电脱盐污水四篇

2024-09-12

电脱盐污水篇1

本工作采用PACT工艺处理某石化公司炼油厂的电脱盐污水,选取8种不同类型的PAC进行实验,并考察了优选PAC的投加量对该工艺处理效果的影响,旨在为PACT工艺的工业应用提供技术支持。

1 实验部分①

1.1 原料及试剂

电脱盐污水水质参数列于表1。

实验所用1#~8#PAC依次为:200目,碘值分别为500,600,700,800,900 mg/g;325目,碘值分别为700,800 mg/g的煤质活性炭,均由山西新华活性炭有限公司生产,其孔结构参数列于表2。

*:污水生化需氧量(BOD5)与化学需氧量(COD)之比。

实验所用活性污泥取自某石化公司污水处理厂。先空曝4 h后静置12 h,然后排出上清液,再加入污水进行培养和驯化,方法参照文献[8]。

1.2 实验方法

在20℃下,于自制的2 L生物反应器中,加入1 L驯化后的活性污泥,先静置沉淀16 h,排出上清液700 m L,然后加入700 m L污水,每日曝气8 h。驯化5~7 d后,投加一定量的PAC,每日曝气8 h,继续培养5~7 d。

1.3 分析检测

采用美国麦克仪器公司制造的ASAP 2020型物理吸附仪测定PAC的比表面积、孔容与孔径。按照重铬酸钾法(GB 11914—89),采用美国哈希公司制造的DR 2800型COD分析仪,测定混合液的COD。按照重量法测定混合液中悬浮固体(MLSS)的质量浓度。

2 结果与讨论

2.1 PAC的筛选

在MLSS质量浓度为2.0 g/L,PAC投加量为4.0 g/L的条件下,即混合液中m(PAC)∶m(MLSS)为2∶1时,分别考察了1#~8#PAC对混合液COD的去除效果,并与传统的活性污泥法(不投加PAC)进行了对比,结果见图1。

由图1可见,与传统活性污泥法相比,5#PAC(200目,碘值为900 mg/g)对提高混合液COD去除率的效果最显著,使COD去除率提高了15个百分点。PAC的孔容是影响PACT工艺处理效果的重要因素[9]。由表2可见,5#PAC孔结构参数的综合数据大于其他种类的PAC,说明其孔隙结构更为发达。

2.2 PAC投加量对混合液COD去除率的影响

选用5#PAC,在MLSS质量浓度为2.0 g/L的条件下,考察了PAC投加量对混合液COD去除率的影响,结果见图2。

由图2可见,随着PAC投加量的增大,混合液COD的去除率呈先上升后略有下降的趋势。这是因为在反应初期,投加的PAC可吸附污染物而去除,但随着活性污泥与PAC的不断接触,最终吸附在PAC上的污染物却逐渐被解吸出来,致使污染物的浓度下降趋势变缓。综合考虑COD去除效果及经济成本,混合液中m(PAC)∶m(MLSS)以2∶1为宜,此时COD去除率为92%。

2.3 PAC投加量对混合液污泥指数的影响

选用5#PAC,在MLSS为2.0 g/L的条件下,考察了PAC投加量对混合液污泥指数(SVI)的影响。结果(见图3)表明,随着PAC投加量的增大,混合液的SVI持续降低,即活性污泥沉降速率逐步提高。这说明PACT工艺具有明显的抗污泥膨胀性能。

3 结论

a.采用PACT工艺处理电脱盐污水,考察了PAC种类对处理效果的影响。结果表明,200目、碘值为900 mg/g的PAC对混合液COD的去除效果最佳。

b.随着优选PAC投加量的增大,混合液COD的去除率呈先上升后略有下降的趋势;混合液中m(PAC)∶m(MLSS)以2∶1为宜,此时COD去除率为92%,比传统活性污泥法提高15个百分点。

c.随着优选PAC投加量的增大,混合液的SVI降低,即活性污泥沉降速率逐步提高,这说明PACT工艺具有明显的抗污泥膨胀性能。

参考文献

[1]Kim J S,Leech.Comparison of ultrafiltration characteristics between activated sludge and sludge[J].Water Res,1998,32(11):3443-3451.

[2]Narbaitz R M.PACTTMprocess for treatment of kraft mill effluent[J].Water Science and Technology,1997,35(2/3):283-290.

