一种含油废水深度处理方法及装置与流程

本发明属于工业废水处理及回用技术领域，具体涉及一种含油废水深度处理方法及装置。

背景技术：
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含油废水是一种量大且面广的污染源，主要包括石油开采、炼制产生的含油废水，油品运输、储存中的漏液，铁路机务段的洗油罐含油废水、轧钢废水和金属清洗、轮船航运、油货轮事故、油轮压舱等含油废水。含油废水中的主要污染物为油、悬浮物、细菌、溶解态有机化合物及微量重金属元素等。

针对含油废水中的主要污染物油和悬浮物，目前常用处理技术主要重力沉降、离心分离、气浮、过滤、吸附、凝聚、氧化、微生物处理、膜分离以及后期发展的超声波法，这些处理方法都有相应的局限性，单独使用往往很难达到排放要求。随着环保要求的逐渐提高，后期又逐渐开发了上述处理方法的组合工艺，例如，马立艳等人采用“混凝+超滤”工艺进行含油废水处理研究，以PAC为絮凝剂，PAM为助凝剂，使油的去除率保持在90％～95％(马立艳等，“混凝-超滤处理含油废水试验研究”，《水处理技术》，2006，74-76)；罗松柏等人采用“隔油+气浮+过滤+吸附”工艺处理机械工业含油废水，油的去除率达到99％，出水SS浓度小于10mg/L(罗松柏等，“隔油+气浮+过滤+吸附工艺处理机械工业含油废水”，《工业水处理》，2009，88-90)；林璟瑶等人采用“混凝+气浮”工艺处理含油废水，使油和SS的去除率分别达到了93％、76％(林璟瑶等，“混凝-气浮工艺处理含油废水调试分析”，《广东化工》，2016，123-125)。这些组合工艺基本达到了《污水综合排放标准》(GB8978-1996)的二级标准。

随着国家水资源政策的不断优化及用水成本的不断提高，仅仅满足废水达标排放是远远不够的，必须进行废水处理后回用，尤其对于老油田，其采出液含水率高，可达80％～90％，导致采出水量巨大，若这部分采出水处理后直接排放，势必造成水资源极大浪费和用水成本的提高。针对油田采出水的处理回用，张雷等人采用“微絮凝+过滤”工艺处理油田采出水，在进水油和SS浓度分别为60mg/L和25mg/L的条件下，出水油和SS浓度达到为1mg/L和3mg/L(张雷等，“采用微絮凝-过滤工艺处理油田采出水”，《化工环保》，2010，156-158)，无法同时满足回注水对油和SS的要求(特低渗透油田回注水标准：5-1-1，即出水含油≤5mg/L，SS≤1mg/L，悬浮物粒径中值≤1μm)；潘振江等人采用“超滤+纳滤”双膜工艺处理油田采出水，气出水水质满足油田回注水的要求(潘振江等，“双膜法深度处理油采出水的现场试验研究”，《水处理技术》，2010，86-89)，但双膜法投资和运行成本过高，且运行稳定性差，不适合大规模的油田采出水的处理回用。因此，开发一种技术与经济可行的含油废水尤其是油田采出水新型处理回用技术是个丞待解决的难题。

技术实现要素：
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本发明针对目前含油废水尤其是油田采出水的处理回用技术无法同时满足技术与经济上的可行性，提供一种含油废水深度处理方法及装置。本发明不仅可以满足一般含油废水的处理回用要求，而且可以达到油田回注水的最高标准(特低渗透油田回注水标准，即5-1-1标准)，实现了油田采出水处理回用的技术与经济可行性。

