申请日2017.12.19
公开(公告)日2018.05.01
IPC分类号C02F9/12; C02F101/32
摘要
本发明公开了一种磁混凝及催化氧化一体化的含油污水处理系统及处理方法。该系统包括依次连接的第一混合池、第二混合池、第三混合池、第一沉淀池、第一反应池、第四混合池和第二沉淀池;还包括混凝剂加药罐、磁性粉体加注罐、絮凝剂加药罐、氧化剂加注装置，以及分别与第一、二沉淀池相连的磁分离装置，磁分离装置的一出口分别连接磁性粉体加注罐并经由清洗器连接第一反应池;另一出口与污泥脱水机相连，第一、二沉淀池均设置有出水口及排泥渣口。本发明还公开了用上述处理系统处理含油污水的方法，该处理方法可同时发挥磁混凝分离及催化氧化作用，实现含油污水中复杂难降解污染物的高效一体化处理，保证出水。
权利要求书
1.一种磁混凝及催化氧化一体化的含油污水处理系统，包括依次连接的第一混合池、第二混合池、第三混合池、第一沉淀池、第一反应池、第四混合池和第二沉淀池;还包括与第一混合池相连的混凝剂加药罐、与第二混合池相连的磁性粉体加注罐，与第三混合池及第四混合池分别相连的絮凝剂加药罐、与第一反应池相连的氧化剂加注装置，以及分别与第一沉淀池及第二沉淀池相连的磁分离装置，所述的磁分离装置的一出口分别连接磁性粉体加注罐并经由清洗器连接第一反应池;所述的磁分离装置的另一出口与污泥脱水机相连，所述的第一沉淀池及第二沉淀池均分别设置有出水口及排泥渣口，所述的排泥渣口与磁分离装置相连，且所述排泥渣口外部设有外加磁场。
2.根据权利要求1所述的含油污水处理系统，其特征在于，所述的第一混合池、第二混合池、第三混合池、第一反应池以及第四混合池中均装置有机械搅拌设备。
3.根据权利要求1所述的含油污水处理系统，其特征在于，所述的混凝剂加药罐中的混凝剂为具有反相破乳及净水功能的有机及无机药剂。
4.根据权利要求1所述的含油污水处理系统，其特征在于，所述的混凝剂为聚季铵盐、聚合氯化铝或聚合硫酸铁。
5.根据权利要求1所述的含油污水处理系统，其特征在于，所述的磁性粉体加注罐存储的磁性粉体为具有磁响应性及催化活性的、粒度在纳米至微米级的可分散颗粒。
6.根据权利要求1所述的含油污水处理系统，其特征在于，磁性粉体为铁的氧化物及氢氧化物;或是铁与镉、钴、镍、铜、锌、锰、银共同构成的氧化物及氢氧化物合金。
7.根据权利要求1所述的含油污水处理系统，其特征在于，所述的絮凝剂加药罐中的絮凝剂为聚丙烯酰胺及其衍生物。
8.根据权利要求1所述的含油污水 处理系统，其特征在于，所述氧化剂加注装置内的氧化剂为氧气、臭氧、双氧水、过硫酸盐、氯气、次氯酸盐和二氧化氯中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的含油污水处理系统，其特征在于，所述磁分离装置包括高速剪切机及高梯度磁分离器，所述的高梯度磁分离器的磁场背景强度在1000高斯以上。
10.一种用权利要求1所述的磁混凝及催化氧化一体化的含油污水处理系统处理含油污水的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
含油污水进入第一混合池，与混凝剂充分混合形成小絮体，进入第二混合池，与加注的磁性粉体作用，小絮体聚集增大，随后含絮体污水进入第三混合池，在加注的絮凝剂作用下，絮体充分聚并增大成为含磁性粉体的矾花;进一步含磁性矾花的污水进入第一沉淀池，在1000高斯以上外加磁场的作用下快速沉降，实现固液分离，沉降得到的含磁性粉体的污泥进入磁分离装置，磁性粉体被回收经清洗器后，进入第一反应池;磁性粉体回收后的污泥进入污泥脱水机脱水;第一沉淀池分离得到经初步处理的污水进入第一反应池，与清洗后磁性粉体和加注的氧化剂充分接触;氧化剂在磁性粉体催化下快速氧化分解水中残留的有机污染物;经催化氧化深度处理后的水携带磁性粉体进入第四混合池，与加注的絮凝剂充分混合作用形成磁性絮体;深度处理后含磁性絮体的水进入第二沉淀池，在外加磁场作用下磁性絮体快速沉降，沉降得到的含磁性粉体的污泥进入磁分离装置，磁性粉体被分离回收到磁性粉体加注罐，再循环利用;剩余的污泥进入污泥脱水机脱水;第二沉淀池沉降分离出水为处理后的达标出水。
