除油基本工藝方法設備PPT精選文檔

1、1除油基本工藝方法設備西南石油大學化工學院杜國勇2含油污水的來源 1、石油開采及加工工業(yè) 2、固體燃料熱加工 3、紡織工業(yè)中的洗毛廢水 4、輕工業(yè)中的制革廢水 5、鐵路及交通運輸業(yè) 6、屠宰及食品加工 7、機械工業(yè)中車削工藝中的乳化液 其中石油工業(yè)及固體燃料熱加工工業(yè)排出的含油廢水為主要來源 3含油污水的危害 油污染的危害主要表現(xiàn)在對生態(tài)系統(tǒng)、 植物、 土壤、 水體的嚴重影響。油田含油廢水浸入土壤孔隙間形成油膜,產生堵塞作用,致使空氣、 水分及肥料均不能滲入土中,破壞土層結構,不利于農作物的生長,甚至使農作物枯死。含油污水進入水體會在水面形成油膜，阻礙水體的復氧，造成水體溶解氧不足而引起水質惡

2、化，水生動植物死亡等。 4油田含油污水的特點 含油污水中含有原油、懸浮物、各種鹽類、有機物、無機物及微生物等。含油污水具有如下特點 ： 水溫較高 礦化度較高 含有大量的細菌 特別是SRB、TGB 表面張力大，殘存有化學藥劑及其他的雜質 5含油污水中的油的形態(tài) 含油污水中的油一般以4中形態(tài)存在： 1、懸浮油 粒徑一般在100m以上，易浮于液面形成油膜或油層 2、分散油 油珠粒徑一般為10100m，以微小油珠懸浮于溶液中，不穩(wěn)定，靜止一段時間以后往往形成浮油 3、乳化油 油珠粒徑小于10m，一般為0.10.2m，當溶液中含有表面活性劑時，油珠往往形成穩(wěn)定的乳化液 4、溶解油 油珠粒徑比乳化油油珠小

3、，可以小到幾納米，是溶于溶液的油微粒 6除油基本方法 1、物理法 主要包括除油罐除油、斜板除油、粗?；汀飧〕偷?。 2、化學法 投加破乳劑絮凝劑除油，化學氧化等。 3、物理化學法 通過過濾、吸附等工藝除油。 4、生化法 7一、物理法除油 1、重力沉降法除油 重力沉降法也叫自然除油法。它是根據(jù)油和水的密度不同利用油和水的密度差使油上浮，達到油水分離的目的。 基本原理 自然除油的原理認為油珠顆粒是在理想狀態(tài)下進行重力分離的，即假定過水斷面上各類的水流速度相等。且油珠顆粒上浮時的水平分速度等于水流速度；油珠顆粒是以等速上浮；油珠顆粒上浮到水面即被去除。8 由斯托克斯公式可知，若污水中的油珠顆粒

4、直徑、污水密度、油的密度和水溫一定時，則油珠顆粒的浮升速度也為定值，除油效率與油珠顆粒的浮升速度成正比，與表面負荷率成反比。9 自然除油的設備有自然除油罐(立式除油罐)和平流隔油池。 1.1、立式除油罐10 含油污水經進水管流入罐內中心筒，經配水管流入沉降區(qū)。水中粒徑較大的油粒在油水相對密度差的作用下首先上浮至油層，粒徑較小的油粒隨水向下流動。在此過程中，一部分小油粒由于自身在靜水中上浮速度不同及水流速度梯度的推動，不斷碰撞聚結成大油粒而上浮，無上浮能力的部分小油粒隨水進入集水管，經出水系統(tǒng)流出除油罐。11 油田含油污水處理統(tǒng)汁資料表明，若除油罐進水中含油量不超過5000mg/L，自然除油的去

