專利名稱：懸浮污水用凍融處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及污水處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前在化工領(lǐng)域，存在很多組分復(fù)雜的懸浮污水，也稱為乳化污水，其中不但包含重金屬，還含有有機(jī)物、不易降解的有機(jī)物和無機(jī)物，尤其是原油生產(chǎn)、煉制過程中會產(chǎn)生的大量含油污泥。含油污泥基本分為三類，I)在油田開采特別是油井采油生產(chǎn)和井下作業(yè)施工過程中，部分原油防噴或被油管、抽油桿、泵及其它井下工具攜帶至地面或井場，這些原油深入地面土壤，形成落地油泥。2)在原油生產(chǎn)，運(yùn)輸?shù)倪^程中，由于自然沉降，各種脫水罐,儲油罐,污油罐等底部會堆積大量油泥,形成罐底油泥。3)煉油廠產(chǎn)生的隔油池底泥，溶氣浮選浮渣和剩余活性污泥等，合稱為煉廠油泥，其中浮選浮渣最多，約占煉廠油泥總量的80%。其中最大的問題就是罐底油泥，據(jù)統(tǒng)計(jì)每儲運(yùn)90000立方米的原油，平均會產(chǎn)生2000立方米的罐底油泥。含油污泥成分復(fù)雜，一般由水包油(0/W)、油包水(W/0)及懸浮固體組成，是一種較穩(wěn)定的懸浮乳狀液體系。污泥顆粒細(xì)小，呈許寧體狀。油、水密度差小，含水量高，一般在40%-90%之間(重量百分比)，且充分乳化，粘度較大難以沉降。污泥顆粒穩(wěn)定性差，容易腐敗和產(chǎn)生惡臭，污染空氣，在生產(chǎn)機(jī)環(huán)保中具有極大的危害性。含油污泥的水合性和帶電性形成了穩(wěn)定的分散狀態(tài)。一層或幾層水附于顆粒表面，阻礙顆粒相互結(jié)合。同時(shí)污泥顆粒一般都帶負(fù)電，所以其中大多數(shù)顆 粒相互排斥，其中的含水一般分為四種，游離水、絮體水、毛細(xì)水、離子水，含油為三種，浮油、乳化油、溶解油等。這都是含油污泥粘度大、難于脫水的原因。含油污泥具有含水量高、含油量大以及含有其它有害物質(zhì)的特點(diǎn)，直接堆放或排出，會造成對環(huán)境的污染，而且也是資源浪費(fèi)。目前處理含油污泥的方法有焚燒，熱解吸，溶劑萃取，生物處理，熱化學(xué)清洗等方法，在實(shí)際操作過程中，需要兼顧環(huán)境保護(hù)和資源回收，當(dāng)油泥的含油量超過8%時(shí)，回收的資源價(jià)值超過工程運(yùn)行的費(fèi)用，才能產(chǎn)生直接的經(jīng)濟(jì)效益。其中只有熱化學(xué)清洗法已成為一種較成熟的處理方法，但是在其原料的適應(yīng)性、基質(zhì)無害化方面仍有待改進(jìn)。對含油污泥的處理需要經(jīng)濟(jì)合理、無害化的處理方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所解決的技術(shù)問題是提供一種無害化的應(yīng)用于懸浮污水處理的凍融處理方法。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，懸浮污水用凍融處理方法，包括以下步驟a、將懸浮污水放入容器內(nèi)進(jìn)行冷凍，冷凍溫度為_8°C至_24°C，冷凍時(shí)間為4_10小時(shí)；b、將冷凍后的懸浮污水進(jìn)行融解，融解溫度為20°C至25°C ；C、沉積于容器底部的泥相分離出污水體系，將浮于污水表面的有機(jī)組分分離出體系。步驟a中的冷凍溫度為-12°c至-20°c，優(yōu)選為-16°c。步驟a中的冷凍時(shí)間為4-10小時(shí)，優(yōu)選冷凍時(shí)間為8小時(shí)。將步驟a中的懸浮污水進(jìn)行預(yù)處理，使其含水量重量百分比為60%_80%。所述含水量的重量百分比為70%。還包括步驟d，將步驟d中的分解出的污泥加入清水，重復(fù)步驟a、步驟b、步驟C。對凍融處理后的污泥進(jìn)行二級凍融處理，進(jìn)一步降低污泥殘油率。本發(fā)明的有益效果是冷凍法來分離含油污泥中的組分，達(dá)到凈化和濃縮的目的，不論作為核心處理單元還是作為其他如焚燒，萃取，蒸餾等單元的預(yù)處理，都可發(fā)揮有效作用，尤其是冷凍不破壞原組分的化學(xué)結(jié)構(gòu)，有可能純化分離出有用的成分，比較符合環(huán)境工程與資源回收兼顧的要求。


