参数法，通过取样浓度分析来研究自变参数对试验的影响。试验结果如下：l 中心绕流柱：添加中心绕流柱后，被分离到中心的油滴绕其外壁平稳上升，
14、而且不容易形成短路油流，故分离性能得到很大的提升。试验结果指出绕流柱与立罐的直径比为1/5时处理效果最佳。l 导流板与轴线夹角：图8、=180，Qin=2m/h时，夹角对于分离效率的影响曲线混合液在导流板上流动时，速度可分解为轴向速度及切向速度；当夹角增大，轴向速度会减小，油液在导流板上的停留时间会增长，有利于油滴在水中的分离；但夹角过大会导致油滴不能及时排出。试验结果指出，角度在60时效率最高。l 导流板伸展角度：图9、=60时伸展角度及入口流量对分离效果的影响曲线伸展角度越大，导流作用越平稳；但试验发现，伸展角度在180之后，分离效率不会有明显提高，故伸展角度设定在180。l 入口流量Qi
15、n：图10、入口流量对分离效率的影响曲线入口流量增大会提高旋流速度，随之提高分离率；但过大的流量会使流场紊流加剧，内部剪切力变大，导致油液乳化，故效率下降。因此对于一个固定结构的分离器，入口流量都存在一个最佳取值范围。l 注气方式：通过对于在罐体上设置进气口，采用压缩机单点注气的工艺体系试验发现，此种进气方式会对流场产生较大的紊流干扰，从而会不利于流场稳定和油滴的分离。因此，改进体系采用喷射式微气泡发生方式在进口处设置注气点，在油水混合液进入分离器前混入气相。以最优结构进行试验，最终结果表明，在进水含油质量浓度1200mg/L，进气量为300mL/min，通过气旋浮油水分离器处理后的出水含油质量浓度能达130mg/L, 在两级串联后出水含油质量浓度能达到50mg/L以下。因此，该气旋浮油水分离设备具有可行性，对简