5、除率可達95以上。 立式除油罐之所以具有很高的含油去除率，取決于罐內特定的油水運動過程。 (1)、上向流速推動浮升過程 (2)、對流碰撞聚結過程 (3)、油層過濾過程12131.2平流式隔油池 平流式隔油池與立式除油罐在油水運動規(guī)律上有相同之處，不同之處最明顯莫過于油水運動方向間的差異。在平流式隔油池中，水流動方向與油滴在靜水中浮升方向互相垂直。油滴在浮升過程中隨水流向前漂移，其運動軌跡是一條向上傾斜的直線。14151.3斜板除油罐 基本原理 斜板除油是目前最常用的高效除油方法之一，其基本原理是“淺層沉淀”，又稱“淺池理論”。這種理論忽略了紊流、進出口水流的不均勻性、油滴顆粒上浮中的絮凝等因素

6、，認為油滴是在理想狀態(tài)下進行重力分離的，即假定： 過水斷面上各點的水流速度相等，且油珠顆粒上浮時的水平分速度等于水流速度 油滴顆粒是以等速上浮的 油滴顆粒上浮到水而即被去除16 假設除油設備的高度為H，油滴顆粒分離時間為t，則表面負荷率可表示為Q/AH/t，將其代入分離效率公式，可得： 在其他條件相同時，除油設備的分離高度越小，油滴顆粒上浮到表面所得要的時間就越短，因此在油水分離設備中加設斜板，增加分離設備的工作表面積，縮小分離高度從而可提高油滴顆粒的去除效率。17 斜板除油裝置可分為立式和平流式兩種。一般常用的是立式斜板除油罐。 立式斜板除油罐的結構型式與普通立式除油罐基本相同。其主要區(qū)別是

7、在普通除油罐中心反應筒外的分離區(qū)一定部位加設了斜板組。如圖1819 含油污水從中心反應簡出來之后，先在上部分離區(qū)進行初步的重力分離，較大的油滴顆粒先行分離出來，然后污水通過斜板區(qū)，油水進一步分離，分離后的污水在下部集水區(qū)流入集水管，匯集后的污水由中心柱管上部流出除油罐，在斜板區(qū)分離出的油滴顆粒上浮到水而，進入集油槽后由出油管排出到吸油裝置。 斜板材質應是在污水中長期浸泡不軟化、不變形、耐油、耐腐蝕的材料；目前常用的材料有聚氯乙烯和不飽和聚酯玻璃鋼。202、粗粒化除油 2.1、粗粒化除油機理 當含油污水通道一個裝有填充物的裝置時,污水中的油滴會由小變大，這一過程就稱為粗粒化。所用的填充材料稱為粗

8、粒化材料。經過粗粒化后的污水，其含油量與污油性質并沒有發(fā)生變化，只是更容易用重力分離法將油除去。 關于組?；臋C理，大體上有兩種觀點，即“潤濕聚結”和“碰撞聚結”。21 潤濕聚結理論建立在親油性粗粘化材料的基礎上。當含油污水流經由親油性材料組成的粗粒化床時，分散油滴便在材料表面濕潤附著，這樣材料表面幾乎全被油包住，再流來的油滴也更容易潤濕附著在上面，因而附著的油滴不斷聚結擴大并形成油膜。由于浮力和反向水流沖擊作用，油膜開始脫落，于是材料表面得到一定更新，脫落的油膜到水相中仍形成油滴，該油滴粒徑比聚結前的油滴粒徑要大從而達到粗?；哪康?。22 碰撞聚結理論建立在疏油材料基礎上。無論由粒狀的還是纖

9、維狀的粗?；牧辖M成的粗?；?，其空隙均構成互相連續(xù)的通道，猶如無數(shù)根直徑很小、相互交錯的微管，當含油污水流經該床時，由于粗?；牧鲜鞘栌偷模瑑蓚€或多個油滴有可能同時與管壁碰撞或互相碰撞，其沖量足可以將它們合并為一個較大的油滴，從而達到粗粒化的目的。23 無論是親油的還是疏油的材料，兩種聚結都是存在的，只是前者以“潤濕聚結”為主，但也有“碰撞聚結”。原圍是污水流經粗粒化床時，油摘之間也有碰撞；后者以”碰撞聚結”為主，它們也有”潤濕聚結”，原因是當疏油材料表而沉積油泥時，該材料便有親油性，自然有“潤濕聚結”現(xiàn)象。 因此無論是親油材料或是疏油材料，只要粒徑合適，都有比較好的粗粒化效果。24 粗?；?/p>

