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旋流溶气气浮在电脱盐污水处理的应用

  • 更新时间2021-03-26 09:28:45
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详细描述

旋流溶气气浮在电脱盐污水处理的应用

1引言

原油往往含盐(主要为NaCl,MgCl,CaCl2等氯化物)、含水(溶于油或呈乳化状态),需在进入蒸馏单元前通过电脱盐过程脱除。电脱盐过程会产生约占煤油厂总废水量3%的废水,称为电脱盐废水。[[1]]电脱盐污水主要由电脱盐切水和电脱盐反冲洗水组成,该污水往往高含油、乳化严重,处理困难,如果直接流入下游污水处理厂可能会造成巨大冲,基于电脱盐污水处理,深圳科力迩科技有限公司开发了旋流溶气气浮。

2旋流溶气气浮

旋流溶气气浮通过将旋流离心技术和超微气泡浮选技术有机结合,实现乳化油和悬浮物高效、快速去除。含油含固污水在高效混合装置中与溶气释放产生超微气泡快速混合后沿着罐壁切向进入旋流溶气气浮罐体内,产生旋流,在旋流离心力和微气泡的综合作用下,乳化油实现破乳,大部分乳化油和悬浮物快速被微气泡捕捉、粘附后上浮后从污水中分离,达到高效去除乳化油和悬浮物的目的,旋流溶气气浮有效停留时间在3~5min(我司旋流溶气气浮可以做到3-5min,其它厂家做不到,我们强调时间短就是强调占地面积小,客户一般都是新增设备,对空间要求比较高,停留时间长效果更好),系统压差为0.05Mpa,运行压力在0.05~0.3Mpa之间,运行温度0~85℃,最佳温度为30~60℃(过低污水粘度增加,影响气泡与悬浮物、油滴接触效果,从而影响处理效果,过高导致溶气水中溶解气含量减少,微气泡数量不足也影响气浮效果),对2微米以上乳化油和悬浮物去除效率可达80%以上,整体除油效率可达95%,悬浮物去除效率可达85%以上。浮选用气量通常在溶气水量的5%~20%之间,溶气水量通常为处理量的20%~100%,最佳量根据现场污水含油量、乳化程度、悬浮物含量等决定。


旋流溶气气浮为一种将离心分离技术、溶气气浮分离技术等有效的结合于一体,对含油、 含悬浮物污水进行高效分离的一种混合型装置。


3应用情况

3.1长庆石化

3.1.1介绍

长庆石化公司原油来自于长庆油田,但随着上游原油开采不断深入,油田压裂、酸化等增产作业措施普遍实施,在原油增产的同时,也会导致原油品质下降,原油携带杂质较多,乳化较严重,进入炼厂后电脱盐装置破乳效果不佳,油水界位不清晰,乳化层增厚,切水发黑,含油含杂质多,给下游污水处理厂造成较大的冲击,影响到污水处理厂稳定运行,同时原油进入污水处理厂会产生大量高含水重污油,该股污油处理难度大,成本高。

为了降低切水带油对下游污水处理厂冲击,保证污水处理厂稳定运行,同时降低重污油量,提高长庆石化公司环保治理水平,实现长庆石化公司示范型城市炼厂建设目标,长庆石化公司运行一部于2019年6月新增了一套电脱盐装置切水处理旋流溶气气浮撬装装置。

该装置为深圳科力迩科技有限公司专利产品,属新一代高效型、紧凑型、密闭带压、全自动运行气浮装置。该装置通过将旋流离心技术和微纳米气泡气浮技术有机结合,采用纯物理破乳分离方法,实现在较短的浮选时间内取得较高的油水分离效果。该装置可在电脱盐装置不停产的情况下,在线安装、投用。

3.1.2水样图

电脱盐撬装20190616上午取样jpg

image.pngimage.png

             6月16日上午水样                                      6月16日下午取样


IMG_256IMG_256

image.pngimage.png

             6月18日上午水样                                       6月18日下午取样

3.1.3应用情况

旋流溶气气浮撬装装置自2019年06月03日开始投用后已连续不间断稳定运行至今,在此期间正好赶上长庆石化公司原油品质较差,电脱盐装置运行不稳定,电脱盐罐内油水乳化层较厚,切水带油多且乳化比较严重时期,但旋流溶气气浮装置表现出良好的脱除效果,在进水含油3000~20000mg/L的情况下,处理后出水含油维持在41.4~380mg/L之间,除油效率平均95%以上,整个分离过程为纯物理分离,不加任何化学药剂。