[3]余俊棠.生物工艺学:上册[M].上海:华东化工学院出版社,1991:251-261.

[4]Burchhardt G,Ingram L O.Conversion of xylan to ethanol by ethanologenic strains of escherichia coli and klebsiellaoxytocat[J].Appl Environ Microbial,1992,58(4):1128-1133.

[5]徐浩.工业微生物学基础及其应用[M].北京:中国环境出版社,1991:212-245.

[6]申秀英,许晓路.投加粉末活性炭的活性污泥法研究进展[J].环境污染治理技术与设备,1994,2(4):23-27.

[7]陈莉荣,杨艳,尚少鹏.PACT法处理煤制油低浓度含油废水试验研究[J].水处理技术,2011,37(11):63-65.

[8]李署,孙亚兵,冯景伟,等.驯化活性污泥对丙烯酰胺的降解动力学[J].环境科学学报,2008,28(6):1074-1078.

电脱盐污水篇2

本装置所采用的电脱盐设施和工艺具有规模大、技术水平先进、工艺操作灵活等特点, 是国内电脱盐设施大型化以来的典型代表。经过7个多月的实际应用, 系统运行基本稳定, 脱盐、脱水效果比较理想, 配合“一脱四注”的工艺防腐手段及防腐在线监测设施的应用, 很好的控制了装置内低温位的腐蚀情况。但是, 在实际应用中我们也发现了一些制约脱盐效果的潜在不利因素。希望本套电脱盐系统的成功应用, 能为我国加工高酸、重质原油保证脱盐效果方面提供基础性数据, 对未来高、低速电脱盐工艺的组合应用、电脱盐设备的大型化开发提供可以借鉴的应用实例。

1 电脱盐系统工艺介绍

1.1 电脱盐系统流程

1.1.1 原油流程

本装置采用三级电脱盐串联操作, 高、低速电脱盐设施组合式应用。其中A罐为高速电脱盐, B/C罐为低速交直流电脱盐, 三个罐均设有副线可以切除。出于安全生产的考虑, 三个罐的罐顶压力采用高选的方式, 并设有超压时原油跳入闪蒸塔的流程。

1.1.2 注水、切水流程

本装置电脱盐切、注水流程比较灵活。设计推荐注水流程为C罐切水回注B罐, B罐切水回注A罐。同时A罐注水也可在脱前原油换热器前, 3个罐可分别单独注水, 或C罐切水回注A罐。根据原油性质和脱盐、脱水效果, 灵活调节注水位置。工艺流程如图1。

1.1.3 电脱盐外排含盐污水流程

考虑到所加工的原油很容易造成电脱盐排出的污水含油量超标, 为防止含油量过高的污水排放到污水处理厂, 对污水处理设备和生物细菌的存活造成威胁。电脱盐系统还设有外排含盐污水换热、除油系统。

1.1.4 电脱盐反冲洗流程

原油中不可避免的带有大量杂质, 如固体颗粒、油泥等, 这些物质会随着脱盐、脱水过程沉降、堆积在脱盐罐底, 因此本装置电脱盐系统还设有反冲洗流程。

1.2 电脱盐设备技术参数

1.3 设计原油主要性质

1. 4 主要工艺操作条件

a) 5技术考核指标

2 电脱盐系统操作、优化过程中遇到的问题

2.1 电脱盐系统应用效果概况

经过开工初期的操作优化及设备性能的考察, 脱盐合格率可以稳定到90%以上, 脱水合格率80%以上, 排水大部分时间合格。

3 塔顶腐蚀情况概述

3.1 常顶含硫污水监测情况

可以看出良好的脱盐效果保证了常顶腐蚀速率及切水pH一直在可控范围内。开工初期受脱盐效果不佳、注氨量靠经验值调节、注水量不足等因素影响, 减顶切水pH和Fe离子部分时间超标;后期主要受原油酸值大小、减压炉出口温度控制高低的影响, 分解产生的小分子有机酸会明显引起减顶切水pH和Fe离子浓度的变化。

4 操作条件的优化实施

影响原油脱后含盐的因素很多, 归结起来主要有原油处理量、原油品种、脱盐温度、罐内压力、混合压降、注水量、油水的界位、破乳剂注入量、乳化层厚度、电场强度、罐底沉积物等。

由于本装置的助剂外包给纳尔科公司, 实行脱盐、脱水、防腐效果的考核, 在药剂使用效果良好、生产平稳的情况下, 仅对原油进罐温度、注水量、注水流程等进行了调整与优化。

