一种含油渣废水预处理方法与设备与流程

本发明涉及水处理领域，尤其是涉及一种含油渣废水预处理方法与设备。

背景技术：

在油渣食品加工、餐厨垃圾处理、煤化工、石油化工、钢铁厂热轧、石油钻井平台采油生产等领域，往往会产生大量的含油、渣废水，如：cod2000~100000mg/l、石油类500~50000mg/l、ss2000~200000mg/l，此类废水有时矿化度、硬度也比较高，为了做好此类废水处理，首先要进行除油、渣预处理，常规预处理方法是采用隔油、气浮、沉淀、过滤、压榨等方法进行分流程处理，技术工艺和使用效果存在如下缺陷：

（1）流程复杂，往往导致油、渣排放不顺畅，处理效果受限；

（2）若废水温度底（一般低于20℃），加药反应慢且不彻底，导致除油、渣效果不理想。

（3）当废水水量、水质变化大时，系统适应能力较差，容易瘫痪或运行不理想，也就直接导致后端处理系统的不稳定。

中国专利cn201809199u《热轧高含油废水处理的多功能油渣水分离器》，包括池体、浮油收集槽、传动提升装置、刮油刮渣机、操作平台。优点在于，能够提高热扎含油废水处理实际效果，解决了热轧高含油废水设备不能够调节水量、油水渣沉淀混层、污泥沉积等问题。该分离器不自带加热功能，没有加药反应、强化除油功能，且传动机构复杂、刮油刮渣同步，容易导致处理效果不佳，系统维护成本高。

中国专利cn104071918b《一种煤化工高浓度污水的预处理工艺》，工艺流程如下：废水→引发反应→强化反应→沉淀分离→出水。该工艺只适用于高浓度含酚废水的cod为3000~10000mg/l、含石油类物质100~1500mg/l。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对目前含油、渣废水预处理过程中存在的流程和设备复杂、适应水质和水量能力差、功能不集成化、处理效果不稳定等技术和设备问题，提供一种带红外辐射燃烧器加热功能的集成化一体的油渣废水预处理设备和一步法实现预处理的方法，通过调节温度、加药量、刮板频率等可控机制，可适应废水水量变化，解决上述的技术难题。

本发明的原理是：

1、被红外辐射燃烧器加热后的澄清水（即废水被除渣、撇油的液相分离水）呈现近沸腾状态，与待处理废水汇流，在管路中被瞬间强制混合和热传导加热，使废水中油渣发生剧烈脱稳，进入到破乳混合反应区里，必要时再经加药破乳后，达到油、渣、水相对稳定态分离，破乳效果彻底。

2、当油、渣、水混合液进入三相分离区后，被三相分离区槽体底部红外辐射燃烧器进一步强化加热，使油、渣、水产生热效应，进一步三相分离，水力停留后，密度低于水体的油漂浮在水面上，通过浮油刮板将其撇油到出油口，自然顺坡流下；而密度重于水体的渣沉在槽体底部，通过沉渣刮板刮到渣落料口。

本发明提供一种含油渣废水一步法预处理方法，包含以下步骤，

将待处理的含油渣废水强制混合加热，采用热传导的方式加热0-60℃,水力停留，待废水破乳后，继续加热混合废水，至60-85℃，可以采用热传导、热辐射相结合的方式，通过沉淀、撇油、刮渣，将废水中油、渣、水三相分离。强制混合加热，是将处理分离出的水相，由循环泵输送通过红外辐射燃烧器的管路加热至近沸腾状态，再与待处理的含油渣废水在管道里混合。

进一步，强制混合加热后，水力停留前，向废水中分别投加破乳剂、油水分离剂，并辅加搅拌。添加破乳剂的目的是使废水破乳，达到乳状液中油水成为不相混溶的两相；油水分离剂的目的是促进废水中不相混溶的两相进一步稳定并积聚成大液滴。

进一步，在被红外辐射燃烧器加热的循环管入口前的管路上，通过混合罐添加阻垢剂。阻垢剂用于防止红外燃烧器附近的循环管内壁形成水垢堵塞管路和影响换热效果。

进一步，水力停留有两级，停留时间0.5-4h。第一级反应槽里投加破乳剂，例如生石灰、熟石灰、碳酸钠、碳酸氢钠、聚合氯化铝、聚合硫酸铁、酸化破胶剂等，控制ph在最佳反应范围，之后在第二级反应槽里投加高效油水分离剂，例如硫酸铝、烧碱、聚丙烯酰胺等，并同时将ph回调到7.0~8.0；也可以在向每个反应槽内均添加破乳剂、高效油水分离剂。