本发明所提供的一种含油废水深度处理方法的具体步骤如下：

(a)将所述含油废水引入旋流-气浮罐，进行轻质油与重质油分离。

(b)将经过所述步骤(a)处理后的出水引入臭氧氧化塔，将大分子有机物氧化成小分子有机物及无机物。

(c)将所述步骤(b)处理后的出水引入微絮凝反应罐，加入絮凝剂并搅拌混合进行微絮凝反应，生成微小絮凝体，得到微絮凝反应混合液。

(d)将所述步骤(c)得到的所述微絮凝反应混合液通过配药槽引入超滤系统，超滤后的产水进入清水罐，所述超滤后的产水外排或回用。

步骤(a)中所述含油废水以所述旋流-气浮罐周边水平切向进入所述旋流-气浮罐的顶部，在所述旋流-气浮罐的罐体内产生向下的螺旋流；气浮采用在所述旋流-气浮罐的底部设置微孔布气板，通过所述微孔布气板产生气泡，再由气泡产生气浮作用，所述气泡随螺旋流中间上升流上升。

所述含油废水水平切向流速为2～10m/s，水力停留时间10～60min；通过所述微孔布气板的空气量为0.05～0.2m³空气/m³水，所述空气量是指通入所述旋流-气浮罐中的空气量；所述气泡直径10～200μm。

所述步骤(b)中臭氧投加量为2～50mg/L，水力停留时间0.5～3h。

所述步骤(c)中投加的所述絮凝剂为铝盐或铁盐，所述混合采用机械搅拌方式，水力停留时间为2～10min。

所述步骤(d)中所述配药槽中投加助凝剂：聚丙烯酰胺(PAM)。

所述絮凝剂的配制质量浓度为2％～20％，投加量为2～15L/m³；混合搅拌速率为50～200rpm。

所述聚丙烯酰胺(PAM)的配制质量浓度为0.5％～10％，投加量为15～50L/m³。

本发明所提供的一种含油废水深度处理装置包括旋流-气浮罐1、臭氧氧化塔9、微絮凝反应罐13、超滤装置20及清水罐22；所述旋流-气浮罐1、臭氧氧化塔9、微絮凝反应罐13、超滤装置20及所述清水罐22通过管路依次连通。

所述旋流-气浮罐1的顶部设有进水口，所述旋流-气浮罐1底部设有微孔布气板3，所述微孔布气板3与压缩空气进气管2连接，所述旋流-气浮罐1的顶部设有溢流槽6，所述溢流槽6上设有#1堰板溢流口5和隔油板7，连接所述#1堰板溢流口5的连接管路通过输送泵8与所述臭氧氧化塔9连通。

所述臭氧氧化塔9的底部设有臭氧微孔布气装置11，所述臭氧微孔布气装置11与臭氧进气管10连接，所述臭氧氧化塔9的顶部设有#1孔道溢流口12，连接所述#1孔道溢流口12的连接管路与所述微絮凝反应罐13连通。

所述微絮凝反应罐13与絮凝剂投加装置14连接，所述微絮凝反应罐13的顶部设有#2孔道溢流口16，连接所述#2孔道溢流口16的连接管路通过配药槽17与所述超滤装置20连通。

所述超滤装置20通过连接管路及真空泵21与所述清水罐22连通。

所述旋流-气浮罐1的底端设有污泥排放管4。

所述微絮凝反应罐13中设有搅拌器15。

所述配药槽17与PAM投加装置18连接，所述配药槽17上设有#2堰板溢流口19。

所述超滤装置20为一体化浸没式超滤装置，膜通量控制为15～30LMH，产水率控制为85～95％。

本发明具有以下技术特点及有益效果：

(1)本发明不仅可满足含油废水的达标排放，而且可以实现含油废水处理后回用。

(2)本发明解决了油田采出水处理后回注的技术瓶颈，回注水达到特低渗透油田回注水标准，实现了油田采出水处理回用的技术与经济可行性，使大规模的油田采出水处理回用成为可能，最大程度地节约了水资源与企业用水成本。