10、材料 組?；牧线x擇原則為： 耐油性能好，不能被油溶解或溶漲； 具有一定的機械強度、且不易磨損； 不易板結，沖洗方便； 一般用親油性材料； 盡量采用密度大于1的材料； 選樣價格便宜、加工運輸方便的材料； 粒徑35mm為宜。252.2粗粒化除油裝置 粗?；脱b置有分建式及合建式兩種。262728293、氣浮除油 氣浮就是在含油污水中通人空氣(或天然氣)或設法使水中產生氣體，有時還需加入浮選劑或混凝劑，使污水中顆粒為0.2525m的乳化油和分散油或水中懸浮顆粒粘附在氣泡上，隨氣泡一起上浮到水面上并加以回收，從而達到合油污水除油除懸浮物的目的。30 與自然沉降法相比，氣浮法具有以下特點： 由于氣浮

11、法的表面負荷有可能高達12m3/m2h，水在池中停留時間只需10-20min，而且池深只需2m左右，故占地面積小，節(jié)省基建投資。 氣浮池具有預曝氣作用，出水和浮渣都含有一定量的氧，有利于后續(xù)處理或再利用，泥渣不易腐化。 對那些很難用沉降法處理的含油污水，氣浮法處理效率高，出水水質好。 氣浮法的缺點是電耗較大，處理每噸污水要比沉降法多耗電約0.020.04KWH31 氣浮過程包括氣泡產生、氣泡與油滴附著，以及上浮分離等連續(xù)步驟。實現(xiàn)氣浮法分離有兩個必要條件： 第一、必須向水中提供足夠數(shù)量的微細氣泡、氣泡理想尺寸為15-30m； 第二，必須使污漢物呈懸浮狀態(tài)或具有疏水性質，從而附著于氣泡上浮升；3

12、2 當污水中有氣泡存在時懸浮的油滴或顆粒都能黏附上去，它們能否與氣泡黏附取決于水對該種顆粒的潤濕性。容易被水潤濕的物質稱為親水性物質；反之為疏水性物質。 當顆粒潤濕性很好時，顆粒不易與氣泡黏附，不能用氣浮法除去；當顆粒潤濕性很差時，顆粒易與氣泡黏附適宜用氣浮法去除。乳化油屬疏水性顆粒，其本身相對密度又小于1，因而特別適宜用氣浮法進行分離。33 含油污水處理常采用氣浮法，按氣泡產生方式的不同，可分為充氣氣浮、溶氣氣浮等。 3.1充氣氣浮 充氣氣濘是采用擴散板或微孔管直接內氣浮池中通入壓縮空氣，或借水泵吸水管吸入空氣，也可以來用水力噴射器、高速葉輪等向水中充氣，形成的氣泡直徑大約為1000m。34

13、 (1)射流氣浮 由噴嘴射出的高速水流被吸入室內形成真空，并從吸氣管吸人空氣。氣水混合物在喉管內進行激烈的能量交換，空氣被粉碎成細微的氣泡，進入擴散段后，動能轉化為勢能，近一步壓縮氣泡，增大了空氣在水中的溶解度，隨后進入氣浮池。35 (2)葉輪氣浮 葉輪高速旋轉時，蓋板下方形成負壓，空氣從進氣管進入，污水由蓋板上的圓孔進入，在葉輪的攪動下，空氣被粉碎成細小的氣泡，并與水充分混合后一起被導向葉片甩出再經過整流板穩(wěn)流后，在池體內垂直上升，進行氣浮。形成的泡沫不斷被緩慢轉動的刮沫板刮出他外。這種氣浮設備適用于處理水量不大，但含油量較高的污水，其除油率一般在80左右。葉輪直徑多為200-400mm最大

