您現在的位置: 中國汙水處理工程網 >> 技術轉移 >> 正文

含油汙泥超聲波破乳強化方法

发布时间:2019-12-24 11:51:06  中國汙水處理工程網

  申請日2019.09.17

  公開(公告)日2019.11.15

  IPC分类号C02F11/00; C02F11/06; C02F11/08; B01J19/10; C10G1/00

  摘要

  本公開提供了一種含油汙泥超聲波破乳的強化方法與系統及工藝。強化方法爲向含油汙泥中充入微納米氣泡,並對充入微納米氣泡的含油汙泥進行超聲破乳處理。其系統包括破乳池,所述破乳池中部設置可以移動的超聲波變幅杆,超聲波變幅杆連接超聲波換能器,所述破乳池底部設置第一微納米氣泡發生器,所述破乳池的含油汙泥進口設置在破乳池下部側壁,所述破乳池的汙泥出口設置破乳池下部側壁,設置含油汙泥進口的側壁與設置汙泥出口的側壁相對。本公開利用微納米氣泡技術輔助超聲波強化重質化、劣質化油泥破乳效果,該方法連續高效,極大降低了處理過程中化學試劑的消耗量,提高了重質化、劣質化油泥處理效率。

  權利要求書

  1.一種含油汙泥超聲波破乳的強化方法,其特征是,向含油汙泥中充入微納米氣泡,並對充入微納米氣泡的含油汙泥進行超聲破乳處理。

  2.如權利要求1所述的含油汙泥超声波破乳的强化方法,其特征是,超声破乳处理后分离获得液相,向液相中充入微纳米气泡,并对充入微纳米气泡的含油汙泥进行超声处理;

  优选的,超声破乳处理后进行多级分离,上一级的分离获得的含有液体的汙泥进入下一级分离;

  進一步優選的,每級分離後的油相再進行充入微納米氣泡,並對充入微納米氣泡的油相進行超聲破乳處理。

  3.一种含油汙泥超声波破乳的强化系统,其特征是,所述破乳池中部设置可以移动的超声波变幅杆,超声波变幅杆连接超声波换能器,所述破乳池底部设置第一微纳米气泡发生器,所述破乳池的含油汙泥进口设置在破乳池下部侧壁,所述破乳池的汙泥出口设置破乳池下部侧壁,设置含油汙泥进口的侧壁与设置汙泥出口的侧壁相对。

  4.如权利要求3所述的含油汙泥超声波破乳的强化系统,其特征是,包括预处理池,所述预处理池中部设有过滤网,预处理池下部设有搅拌器,预处理池的进口设置在预处理池的上部,预处理池的出口设置在预处理池的下部,预处理池的出口连接破乳池的含油汙泥进口。

  5.如权利要求3所述的含油汙泥超声波破乳的强化系统,其特征是,包括分油池,分油池中设置离心机,分油池的油相出口设置在分油池上部,分油池的油泥出口设置在分油池底部,破乳池的汙泥出口与分油池的进口连接。

  6.如权利要求5所述的含油汙泥超声波破乳的强化系统,其特征是,包括二级分油池,第一级分油池的油泥出口连接第二级分油池的进口,第一级分油池的进口连接破乳池的汙泥出口;

  優選的,第一級分油池內設置的離心機爲過濾式離心機,轉速範圍爲10000r/min~20000r/min;

  優選的,第二級分油池內設置的離心機爲沈澱式離心機,轉速範圍爲1000r/min~10000r/min;

  優選的,第二級分油池底部設有第一排液口、第二排液口、第三排液口,第二排液口低于第一排液口位置,第三排液口位于第二級分油池底部;

  優選的,包括淨油罐,所述淨油罐中部設置可以移動的超聲波變幅杆,所述淨油罐底部設置第二微納米氣泡發生器,分油池的油相出口連接淨油罐進口;