1)   水质数据

日期

撬装进水含油

撬装出水含油

除油效率

2019615日上午

20000mg/L2%

236mg/L

98.8%

2019615日下午

20000mg/L2%

388mg/L

98.1%

2019616日上午

5000mg/L0.5%

288mg/L

94.2%

2019616日下午

4000mg/L0.4%

121mg/L

97%

2019617日上午

4000mg/L0.4%

195.8mg/L

95.1%

2019617日下午

4000mg/L0.4%

219.5mg/L

94.5%

2019618日上午

4000mg/L0.4%

187.4mg/L

95.3%

2019618日下午

4000mg/L0.4%

184.8mg/L

95.4%

2019619日上午

3000mg/L0.3%

136.2mg/L

95.5%

2)   进出水水质含油曲线

image.png

3)   除油效率曲线

image.png

从上述分析可知:该装置投用后既较好地解决了长庆石化公司电脱盐切水带油严重且乳化程度较高,对下游污水处理厂冲击较大的难题,同时采用纯物理破乳除油技术回收了大量原油,具有较好的环保和经济效益。

3.1.4运行成本

项目

实际消耗量

单价

价格

吨运行成本

氮气

9Nm3/h

0.7/m3

6.3/h

0.1

电耗

15kw

0.8/kw.h

12/h

0.2

药剂

-



综合运行成本

0.3/

3.1.5结论及意义

旋流溶气气浮撬装装置对长庆石化公司常减压电脱盐切水处理效果较为明显,减轻了污水处理厂运行压力,提高了长庆石化公司污水处理水平,降低了长庆石化公司重污油处理费用,创造了较好的环保和经济效益。是长庆石化公司积极践行“绿水青山就是金山银山”的生态文明思想,牢固树立“不是企业消灭污染,就是污染消灭企业”的理念,把环境保护工作作为城市炼厂生存和发展的关键所在的生动体现。

3.2独山子石化

3.2.1介绍

由于独山子石化公司原油来源不稳定,且成分复杂,电脱盐切水污染物含量波动较大,虽加入破乳剂和经大罐沉降,水质有较大改善,但在气浮设备投用前,由于污水COD、石油类和悬浮物含量波动较大,在线表时常出现因油和杂质太多造成COD异常超标的现象,给下游污水处理厂造成冲击。


3.2.2水样图

image.png


3.2.3应用情况

1)   COD、石油类

项目

气浮设施投用前平均值

气浮设施投用前最大值

气浮设施投用后平均值

气浮设施投用后最大值

投用前后平均值下降

COD(mg/l)

1200

1712

808.57

1278

391.43

石油类(mg/l)

98.57

183

26.52

45.6

72.05

从CDFU设施投用前后分析数据来看,外排含盐污水COD平均值由投用前的1200mg/l降低至808.57mg/l,平均降低了391.43mg/l,下降了32.7%;外排含盐污水石油类平均值由投用前的98.57mg/l,降低至26.52mg/l,平均降低了72.05mg/l,下降了73.6%;日常处理效果明显。下图为高效气浮设施投用前后COD和油含量分析数据的趋势图:

石油类曲线图

image.png

COD曲线图

image.png

2)   硫化物和可燃气


进水(ppm)

出水(ppm)

效率(%)

