一种电脱盐排出污水除油系统及除油方法与流程

本发明属于废水处理技术领域，特别涉及一种电脱盐排出污水除油系统及除油方法。

背景技术：

通常情况下，通过电脱盐装置的操作优化和破乳剂的优选，原油电脱盐罐排出污水应达到含油量不大于150ppm的技术指标，并可直接排放进入炼油厂污水处理系统。但是，在特殊情况下，尤其是近年来随着劣质原油加工数量的不断增加，如加工重质稠油、高酸油时常常造成脱盐污水长期不能达标，或污水含油太高，有时甚至高达1％，这样脱盐污水就必须经过处理后才能排入污水处理系统。针对脱盐污水的处理，目前炼油厂常用的方法是增加一污水除油罐，向除油罐中添加污水处理剂如破乳剂、絮凝剂等，对脱盐污水进行净化处理后再排入炼厂污水处理系统。

常规的含油污水处理方法有旋流分离和斜板-聚结分离。旋流分离器的基本构造为一个分离腔、一到两个入口和两个出口。旋流器分离腔主要有圆柱形、圆锥形、柱-锥形三种基本形式。入口有切向入口和渐开线入口两种，出口一般为两个，而且多为轴向出口，分布在旋流分离器的两端。靠近进料端的为溢流口，远离进料端的为底流口。

旋流器是物理的、机械式的脱油，而电脱盐污水中的油都是表面活性极强的乳化液，所以必须保证旋流器的入口污水油浓度在设计范围内，才能确保旋流分离器的效果；由于旋流器内流体的流动产生一定的剪切作用，如果参数设计不当，容易将液滴(油滴或水滴)打碎乳化而恶化分离过程；由于处理不同性质的物料往往需要不同结构尺寸或操作条件的旋流器，因此，旋流器通用性较差。

斜板-聚结除油器的基本原理依据斯托克斯定律，微小油珠的分离最大距离是分隔板板间距，分离时间是水相在分布板内的流动时间，为了使更小的油滴能够浮升，就要控制合理的分隔板间距和长度的比值，还要控制水相在分隔板中的流速，这样才能取得好的除油效果。该种除油器为了达到好的效果就必须做的很大，从而有效降低分隔板间距和长度的比值以及水相在分隔板中的流速。

技术实现要素：

为克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种电脱盐排出污水除油系统及除油方法，具有排出污水含油量低，排出污油含水量低的特点。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种电脱盐排出污水除油系统，包括两个部分，旋流分离部分和污油脱水部分；

所述旋流分离部分包括一级旋流除油器、二级旋流除油器和管道；

所述一级、二级旋流除油器为同一结构，均由圆筒段、大锥段、小锥段和尾直管段依次连接且直径依次缩小，在相邻两段的套接部分直径相等；所述圆筒段、尾直管段均为圆柱形空腔，在圆筒段边壁上开有切向口作为含油污水入口，在其底部开口作为排油口，在尾直管段的尾端开口作为净水出口，所述大锥段、小锥段均为圆台形空腔；

所述旋流分离部分中，一级旋流除油器、二级旋流除油器经由管道依次连接，一级、二级旋流除油器入口位置的管道上均设有压力监测和调节装置，出口位置的管道上均设有压力监测装置；

所述污油脱水部分包括污油脱水器和设置在其出入口的管道；

所述污油脱水器，其主体为一卧式罐，罐的一侧开口作为含水污油入口，罐的另一侧开口作为污水排出口，罐顶设置集油包和变压器，罐底开口作为放液口；所述集油包，其主体为一圆柱形容器，其内设置上、下两层电极板，两层电极板均通过绝缘吊挂悬挂在集油包内，集油包顶部开口作为污油排出口，集油包与变压器相邻的一侧开口作为电源引入口，变压器高压侧通过电源引入口与下层电极板相连；