  優選的,包括二級淨油罐,第一級淨油罐中部設置可以移動的超聲波變幅杆,所述第一級淨油罐底部設置第二微納米氣泡發生器,第二級淨油罐中部設置可以移動的超聲波變幅杆,所述第二級淨油罐底部設置第三微納米氣泡發生器,一級分油池的油相出口連接第一級淨油罐進口,二級分油池的油相出口連接第二級淨油罐進口;

  優選的,包括淨油池,淨油池設有進藥口,淨油罐的油相出口連接淨油池進口料,淨油池的進口連接淨油罐的出口;

  优选的,分油池的汙泥出口连接净泥池的进口;

  優選的,包括集水池和配藥池,集水池進水口連接淨油罐和淨泥池的出水口,破乳池的配藥池進水口連接集水池的出水口。

  7.一种含油汙泥超声波破乳的强化工艺,其特征是,采用权利要求3~6任一所述的含油汙泥超声波破乳的强化系统,移动超声波变幅杆,使超声波变幅杆插入至破乳池内的含油汙泥,并向含油汙泥内添加破乳剂,第一微纳米气泡发生器产生微纳米气泡,并将微纳米气泡注入含油汙泥中,通过超声波变幅杆对注入微纳米气泡的含油汙泥进行超声处理。

  8.如权利要求7所述的含油汙泥超声波破乳的强化工艺,其特征是,进行超声处理前先在预处理池中进行预处理,所述预处理为向含油汙泥中添加酸、碱、盐溶液、络合剂、氧化剂、吸附剂、表面活性剂、絮凝剂中的一种或多种试剂,加热后使含油汙泥流态化,然后进行过滤;

  優選的,加熱溫度至50~90℃。

  9.如权利要求7所述的含油汙泥超声波破乳的强化工艺,其特征是,调整变幅杆在油泥中深度1~8m;

  或,超聲波的聲強爲0.3~0.8W/cm2,頻率爲20~40kHz,脈沖寬度爲5~10ms,輻照時間爲10~60min;

  或,破乳劑破乳效率90%以上時的臨界聚結濃度爲20mg/L~30mg/L;

  或,微納米氣泡的制造方法爲旋回剪切、加壓溶解、電化學、微孔加壓或混合射流;優選的,微納米氣泡的制造方法爲加壓溶解;

  或,微納米氣泡的氣相介質可以爲空氣、氧氣、臭氧;優選的,微納米氣泡氣相介質爲臭氧;

  或,第一微納米氣泡發生器産生微納米氣泡的粒徑爲500nm~50μm。

  10.如权利要求7所述的含油汙泥超声波破乳的强化工艺,其特征是,破乳池内进行超声处理后进行两级离心分离,第一级离心分离后的汙泥进行第二级离心分离;

  優選的,第一級離心分離的轉速高于第二級離心分離的轉速,第一級離心分離的轉速爲1000r/min~20000r/min,第二級離心分離的轉速爲1000r/min~10000r/min;

  优选的,第一级离心分离后的油相进入一级净油罐,第二级离心分离后的油相进入二级净油罐,分别调节一级净油罐、二级净油罐内的超声变幅杆,第二微纳米气泡发生器向一级净油罐的汙泥中注入微纳米气泡,第三微纳米气泡发生器向二级净油罐的汙泥中注入微纳米气泡,分别利用一级净油罐、二级净油罐内的超声变幅杆对一级净油罐、二级净油罐的含油汙泥进行超声处理;

  優選的,第一微納米氣泡發生器産生的微納米氣泡粒徑大于第二微納米氣泡發生器産生的微納米氣泡粒徑,第二微納米氣泡發生器産生的微納米氣泡粒徑大于第三微納米氣泡發生器産生的微納米氣泡粒徑;