本发明还提供一种含油渣废水一步法预处理设备，该设备由破乳混合反应区、油渣水三相分离区、以及强制加热循环区组成，油、渣、水三相分离区内上部安装有撇油刮板，撇油刮板的一侧有出油口，底部安装刮渣刮板，刮渣刮板的一侧有放空口和排渣口，在三相分离区的一侧有出水槽和循环集水管的接口，强制加热循环区是指循环集水管路连接循环泵后，通过红外辐射燃烧器与待处理的含油渣废水管汇合后，接入三相分离区另一侧的破乳混合区，所述的红外辐射燃烧器位于三相分离区的底部。

浮油刮板将油撇入出油口，而沉渣刮板将沉淀底渣刮入排渣口；被除油、渣后的废水通过斜板进入出水槽里，浮油刮板可以由电机带动向出油口运动，沉渣刮板也可以由电机带动向排渣口运动，也可以由一个电机带动两种刮板运动，之间由传动连接。

装置中红外辐射燃烧器是由燃料供应，产生的热量首先通过换热管给循环水加热，剩余的烟气热量首先对分离区的底板加热，再向上，通过三相分离区的侧壁的烟气通道，底板和侧壁，对分离区中废水进行进一步的加热；优选的，红外辐射燃烧器的剩余烟气可以从烟气通道中通过，曲折的通道可以更充分的利用热量，更好的给废水加热。

优选的，循环集水管在经过红外辐射燃烧器段时，是翅片换热管。循环管外部的翅片式换热层，扩大了换热面积，提高了热效率。

优选的，在红外辐射燃烧器前的循环集水管上安装有阻垢剂混合罐。循环泵的出水口与阻垢剂混合罐连接，通过投加阻垢剂与澄清水混合，达到减缓换热管结垢的目的。优选的，在每根翅片换热管内部设置长条扰动绳，也可以强化减缓换热管结垢的目的。

优选的，破乳混合反应区分割为两个串联区域，每个区域均有搅拌器。单个区域进行破乳，或者两个区域串联先后使用，可以提高设备的适应性。两级搅拌电机在必要时可以打开，以提高处理的效果。若是两级串联的区域，优选破乳反应区的底部联通，加药应完全反应后从上部、底部、或者中部管道，进入油、渣、水三相分离区。优选的，根据药剂种类投加数量多少以及确保反应的彻底完全，可以至少设置两个或两个以上的串联区域。

三相分离区的一侧有一个倾斜的斗或槽，斜板就倾斜的安装在斗或槽内，当刮渣板向倾斜的斗或槽运动时，沉降的废渣从渣落料口落入下部收集，最后从沉渣排渣口排出，而水从斜板上流入出水槽收集，再通过循环泵进水口与出水槽里的循环集水管连接，将澄清水抽入后，与阻垢剂在混合罐里混合，之后被送入翅片换热循环管；红外辐射燃烧器设置在翅片换热循环管下部，分别给翅片换热循环管和三相分离区加热；为了考虑一体化装置紧凑性，循环泵设置在设备底部。

有益效果：

1、本发明的装置和方法使原水中油渣发生剧烈脱稳，之后进入到破乳混合反应区里，经加药破乳后，达到一次性三相稳定态分离，从而使油中含水率低于1%。经三相分离后澄清水中石油类≤100mg/l、ss≤200mg/l，可以回收了高纯度油。

2、节能效果也很显著：燃气热能利用率≥90%。首先，由于常见的加热方式是导热油、蒸汽，先由导热油锅炉或蒸汽锅炉，产生的导热油、蒸汽再通过循环管和换热器，将热量传递给废水，热效率很低；其次，一般导热油油温只有160~350℃之间、过热蒸汽常用的也就160℃，而本发明的红外燃烧器火焰温度至少750℃以上，所以与废水温差大，热量传递就快，利用率也高；另外，由于采用红外辐射加热器辐射加热，燃烧器的辐射热量会占到整个发热量的70%以上，且通过辐射加热翅片换热管和槽体底部板材时，快速间接加热废水，从而达到预设的温度所需的能耗少。

