CN116621274A - 模块化废水除固除油方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及模块化废水除固除油方法及装置,提供了一种模块化废水除固除油方法,包括:(a)含固含油废水从水洗塔底抽出,送至进料腔体,其中,废水进入过滤模块,从上向下穿过滤料床层,利用滤料床层的拦截及吸附作用,使水中固相杂质吸附于滤料床层中;(b)过滤后的水进入聚结单元,利用纤维聚结模块对油类物质的吸附和聚结作用,使水中的微细油滴聚集长大;(c)聚集长大的油滴再经重力沉降分离,实现油水分离;以及(d)过滤模块连续运行至滤料床层对水中固体杂质吸附饱和后,关闭废水进料,切换至再生操作;待滤料床层完全再生后,过滤模块恢复为正常操作。还提供了一种模块化废水除固除油装置。
Description
技术领域
本公开属于工业废水处理领域,涉及一种模块化废水除固除油方法,适用于化工生产中产生的含有低浓度颗粒物并且携带少量油相的废水处理。本公开还提供了一种用于分离废水中杂质的模块化废水除固除油装置。
背景技术
化工产品在生产过程中工艺水和冷却水用量很大,部分装置生产中会产生大量含有多种乳化油、细微颗粒等杂质的污水,若无法有效处理,会造成水循环利用及回收利用率低。因此,对于含油含固污水的净化不仅可以提高水的利用率,还能大大降低化工装置生产成本。目前,现有的装置化除油主要有隔油+气浮、旋流除油、粗粒化聚结、滤料过滤等方法。
隔油+气浮法利用油水密度差以及气泡对油滴的夹带作用,在重力和浮力的作用下实现油水分离。该技术设备成本低、适用范围广,适用于各类油水分离场合,缺点是该技术设备尺寸大,对于污水处理量大的场合不适合装置化集成。旋流除油法利用两种互不相溶液体的密度差,利用液体在旋流管内高速旋转产生离心力将油滴从水中分离出来,实现油水分离。该方法设备结构紧凑,缺点是分离精度低,且不能分离乳化油。粗粒化聚结法是在粗粒化材料的作用下,使污水中的细微油粒聚结成为粗大的油粒,随后在重力作用下迅速得到油水分离。该方法分离精度高,能分离乳化油,适用范围广,结构紧凑,缺点是当介质中含颗粒物或高粘度油时,聚结模块易堵塞。滤料过滤法,利用核桃壳、石英砂等滤料对油污的聚集迁移和吸附拦截,实现油水分离。该方法分离精度高,可同时分离微细颗粒物、乳化油等难分离杂质,缺点是设备长周期运行滤料容易板结,易出现滤料反洗再生困难的问题。
因此,在化工污水处理领域亟需一种可以高效处理含有多种乳化油、微细颗粒等杂质污水的技术。
发明内容
本公开提供了一种新的模块化废水除固除油方法及装置,实现了对含固含油废水中微细颗粒和油相杂质的脱除,该方法简单有效,通过滤料模块、聚结模块、重力沉降模块进行废水逐级净化,增加了分离精度,并且实现了滤料颗粒的再生和回收利用。
一方面,本公开提供了一种模块化废水除固除油方法,该方法包括以下步骤:
(a)含固含油废水从水洗塔底抽出,送至进料腔体,其中,废水进入过滤模块,从上向下穿过滤料床层,利用滤料床层的拦截及吸附作用,使水中固相杂质吸附于滤料床层中;
(b)过滤后的水进入聚结单元,利用纤维聚结模块对油类物质的吸附和聚结作用,使水中的微细油滴聚集长大;
(c)聚集长大的油滴再经重力沉降分离,实现油水分离;以及
(d)过滤模块连续运行至滤料床层对水中固体杂质吸附饱和后,关闭废水进料,切换至再生操作,废水改由滤料床层底部进料,通过液体、气体混合反洗,实现滤料床层再生,使过滤压差恢复至初始状态;待滤料床层完全再生后,过滤模块恢复为正常操作。
在一个优选的实施方式中,在步骤(a)中,所述含固含油废水中颗粒含量为0.02-0.2g/L,固体颗粒粒径为0.5-10μm,含油量为0.05-5g/L;经过滤模块拦截及吸附后,固体颗粒含量降至10mg/L以下,含油量降至30mg/L以下。