附图说明：

1为本发明装置结构示意图。

图中：1：旋流-气浮罐；2：压缩空气进气管；3：微孔布气板；4：污泥排放管；5：#1堰板溢流口；6：溢流槽；7：隔油板；8：输送泵；9：臭氧氧化塔；10：臭氧进气管；11：臭氧微孔布气装置；12：#1孔道溢流口；13：微絮凝反应罐；14：絮凝剂投加装置；15：搅拌器；16：#2孔道溢流口；17：配药槽；18：PAM投加装置；19：#2堰板溢流口；20：超滤装置；21：真空泵；22：清水罐。

具体实施方式：

实施例1：将含油200mg/L、悬浮物100mg/L、悬浮物粒径中值3μm的含油废水引入旋流-气浮罐，进行轻质油与重质油分离。含油废水以旋流-气浮罐周边水平切向流速5m/s进入旋流-气浮罐顶部，在罐体内产生向下的螺旋流，气浮采用底部布气，气泡随螺旋流中间上升流上升，空气量为0.1m³空气/m³水，气泡直径100μm，水力停留时间30min；旋流-气浮罐出水引入臭氧氧化塔，臭氧投加量为20mg/L，水力停留时间1.5h，在此将大分子有机物氧化成小分子有机物及无机物；臭氧氧化塔出水引入微絮凝反应罐，投加絮凝剂，进行微絮凝反应，絮凝剂采用聚合氯化铝，其配制重量百分比浓度为10％，投加量为8L/m³，采用机械搅拌，搅拌速率为100rpm，水力停留时间为5min；在臭氧氧化塔出水管道混合器中投加助凝剂PAM，其配制重量百分比浓度为5％，投加量为30L/m³；微絮凝反应混合液经投加PAM后引入一体化浸没式超滤装置，控制膜通量为20LMH，控制产水率为90％；超滤产水进入清水罐，外排或回用。

经过此工艺的含油废水，出水含油2.0mg/L、悬浮物0.5mg/L、悬浮物粒径中值0.1μm，满足回用要求。

实施例2：将含油1500mg/L、悬浮物500mg/L、悬浮物粒径中值3.5μm的含油废水引入旋流-气浮罐，进行轻质油与重质油分离。含油废水以旋流-气浮罐周边水平切向流速10m/s进入旋流-气浮罐顶部，在罐体内产生向下的螺旋流，气浮采用底部布气，气泡随螺旋流中间上升流上升，空气量为0.2m³空气/m³水，气泡直径200μm，水力停留时间60min；旋流-气浮罐出水引入臭氧氧化塔，臭氧投加量为50mg/L，水力停留时间3h，在此将大分子有机物氧化成小分子有机物及无机物；臭氧氧化塔出水引入微絮凝反应罐，投加絮凝剂，进行微絮凝反应，絮凝剂采用聚合氯化铁，其配制重量百分比浓度为20％，投加量为15L/m³，采用机械搅拌，搅拌速率为200rpm，水力停留时间为10min；在臭氧氧化塔出水管道混合器中投加助凝剂PAM，其配制重量百分比浓度为10％，投加量为50L/m³；微絮凝反应混合液经投加PAM后引入一体化浸没式超滤装置，控制膜通量为30LMH，控制产水率为95％；超滤产水进入清水罐，外排或回用。

经过此工艺的含油废水，出水含油4.1mg/L、悬浮物0.8mg/L、悬浮物粒径中值0.2μm，满足回用要求。

实施例3：将含油150mg/L、悬浮物300mg/L、悬浮物粒径中值2.6μm的含油废水引入旋流-气浮罐，进行轻质油与重质油分离。含油废水以旋流-气浮罐周边水平切向流速7m/s进入旋流-气浮罐顶部，在罐体内产生向下的螺旋流，气浮采用底部布气，气泡随螺旋流中间上升流上升，空气量为0.12m³空气/m³水，气泡直径80μm，水力停留时间25min；旋流-气浮罐出水引入臭氧氧化塔，臭氧投加量为25mg/L，水力停留时间2h，在此将大分子有机物氧化成小分子有机物及无机物；臭氧氧化塔出水引入微絮凝反应罐，投加絮凝剂，进行微絮凝反应，絮凝剂采用聚合氯化铝，其配制重量百分比浓度为12％，投加量为10L/m³，采用机械搅拌，搅拌速率为120rpm，水力停留时间为6min；在臭氧氧化塔出水管道混合器中投加助凝剂PAM，其配制重量百分比浓度为8％，投加量为22L/m³；微絮凝反应混合液经投加PAM后引入一体化浸没式超滤装置，控制膜通量为22LMH，控制产水率为88％；超滤产水进入清水罐，外排或回用。