4.1 原油进罐温度对脱盐效果的影响

本套电脱盐设施厂家推荐的操作温度为135℃～140℃, 实际生产过程中我们在130℃～150℃范围内考察了其脱盐效果情况。见图4的趋势情况, 可以看出对于本装置所加工的重质海洋性原油比较适宜的操作温度应在136℃～146℃之间。

a:脱后含盐量/ (mg·L-1) ;b:指标线

4.2 注水量对脱盐效果的影响

从图5的趋势可以看出, 继续增加注水量对脱盐效果虽会有进一步的提升, 但是注水量的增加会增加含盐污水的产生, 增大能耗, 污染环境。因此, 本装置的注水量应维持在原油加工量的8%左右比较适宜。

5.3 注水位置对脱盐效果的影响

经实际应用效果检验, 采用一级注水在脱前换热器前, 二级注水为三级切水的注水流程优于切水逐级回注的设计流程, 脱盐效果提升明显。原因可能是:

(1) 洗涤水与原油的混合更为充分, 有利于盐份与水的接触;

(2) 注水经过进一步换热温度升高, 溶解度增大, 同等水量下能洗涤出更多的盐份;

(3) 新鲜的净化水相比切水所含杂质、盐份更少。

因此考虑到混合及温度的影响, 注水点前移后除了脱盐效果得到提升外, 还可以对脱前换热器起到冲刷盐垢的作用。针对本装置的注水点选择应选择前移, 保证混合的充分。

5 电脱盐系统运行期间存在的问题及建议解决办法

5.1 原油混炼成常态化、配比变化较大

开工至今本装置已经炼制的原油品种高达13种之多, 由于设计用蓬莱原油的产量不足, 进料将会一直处于几种原油混合的状态。受所进原油种类、数量限制, 原油配比经常需要调整。由于没有原油在线调合系统, 原油混合也不够均匀。原料性质的不稳定, 对于平稳操作、摸索规律, 优化生产等带了极大的不便, 电脱盐系统的应用效果也大打折扣。因此应考虑从以下方面入手以稳定原料性质:

(1) 充分了解装置对原油的适应性, 严格遵守设计对原油的设防指标, 从源头抓起, 尽最大可能调配适合装置加工的原油进厂;

(2) 规范原油评价, 加强对生产的指导和调整, 同时加强技术数据的收集、分析和总结, 积累加工不同品种原油的经验;

(3) 增设原油在线调合系统, 精确控制混合原油比例, 保证原油混合均匀。

5.2 注水水质有待改善

电脱盐注水采用焦化装置污水汽提后的净化水。但此净化水中含有焦粉, 一方面容易引起含盐污水外排带油发黑, 另一方面也容易造成换热器结垢, 降低注水换后温度 (从85℃左右降至55℃左右) , 增加设备拆卸、清理的工作量。

目前, 虽然已加装了一组过滤器, 但从实际应用效果来看并不理想。因此未来应考虑增设水质净化设施或沉降、过滤池, 用以改善电脱盐注水水质。

5.3 高速电脱盐罐脱盐效果相对较差

高速电脱盐罐的脱盐效果较差, 部分时间甚至处于零脱除状态, 造成此种情况的原因可能是:

(1) 进料性质与设计油种相差较大, 高速电脱盐高效喷头的分配效果与原油的API度有直接关系, 一般来说, 一种喷头只能针对一定范围API度的原油发挥最佳效能;

(2) 原油在电场中的停留时间不够, 罐容可能设计不足;

(3) A罐泥沙等罐底沉积杂质多。

在切换不同原油时, 高速电脱盐往往出现操作上的波动, 切水短时间发黑, 这也说明高速电脱盐设备对油品的适应性不如低速电脱盐对油品的适应性强。

针对上述问题, 建议采取以下措施:

(1) 联合电脱盐生产厂家根据混炼油性质, 在A罐停工检修期间, 对高速电脱盐高效喷头进行改造;

(2) 将A罐切除后对罐底沉积物进行彻底清理;

(3) 日常操作中加强反冲洗的频次和冲洗效果;

(4) 在原油进装置前考虑增设一套易于罐底清淤的原油低温预处理设施, 将固体杂质、金属离子的脱出负荷前移, 降低泥沙堵塞换热器管束和结垢的风险, 减少对装置内脱盐系统的冲击, 保证脱后含盐及排水的达标, 避免频繁维修、组织清垢等大量工作。