说明书
磁混凝及催化氧化一体化的含油污水处理系统及处理方法
技术领域
本发明属于含油污水处理技术领域，具体涉及一种磁混凝及催化氧化一体化的含油污水处理系统及处理方法。
背景技术
油气工业作为关系国计民生的重要工业门类，其生产过程中，不可避免地产生大量的油田采出水等含油污水。随着生产规模不断增大，含油污水的处理量不断加大。而其中污染物含量高，种类多，成分复杂，处理难度大。另一方面，随着全社会对环境保护重视程度的不断提升，防止水污染，保证工业用水的达标排放，也引起人们的高度关注。传统的含油污水处理工艺，存在污染物沉降速度慢，占地面积大，污染物残留，去除不彻底等问题。如何在污水处理系统中实现多种污染物的快速有效去除，已成为相关领域的重要研究课题。开发新的整体化处理工艺，提升含油污水处理效率，实现污染物深度处理，能够满足工业生产及环境保护的需求，具有重要的现实意义。
基于磁分离原理的污水净化技术具有效率高、能耗低、易操作、无二次污染和成本低等优点。在加药混凝去除污染物的过程中，添加入磁性粉体，可发挥吸附作用，促进絮体的形成和聚结增大。在外加磁场的作用下，易于实现固液快速分离，能够提高污染物去除效率，相比于现有的含油污水处理工艺具有明显优势。虽然具有上述优点，但单独应用磁混凝相关处理方法无法满足含油污水处理的需要。这主要是由于含油污水中污染物成分复杂，分离去除难度大。而磁混凝技术主要通过絮凝分离的原理去除污染物，存在一定的局限性。对于在污水中分散溶解性好的石油烃污染物，其中还包括多种难降解污染物，采用磁混凝方法都无法实现去除，难以达到污染物深度处理的要求，需要与其它工艺方法结合使用，增强处理能力。
催化氧化处理污水是指在催化剂作用下，氧化剂在水中生成了羟基自由基等活性极强的自由基基团。自由基基团能够有效地与一般条件下难于被降解的污染物反应，生成小分子物质，增强矿化程度。该方法适用于处理污水中分散溶解性好的石油烃污染物，对于难降解石油烃污染物的去除也具有针对性。但用催化氧化处理含有污水，要发挥催化氧化的作用，目前的方法催化氧化工艺单元负荷大，干扰因素多，效果也不佳。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对含油污水污染物成分复杂，沉降速度慢，处理难度大效率低的问题，本发明提供了一种磁混凝及催化氧化一体化的含油污水处理系统及处理工艺，可充分利用磁性粉体，同时发挥磁混凝分离及催化氧化作用，实现含油污水中复杂难降解污染物的高效一体化处理，保证出水达到处理要求。
本发明所采用的技术方案具体如下：一种磁混凝及催化氧化一体化的含油污水处理系统，包括括依次连接的第一混合池、第二混合池、第三混合池、第一沉淀池、第一反应池、第四混合池和第二沉淀池;还包括与第一混合池相连的混凝剂加药罐、与第二混合池相连的磁性粉体加注罐，与第三混合池及第四混合池分别相连的絮凝剂加药罐、与第一反应池相连的氧化剂加注装置，以及分别与第一沉淀池及第二沉淀池相连的磁分离装置，所述的磁分离装置的一出口分别连接磁性粉体加注罐并经由清洗器连接第一反应池;所述的磁分离装置的另一出口与污泥脱水机相连，所述的第一沉淀池及第二沉淀池均分别设置有出水口及排泥渣口，所述的排泥渣口与磁分离装置相连，且所述排泥渣口外部设有外加磁场。
上述含油污水处理系统中，所述的第一混合池，第二混合池，第三混合池，第一反应池以及第四混合池中，均装置有机械搅拌设备，并可根据需要对搅拌速度进行合理调节，以促进加药与进水充分混合，药剂与污染物充分相互作用。