圖1為冷凍溫度與土壤殘油率對照圖。圖2為冷凍時(shí)間與土壤殘油率對照圖。圖3為融化時(shí)間與土壤殘油率對照圖。圖4為含水量與土壤殘油率對照圖。
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圖5為一級凍融、二級凍融的處理效果對比圖。
具體實(shí)施例方式
由于油泥是由水、石油、固體物質(zhì)和溶解性鹽類組成的乳化混合物，在冰結(jié)過程中將比較潔凈的冰相移出體系，則可以實(shí)現(xiàn)原體系的破乳分相，達(dá)到濃縮和水相的凈化等目的。由于油相的冰點(diǎn)比水相低很多，而且油相的比重也一般小于水相，所以，在油、水、泥、冰共存的體系中，采用使冰相懸浮的技術(shù)操作，有可能促使油相浮于表面，泥相沉于水底，冰相經(jīng)過濾或捕撈移出體系，從而實(shí)現(xiàn)組分分離。在冷凍和融化過程中需要根據(jù)相變的規(guī)律和條件，采用適當(dāng)?shù)目刂拼胧┦狗蛛x的目的能夠?qū)崿F(xiàn)。通過物理冷凍、融化的方法降低各界面的表面張力，促進(jìn)石油從土壤、水中分離出來。a、將懸浮污水放入容器內(nèi)進(jìn)行冷凍，冷凍溫度為_8°C至_24°C，冷凍時(shí)間為4_10小時(shí)；b、將結(jié)晶冰體分離出污水體系，沉積于容器底部的泥相分離出污水體系，將浮于污水表面的有機(jī)組分分離出體系；C、將b步驟中分離出的冰體進(jìn)行融解，融解溫度為20°C至25°C。以14kg的罐底油泥樣品為例，油泥密度為1. 14X 103kg、m3，其組分為，以下組分均指質(zhì)量百分比，油39. 3%,7jC 50. 62%,固體9. 98%。合適的冷凍溫度對凈化土壤和回收石油十分關(guān)鍵，圖1所示為冷凍溫度與殘油率對照圖，由于存在油包水的乳化結(jié)構(gòu)，使得溶液的冰點(diǎn)從零度降低至-4°C，從-4°C開始，隨著冷凍溫度的降低，土壤中的殘油率也會降低，冷凍溫度優(yōu)選油泥_8°C至-24°C，-8°C能夠使處理后土壤中的殘油率達(dá)到10. 5%，-24°C能夠使處理后土壤中的殘油率降低到7. 9%。其中溫度達(dá)到-16°C時(shí)，殘油率降至5.6%，溫度繼續(xù)降低時(shí)，殘油率反而有所升高，這是由于在冷凍過程中，隨著冰晶體的形成，油分子逐漸被油水乳化體系及油水土乳化體系排除，實(shí)現(xiàn)破乳，但當(dāng)溫度過低時(shí)，冰晶形成過快，油分子來不及脫離乳化結(jié)構(gòu)從而使殘油率有所提升。從能耗低、可操作性方面考慮，優(yōu)選_12°C至_20°C的冷凍范圍，_12°C時(shí)土壤殘油率質(zhì)量百分比為7. 8%，_20°C時(shí)土壤殘油率質(zhì)量百分比為6. 9%。其中冷凍時(shí)間的影響也至關(guān)至關(guān)重要，如圖2所示，隨著冷凍時(shí)間的增長，殘油率明顯減小，隨著時(shí)間的延長，油包水及水包油的交叉乳化液以及土壤膠體中有越來越多水形成冰晶結(jié)構(gòu)，將油分子從原有體系中排出。冷凍4小時(shí)，殘油率降低為13. 9%, 5小時(shí)后降低為9. 8%，6小時(shí)后降低為7. 6%，7小時(shí)后降低為6. 1%，當(dāng)冷凍時(shí)間為8h時(shí)，殘油率降至