5.4 加强电脱盐系统的管理

(1) 定期开展系统标定, 考察各影响因素对电脱盐系统脱盐效果的贡献, 为继续深入优化操作、应对复杂情况积累经验;

(2) 坚持新型、高效、广谱性破乳剂的筛选工作, 以适应原油性质的频繁变化, 特别应将加工高硫原油的破乳剂筛选工作提上日程;

(3) 通过设立考察课题, 指定人员跟踪、收集, 根据完成情况奖励的模式, 提高装置管理水平, 挖掘装置节能降耗潜能, 提高人员参与热情与技能水平。

6 结论

(1) 基于原油混炼的普遍状况, 设置原油调和系统, 充分做好原油的评价、筛选工作;

(2) 针对高酸、重质、高含盐的海洋性原油, 电脱盐系统的操作应采取高入罐温度 (140℃左右) ;高注水量 (加工量的8%左右) ;注水位置前移 (移到换热器前) ;充分利用含盐污水除油设施;注重脱金属剂、阻垢剂、反向破乳剂等辅助药剂的使用;

(3) 使用焦化汽提污水作为电脱盐注水时, 应增设沉降过滤设施, 防止焦粉在设备、管线中沉积, 影响换热效果、堵塞设备、管线;

(4) 较为成熟的低速电脱盐技术对原油的适应性及处理量的抗波动性都比较好, 但高速电脱盐技术的实际应用效果并不十分理想, 仍有提高的潜力, 有待进一步的优化;

(5) 重视电脱盐系统的日常管理及潜力挖掘, 确保装置低温位腐蚀在可控范围内。

摘要：介绍了针对加工海洋原油设计的, 国内单套处理能力最大 (1200万吨/年) 的惠炼常减压装置之电脱盐系统的实际运行状况, 及配合“一脱四注”的工艺防腐措施所取得的低温位防腐效果。应用表明在加工高比重、高酸值和高含盐的海洋原油时, 此套电脱盐设施运行状况良好, 脱盐、脱水率较高, 达到了预期的效果, 较好的控制了塔顶等低温位的腐蚀。

电脱盐污水篇3

关键词：电吸附电极脱盐中水回用

1 原理

1.1 电吸附原理

电吸附技术（ElectroSorb Technology，简称EST），又称电容性除盐技术，是20世纪90年代末开始兴起的一项新兴水处理技术。

基本原理[1]是基于电化学中的双电层理论，利用带电电极表面的电化学特性来实现水中带电粒子的去除、有机污染物的分离等目的。原水从一端进入正负极组成的空间，从另一端流出。原水在正、负极之间流动时受到电场的作用，水中带电粒子分别向带相反电荷的电极迁移，被该电极吸附并储存在双电层内。随着电极吸附带电粒子的增多，带电粒子在电极表面富集浓缩，最终实现与水的分离，使水中的溶解盐类滞留在电极表面，获得净化/淡化的出水。

1.2 电吸附技术工艺流程

电吸附技术工艺流程主要分为三个步骤：工作流程，排污流程，再生流程，其典型的工作流程如图2所示。

工作流程：储存在原水池中的原水通过提升泵打入保安过滤器，大于5μm的残留固体悬浮物或沉淀物在此道工序被截流，水再被送入电吸附（EST）模块。水中溶解性的盐类被吸附，水质被净化。

排污过程：排污过程其本质和再生一样，是模块的一个反冲洗程序，但水源有区别，排污过程用的是中间水池的水，即再生之后的浓水，这是一个有效的节水过程，因为经过再生之后的浓水尚未达到饱和，所以用再生后产生的浓水再次冲洗模块，就节省了冲洗过程中的用水量，提高了产水率。

再生流程：就是模块的反冲洗过程，用原水冲洗经过短接静置的模块，使电极再生。反冲洗后的水被送入中间水池，进入中水池的水等待下一个周期排污用。

2 电吸附技术的影响因素

2.1 电极材料

2.1.1 石墨电极

石墨作为一种经典的电极材料，具有良好的机械性能及可加工性，在电吸附初级阶段得到了一定的发展。但随着新型碳材料的出现，石墨电极逐渐被取代。

2.1.2 活性炭电极

2.1.2.1 颗粒活性炭（GAC）

GAC已经成为一种重要的电极材料应用于电吸附的理论研究和实际生产中。活性炭是微晶碳的变型，晶体表面的碳原子与体相碳原子处于不同的电子能级状态。与石墨相比，活性炭具有更大的比表面积和吸附容量。而且，它的大规模生产使其成为一种方便易得相对廉价的电极材料。