上述含油污水处理系统中，所述的混凝剂加药罐中存储使用的药剂种类为具有反相破乳及净水功能的有机及无机药剂，优选聚季铵盐、聚合氯化铝、聚合硫酸铁等。具体使用何种药剂应根据含油污水性质，通过小试试验优选确定。
上述含油污水处理系统中，所述的磁性粉体加注罐存储磁性粉体，包括但不限于具有磁响应性及催化活性的、粒度在纳米至微米级范围的可分散颗粒，优选为四氧化三铁等铁的氧化物及氢氧化物;或是铁与镉、钴、镍、铜、锌、锰、银等金属成分共同构成的氧化物及氢氧化物合金。
上述含油污水处理系统中，所述的絮凝剂加药罐中存储使用的药剂种类为具有可促进污染物絮体聚结增大从污水体系中分离功能的有机及无机药剂，包括但不限于聚丙烯酰胺及其衍生物等。具体使用何种药剂应根据含油污水性质，通过小试试验优选确定。
上述含油污水处理系统中，所述氧化剂种类包括氧气、臭氧、双氧水、过硫酸盐、氯气、次氯酸盐和二氧化氯中的一种或多种。氧化剂加注装置可根据使用氧化剂种类进行相应匹配，如气态氧化剂需匹配布气装置及放空阀;液态氧化剂需控制合理浓度并装备防漏设施。氧化剂加注装置还需配置适宜的流量控制装置如调节阀等，方便根据需要调节氧化剂加注量。
上述含油污水处理系统中，所述的第一沉淀池及第二沉淀池均分别具备出水口及排泥渣口，能够对污水体系进行初步分离。排泥渣口受外加磁场影响，与磁分离装置相连。
上述含油污水处理系统中，所述磁分离装置包括高速剪切机及磁分离器。高速剪切机剪切含磁性粉体的污泥后，再经磁分离器实现污泥分离及磁性粉体再利用。磁分离器应选用高梯度磁分离器，可选用辊筒式磁分离器或磁盘式磁分离器，磁场背景强度在1000高斯以上。
上述含油污水处理系统中，所述的清洗器中根据需要可使用一定浓度的酸或碱溶液，或选用适宜种类的有机溶剂作为清洗剂，对回收的磁性粉体进行清洁，以保证其催化活性。具体的清洗剂种类应根据含油污水性质，通过小试试验优选确定。
上述含油污水处理系统中，所述的污泥脱水机种类包括但不限于带式压滤机，板框压滤脱水机及离心式脱水机等。
本发明还提供了一种利用上述磁混凝及催化氧化一体化的含油污水处理系统处理含油污水的处理方法，其特征在于，包括：
含油污水进入第一混合池，与混凝剂充分混合形成小絮体，进入第二混合池，与加注的磁性粉体作用，小絮体聚集增大，随后含絮体污水进入第三混合池，在加注的絮凝剂作用下，絮体充分聚并增大成为含磁性粉体的矾花;含磁性矾花的污水进入第一沉淀池，在1000高斯以上外加磁场的作用下快速沉降，实现固液分离，沉降得到的含磁性粉体的污泥进入磁分离装置，磁性粉体被回收经清洗器后，进入第一反应池;磁性粉体回收后的污泥进入污泥脱水机脱水;第一沉淀池分离得到经初步处理的污水进入第一反应池，与清洗后磁性粉体和加注的氧化剂充分接触;氧化剂在磁性粉体催化下快速氧化分解水中残留的有机污染物;经催化氧化深度处理后的水携带磁性粉体进入第四混合池，与加注的絮凝剂充分混合作用形成磁性絮体;深度处理后含磁性絮体的水进入第二沉淀池，在外加磁场作用下磁性絮体快速沉降，沉降得到的含磁性粉体的污泥进入磁分离装置，磁性粉体被分离回收到磁性粉体加注罐，再循环利用;剩余的污泥进入污泥脱水机脱水;第二沉淀池沉降分离出水为处理后的达标出水。
本发明的有益效果为：一种磁混凝及催化氧化一体化的含油污水处理系统及处理工艺，采用磁混凝设备，可大大加快生成污染物絮体的沉降，设备占地少，固液分离效率高。可充分利用磁性粉体，同时发挥磁混凝分离及催化氧化作用，高效去除复杂难降解污染物，实现出水达标。分离回收磁性粉体并重复利用，经济性好，避免二次污染。磁性粉体又作为催化剂，对混凝净化后的污水，进一步催化氧化深度处理，去除难降解污染物。采用一体化处理系统，两种作用机制协同起效，污染物去除高效彻底，应用前景良好。