3、该一步法，处理方法运行稳定、可靠，易操作。

4、该处理设备集成度高，一体化程度高，无需复杂的机构，和众多的腔室。

附图和附图说明

图1是本发明设备的示意图

图2实施例2的原水及处理出水水质

图3实施例3的原水及处理出水水质

其中，1是油渣水三相分离区；2是搅拌器；3是撇油刮板；4是刮板电机；5是出水槽；6是出油口；7是斜板；8是渣落料口；9是沉渣刮板；10是循环集水管；11是破乳混合反应区；12是含油渣废水入口；13是循环管；14是红外辐射燃烧器；15是翅片换热循环管；16是底板；17是阻垢剂混合罐；18是循环泵；19是排渣口；20是放空口。

具体实施方式

实施例1

一种含油渣废水一步法预处理设备，如图1所示，该设备由破乳混合反应区、油渣水三相分离区、以及强制混合热传导加热循环区组成，油、渣、水三相分离区内上部安装有撇油刮板，撇油刮板的一侧有出油口，底部安装刮渣刮板，刮渣刮板的一侧有放空口和排渣口，在三相分离区的一侧有出水槽和循环集水管的接口，强制对流加热循环区是指循环集水管分理处的水相经过循环泵，通过红外辐射燃烧器加热后与待处理的含油渣废水在入水管汇合后，接入三相分离区另一侧的破乳混合区，所述的红外辐射燃烧器位于三相分离区的底部。

浮油刮板将油撇入出油口，而沉渣刮板将沉淀底渣刮入排渣口；被除油、渣后的废水通过斜板进入出水槽里，浮油刮板、沉渣刮板由一个电机带动，之间由传动连接。

装置中红外辐射燃烧器是由燃料供应，产生的辐射热、烟气热量给循环泵输送而来的循环水翅片换热管加热，剩余的烟气热量再向上，通过三相分离区的底板和侧壁，对分离区中废水进行进一步的加热；三相分离区的侧壁还有烟气通道。在红外燃烧器前的循环集水管上安装有阻垢剂混合罐。循环泵的出水口与阻垢剂混合罐连接。

破乳混合反应区分割为两个串联区域，每个区域均有搅拌器。破乳反应区的底部联通，加药方应完全后从上部进入油、渣、水三相分离区。三相分离区的一侧有一个倾斜的斗，斜板就倾斜的安装在斗内。循环泵设置在设备底部。

实施例2

石油钻井平台产生的泥浆水，水质情况：cod20000~30000mg/l、石油类500~800mg/l、ss15000~20000mg/l、硬度3500~5000mg/l、ph7.0~8.0、水温5~15℃；泥浆水通过潜水泵，与循环管加热后的水混合，通过红外辐射燃烧器天然气调火大小，使混合水温控制在40±2℃；混合后的废水进入破乳混合反应区，首先投加破乳剂，酸化破胶剂，控制ph在3.0~4.0之间，之后再投加高效油水分离剂，烧碱和聚丙烯酰胺，并同时将ph回调到7.0~8.0，整个水力停留时间大约2h；混合反应完成后的，进入三相分离区，使用红外辐射燃烧器的余热继续加热至60℃，根据浮油和沉渣含量，通过变频控制刮板电机转速，达到快速撇油、除渣的目的，确保废水除油渣的净化效果，整个水力停留时间大约5h；浮油进入储油罐，沉渣由脱水压榨机进行处理。原水及处理出水水质见图2。

平均每吨废水耗天然气：3.3~4.6nm³/m³废水，泥饼含水率：48~55%，浮油含水率：0.2~0.4%。

实施例3

石油钻井平台产生的含油污水，水质情况：cod80000~120000mg/l、石油类6000~10000mg/l、ss30000~50000mg/l、硬度1500~2500mg/l、ph7.0~8.0、水温6~10℃；含油污水通过潜水泵，与循环管加热后的水混合，通过红外辐射燃烧器天然气调火大小，使混合水温控制在45℃；混合后的废水进入破乳混合反应槽，第一级反应槽里投加石灰乳，控制ph在11.0~12.0之间，之后在第二级反应槽里投加硫酸铝和聚丙烯酰胺，并同时将ph回调到7.0~8.0，整个水力停留时间大约3.2h；混合反应完成后的，进入除油、渣反应区，使用红外辐射燃烧器的余热继续加热至85℃，根据浮油和沉渣含量，通过变频控制刮板电机转速，达到快速撇油、除渣的目的，确保废水除油渣的净化效果，整个水力停留时间大约8h；浮油进入储油罐，沉渣由脱水压榨机进行处理。原水及处理出水水质见图3：

平均每吨废水耗天然气：6.2~6.8nm³/m³废水，泥饼含水率：52~58%，浮油含水率：0.5~0.8%。