[发明专利]一种多物理场协同的含油污水处理方法和装置

说明书

本发明提供一种多物理场协同的含油污水处理方法和装置，利用前处理单元进行分散态油滴、粒径3μm乳化油滴以及悬浮物的脱除，前处理单元包括旋流模块、紧凑微气浮模块、第一介质聚结模块、多介质过滤模块的单一或组合；利用深度处理单元进行粒径0.1～3μm微小乳化油滴的深度脱除，深度处理单元为电‑介协同强化破乳模块。本发明的方法适应于高乳化、高含悬的含油污水的深度净化处理，对乳化油滴、悬浮物的分离精度分别为0.1μm、0.2μm；抗物料波动性强，针对油含量不高于50000mg/L、悬浮物含量不高于500mg/L的含油污水进料，处理后的净化水中的油含量可低至5mg/L，悬浮物含量可低至5mg/L。本发明方法为物理法破乳，可实现化学药剂近零消耗，污油资源回收利用。

技术领域

本发明属于油类污水处理的环保领域，具体涉及一种多物理场协同的含油污水处理方法和装置，针对高乳化、高含悬的含油污水处理，尤其适用于油气开采、石油化工、煤化工等行业生产中会产生的高乳化含油污水的深度净化处理。

背景技术

在石油开采、石油化工、煤化工、钢铁冶金等行业生产中会产生大量的高乳化含油污水，属于典型的O/W乳状液(油滴粒径0.1～10μm)，乳状液中的油滴微小且多伴有表面活性物、悬浮物等杂质，破乳除油困难，是含油污水处理中的重点和难点。例如，目前国内油田普遍采用化学驱强化采油技术和酸化、压裂等增产措施，使采出液中O/W乳状液的比重持续增高，导致传统采出水除油技术的处理效果显著下降，O/W乳状液的深度除油已成为限制国内油田深度挖掘产能面临的瓶颈性难题之一。

当前处理O/W乳状液普遍依赖投加破乳剂的化学方法进行破乳，并配合斜板、旋流、气浮等传统设备进行分离，存在药耗高、占地大、污油回收性差、产生油泥二次污染等问题，且随水质变化药剂更换频繁、普适性差。物理法破乳因具有普适性强、污油回收性好、无二次污染的优点，逐渐得到研究者的重视，目前主要分为两类：一类是通过施加电、超声、微波、热、离心等外能量场进行破乳，主要存在装置复杂、效率低、能耗高等问题，难以大规模应用；另一类是利用聚结介质的结构及表面润湿性进行破乳，装置简单、能耗低，但存在分离深度不足的问题。现有技术都存在各自的缺点和不足，难以满足绿色高效的O/W乳状液处理需求，迫切需要设法强化分离，在此背景下，发展外能量场(本发明中为电场)与介质聚结协同强化的物理法破乳除油新技术，对实现化学药剂近零消耗，提升含油污水处理与资源化水平具有重要意义。

长期以来，虽然电破乳技术在油包水型(W/O)乳状液的破乳脱水领域(如原油的电脱水、电脱盐)已得到广泛的研究与应用，但与此不同，由于水相具有导电性、易电解，电能在水溶液中容易耗散，若在O/W乳状液中施加如W/O乳状液原油脱水体系的几kV/cm的高强度电场，将导致击穿、爆沸，因此传统上认为用电场来分离O/W乳状液难以实现。目前在O/W乳状液处理中，与施加电场有关的应用皆为电化学处理技术，如电絮凝法常以金属铝或铁作为可溶性阳极，阳极电解后产生大量氢氧化物絮凝剂，阴极产生稳定的气泡，通过絮凝与气浮的结合处理含油污水，但普遍存在电极耗量大、产泥量大等问题。而直到近些年来，直接施加电场对O/W乳状液破乳除油方面才开始起步研究，相关研究很少。但可得出如下共性结论：一方面，在适宜的电场条件作用下，O/W乳状液中的油滴具有复杂的电流体动力学(EHD)运动响应特性，说明施加电场是强化及调控微小油滴迁移、聚集的一种可行方法；另一方面，油滴只有经EHD运动聚集浓缩后在电极附近才能发生破乳，迁移距离长、破乳缓慢，导致单独电场破乳的除油效果较差。

介质聚结除油技术利用介质的润湿性表面为油滴聚结提供场所，油滴在流动过程中被介质捕获并聚结长大，实现分离，此类技术在含油污水预处理中发挥着重要作用，但难以适用于高乳化含油污水的深度处理，主要原因是受水流体粘性绕流的制约，微小油滴(特别3μm油滴)与介质表面难以发生碰撞。

发明内容

从高乳化含油污水绿色高效处理的实际需求出发，本发明提供了一种以电-介协同强化O/W乳状液深度破乳为核心的多物理场协同的含油污水处理方式，具体为一种多物理场协同的含油污水处理方法和装置，以克服当前普遍依赖投加化学药剂破乳的处理方法的不足。