14、不超過600-700mm，轉速多采用900-1500r/min，圓周線速度為10-15m/s。氣浮池的充水深度與吸氣量有關一般為1.5-2m，不超過3m。36373.2溶氣氣浮 溶氣氣浮是使空氣在一定壓力下溶于水中呈飽和狀態(tài)，然后使含油污水壓力驟然降低，這時空氣便以微小的氣泡從水中析出并進行氣浮。用這種方法形成氣泡的直徑只有80m左右，并且可以人為地控制氣泡與污水的接觸時間，因而凈化效果比充氣氣浮好，應用也更為廣泛。 溶氣氣浮可以分為兩種方式：一種是空氣在常壓或加壓下溶于水中而在負壓下析出，稱為溶氣真空氣?。涣硪环N是空氣在加壓下溶于水中，而在常壓下析出，稱為加壓溶氣氣浮。后者廣泛用于含油污水的

15、處理，通常作為隔油后的處理和生化處理前的頂處理。38 不論何種溶氣氣浮流程，其主要設備有加壓泵、溶氣罐、減壓閥和氣浮池。 加壓泵的作用一是提升污水，二是對水氣混合物加壓。 溶氣罐是一個密封的鋼罐。為了防止短路，使水氣充分接觸，罐內常設水平或垂直的隔板若干塊，或在罐內填充瓷環(huán)。罐頂設排氣閥排除多余的空氣，罐底設放空閥，用來排空溶氣罐。水氣混合物在罐內在停留時間通常為2-3min。 減壓閥的作用是保持溶氣罐出口壓力恒定，從而控制出罐后氣泡的直徑和數(shù)量。 氣浮池的構造與隔油池相似，通常采用平流式，在處理含油污水時，氣浮池是隔油池的后續(xù)處理設備，所以池中不必再設集泥裝置。39 加壓溶氣氣浮有全部進水加

16、壓，部分進水加壓和部分回流水加壓三種基本流程。 (1)全加壓溶氣氣浮流程40 (2)部分加壓溶氣氣浮流程41二、化學法除油 4.1乳化物及破乳 油田合油污水中由于有乳化劑的存在并攪拌激烈，油滴表面便形成了一層穩(wěn)定的薄膜，油和水不會完全分層，污水形成了不透明的乳狀掖。當分散的液滴是油滴時叫水包油型乳狀液(以O/W表示)，當分散的液滴是水滴時叫油包水型乳狀液(以W/O表示)。油田含油污水主要是水包油型乳狀液。42 乳狀液形成主要是由于下列原因 1)充分攪拌 2)污水中乳化劑的作用 表面活性劑、固體粉末 常用的破乳方法有： 1)化學法 加破乳劑、混凝劑或加酸、堿調整pH值等。 2)加熱法 水溫在70

17、-80時，可達到很好的破乳效果 3) 電泳法 乳化油在電場作用下，可中和油滴的負電荷壓縮雙電層，達到很好的破乳效果。 4)過濾法 對處理以粉末為乳化劑的乳化油尤為有效。 對油田含油污水處理最常用的最有效的方法是向水中投加絮凝劑進行破乳。43 4.2絮凝 目前常用的絮凝劑有無機多價金屬鹽類和高分子聚合物兩人類。前者主要有鋁鹽和鐵鹽，后者主要有聚丙烯酰胺等有機高分子化合物。 投加絮凝劑可以加速水中膠體顆粒絮凝成大顆粒。其作用機理的解釋有以下幾種： 壓縮雙電層與電荷中和作用 高分子絮凝劑的吸附架橋作用 絮凝的卷掃沉淀作用44 影響絮凝的因素 1)污水水質的影響 濁度、pH值、水溫及共存雜質 2)絮凝

18、劑的影響 絮凝劑種類、投加量和投加順序都會對絮凝效果產生影響 3)水力條件的影響 攪拌強度和攪拌時間 整個絮凝過程包括絮凝劑的配制與投加、混合、反應、沉淀幾個步驟。45 溶藥池 空氣攪拌溶藥設備46 機械攪拌溶藥設備4748 絮凝反應設備有機械攪拌和水力攪拌兩種。 機械攪拌反應池用隔板分為2-4格，每格裝一攪拌葉輪，葉輪有水平和垂直兩種。 水力攪拌反應池類型也較多，主要有隔板反應池、旋流反應池、渦流式反應池等。其中在污水處理中用的較多的是隔板反應池。 油田合油污水站不設單獨的反應構筑物，都是反應與沉淀合建在一座立式混凝除油罐內。反應部分有兩種： 1.旋流式中心反應筒 2. 渦流式中心反應筒49

