[發(fā)明專利]一種多物理場協(xié)同的含油污水處理方法和裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011387504.5
• 申請(qǐng)日: 2020-12-01
• 公開（公告）號(hào): CN112520921B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 盧浩;楊強(qiáng);潘志程;劉懿謙;代品一;武世漢;李裕東;朱華瞳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華東理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C02F9/00
• 分類號(hào): C02F9/00;C02F1/00;C02F1/24;C02F1/48;C02F1/38
• 代理公司: 上海華工專利事務(wù)所(普通合伙) 31104
• 代理人: 繆利明;許營營

本發(fā)明提供一種多物理場協(xié)同的含油污水處理方法和裝置，利用前處理單元進(jìn)行分散態(tài)油滴、粒徑3μm乳化油滴以及懸浮物的脫除，前處理單元包括旋流模塊、緊湊微氣浮模塊、第一介質(zhì)聚結(jié)模塊、多介質(zhì)過濾模塊的單一或組合；利用深度處理單元進(jìn)行粒徑0.1～3μm微小乳化油滴的深度脫除，深度處理單元為電?介協(xié)同強(qiáng)化破乳模塊。本發(fā)明的方法適應(yīng)于高乳化、高含懸的含油污水的深度凈化處理，對(duì)乳化油滴、懸浮物的分離精度分別為0.1μm、0.2μm；抗物料波動(dòng)性強(qiáng)，針對(duì)油含量不高于50000mg/L、懸浮物含量不高于500mg/L的含油污水進(jìn)料，處理后的凈化水中的油含量可低至5mg/L，懸浮物含量可低至5mg/L。本發(fā)明方法為物理法破乳，可實(shí)現(xiàn)化學(xué)藥劑近零消耗，污油資源回收利用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于油類污水處理的環(huán)保領(lǐng)域，具體涉及一種多物理場協(xié)同的含油污水處理方法和裝置，針對(duì)高乳化、高含懸的含油污水處理，尤其適用于油氣開采、石油化工、煤化工等行業(yè)生產(chǎn)中會(huì)產(chǎn)生的高乳化含油污水的深度凈化處理。

背景技術(shù)

在石油開采、石油化工、煤化工、鋼鐵冶金等行業(yè)生產(chǎn)中會(huì)產(chǎn)生大量的高乳化含油污水，屬于典型的O/W乳狀液(油滴粒徑0.1～10μm)，乳狀液中的油滴微小且多伴有表面活性物、懸浮物等雜質(zhì)，破乳除油困難，是含油污水處理中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。例如，目前國內(nèi)油田普遍采用化學(xué)驅(qū)強(qiáng)化采油技術(shù)和酸化、壓裂等增產(chǎn)措施，使采出液中O/W乳狀液的比重持續(xù)增高，導(dǎo)致傳統(tǒng)采出水除油技術(shù)的處理效果顯著下降，O/W乳狀液的深度除油已成為限制國內(nèi)油田深度挖掘產(chǎn)能面臨的瓶頸性難題之一。

當(dāng)前處理O/W乳狀液普遍依賴投加破乳劑的化學(xué)方法進(jìn)行破乳，并配合斜板、旋流、氣浮等傳統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行分離，存在藥耗高、占地大、污油回收性差、產(chǎn)生油泥二次污染等問題，且隨水質(zhì)變化藥劑更換頻繁、普適性差。物理法破乳因具有普適性強(qiáng)、污油回收性好、無二次污染的優(yōu)點(diǎn)，逐漸得到研究者的重視，目前主要分為兩類：一類是通過施加電、超聲、微波、熱、離心等外能量場進(jìn)行破乳，主要存在裝置復(fù)雜、效率低、能耗高等問題，難以大規(guī)模應(yīng)用；另一類是利用聚結(jié)介質(zhì)的結(jié)構(gòu)及表面潤濕性進(jìn)行破乳，裝置簡單、能耗低，但存在分離深度不足的問題。現(xiàn)有技術(shù)都存在各自的缺點(diǎn)和不足，難以滿足綠色高效的O/W乳狀液處理需求，迫切需要設(shè)法強(qiáng)化分離，在此背景下，發(fā)展外能量場(本發(fā)明中為電場)與介質(zhì)聚結(jié)協(xié)同強(qiáng)化的物理法破乳除油新技術(shù)，對(duì)實(shí)現(xiàn)化學(xué)藥劑近零消耗，提升含油污水處理與資源化水平具有重要意義。

長期以來，雖然電破乳技術(shù)在油包水型(W/O)乳狀液的破乳脫水領(lǐng)域(如原油的電脫水、電脫鹽)已得到廣泛的研究與應(yīng)用，但與此不同，由于水相具有導(dǎo)電性、易電解，電能在水溶液中容易耗散，若在O/W乳狀液中施加如W/O乳狀液原油脫水體系的幾kV/cm的高強(qiáng)度電場，將導(dǎo)致?lián)舸⒈校虼藗鹘y(tǒng)上認(rèn)為用電場來分離O/W乳狀液難以實(shí)現(xiàn)。目前在O/W乳狀液處理中，與施加電場有關(guān)的應(yīng)用皆為電化學(xué)處理技術(shù)，如電絮凝法常以金屬鋁或鐵作為可溶性陽極，陽極電解后產(chǎn)生大量氫氧化物絮凝劑，陰極產(chǎn)生穩(wěn)定的氣泡，通過絮凝與氣浮的結(jié)合處理含油污水，但普遍存在電極耗量大、產(chǎn)泥量大等問題。而直到近些年來，直接施加電場對(duì)O/W乳狀液破乳除油方面才開始起步研究，相關(guān)研究很少。但可得出如下共性結(jié)論：一方面，在適宜的電場條件作用下，O/W乳狀液中的油滴具有復(fù)雜的電流體動(dòng)力學(xué)(EHD)運(yùn)動(dòng)響應(yīng)特性，說明施加電場是強(qiáng)化及調(diào)控微小油滴遷移、聚集的一種可行方法；另一方面，油滴只有經(jīng)EHD運(yùn)動(dòng)聚集濃縮后在電極附近才能發(fā)生破乳，遷移距離長、破乳緩慢，導(dǎo)致單獨(dú)電場破乳的除油效果較差。

介質(zhì)聚結(jié)除油技術(shù)利用介質(zhì)的潤濕性表面為油滴聚結(jié)提供場所，油滴在流動(dòng)過程中被介質(zhì)捕獲并聚結(jié)長大，實(shí)現(xiàn)分離，此類技術(shù)在含油污水預(yù)處理中發(fā)揮著重要作用，但難以適用于高乳化含油污水的深度處理，主要原因是受水流體粘性繞流的制約，微小油滴(特別3μm油滴)與介質(zhì)表面難以發(fā)生碰撞。

發(fā)明內(nèi)容

從高乳化含油污水綠色高效處理的實(shí)際需求出發(fā)，本發(fā)明提供了一種以電-介協(xié)同強(qiáng)化O/W乳狀液深度破乳為核心的多物理場協(xié)同的含油污水處理方式，具體為一種多物理場協(xié)同的含油污水處理方法和裝置，以克服當(dāng)前普遍依賴投加化學(xué)藥劑破乳的處理方法的不足。