在另一个优选的实施方式中,在步骤(a)中,所述含固含油废水的液相以2-30m/h的流速从上向下穿过滤料床层。
在另一个优选的实施方式中,在步骤(d)中,所述过滤模块再生时,通过含固含油废水和低压蒸汽使滤料颗粒流化呈沸腾状,通过滤料颗粒与滤料颗粒、滤料颗粒与水、滤料颗粒与气体之间的摩擦及碰撞,使滤料颗粒再生,释放床层间的固体杂质。
在另一个优选的实施方式中,在步骤(d)中,所述反洗过程中使用的液体为废水原液或滤后清液,气体为低压蒸汽。
在另一个优选的实施方式中,在步骤(d)中,所述过滤模块再生时,含滤料颗粒、固体杂质、油类、废气的混合废水经过滤模块上部的旋流三相分离器,对滤料颗粒进行回收,并利用旋流三相分离器的旋流强化作用,实现滤料床层的再生,过滤后的含固体杂质、油类、废气的混合废水则随反冲洗液外排。
另一方面,本公开提供了一种模块化废水除固除油装置,该装置包括:
进料腔体,以及与进料腔体连接的过滤模块,用于进行步骤:(a)含固含油废水从水洗塔底抽出,送至进料腔体,其中,废水进入过滤模块,从上向下穿过滤料床层,利用滤料床层的拦截及吸附作用,使水中固相杂质吸附于滤料床层中;
与过滤模块连接的聚结单元,用于进行步骤:(b)过滤后的水进入聚结单元,利用纤维聚结模块对油类物质的吸附和聚结作用,使水中的微细油滴聚集长大;
与聚结单元连接的重力沉降模块,用于进行步骤:(c)聚集长大的油滴再经重力沉降分离,实现油水分离;以及
位于过滤模块上部的旋流三相分离器,用于进行步骤:(d)过滤模块连续运行至滤料床层对水中固体杂质吸附饱和后,关闭废水进料,切换至再生操作,废水改由滤料床层底部进料,通过液体、气体混合反洗,实现滤料床层再生,使过滤压差恢复至初始状态;待滤料床层完全再生后,过滤模块恢复为正常操作。
在一个优选的实施方式中,所述过滤模块采用一种或多种颗粒状滤料,其粒径为0.1-4.0mm,材质为对废水中固体杂质具有吸附性的有机或无机材料。
在另一个优选的实施方式中,通过所述旋流三相分离器内部产生的旋流场强化滤料床层的再生效果,同时实现对滤料的回收。
有益效果:
(1)本公开的方法可以通过高度集成化的装置高效地分离出废水中的固体和油相杂质,实现水中颗粒和油状物的一步脱除。
(2)本公开的方法解决了废水过滤器总堵的问题,减轻了换热器的负荷,延长了装置设备的使用寿命。
(3)本公开的方法简化了废水处理流程,所需的投资低,使用的能耗少,后期的维护成本低。
附图说明
附图是用以提供对本公开的进一步理解的,它只是构成本说明书的一部分以进一步解释本公开,并不构成对本公开的限制。
图1是根据本公开的一个优选实施方式的模块化废水除固除油装置整体工艺流程示意图。
图2是根据本公开的一个优选实施方式的模块化废水除固除油装置结构简图。
图3是根据本公开的一个优选实施方式的模块化废水除固除油实施方式示意图。
图4是根据本公开的另一个优选实施方式的模块化废水除固除油实施方式示意图。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值,这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说,各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间,以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围,这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本申请的发明人经过广泛而深入的研究发现,针对化工厂废水流量大、含微细颗粒量不高、杂质颗粒粒径较小、种类繁多等特点,目前没有很好的处理办法,而本发明采用了过滤床层和聚结模块串联的方式分离废水中的微细颗粒和油相杂质,利用多级过滤和重力沉降作用,降低了其他过滤装置的负荷,延长了装置的运行周期,降低了系统投资和维护成本。
