一種含油乳化廢水的破乳除油方法
2023-05-28 03:28:36 1
專利名稱：一種含油乳化廢水的破乳除油方法
技術領域：
本發明涉及一種含油乳化廢水的處理方法，更具體地說是一種利用天然植物NCF與聚合氯化鋁復配的破乳除油方法。
石油煉製過程產生的廢水對人類賴以生存的水環境造成嚴重汙染。這種廢水的主要汙染物有油、硫化物、酚、酸、鹼、氨氮、氰化物及各種有機物。其中主要汙染指標的變化範圍為油60～8000mg/l、COD100～10000mg/l，硫化物1～70mg/l、酚15～150mg/l，PH5.0～14。它們主要來自原油及其加工過程所必須的添加劑、催化劑及各種化學藥品。煉油廢水深度乳化是其難以處理的原因之一，而乳化程度日益加深的原因是隨著原油的不斷開採，油質逐漸複雜，原油中所含表面活性物質增多。此外隨著石油煉製技術的發展，加工深度的提高，加入的助劑、催化劑種類日益增多，這些都促使了油類進一步分散，乳化程度的加深，油水混合體系穩定性增強。因此，破乳越來越成為含油乳化廢水處理的關鍵。
煉油廠產生的含油廢水是世界各國水環境主要汙染源之一。目前對這類乳化含油廢水的處理仍然是一個尚未完全解決的難題，為此，引起了國內外學者的關注，探索了各種破乳除油方法，以消除汙染，保護環境。當前破乳方法主要有兩大類物理方法和化學方法。化學方法是向乳化液中加入化學藥劑與乳化劑發生反應，使分散相凝聚變大，從而進行油水分離的一種手段。常用的藥劑有無機鹽混凝破乳劑、有機高分子絮凝劑和複合藥劑。(1)無機鹽混凝破乳劑主要有鋁鹽(如PAC、BAC、AS)和鐵鹽(如PFS、FS)，它們的破乳作用是由於其水解產物對水中油粒進行電中和，壓縮雙電層，降低ξ電位，破壞分散相液膜，使顆粒脫穩，從而使油水分離。但這類藥劑吸附架橋、纏繞卷掃的絮凝作用較差，其破乳效果不理想，不能處理深度乳化的含油廢水。(2)有機高分子絮凝劑(《石油化工環境保護》，1991.NO.1.P.7～8)主要是人工合成的高分子絮凝劑聚丙烯醯胺類(PAM)。這類高分子依靠其中的有機官能團與分散相液滴相互作用，相互吸附，產生了吸附架橋作用，從而使分散的油珠穿過水膜凝聚變大，從而使油水彼此分離。但是人工合成高分子絮凝劑價格昂貴、難以溶解、破乳效果尚不十分突出。(3)複合藥劑，這是一種把幾種化學性質不同的藥劑通過一定方法混合在一起作為一種藥劑使用如PHM-Y(《複合高分子絮凝劑PHM-Y處理含乳化油汙水的研究》，西安公路學院環境工程研究所，中國石化總公司洛陽煉油廠，1991.5)，實踐結果表明，複合藥劑的破乳除油效果雖有所改善，但其用於乳化廢水效果仍然較差，除油率為70%，COD去除率為50%，而且投藥量為70～100mg/l，廢水處理成本高，適應性差，尚難以推廣使用。
本發明目的是提供一種具有破乳完全，除油效果好，處理成本低的破乳除油方法。
本發明是這樣來實施的，在攪拌的條件下，向含油廢水中加入預先配製好的鋁鹽類混凝劑溶液，待混合反應完全後，再加入預先配製好的天然植物絮凝劑NCF溶液，經充分混合反應後，廢水中的油、有機物及其他汙染物會很快變為絮體上浮或下沉而被除去。
NCF是一種由高分子天然植物加工而成的物質，它具有絮凝作用，但它與人工合成的高分子絮凝劑(如PAM類)不同，其中包含的有機官能團的種類比人工合成的多，這些官能團包括了羧基、羰基、羥基、磺酸基、黃原酸根等，尤其是一些親油性的官能團是PAM所沒有的。NCF的分子量分布範圍(103～105)也比PAM類寬。這些特性決定了NCF絮凝劑比人工合成類具有更強的破乳除油能力。此外NCF比PAM更易溶解，使用更為方便，價格也便宜，其價格僅為PAM的1/5～1/10，因而更易為工業所接受。