所述旋流分离部分中旋流除油器排油口的管道与所述污油脱水部分中污油脱水器含水污油入口的管道相连。

优选的，所述污油脱水器上另设有界位仪，所述界位仪设有两个端口，分别连接污油脱水器罐本体和集油包；污油脱水器污油排出口的管道上另设有界位调节阀，与所述界位仪联锁。

优选的，所述污油脱水器上另设有压力变送器，其端口连接污油脱水器罐本体；污油脱水器污水排出口的管道上另设有压力调节阀，与所述压力变送器联锁。

优选的，所述污油脱水器污水排出口的管道上另设置旁路管道，并在该旁路管道上设有安全泄放阀。

优选的，所述污油脱水器含水污油入口的管道上另设置旁路管道，与污油脱水器污水排出口的管道相连。

优选的，所述集油包内的绝缘吊挂为聚四氟乙烯材质。

一种基于上述电脱盐排出污水除油系统的污水除油方法，包括以下步骤：

步骤1)经电脱盐处理后排出的含油污水经管道进入一级旋流除油器进行除油处理，处理后的污水通过一级旋流除油器的净水出口排出，通过管道进入二级旋流除油器，处理后的含水污油通过一级旋流除油器的排油口排出，进入管道；

步骤2)所述二级旋流除油器中的污水再次被旋流处理，处理后的污水通过二级旋流除油器的净水出口排出，在下游污水处理设施中深度处理；在二级旋流除油器中处理后的含水污油通过二级旋流除油器的排油口排出，与来自一级旋流除油器的含水污油一同进入管道；

步骤3)步骤1)、步骤2)所述的含水污油通过管道进入污油脱水器，随着含水污油的增加，液层升高，含水污油的上层液体进入集油包，在集油包中两层电极板之间形成的强电场的作用下，含水污油中的水从油层中分离、沉降下来，重新回到污油脱水器；含水污油中的污油在集油包中被强电场分离，经集油包顶部的污油排出口排出进入管道，进行回收再利用；

步骤4)沉降在污油脱水器中的污水经污水排出口进入管道排出，在下游污水处理设施中深度处理；

步骤5)当需要放净污油脱水器内的液体时，打开污油脱水器底部的放液口，液体经放液口进入管道排出；

步骤6)所述界位调节阀根据界位仪的指示调节开度，设定油水界位高度为50％～80％，当界位仪的指示高度低于设定的油水界位高度时，界位调节阀开度变小，当界位仪的指示高度高于设定的油水界位高度时，界位调节阀的开度变大，当界位仪的指示高度与设定的油水界位高度一致时，界位调节阀的开度不变；

步骤7)所述压力调节阀根据压力变送器的指示调节开度，当压力变送器的指示低于设定的压力时，压力调节阀开度变小，当压力变送器的指示高于设定的压力时，压力调节阀开度变大，当压力变送器的指示与设定的压力一致时，压力调节阀开度不变；

步骤8)所述安全泄放阀设置一整定压力，当系统压力低于整定压力时，安全泄放阀处于关闭状态，当系统压力高于整定压力时，安全泄放阀开启，直到系统压力低于整定压力时，安全泄放阀恢复关闭状态；

步骤9)在紧急情况下，含水污油可经所述污油脱水器含水污油入口的管道上另设置的旁路管道，直接进入污油脱水器污水排出口的管道并排出。

本发明一种电脱盐排出污水除油系统及方法的有益效果如下：

该系统内设置了旋流除油和电场聚结除油，旋流除油用作预处理，电场聚结除油用作深度处理，使得系统排出污水含油量低，可直接去下游污水处理设施深度处理，系统排出污油含水量低，可直接回用。

附图说明

图1为本发明电脱盐排出污水除油系统的旋流除油器的结构图：

其中，1-含油污水入口、2-排油口、3-圆筒段、4-大锥段、5-小锥段、6-尾直管段、7-净水出口。

图2为本发明电脱盐排出污水除油系统的污油脱水器的结构图：

其中，8-含水污油入口、9-污油排出口、10-污水排出口、11-放液口、12-界位仪第一接口、13-界位仪第二接口、14-压力变送器接口、15-电源引入口、16-电极板、17-绝缘吊挂、18-污油脱水器罐本体、19-集油包。