本发明的技术构思如下:
本发明通过对多种除油、除固单元进行模块化组合,通过滤料模块、聚结模块、重力沉降模块废水逐级净化,增加了分离精度,并结合旋流脉动强化再生方法实现对含油含固废水的高效分离,并且实现了滤料颗粒的再生和回收利用。该技术具有适用范围广、运行周期长、设备投资小、运行维护费用低、节能环保、操作简单等优点。采用本公开的模块化除固除油方法对于高浓度的含固含油废水进行处理,可以通过高度集成化的装置高效地分离出废水中的固体和油相杂质,实现水中颗粒和油状物的一步脱除,并且利用气、液混合流化反洗和三相分离器的旋流强化作用,实现颗粒床层的高效再生,保证模块化废水废油除油装置长周期运行。
在本公开的第一方面,提供了一种模块化废水除固除油方法,该方法包括:
含固含油废水在离心泵作用下从水洗塔底抽出,送至进料腔体,其中,废水进入进料腔体后,通过分隔板上的滤帽进入过滤模块,从上向下穿过滤料床层,利用滤料床层的拦截及吸附作用,使水中固相杂质吸附于滤料床层中;
过滤后的水从滤料床层底部的滤帽排出,进入聚结单元,利用纤维聚结模块对油类物质的吸附和聚结作用,使水中的微细油滴聚集长大;
聚集长大的油滴再经重力沉降分离,聚集长大的油滴在重力沉降模块经重力沉降分层,实现油水分离,分离出的油相送至废油处理单元,水相经增压后外送;以及
过滤模块连续运行至滤料床层对水中固体杂质吸附饱和后,关闭废水进料,切换至再生操作,废水改由滤料床层底部进料,通过液体、气体混合反洗,实现滤料床层再生,使过滤压差恢复至初始状态;待滤料床层完全再生后,过滤模块恢复为正常操作。
在本公开中,所述含固含油废水中颗粒含量为0.02-0.2g/L,固体颗粒粒径为0.5-10μm,含油量为0.05-5g/L。
在本公开中,所述含固含油废水经过滤模块拦截及吸附后,水中固体颗粒含量可降至10mg/L以下,含油量可降至30mg/L以下。
在本公开中,所述含固含油废水的液相以2-30m/h的流速从上向下穿过滤料床层,使得对于水中粒径0.1μm以上的颗粒物分离效率可达90%以上。
在本公开中,所述过滤模块再生时,通过含固含油废水和低压蒸汽使滤料颗粒流化呈沸腾状,通过滤料颗粒与滤料颗粒、滤料颗粒与水、滤料颗粒与气体之间的摩擦及碰撞,使滤料颗粒再生,释放床层间大部分固体杂质。
在本公开中,所述反洗过程中使用的液体为混合液原液或滤后清液,气体为低压蒸汽。
在本公开中,所述过滤模块再生时,含滤料颗粒、固体杂质、油类、废气的混合废水经模块上部的旋流三相分离器,对滤料颗粒进行回收,并利用旋流三相分离器的旋流强化作用,实现颗粒床层的高效再生,保证模块化废水废油除油装置长周期运行,过滤后的含固体杂质、油类、废气的混合废水则随反冲洗液外排。
在本公开的第二方面,提供了一种模块化废水除固除油装置,该装置包括:
卧式压力容器,其包含:进料模块,用以引入废水进入进料腔体;过滤模块,用于脱除废水中的固体杂质;聚结单元,用以用纤维聚结模块对油类物质进行吸附和聚结,使水中的微细油滴聚集长大;重力沉降模块,用于聚集长大的油滴再经重力沉降分离,聚集长大的油滴在重力沉降模块经重力沉降分层,实现油水分离;出料模块,用于清液经增压后外送;以及再生模块,用于通过反洗液、气对滤料进行再生和回收。
在本公开中,所述过滤模块采用一种或多种颗粒状滤料,粒径大小为0.1-4.0mm,材质为对废水中固体杂质具有吸附性的有机或无机材料。
在本公开中,所述再生模块通过旋流三相分离器内部产生的旋流场,强化滤料床层再生效果,同时实现对滤料的回收。
以下参看附图。