4.1%，然后隨著時(shí)間的延長，殘油率并無明顯下降，從效率、能耗方面考慮，冷凍時(shí)間為8小時(shí)最佳。融解溫度的不同，對土壤殘油率的影響并不明顯，如圖3所示，從10°C到35°C殘油率均在15%至16%之間徘徊，從能耗角度考慮，融解溫度為20°C至25°C較為合適。油泥含水量也對處理后土壤含油率有一定影響，由于含水率價(jià)高時(shí),水滴體積較大，過冷效應(yīng)影響減小，凝固點(diǎn)下降不大，冷凍效果明顯。但如果含水率過大，有造成資源浪費(fèi)，橫梁能耗及殘油率，油泥的含水量調(diào)至70%較為合適。如圖3所述，含水率為70%時(shí)，凍融后土壤的殘油率為2. 7%，持續(xù)增加含水率并未使殘油率有明顯的下降。為了進(jìn)一步凈化土壤、回收原油，可以對經(jīng)過凍融處理的土壤，也即污泥，進(jìn)行二級凍融處理，也就是在此加入清水，重復(fù)步驟a、步驟b、步驟C，調(diào)節(jié)油泥含水量為70%，可使二級凍融處理后的土壤殘油率降至0. 5%,接近農(nóng)用污泥排放標(biāo)準(zhǔn)，如圖5所示。未處理時(shí)，該14kg的油泥熱值為15347. 2kJ/kg，經(jīng)凍融法分離回收后的石油熱值達(dá)到38424. 5kJ/kg,具有較高 的利用價(jià)值。
權(quán)利要求
1.懸浮污水用凍融處理方法，包括以下步驟a、將懸浮污水放入容器內(nèi)進(jìn)行冷凍，冷凍溫度為_8°C至_24°C，冷凍時(shí)間為4-10小時(shí)；b、將冷凍后的懸浮污水進(jìn)行融解，融解溫度為20°C至25°C；C、沉積于容器底部的泥相分離出污水體系，將浮于污水表面的有機(jī)組分分離出體系。
2.如權(quán)利要求1所述的懸浮污水用凍融處理方法，其特征在于步驟a中的冷凍溫度為-12。。至-20。。。
3.如權(quán)利要求2所述的懸浮污水用凍融處理方法，其特征在于步驟a中的冷凍溫度為-16。。。
4.如權(quán)利要求1所述的懸浮污水用凍融處理方法，其特征在于步驟a中的冷凍時(shí)間為4-10小時(shí)。
5.如權(quán)利要求4所述的懸浮污水用凍融處理方法，其特征在于步驟a中的冷凍時(shí)間為8小時(shí)。
6.如權(quán)利要求1所述的懸浮污水用凍融處理方法，其特征在于將步驟a中的懸浮污水進(jìn)行預(yù)處理，使其含水量重量百分比為60%-80%。
7.如權(quán)利要求6所述的懸浮污水用凍融處理方法，其特征在于所述含水量的重量百分比為70%。
8.如權(quán)利要求7所述的懸浮污水用凍融處理方法，其特征在于還包括步驟d，將步驟 d中的分解出的污泥加入清水，重復(fù)步驟a、步驟b、步驟C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種懸浮污水用凍融處理方法，包括以下步驟a、將懸浮污水放入容器內(nèi)進(jìn)行冷凍，冷凍溫度為-8℃至-24℃，冷凍時(shí)間為4-10小時(shí)；b、將冷凍后的懸浮污水進(jìn)行融解，融解溫度為20℃至25℃。c、沉積于容器底部的泥相分離出污水體系，將浮于污水表面的有機(jī)組分分離出體系。通過冰結(jié)過程中將比較潔凈的冰相移出體系，實(shí)現(xiàn)原體系的破乳分相，促使油相浮于表面，泥相沉于水底，冰相經(jīng)過濾或捕撈移出體系，從而實(shí)現(xiàn)組分分離。在冷凍和融化過程中根據(jù)相變的規(guī)律和條件，采用適當(dāng)?shù)目刂拼胧?，適用于懸浮污水的處理，尤其是含油污泥的處理。
文檔編號C02F1/22GK103043838SQ20121057404
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月26日
發(fā)明者李文霞, 王棟, 張華振 申請人:大連春興科技股份有限公司