[发明专利]含油废水净化方法、系统

说明书

技术领域

本发明涉及含油废水的净化领域，具体地，涉及一种含油废水净化方法和系统。

背景技术

在水处理领域中，通常需要进行气浮曝气环节，以通过气泡将水中的杂质携带至水面以便清理，从而实现净化污水的目的。例如在含油废水的净化领域中，需要对废水进行气浮曝气来实现废水的净化。

通常，含油废水的来源很广，其中工业上主要有石油工业的炼厂含油废水、石油勘探开发采油废水、冶金、钢铁厂、冷轧厂废水、油轮压舱水、机电和机械加工的乳化油废水、以及餐饮业、食品加工业等。往往，工业含油废水量非常大，成分也复杂。以我国炼油厂为例，由于炼制重质油多，且工艺复杂，每加工1吨原油产生0.7～3.5吨含油废水。据统计，2013年我国炼油生产能力达每年5亿吨，按此产量计算出含油废水可达3.5～17.5亿吨。含油废水对环境造成的危害也越来越大，严重威胁到动植物、甚至人类的生命健康。

其中，炼厂“焦化”含油废水是一种典型的高污染、难降解的有机物工业废水。通常，由于该类废水轻质油份含量高，乳化严重(油含量可达2％以上)，恶臭气体极易挥发，在实际生产中对采用生化处理工艺的冷焦水处理系统造成了严重污染。截止2012年8月底，我国仅石油炼化行业延迟焦化装置每年含油废水排放量就达到近千万吨。目前，国内对这部分高浓度废水的处理技术还不成熟，其不达标排放不仅直接制约着焦化装置的稳定运行，还会对环境造成严重污染，直接威胁到人类的健康。因此，如何处理焦化装置含油废水是困扰各大炼厂的一个难题，已受到越来越多的炼厂重视。

然而，在现有技术中，现有的气浮装置，往往设有溶气罐、空压机、稳压罐、回流泵、溶气释放头，占地面积大，工程造价及运行费用高，操作维护复杂，能耗高。并且该装置所发生出来的气泡尺寸大，在水中的滞留时间短携带杂质能力弱，从而造成实际工业应用除油效果不佳。

为了提升气浮曝气环节中净化污水的效果，现有的水处理技术中还应用了一种微纳米气泡，公知地，通常把存在于水里的直径在十到几十微米(um)的气泡叫做微米气泡，把大小在数百纳米(nm)以下的气泡叫做纳米气泡，可以把存在于双方中间的气泡混合状态称为微纳米气泡。这种小到十微米以下的微纳米气泡在曝气气浮环节中，其物理、化学性质都将发生根本性变化。具体如下：

1)悬浮物吸附能力强

微纳米气泡界面周围的电荷离子会形成双电层，气泡表面有带负电的表面电荷离子如OH-等，其对污水中的油类、悬浮物等物质具有很强吸附作用。

2)停留时间长、稳定性好

微纳米气泡在水中停留时间足够长，能够充分与水中杂质混合并将其携带至水面。对于微纳米气泡来说，体积越小的气泡在水中的上升速度就越慢。例如：气泡直径为1mm的气泡在水中上升的速度为6m/min，而直径为10μm的气泡在水中的上升速度为3mm/min，后者是前者的1/2000。一方面，气泡上升的速度慢，使气泡在水中停留时间长。另一方面，因为纳米气泡表面到周围的电荷会形成双电层，其电势差用ζ电位表示。气泡的体积越小则界面处产生的ζ电位越高。相应地让气泡内的气体散逸得以抑制，提高了气泡在水中的稳定性，也使存在水中时间长。

3)表面积大，传质效率高

从理论上讲，随着气泡直径的缩小，气泡界面的比表面积也随之增大，如直径1mm的气泡分散成直径100nm的微气泡，其表面积可增大10000倍。这种表面积的增大使气液界面的接触面积迅速增大，提高气液传质效率。另外，微气泡界面的表面张力对内部气体产生了压缩作用，使得微气泡在上升过程中不断收缩并表现出自身增压效应。这种自身增压效应随着气泡直径减小的作用效果更明显，最终内部压力达到一定极限值而导致气泡界面破裂消失，使气液界面处传质效率得到持续增强。例如，在氧化沟多孔扩散曝气工艺中，大气泡(mm级)的氧传质率为：10～20mg/L，中气泡的氧传质率为：20～30mg/L，小气泡(μm级及以下)的氧传质率为：40～60mg/L。

因此，将微纳米气泡应用在曝气气浮工艺中，能够大幅提高水中杂质的清除率。近年来，微纳米气泡气浮技术广泛适用于含油废水处理、氧化沟充氧、化学反应装置、鱼贝类养殖等各种工业领域。然而，现有技术中产生气泡方式虽多(见下述)却均存在各种问题，实用性不足。

1)电解法

电解法产生微气泡是向水中通入5～10V的直流电，从而产生微小气泡(直径多在18～90μm之间，阴极产生H2，阳极产生O2)。电解法是最近几年水处理领域出现的新方法，具有适应废水范围广，设备简单、管理方便、能部分提高水中溶解氧等优点。但能耗高，电极板易结垢。