图1是根据本公开的一个优选实施方式的模块化废水除固除油装置整体工艺流程示意图。如图1所示,正常操作流程:废液在离心泵作用下,进入装置,流量由流量计1和进料控制阀2控制回路自动控制,压力由入口压力表3监测;废水经过装置过滤后从底部清液管线外送;聚结产生的废油由监测装置内液位差传感器12、13监测,当液位差达到一定高度时打开开关阀6、7排至废油处理单元,液位恢复后关闭;
装置运行一段时间或者过滤效果不好时,关闭进料控制阀2,将装置隔离,打开低压蒸汽入口控制阀9,由流量计8共同控制流量,打开反洗液入口控制阀11,由流量计10共同控制流量,进入再生流程,打开废气排放阀4,打开反洗浓缩液排放阀5排出处理;反洗一段时间后,恢复正常操作流程。
图2是根据本公开的一个优选实施方式的模块化废水除固除油装置结构简图。如图2所示,含固含油废水由入口管21进入进料腔体22,腔体灌满后经过分隔板上的水帽,进入过滤模块24,从上向下穿过滤料床层,利用滤料床层的拦截及吸附作用,使水中固相杂质吸附于滤料床层中,过滤后水从滤料床层底部的滤帽排出,进入聚结单元26,利用纤维聚结模块对油类物质的吸附和聚结作用,使水中的微细油滴聚集长大;聚集长大的油滴在重力沉降模块213经重力沉降分层,实现油水分离,分离出的油相在顶部的集液包29顶部打开开关阀212送至废油处理单元,水相从底部出口管211增压后外送;
过滤模块连续运行至滤料床层对水中固体杂质吸附饱和后,关闭废水进料,切换至再生操作,废水改由滤料床层底部入口25进料,通过液体、气体混合反洗,实现滤料床层再生,使过滤压差恢复至初始状态,滤后浓缩液和废气在顶部旋流三相分离器23中分离,反洗浓缩液由出口27排出系统,废气由出口28排出系统;待滤料床层完全再生后,过滤模块恢复为正常操作;设备检修及安装由人孔210进入。
图3是根据本公开的一个优选实施方式的模块化废水除固除油实施方式示意图。如图3所示,基于化工厂的废水水质不同,对水的净化要求也不一样,当对于废水的要求提高时,实行本方法,在聚结单元和重力沉降模块之间,加了一段滤芯和集液包,废水在经过聚结单元后,再进行一次过滤,进一步降低废水的浊度,然后在重力沉降模块沉降后,排出系统;本方法通过多级净化的方法,提高废水的纯度,基于不同的要求使用不同口径的滤芯,达到对含固含油废水进一步净化的目的;过滤模块连续运行至滤料床层对水中固体杂质吸附饱和后,关闭废水进料,切换至再生操作,废水改由滤料床层底部入口进料,通过液体、气体混合反洗,实现滤料床层再生,使过滤压差恢复至初始状态,滤后浓缩液和废气在顶部旋流三相分离器中分离,反洗浓缩液由出口排出系统,废气由出口排出系统;待滤料床层完全再生后,过滤模块恢复为正常操作。
图4是根据本公开的另一个优选实施方式的模块化废水除固除油实施方式示意图。如图4所示,基于化工厂的废水水质不同,大多装置排出的废水中油相含量较高,针对这一特点,在进料腔体和过滤模块之间添加了一组旋流器,含固含油废水先在旋流器作用下,油相大多被旋流器脱除,从顶部排出系统处理,废水则通过分隔板上的滤帽进入过滤模块过滤,脱除废水中的固体杂质,进入聚结单元,用纤维聚结模块对油类物质的吸附和聚结作用,使水中的微细油滴聚集长大,在重力沉降模块,聚集长大的油滴再经重力沉降分离,聚集长大的油滴在重力沉降模块经重力沉降分层,实现油水分离,净化后的水由底部出口管线排出;过滤模块连续运行至滤料床层对水中固体杂质吸附饱和后,关闭废水进料,切换至再生操作,废水改由滤料床层底部入口进料,通过液体、气体混合反洗,实现滤料床层再生,使过滤压差恢复至初始状态,滤后浓缩液和废气在顶部旋流三相分离器中分离,反洗浓缩液由出口排出系统,废气由出口排出系统;待滤料床层完全再生后,过滤模块恢复为正常操作。
实施例