经过此工艺的含油废水，出水含油2.8mg/L、悬浮物0.7mg/L、悬浮物粒径中值0.1μm，满足回用要求。

实施例4：将含油50mg/L、悬浮物40mg/L、悬浮物粒径中值1.1μm的含油废水引入旋流-气浮罐，进行轻质油与重质油分离。含油废水以旋流-气浮罐周边水平切向流速2m/s进入旋流-气浮罐顶部，在罐体内产生向下的螺旋流，气浮采用底部布气，气泡随螺旋流中间上升流上升，空气量为0.05m³空气/m³水，气泡直径10μm，水力停留时间10min；旋流-气浮罐出水引入臭氧氧化塔，臭氧投加量为2mg/L，水力停留时间0.5h，在此将大分子有机物氧化成小分子有机物及无机物；臭氧氧化塔出水引入微絮凝反应罐，投加絮凝剂，进行微絮凝反应，絮凝剂采用聚合硫酸铁，其配制重量百分比浓度为2％，投加量为2L/m³，采用机械搅拌，搅拌速率为50rpm，水力停留时间为2min；在臭氧氧化塔出水管道混合器中投加助凝剂PAM，其配制重量百分比浓度为0.5％，投加量为15L/m³；微絮凝反应混合液经投加PAM后引入一体化浸没式超滤装置，控制膜通量为15LMH，控制产水率为85％；超滤产水进入清水罐，外排或回用。

经过此工艺的含油废水，出水含油1.6mg/L、悬浮物0.4mg/L、悬浮物粒径中值0.1μm，满足回用要求。

实施例5：将含油300mg/L、悬浮物180mg/L、悬浮物粒径中值2.2μm的含油废水引入旋流-气浮罐，进行轻质油与重质油分离。含油废水以旋流-气浮罐周边水平切向流速6m/s进入旋流-气浮罐顶部，在罐体内产生向下的螺旋流，气浮采用底部布气，气泡随螺旋流中间上升流上升，空气量为0.15m³空气/m³水，气泡直径150μm，水力停留时间40min；旋流-气浮罐出水引入臭氧氧化塔，臭氧投加量为4mg/L，水力停留时间1.5h，在此将大分子有机物氧化成小分子有机物及无机物；臭氧氧化塔出水引入微絮凝反应罐，投加絮凝剂，进行微絮凝反应，絮凝剂采用聚合氯化铝，其配制重量百分比浓度为13％，投加量为11L/m³，采用机械搅拌，搅拌速率为140rpm，水力停留时间为9min；在臭氧氧化塔出水管道混合器中投加助凝剂PAM，其配制重量百分比浓度为7％，投加量为30L/m³；微絮凝反应混合液经投加PAM后引入一体化浸没式超滤装置，控制膜通量为25LMH，控制产水率为83％；超滤产水进入清水罐，外排或回用。