图3为本发明电脱盐排出污水除油系统的旋流分离部分流程示意图：

其中，20-含油污水入口管道、21-第一调节阀、22-第一压力表、23-一级旋流除油器、24-第二调节阀、25-第二压力表、26-第三压力表、27-二级旋流除油器、28-第四压力表、29-第一污水排出管道、30-第五压力表、31-第六压力表、32-第一污油排出管道。

图4为本发明电脱盐排出污水除油系统的污油脱水部分流程示意图：

其中，33-含水污油入口管道、34-变压器、35-界位仪、36-压力变送器、37-界位调节阀、38-第二污油排出管道、39-压力调节阀、40-第二污水排出管道、41-安全泄放阀、42-安全泄放管道、43-放液管道、44-污油旁路管道。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施例对本发明一种电脱盐排出污水除油系统及除油方法的技术方案作进一步详细说明。

实施例1

一种电脱盐排出污水除油系统，包括两个部分，旋流分离部分和污油脱水部分。

如图1所示，旋流除油器由圆筒段3、大锥段4、小锥段5和尾直管段6依次连接组成，且直径依次缩小，为了连接方便，在相邻两段需要套接的部分直径相等；所述圆筒段3、尾直管段6均为一圆柱形空腔，在圆筒段3边壁上开有切向口作为含油污水入口1，在其底部开口作为排油口2，在尾直管段6的尾端开口作为净水出口7，所述大锥段4、小锥段5均为为圆台形空腔。

如图1、3所示，来自电脱盐罐底的含油污水经过含油污水入口管道20和调节阀21进入一级旋流除油器23进行除油处理，处理后的污水通过一级旋流除油器23的净水出口排出，去二级旋流除油器27，含水污油通过一级旋流除油器23的排油口排出，去第一污油排出管道32。进入二级旋流除油器27的污水再次被旋流处理，处理后的污水通过二级旋流除油器27的净水出口排出，去第一污水排出管道29，在下游污水处理设施(如炼厂污水处理系统)中深度处理。含水污油通过二级旋流除油器27的排油口排出，与来自一级旋流除油器23的含水污油一同去第一污油排出管道32。第一污油排出管道32与污油脱水部分的入口连接。

上述旋流分离的过程中，旋流除油器的运行压力需维持在0.6-1.0mpa，可以设置多个压力表用于监测系统各个部位的运行压力，另在关键位置设置调节阀用于调节压力。具体来说，可以在含油污水入口管道20上设置第一调节阀21和第一压力表22，用于实时监测和调节进入一级旋流除油器23前的含油污水入口管道20的运行压力；在一级旋流除油器23与二级旋流除油器27之间连接的管道上设置第二调节阀24和第二压力表25，用于实时监测和调节一级、二级旋流除油器之间的管道的运行压力；在第一污水排出管道和第一污油排出管道上分别设置第三压力表26、第四压力表28、第五压力表30和第六压力表31，用于分别监测一级、二级旋流除油器的各个出口处的管道的运行压力。

旋流除油器运行时，待处理含油污水在上述运行压力下切向进入旋流除油器的圆筒段3，并在旋流器内高速旋转，产生足够强度的离心力场。由于离心作用，油相向旋流器轴心处运动，形成向上的内旋流油核；水相向器壁运动，形成向下的外旋流。油水分离后，油从排油口2排出，净化水从净水出口7排出。

旋流除油器的小锥段5是油水分离的主要区域。在小锥段5附近流体的角动量达到最大值。在小锥段5内，由于管壁的摩擦，液流在锥管内流动的角动量减弱，另外，小锥角5流通面积逐渐减小将补偿角动量的减小，二者的综合作用使流体保持相对稳定的高速旋流运动。流过小锥管5后的液流仍有很大的角动量，含油污水可以在尾直管段6得到进一步的分离。尾直管段6对螺旋运动的油核起稳定作用，其出口(净水出口7)液体即为分离后的净化水。

如图2所示，污油脱水器的主体为一卧式罐，罐的一侧设置含水污油入口8，罐的另一侧设置污水排出口10，罐顶设置集油包19，罐顶开口作为压力变送器接口14，罐底设置放液口11，罐表面设置界位仪第一接口12；所述集油包19，其主体为一圆柱形容器，其内设置上、下两层电极板16，两层电极板16均通过绝缘吊挂17悬挂在集油包19内，集油包19顶部开口作为污油排出口9，集油包19一侧开口作为电源引入口15，另一侧开口作为界位仪第二接口13。