19、5051 4.3化學氧化 化學氧化是指利用強氧化劑氧化分解污水中油和COD等污染物質以達到凈化污水的一種方法。 1.空氣氧化法 空氣氧化法以空氣為氧化劑，是一種簡單、經濟的處理方法。 2.濕式氧化法 濕式氧化是指高溫高壓下利用空氣氧化污水中有機物和還原性無機物；高溫指溫度大丁180，高壓是指壓力大于5MPa?，F(xiàn)在發(fā)展的超臨界濕式氧化，水的溫度在其臨界點以上，其操作壓力已達到43.8MPa。52 3.臭氧氧化法 4.氯氫化法 常用的含氯藥劑有液氯、漂白粉、次氯酸鈉、二氧化氯等。 5.H2O2氧化法 6.Fenton試劑氧化法 過氧化氫與催化劑Fe2+構成的氧化體系通常稱為Fenton試劑。H20

20、2和FeSO4按一定的比例混合得到氧化性極強的藥劑，處理含油石水時不僅有氧化作用，而且還有絮凝作用。53三、物理化學法除油 吸附法是用含有多孔的固體物質，使水中汕分和其他污染物被吸附在固體孔隙內而去除的方法。常用的吸附劑有活性炭和大孔吸附樹脂等。 活性炭是用木質、煤質、果殼(核)等含碳物質通過化學法活化或物理法活化制成的。它有非常多的微孔和巨大的比表面積，因而具有很強的物理吸附能力，能有效地吸附水中的油分和其他有機污染物。54 市售的活性炭有粉末活性炭、不定形顆?；钚蕴?、圓柱形活性炭、球形活性炭四種。 活件炭的特性 活性炭的物理特性主要指孔隙結構及其分布。在活化過程中晶格間生成的孔隙形成各種形

21、狀和大小的微細孔，因而構成巨大的吸附表面積，所以吸附能很強。良好活性炭的比表而積一般在1000m2/g，細孔一般總容積可達0.6-1.18mL/g，1.0-104nm。 活性炭的吸附能力以物理吸附為土，但也進行一些化學選擇性吸附，這是由于在制造過程中還形成部分表面氧化基團，使炭具有一定極性所致。55 活性炭吸附器 活性炭吸附器型式較多，按炭床形式可分為固定床、膨脹床和移動床三種。按水流方向可分為上向流式和下向流式，一般固定床多用下向流，而膨脹床為上向流，移動床可用上向流或下向流。按枝體承受的壓力可分為重力式和壓力式兩種。 固定床吸附裝置構造類似快濾池。當活性炭吸附污染物達到飽和時，把容器中失效

22、的活性炭全部取出，更換新的或再生的話性炭。56 膨脹床吸附裝置，水流自下而上通過炭層，使活性炭體積大約膨脹10。膨脹床內水流阻力增加緩慢，不需要領繁地進行反沖洗，因而具有校長時間連續(xù)運轉的優(yōu)點。但因炭層底郎污染嚴重，與下向流相比，活性炭的沖洗因難得多。 移動床有吸附劑連續(xù)移動和間歇移動兩種形式，通常的移動床是指間歇移動吸附裝置。水從上向流或下向流通過固定床炭層，運行一定時間后，停止進水，按與水流相反的方向將炭移動排出，排出量一般為總量的2-10，同時，把新的或再生的炭補充到炭層內。57 在實際生產中，目前廣泛使用的是固定床吸附裝置。壓力式吸附裝置的結構形式與壓力過濾器類似。它既可做成申純的吸附

23、器，也可與細濾料組合成吸附過濾器，兩者均可除去有機物，又可過濾右除懸浮固體。58四、生化法除油 在含油污水處理過程中，凈化污水的微生物主要是細菌、真菌、藻類、原生動物等。 BOD5和COD是污水生物處理過秤中常用的兩個水質指標，用BOD5COD值評價污水的可生化性是廣泛采用的一種最簡易的方法。在一般倩況下，BOD5COD值愈大，說明污水可生物處理性愈好59 4.1活性污泥法 活性污泥法是利用懸浮生長的微生物絮體處理含油污水的好氧生物的處理方法。這種生物絮體叫做活性污泥。它由好氧性微生物及其代謝的和吸附的有機物、無機物組成，具有降解水中油分和其他有機污染物的能力。60 各種活性污泥系統(tǒng) 1.普通