下面结合具体的实施例进一步阐述本发明。但是,应该明白,这些实施例仅用于说明本发明而不构成对本发明范围的限制。下列实施例中未注明具体条件的试验方法,通常按照常规条件,或按照制造厂商所建议的条件。除非另有说明,所有的百分比和份数按重量计。
实施例1:
在一个180万吨/年甲醇制烯烃工艺过程中,按照本发明的方法,采用本发明的含固含油废水净化装置,用以对含有固体催化剂及油蜡的含固含油废水进行净化,达到对含固含油废水净化的目的,其具体运作过程及效果描述如下:
1.物料性质及相关参数
甲醇制烯烃含固含油废水为多相混合物,水中含有固体催化剂颗粒和难溶解的油滴,其中水为连续相,油和固体催化剂为分散相介质。含固含油废水处理量为200t/h,液相操作状态下密度为915.4kg/m3,粘度为0.255cP,操作温度为90℃,废催化剂含量为80mg/L,平均粒径为1.5μm,油含量为85mg/L。
2.含固含油废水净化装置
该装置主要为多台并联的卧式压力容器,内部分进料段、分离段、沉降段三个腔体,分离媒质为粒径0.5-1.0mm的无烟煤,滤层深度为1600mm,单个过滤器处理量为50m3/h,5台并联使用,4开1备,轮流切换反冲洗。
3.实施过程
含催化剂细粉及油蜡的甲醇制烯烃含固含油废水通过微旋流分离器模块分离,去除水中颗粒物;经微旋流分离器组初步净化的急冷水再送至过滤模块,脱除水中剩余颗粒物并吸附部分油蜡后清水送回至水洗塔;沸腾床分离器组为5台并联工作,4开1备,连续运行至压差升高至0.3MPa后,轮流切换反冲洗;含固含油废水净化装置反冲洗液送至沉降浓缩单元做进一步浓缩处理。
4.结果分析
通过含固含油废水净化装置,含固含油废水固含量由80mg/L降至10mg/L以下,去除率超过85%,油含量由85mg/L降至10mg/L,去除率超过88%,平均操作压降为0.15MPa。
实施例2:
在一个100万吨/年延迟焦化工艺过程中,按照本发明的方法,采用本发明的含固含油废水净化装置,用以对含有焦粉等固体杂质且油含量高的酸性水进行净化,达到对含固含油废水净化的目的,其具体运作过程及效果描述如下:
1.物料性质及相关参数
酸性水为多相混合物,水中含有固体焦粉和难溶解的油滴,其中水为连续相,油和固体焦粉为分散相介质。酸性水处理量为20t/h,固含量平均值为58.9mg/L,油含量平均值为535mg/L。
2.酸性水净化装置
该装置主要由2台单台处理量20t/h的模块化废水除固除油装置(1开1备,操作弹性为0~120%)组成。
3.实施过程
分离操作时,酸性水进入模块化废水除固除油装置,在过滤模块快速流过,脱除焦粉颗粒和部分油状有机物后,进入聚结模块将油滴聚集,经重力沉降模块分离,清液出口经管道输送至酸性水汽提装置。
模块化废水除固除油装置为两台并联,1开1备,设备达到再生条件时,使用酸性水(或凝结水)和低压氮气(备用低压蒸汽)对分离媒质进行流化再生,滤液外送至系统外的除油罐,再生和反吹后的混合废气外送至尾气处理装置。
4.结果分析
通过酸性水净化装置,酸性水悬浮物含量由58.9mg/L降至10mg/L以下,去除率超过83%,石油类含量由535mg/L降至50mg/L以下,去除率超过90%,平均操作压降为0.25MPa。
此外,通过颗粒床过滤方法,在达到了分离效果的同时,避免了原有精密过滤方法压差升高快、反冲洗不彻底的缺陷,同时也解决了旋流除油方法分离效率不足的问题,并且该方法相比精密过滤和旋流除油方法设备结构简单,成本、能耗更低。
上述所列的实施例仅仅是本公开的较佳实施例,并非用来限定本公开的实施范围。即凡依据本申请专利范围的内容所作的等效变化和修饰,都应为本公开的技术范畴。
在本公开提及的所有文献都在本申请中引用作为参考,就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解,在阅读了本公开的上述讲授内容之后,本领域技术人员可以对本公开作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