如图2、4所示，来自旋流除油部分的污油自含水污油入口管道33进入污油脱水器罐本体18，污油中的部分大水滴在重力作用下于罐体内沉降。当液层逐渐升高后，进入集油包19，集油包19内设置有上、下两层电极板16，两层电极板16均通过聚四氟乙烯材质的绝缘吊挂17悬挂在集油包19内，其中下层电极板与变压器34高压输出侧相连接，于是两层电极板16之间形成一个强电场。当含水油层进入两层电极板16形成的强电场后，污油中的小水滴在电场的作用下聚结，小水滴聚结成大水滴，最终从油层中分离、沉降下来，进入污油脱水器罐本体18。被脱水净化的污油则从集油包19顶部的污油排出口9离开集油包19，进入第二污油排出管道38，进行回收再利用。第二污油排出管道38设置有界位调节阀37，其与安装在集油包19与污油脱水器罐本体18之间的界位仪35联锁，界位调节阀37的开度根据界位仪35的指示调节，设定油水界位高度为50％～80％，当界位仪35的指示低于设定的油水界位高度时，界位调节阀37开度变小，当界位仪35的指示高于设定的油水界位高度时，界位调节阀37的开度变大，当界位仪35的指示高度与设定的油水界位高度一致时，界位调节阀37的开度不变。沉降在污油脱水器罐本体18的污水自污水排出口10进入第二污水排出管道40，在下游污水处理设施(如炼厂污水处理系统)中深度处理。第二污水排出管道40上设置压力调节阀39，压力调节阀39与安装在污油脱水器罐本体18顶部的压力变送器36联锁，压力调节阀39的开度根据压力变送器36的指示调节，当压力变送器36的指示低于设定的压力时，压力调节阀39开度变小，当压力变送器36的指示高于设定的压力时，压力调节阀39开度变大，当压力变送器36的指示与设定的压力一致时，压力调节阀39开度不变。在第二污水排出管道40上另设置安全泄放管道42，安全泄放管道42上设置安全泄放阀41。安全泄放阀41设置一整定压力，当系统压力低于整定压力时，安全泄放阀41关闭，当系统压力高于整定压力时，安全泄放阀41开启，直到系统压力低于整定压力时，安全泄放阀41恢复关闭状态。污油脱水部分另设置放液管道43，其与污油脱水器罐本体18底部的放液口11连接，用于将污油脱水器内的液体放净。含水污油入口管道33上另设置污油旁路管道44，该污油旁路管道44直接与第二污水排出管道40相连，可使污油在紧急情况下，不经过污油脱水器，直接经第二污水排出管道40排出。

油水两相的密度差是油水分离的推动力，而油的黏度则是阻力，对于水和油这两个互不相溶的液体的分离，水滴的沉降速度符合球形粒子在静止流体中自由沉降的斯托克斯定律：

u＝d²(ρ1-ρ2)g/18μρ2

式中，u—水滴沉降速度，m/s；

d—水滴直径，m；

ρ1、ρ2—水和油的密度，kg/m³；

μ—油的运动黏度，m²/s；

g—重力加速度，m/s²。

由上式可知，要增大沉降速度，主要应增大水滴直径和降低油的黏度，并使水与油密度差增大。在含水污油脱水的技术条件前提下，只有增大水滴直径是可能的选项。在电场的作用下，小水滴经极化、变形、振荡、吸引、排斥等作用后聚成大水滴。由于水滴的沉降速度与水滴直径的平方成正比，所以增大水滴直径可以大大加快它对的沉降速度。

实际运行中，来自电脱盐系统的含油10％的污水，经过两级旋流后，将污水分为两部分，一部分为含油污水，污水含油小于100ppm，含油污水去后续水处理系统，另一部分为含水污油，污油含水10％，含水污油再去污油脱水器处理，处理后的污油含水小于0.1％，处理过程中排水含油可降至小于100ppm，再去后续处理设施。