鋁鹽類混凝劑由於具有較強的中和油水界面電荷、壓縮雙電層、降低ξ電位、減少乳化液中的水膜厚度的作用，因而產生破乳除油效果，被用於廢水處理。但是它與油的親合力、吸附架橋作用及形成礬花的卷掃作用差，尤其在油和水的乳化體系中，它與油的親合力遠遠低於天然植物類高分子絮凝劑。儘管鋁鹽類混凝劑可以使油珠間水膜變薄，範氏作用力增強，但是它仍然不能使分散的細小油珠穿過水膜而相互凝聚，因而限制了除油效率的提高，破乳作用的增強。當在油水乳化體系中加入含有親油性的官能團的天然植物絮凝劑後，這些高分子的有機官能團與油的親合力遠遠超過無機鹽，它可以穿過水膜，在經過了電中和以及壓縮了雙電層的油珠與油珠之間吸附架橋，使細小油珠迅速凝聚變大而與水分離，達到破乳除油的目的。此外，當天然植物類絮凝劑存在時形成的礬花顆粒大，活性強，卷掃作用明顯，也促使了絮體與水的分離。這種使用天然植物(NCF)作絮凝劑與鋁鹽類混凝劑配合所產生的協同效應比單獨使用混凝劑或人工合成高分子絮凝劑具有難以達到的技術效果。如果把天然高分子絮凝劑NCF與混凝劑直接混合復配後加入乳化液中，也得不到現有的效果，因為高分子絮凝劑絕大多數為陰離子型，混凝劑絕大多數為陽離子型，當它們直接混合時，會發生電中和以及各種化學反應，會使藥效降低，從而降低了破乳除油效果。而本發明是採用前後單獨加入混凝劑和絮凝劑，使兩種藥劑分別充分發揮作用，因而進一步提高破乳除油效果。一般在攪拌充分混合的情況下加入混凝劑1～6分鐘後，即可加入NCF絮凝劑。
本發明採用的混凝劑主要是可溶性鋁鹽，有聚合氯化鋁(PAC)、鹼式氯化鋁(BAC)、硫酸鋁(AS)。
對於含油量為6～8000mg/l、COD為100～10000mg/l、硫化物為1～70mg/l、酚為15～150mg/l、PH5.0-14的廢水中，投入NCF為15～25mg/l、混凝劑為25～50mg/l。
本發明的破乳除油方法不僅保留了混凝劑方法的工藝流程簡單、設備簡易、操作簡便等優點，而且它具有破乳除油效果好、易於固液分離、能降低廢水中COD、硫化物、酚等其它汙染物的優點。該方法不僅適用於煉油廠廢水處理，而且也適用於食品、機械等其他行業的含油廢水處理。
實施例1(1)取滄州煉油廠1000ml原油淨化含油廢水，其中含油2500mg/l、COD7530mg/l;
(2)投加濃度為10%的聚合氯化鋁(PAC)溶液0.5ml至廢水中，攪拌1分鐘，使溶液混合充分;
(3)加入2.5%濃度的NCF水溶液1ml至(2)的水溶液中攪拌2分鐘，靜置20分鐘，其清液即為除油後的淨化水。
取淨化水化驗，其中油含量＜25mg/l、COD＜1882.5mg/l，油去除率＞99%、COD去除率＞75%。
實施例2(1)取滄州煉油廠電脫鹽含油廢水1000ml，其中含油1458.3mg/l、COD10375mg/l、溫度50℃，(2)加入濃度為10%的聚合氯化鋁(PAC)溶液0.6ml至廢水中，攪拌1分鐘，使混合充分，反應完全;
(3)加入2.5%濃度的NCF溶液1ml於(2)的溶液中，攪拌2分鐘，靜置20分鐘，其澄清液即為除油後的淨化水。
取淨化水化驗，其中含油量＜40.1mg/l、COD＜565.9mg/l，除油率＞97%、COD去除率＞94.5%。
實施例3(1)取滄州煉油廠總排汙水1000ml，其中含油924.3mg/l，COD2441.3mg/l，硫化物13.1mg/l，PH10.2;
(2)加入濃度為10%的聚合氯化鋁(PAC)溶液0.4ml至廢水中，攪拌1分鐘使之混合充分，反應完全;
(3)加入2.5%濃度的NCF溶液1ml於(2)的溶液中，攪拌2分鐘，靜置20分鐘，其澄清液即為除油後的淨化水。
取淨化水化驗，其中油含量＜27.1mg/l、COD＜545.3mg/l、硫化物＜1.7mg/l，油去除率＞97%、COD去除率＞77.6%，硫化物去除率＞87%。