Claims (9)
1.一种模块化废水除固除油方法,该方法包括以下步骤:
(a)含固含油废水从水洗塔底抽出,送至进料腔体,其中,废水进入过滤模块,从上向下穿过滤料床层,利用滤料床层的拦截及吸附作用,使水中固相杂质吸附于滤料床层中;
(b)过滤后的水进入聚结单元,利用纤维聚结模块对油类物质的吸附和聚结作用,使水中的微细油滴聚集长大;
(c)聚集长大的油滴再经重力沉降分离,实现油水分离;以及
(d)过滤模块连续运行至滤料床层对水中固体杂质吸附饱和后,关闭废水进料,切换至再生操作,废水改由滤料床层底部进料,通过液体、气体混合反洗,实现滤料床层再生,使过滤压差恢复至初始状态;待滤料床层完全再生后,过滤模块恢复为正常操作。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,在步骤(a)中,所述含固含油废水中颗粒含量为0.02-0.2g/L,固体颗粒粒径为0.5-10μm,含油量为0.05-5g/L;经过滤模块拦截及吸附后,固体颗粒含量降至10mg/L以下,含油量降至30mg/L以下。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,在步骤(a)中,所述含固含油废水的液相以2-30m/h的流速从上向下穿过滤料床层。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,在步骤(d)中,所述过滤模块再生时,通过含固含油废水和低压蒸汽使滤料颗粒流化呈沸腾状,通过滤料颗粒与滤料颗粒、滤料颗粒与水、滤料颗粒与气体之间的摩擦及碰撞,使滤料颗粒再生,释放床层间的固体杂质。
5.如权利要求1所述的方法,其特征在于,在步骤(d)中,所述反洗过程中使用的液体为废水原液或滤后清液,气体为低压蒸汽。
6.如权利要求1所述的方法,其特征在于,在步骤(d)中,所述过滤模块再生时,含滤料颗粒、固体杂质、油类、废气的混合废水经过滤模块上部的旋流三相分离器,对滤料颗粒进行回收,并利用旋流三相分离器的旋流强化作用,实现滤料床层的再生,过滤后的含固体杂质、油类、废气的混合废水则随反冲洗液外排。
7.一种模块化废水除固除油装置,该装置包括:
进料腔体(22),以及与进料腔体(22)连接的过滤模块(24),用于进行步骤:(a)含固含油废水从水洗塔底抽出,送至进料腔体,其中,废水进入过滤模块,从上向下穿过滤料床层,利用滤料床层的拦截及吸附作用,使水中固相杂质吸附于滤料床层中;
与过滤模块(24)连接的聚结单元(26),用于进行步骤:(b)过滤后的水进入聚结单元,利用纤维聚结模块对油类物质的吸附和聚结作用,使水中的微细油滴聚集长大;
与聚结单元(26)连接的重力沉降模块(213),用于进行步骤:(c)聚集长大的油滴再经重力沉降分离,实现油水分离;以及
位于过滤模块(24)上部的旋流三相分离器(23),用于进行步骤:(d)过滤模块连续运行至滤料床层对水中固体杂质吸附饱和后,关闭废水进料,切换至再生操作,废水改由滤料床层底部进料,通过液体、气体混合反洗,实现滤料床层再生,使过滤压差恢复至初始状态;待滤料床层完全再生后,过滤模块恢复为正常操作。
8.如权利要求7所述的装置,其特征在于,所述过滤模块采用一种或多种颗粒状滤料,其粒径为0.1-4.0mm,材质为对废水中固体杂质具有吸附性的有机或无机材料。
9.如权利要求7所述的装置,其特征在于,通过所述旋流三相分离器内部产生的旋流场强化滤料床层的再生效果,同时实现对滤料的回收。
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