2.1.2.2 活性炭纤维材料（ACF）

用ACF做电吸附剂的研究是近几年兴起的[2]。与GAC相比，ACF具有更大的比表面积和吸附容量，吸附质在ACF内的扩散阻力更小，ACF比GAC具有更大的外表面积，使更多的微孔可以直接与吸附质接触，吸附质也可以直接再暴露于纤维表面的孔上进行吸附和脱附，更有效地利用微孔，迅速达到吸附平衡，并且更易于被加工成为各种形状，如碳布、碳毯等。

2.1.2.3 炭气凝胶电极

炭气凝胶是一种新型的多孔材料[2]，在过去十年中得到了广泛的应用。炭气凝胶由美国劳伦斯国家实验室研制，它是由间苯二酚--甲醛聚合物凝胶裂解而制，可以根据需要制成不同的形状，如块状、珠状和薄膜纸状。炭气凝胶由许多纳米开孔（3-30nm）和中间孔（<50nm）构成，比表面积通常很大（400-1100m2/g），电导率很高（10-100s/cm）

2.2 电压

从理论上分析，电极上电压越高，双电层将越厚，出水离子浓度（以电导率的高低表示）也越低。但当电压过高时，则有可能导致电解反应的发生，增加能耗。所以极限电极电压应根据不同电极及不同处理溶液实验而定，因为不同离子浓度溶液导电能力不一样，因而发生电解电流，所对应的电压也就会不同，不可一概而论。

2.3 产水率与盐浓度

电吸附除盐效果与产水率有关。通常在大流量情况下，除盐效果比小流量差，这可能是因为在大流量情况下，离子到达电极被吸附的时间长于离子在吸附设备中停留时间所致。说明在一定情况下，传质过程控制着除盐效果。因此，改善离子在溶液中的传质过程将是一个重要课题。然而，在一定的条件下，电极的吸附量是恒定的，它不随溶液流量的改变而改变，因此，在出水要求较高时，可采用小流量处理方式，相反在处理量大而出水要求相对较低时则采用较大流量，以节约设备及时间。

3 电吸附在污水深度处理领域应用

尽管电吸附深度处理技术的主要目的是为了脱除水中的盐度，但人们在应用过程中却发现，电吸附技术在去除水中COD浓度也有较好的效率[3]。推测COD去除的主要机理是：在电场作用下，原水中构成COD的盐类、胶体颗粒及其他带电污染物质在电极表面吸附富集浓缩，从而使产水COD浓度降低。应用实践证明，电吸附技术在除盐的同时可以去除部分COD，排放污水的COD浓度几乎不浓缩，可以达标排放，无二次污染，属于绿色环保工艺。

目前，爱思特净化设备有限公司是国内从事电吸附水处理技术的主要单位，也在一些企业建立相应的处理装置。表1、2为爱思特净水设备有限公司处理某些电厂循环冷却系统的排污水、钢厂综合废水、造纸废水、合成氨废水、钢厂冷轧废水、石化油废水的生化尾水的中试研究结果[1]。表1和2的结果表明，电吸附技术在脱盐的同时，其对COD的浓度也有很好的去除作用，去除效率对进水水质有一定的依赖作用。

4 发展方向

4.1 电极材料的突破

寻找新型的电极材料，兼顾化学稳定性和使用寿命等考虑，提高电吸附系统的抗污染性能和脱盐效率。

4.2 工艺结构的突破

优化工艺设计，调整内部模块的构成，使流态分布更均匀，减少水头损失，提高电吸附工程的可应用性。

4.3 适用水质的突破

针对多种代表性的水质，开发出更具工程应用型的电吸附模块和系统，为大规模应用做准备。

【参考文献】

[1] 韩寒、陈新春、尚海利.电吸附技术的发展及应用[M].工业水处理，2010，30（2）：20-23

[2] 陈兆林、宋存义、孙晓慰等.电吸附除盐技术的研究与应用进展[M].工业水处理，2011，，3（4）：11-14