實施例4(1)取滄州煉油廠電脫鹽廢水進行動態實驗，流量控制為300l/h，其中平均含油量為4784.9mg/l、COD8732.4mg/l、硫化物15.14mg/l，溫度60℃，PH6.0～6.5;
(2)在第一反應池中加入配製濃度為5%的聚合氯化鋁(PAC)溶液0.24l/h，停留時間為6分鐘，反應池中用攪拌器攪拌使之混合充分，反應完全;
(3)在第二反應池中加入配製濃度為2.5%的NCF溶劑0.24l/h，池中用攪拌器攪拌使溶液混合充分，反應完全，溶液在反應池中停留5.5分鐘，進入氣浮池，
(4)溶液在氣浮池進行固液分離，在氣浮池水力停留時間為1小時。
從氣浮池取出水樣分析，其中油平均含量＜126.8mg/l、COD＜1229.5mg/l、硫化物1.63mg/l，油去除率＞97%、COD去除率＞85%、硫化物去除率＞89%。
實施例5(1)取滄州煉油廠總排汙水進行動態實驗，流量控制為300l/h，其水質為油含量平均為342.56mg/l、COD1357.88mg/l、硫化物25.68mg/l、PH7.6～8.0、水溫為35℃;
(2)在攪拌條件下向第一反應池中加入濃度為5%的聚合氯化鋁(PAC)溶液0.24l/h，第一反應池水力停留時間為6分鐘，進入第二反應池;
(3)在攪拌條件下向第二反應池中加入濃度為2.5%的NCF溶液0.24l/h。第二反應池水力停留時間為5.5分鐘，進入氣浮池;
(4)溶液在氣浮池進行固液分離，氣浮池水力停留時間為1小時。
從氣浮池取水樣分析，其中油平均含量＜33.3mg/l、/COD＜336.7mg/l、硫化物＜4.69mg/l。油去除率＞90%、COD去除率＞75%、硫化物去除率＞81%。
由上述實施例可見，用本發明處理煉油廠含油乳化廢水，破乳效果好，油去除率＞90%、COD去除率＞75%，硫化物去除率＞80%。並且本發明投藥量少，NCF僅需15～25mg/l，PAC投加量只需25～50mg/l，大大降低了處理成本。
權利要求
1.一種含油乳化廢水的破乳除油方法，該方法是在含油廢水中加入水溶性鋁鹽混凝劑，其特徵在於混凝劑反應完全後，再加入天然植物絮凝劑NCF，在加入混凝劑與絮凝劑時，溶液要攪拌充分。
2.如權利要求1所述的破乳除油方法，其特徵在於混凝劑為水溶性鋁鹽類，如聚合氯化鋁、鹼式氯化鋁、硫酸鋁、明礬。
3.如權利要求1所述的破乳除油方法，其特徵在於含油廢水的汙染指標為油含量為60～8000mg/l，COD100～10000mg/l，硫化物1～70mg/l，酚15～150mg/l，PH5.0～14時加入混凝劑量為25～50mg/l，NCF15～25mg/l。
4.如權利要求1所述的破乳除油方法，其特徵在於混凝劑加入含油廢水1～6分鐘後，再加入天然植物絮凝劑NCF。
全文摘要
本發明涉及一種天然植物絮凝劑NCF破乳除油方法，該方法是在含油乳化水中先加入混凝劑待反應完全，再加入天然植物絮凝劑NCF。由於天然植物絮凝劑包含的有機官能團豐富，其結構與石油中有機物結構相近，相互親合力強，易穿過水膜，在油珠之間吸附架橋，因而與混凝劑分別加入含油廢水後，可以大大提高破乳除油率，同時還具有去除水中懸浮物、硫化物、酚類等有害雜質。該方法試劑耗量少，所以成本也大大降低，適合於各種行業的含油廢水的處理。
文檔編號C02F1/40GK1067029SQ9210419
公開日1992年12月16日 申請日期1992年6月10日 優先權日1992年6月10日
發明者宋乾武, 陳瑞欽, 韓西海, 陳英瑞, 李菊芬, 李廷君, 張錫輝, 王英, 劉申伯, 趙國華, 趙興利, 沈志剛, 唐豔君, 楊連升 申請人:核工業第二研究設計院, 中國石油化工總公司滄州煉油廠