  優選的,第二微納米氣泡發生器産生的微納米氣泡粒徑爲200nm~40μm,第三微納米氣泡發生器産生的微納米氣泡粒徑100nm~20μm。

  說明書

  一种含油汙泥超声波破乳的强化方法与系统及工艺

  技術領域

  本公开涉及含油汙泥超声波破乳技术领域,具体涉及一种含油汙泥超声波破乳的强化方法与系统及工艺。

  背景技術

  本公開記載的該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本公開總體背景的理解,而不必然被視爲承認或以任何形式暗示該信息構成已經成爲本領域一般技術人員所公知的現有技術。

  含油汙泥,简称油泥,是在石油开采、运输、炼制及含油污水处理过程中产生的含油固态或流态废物,由石油烃类、胶质、沥青质、泥砂、无机絮体、有机絮体以及水和其它有机物、无机物牢固粘结在一起的乳化体系,具有难降解、有毒、有害等特点,直接堆放在自然环境中,会造成土壤、植被和水体等生态系统的污染。然而,油泥含油量高,具有很高的回收价值,对油泥潜在利用价值挖掘引起人们重视。油泥资源化利用的首要难题在于油水粘结形成乳化体系,需要利用试剂或外力对其进行破乳处理,减小油水之间的界面张力,破裂界面膜,降低油泥中水相含量。因此,对油泥进行破乳脱水处理是油泥潜在利用价值挖掘中的一个重要环节。

  超聲波破乳是指利用超聲波在液體介質中傳播産生的空化作用、機械振動作用、熱效應進行破乳。油泥在超聲波作用下,産生大量微氣泡,這些微氣泡生長到不穩定的尺寸時,發生猛烈的坍塌並産生強烈沖擊波,降低油水界面膜的強度和乳狀液黏度,從而促進油水分離;機械振動作用促使水中“粒子”聚集,油泥中的油相物質在超聲波作用下不斷向波節處移動、聚集並相互碰撞、融合,油相物質體積和質量增大,聚結成體積較大的油滴,大油滴上浮彙集,與水相分離;油泥吸收部分聲能轉化成的熱能,降低油水界面膜的強度和乳狀液黏度,有利于油水兩相沈降分離。

  隨著原油開采程度的不斷深入,目前,大多數油田已處于高含水、高采出階段,原油開采難度加大,油泥呈現出日益重質化、劣質化的趨勢,油水分離難度加大,利用常規超聲波破乳手段,破乳模式出現多種不適應性,超聲波破乳需要較高能耗條件才能實現理想的破乳脫水效果。本公開發明人經過研究發現,現有的超聲波破乳方法及相關配套技術在重質化、劣質化油泥破乳過程中存在以下缺陷:

  (1)添加大量破乳劑,油泥處理成本過高,影響油泥品質;

  (2)油泥團聚較大,脫水系統容易發生故障,後續工藝水質達標難度大;

  (3)産生大量無法回收再利用廢液,試劑再利用率低;

  (4)化學成分及乳狀結構複雜,破乳劑難以深入油泥內部;

  (5)存在較長油水過渡帶,影響超聲波穩定作用;

  (6)能耗較大,油泥處理後品質低。

  發明內容

  为了解决现有技术的不足,本公开的目的是提供一种含油汙泥超声波破乳的强化方法与系统及工艺,利用微纳米气泡技术辅助超声波强化重质化、劣质化油泥破乳效果,该方法连续高效,极大降低了处理过程中化学试剂的消耗量,提高了重质化、劣质化油泥处理效率。

  爲了實現上述目的,本公開的技術方案爲:

  第一方面,本公开提供了一种含油汙泥超声波破乳的强化方法,向含油汙泥中充入微纳米气泡,并对充入微纳米气泡的含油汙泥进行超声破乳处理。

  微納米氣泡是指氣泡産生時粒徑(直徑)在十微米至數百納米之間的微粒徑氣泡,介于微米氣泡和納米氣泡之間,具有常規氣泡所不具備的物理與化學特性:比表面積大、存在時間長、自身增加溶解、界面ζ電位高、産生大量自由基、傳質效率高和氣體溶解率高等特性。微納米氣泡在水中的溶解是氣泡直徑逐漸縮小的過程,氣泡表面壓力急劇增加,氣泡直徑收縮速度迅速加快,氣泡即將破裂時局部出現瞬時高于環境的高溫、高壓,微納米氣泡在液相介質中溶解度增加,氣泡中攜帶的氣相物質(空氣、氧氣、臭氧等)高效溶于液相介質中,微納米氣泡直徑收縮時,電荷離子在狹小的氣液界面快速濃縮富集,形成穩定雙電層,氣泡即將破裂前氣液界面形成高ζ電位,表現出吸附油相物質特性;微納米氣泡破裂時,氣液界面濃縮聚集的離子瞬間將積蓄的化學能釋放出來,激發液相産生具有超強氧化特性的羟基自由基。

  本公開利用微納米氣泡協同超聲波處理進行破乳,微納米氣泡溶于油泥,破裂釋放氣相介質中含氧氣體,局部産生瞬時的高溫、高壓、微沖擊波和高速微射流,激發液相産生具有超強氧化特性的羟基自由基,氧化降解油相有機大分子,破壞有機大分子鏈狀結構,使得油水界面膜強度降低甚至破壞,利用微納米氣泡界面ζ電位高和比表面積大的特性,便于微納米氣泡指引、攜帶試劑進入油泥內部,作用複雜網狀結構,降低油泥粘度,解除重質化、劣質化油泥大塊團聚現象,縮短油水過渡帶長度,同時微納米氣泡的存在,增加了液相中的空化核心,強化超聲波能夠在低功率下穩定發揮空化、機械振動、熱效應進行更加高效的超聲波破乳作業,破乳劑分散更加均勻,破乳劑破乳效率90%以上時的臨界聚結濃度由40mg/L~50mg/L縮減到20mg/L~30mg/L,高效分離油、水、泥三相組分,回收水相破乳劑再利用提高試劑有效利用率,節約能源與資源消耗的同時提高油相品質。

  第二方面,本公开提供了一种含油汙泥超声波破乳的强化系统,包括破乳池,所述破乳池中部设置可以移动的超声波变幅杆,超声波变幅杆连接超声波换能器,所述破乳池底部设置第一微纳米气泡发生器,所述破乳池的含油汙泥进口设置在破乳池下部侧壁,所述破乳池的汙泥出口设置破乳池下部侧壁,设置含油汙泥进口的侧壁与设置汙泥出口的侧壁相对。

  本公开将微纳米气泡发生器设置在破乳池底部,微纳米气泡在浮力作用下垂直上升,指引、携带破乳剂迅速、均匀进入油泥乳状液内部,作用复杂网状结构,便于超声波规律性传播作用含油汙泥。

  第三方面,本公开提供了一种含油汙泥超声波破乳的强化工艺,采用上述含油汙泥超声波破乳的强化系统,移动超声波变幅杆,使超声波变幅杆插入至破乳池内的含油汙泥,第一微纳米气泡发生器产生微纳米气泡,并将微纳米气泡注入含油汙泥中,通过超声波变幅杆对注入微纳米气泡的含油汙泥进行超声处理。

  本公開的有益效果爲:

  (1)本公開利用微納米氣泡破壞有機大分子鏈狀結構,縮短油水過渡帶長度,提高油泥品質。

  (2)本公開利用微納米氣泡增加了液相中的空化核心,強化超聲波能夠在低功率下穩定發揮空化、機械振動、熱效應,節約破乳劑消耗量的同時進行強化超聲波破乳效果。

  (3)本公开利用微纳米气泡解除颗粒团聚,能够避免脱水系统发生故障,利于超声波均质作用油泥,提高含油汙泥处理效率。

  (4)本公开能够使含油汙泥中油、水、汙泥三组分分离,获取油相价值,循环利用水相,无害化处理含油汙泥。(发明人宋占龙;王思宇;吴振豪;赵希强;孙静;毛岩鹏;王文龙)

相關推薦
项目深度追踪
数据独家提供
服务开通便捷 >