经过此工艺的含油废水，出水含油3.7mg/L、悬浮物0.7mg/L、悬浮物粒径中值0.2μm，满足回用要求。

实施例6：将含油900mg/L、悬浮物400mg/L、悬浮物粒径中值2.4μm的含油废水引入旋流-气浮罐，进行轻质油与重质油分离。含油废水以旋流-气浮罐周边水平切向流速5.2m/s进入旋流-气浮罐顶部，在罐体内产生向下的螺旋流，气浮采用底部布气，气泡随螺旋流中间上升流上升，空气量为0.18m³空气/m³水，气泡直径128μm，水力停留时间45min；旋流-气浮罐出水引入臭氧氧化塔，臭氧投加量为40mg/L，水力停留时间1.6h，在此将大分子有机物氧化成小分子有机物及无机物；臭氧氧化塔出水引入微絮凝反应罐，投加絮凝剂，进行微絮凝反应，絮凝剂采用聚合氯化铁，其配制重量百分比浓度为18％，投加量为14L/m³，采用机械搅拌，搅拌速率为120rpm，水力停留时间为3min；在臭氧氧化塔出水管道混合器中投加助凝剂PAM，其配制重量百分比浓度为1％，投加量为45L/m³；微絮凝反应混合液经投加PAM后引入一体化浸没式超滤装置，控制膜通量为19LMH，控制产水率为93％；超滤产水进入清水罐，外排或回用。

经过此工艺的含油废水，出水含油3.4mg/L、悬浮物0.7mg/L、悬浮物粒径中值0.2μm，满足回用要求。

实施例7：将含油1300mg/L、悬浮物900mg/L、悬浮物粒径中值2.5μm的含油废水引入旋流-气浮罐，进行轻质油与重质油分离。含油废水以旋流-气浮罐周边水平切向流速8.0m/s进入旋流-气浮罐顶部，在罐体内产生向下的螺旋流，气浮采用底部布气，气泡随螺旋流中间上升流上升，空气量为0.18m³空气/m³水，气泡直径160μm，水力停留时间45min；旋流-气浮罐出水引入臭氧氧化塔，臭氧投加量为40mg/L，水力停留时间1.6h，在此将大分子有机物氧化成小分子有机物及无机物；臭氧氧化塔出水引入微絮凝反应罐，投加絮凝剂，进行微絮凝反应，絮凝剂采用聚合氯化铁，其配制重量百分比浓度为5％，投加量为5L/m³，采用机械搅拌，搅拌速率为50rpm，水力停留时间为4min；在臭氧氧化塔出水管道混合器中投加助凝剂PAM，其配制重量百分比浓度为4％，投加量为20L/m³；微絮凝反应混合液经投加PAM后引入一体化浸没式超滤装置，控制膜通量为28LMH，控制产水率为90％；超滤产水进入清水罐，外排或回用。

经过此工艺的含油废水，出水含油4.8mg/L、悬浮物0.9mg/L、悬浮物粒径中值0.2μm，满足回用要求。

实施例8：将含油700mg/L、悬浮物380mg/L、悬浮物粒径中值1.9μm的含油废水引入旋流-气浮罐，进行轻质油与重质油分离。含油废水以旋流-气浮罐周边水平切向流速5.5m/s进入旋流-气浮罐顶部，在罐体内产生向下的螺旋流，气浮采用底部布气，气泡随螺旋流中间上升流上升，空气量为0.08m³空气/m³水，气泡直径20μm，水力停留时间15min；旋流-气浮罐出水引入臭氧氧化塔，臭氧投加量为30mg/L，水力停留时间1.1h，在此将大分子有机物氧化成小分子有机物及无机物；臭氧氧化塔出水引入微絮凝反应罐，投加絮凝剂，进行微絮凝反应，絮凝剂采用聚合氯化铝，其配制重量百分比浓度为9％，投加量为9L/m³，采用机械搅拌，搅拌速率为60rpm，水力停留时间为7min；在臭氧氧化塔出水管道混合器中投加助凝剂PAM，其配制重量百分比浓度为8％，投加量为13L/m³；微絮凝反应混合液经投加PAM后引入一体化浸没式超滤装置，控制膜通量为23LMH，控制产水率为82％；超滤产水进入清水罐，外排或回用。

经过此工艺的含油废水，出水含油2.9mg/L、悬浮物0.7mg/L、悬浮物粒径中值0.1μm，满足回用要求。