24、活性污泥法 以推流式曝氣池為核心 2.漸減曝氣法系統(tǒng)和逐步曝氣法系統(tǒng) 3吸附再生法系統(tǒng)61 4.2生物膜法 生物膜法屬于好氧生物處理方法，利用圍著固體介質表面的微生物來凈化有機物的，也稱為生物過濾法。 生物膜法具有以下兒個特點： 附著于固體表面上的微生物對污水水質、水量的變化有較強的適應性； 和活性污泥法相比，管理較方便； 由于微生物附著于固體表面，即使增殖速度慢的微生物也能生存，從而構成了穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)。高營養(yǎng)級的微生物越多，污泥量就越少。 一般認為生物過濾法比活性污泥法的剩余污泥量要少。62 根據(jù)生物膜與污水的接觸方式及接觸介質的種類，生物膜法可分為以下三類： 潤壁型生物膜法：污水和空氣沿

25、固定的或轉動的接觸介質表面的生物膜流過，如生物濾池和生物轉盤等。 浸沒型生物膜法：接觸濾料固定在曝氣池內，完全浸沒在水中，在鼓風曝氣作用下，依靠濾料上的生物膜凈化污水，如接觸氧化法； 流動床型生物膜法：使附著有生物膜的活性炭、砂等小粒徑接觸介質懸浮流動于曝氣池內。63 4.3生物濾池 生物濾他主要由濾料、池壁、池底、布水設備和排水系統(tǒng)組成。 生物濾池一般構造如圖64 常用的可動式布水裝置是旋轉布水器。它由進水豎管和可旋轉的布水橫管組成。豎管是固定不動的，它通過軸承和外部配水短管相連。橫管上開有布水小孔，可用電力驅動和水力驅動而旋轉。65 4.4塔式生物濾池 塔式生物濾池是一種池身較高、高負荷運

26、行的生物濾池。出于池身加高，需增大通風量，從而提高了濾池的處理能力。塔式濾池猶如幾個單層的普通生物濾池串聯(lián)運行。 塔式生物濾池一般采用焦炭、爐渣、碎石等作濾料。為了增大濾料表面積、提高處理能力、減少質量及造價，也可采用蜂窩狀、波紋狀的塑料人工濾料。人工濾料結構均勻，有利于布水和通風。由于輕質濾料的采用，使生物濾池平面尺寸可以擴大，由塔式向高層建筑發(fā)展。6667 4.5生物轉盤 生物轉盤又稱旋轉式生物反應器，它是由盤片、接觸反應槽、轉軸和驅動裝置等部分組成。盤片成組串聯(lián)在轉軸上，轉軸支承在半圓形反應槽兩端的支座上，距槽中水面10-25cm，由電機帶動旋轉。轉盤約有40浸沒在槽內的污水內。68 生物轉盤系統(tǒng)布置形式 生物轉盤系統(tǒng)污泥不需回流，其工藝流程比較簡單；它的布置形式一般分為單軸單級、單相多級和多軸多級。69 4.6厭氧生物處理 厭氧生物處理是在無氧的條件下，利用兼性菌和厭氧菌分解有機物的一種生物處理方法。厭氧生物處理技術適用于高濃度和中等濃度含油污水的處理。70 含油污水的厭氫生物處理方法 1.厭氧懸浮生長系統(tǒng)處理技術 1)厭氧接觸法 此法又稱厭氧活性污泥法71 2)升流式厭氧污泥床法(UASB法) 升流式厭氧污泥床法一般不適用與高濃度懸浮固體污水，進水的總懸浮固體應控制在500mg/L以下。72 2.厭氧附著生長系統(tǒng)處理技術 1)厭氧濾池 2)厭氧膨脹床和厭