日期

硫化物

可燃气

硫化物

可燃气

硫化物

可燃气

2020.3.31 11:00

89

0

70.9

0

20.3%

0.0%

2020.3.31 15:00

125

0

115

0

8.0%

0.0%

2020.3.31 19:00

375

3

4

372

98.9%

-12300.0%

2020.3.31 23:00

324

21

237

13

26.9%

38.1%

2020.4.1  3:00

134

4

212

1

-58.2%

75.0%

2020.4.1  7:00

410

5

330

5

19.5%

0.0%

2020.4.1  11:00

89

5

45

2

49.4%

60.0%

2020.4.1  15:00

38

1

23

2

39.5%

-100.0%

2020.4.1  19:00

32

3

23

2

28.1%

33.3%

2020.4.1  23:00

23

2

30

3

-30.4%

-50.0%

2020.4.2  11:00

56

4

45

2

19.6%

50.0%

2020.4.2  15:00

46

3

38

1

17.4%

66.7%

2020.4.2  19:00

86

0

67

0

22.1%

0.0%

2020.4.2  23:00

52

0

100

0

-92.3%

0.0%

2020.4.3  11:00

53

1

78

1

-47.2%

0.0%

硫化物剔除异常数据(黄色底色)和最大最小值(浅蓝色)后曲线

image.png

进水最大

410

出水最大

330

效率最大

49.4%

进水最小

32

出水最小

23

效率最小

17.4%

进水平均

130

出水平均

97.7

效率平均

24.9%

可燃气

image.png

进水最大

21

出水最大

13

效率最大

38.1%

进水最小

3

出水最小

1

效率最小

66.7%

进水平均

7.2

出水平均

4.0

效率平均

44.4%

3)   油泥及污油

高效旋流溶气气浮采用纯物理分离工艺,不加入任何化学药剂,通过超微气泡高效捕捉乳化油滴并在微气泡表分子间的作用下破乳,回收污油杂质少,含水率低,污油可直接进焦化装置处理。

投用前后平均除油来计算原油回收

投用前平均值:98.57mg/l,投用后出水平均值:26.52mg/l,平均降低了72.05mg/l,下降了73.6%;

按照100吨每小时处理量计算

100×24×72.05/1000=192.9kg/d

全年回收污油:192.9×360/1000=62.25吨

全年回收污油费用:62.25×2000=12.45万元,按2000元每吨计。

全年减少污油泥危废排放  按含水率80%计

62.25/(1-80%)=311.25吨

全年节约污油泥危废处理费   2700元/吨(焚烧工艺处理费)

311.25×2700=84.04万元

全年环保收益总计

12.45+84.04=96.49万元。

3.2.4运行成本

a) 电费

每天电耗量:18.5×2×24×80%=710 kw.h  运行功率为装机功率的80%

费用计算:电费按照工业用电0.74元/度计算

每吨污水处理用电成本:710×0.74/(100x24)=0.219元/吨

b) 氮气消耗:

每天消耗量:7.2×24×2 =345.6 Nm3

费用计算:氮气按照1.15元/ Nm3(含税13%)计算

每吨污水处理用气成本345.6×1.15/(100x24)= 0.167元/吨

c) 吨水综合成本

每吨污水处理综合成本=电费+氮气费=0.219+0.167=0.385 元/吨。

单级CDFU综合成本=0.385/2=0.193元/吨。

3.2.5结论和意义

新增两级CDFU设施投用后,对含盐污水净化的效果较好,处理后的污水外观清澈透明,在线表一直稳定正常运行至今,同时除了水质外观得到了大幅改观外,在水质分析数据上看也有大幅改观。

3.3沧州石化

3.3.1介绍

电脱盐切水经换热和冷却后进入高效聚结压力除油器进行除油,在这里大部分游离油和分散油被除油器内特殊设计专利聚结填料聚结成大油滴并聚集成低含水原油后进入集油包,集油包内设有油水界面仪,当低含水污油达到标定液位时,自动出油阀打开,原油通过自身压力作用经排油出口管线排至业主污油收集罐,聚结压力除油器处理后污水再进入CDFU进行进一步除油,分散油和乳化油在旋流的作用下迅速被微气泡粘附、破乳后上浮去除,处理后污水达到要求(≤200mg/L)后进入污水处理厂管网,排出污油进污油收集罐。

聚结压力除油器配置冲沙装置,冲沙水采用现场净化水,冲沙频次为2~4周/次(是反冲洗水含固量而定),水量为50m3/h,冲沙时间为15~20分钟。冲沙污水每次约20m3排入污水处理厂。

3.3.2水样图

image.png

3.3.3水样数据

采样时间

石油类(ppm)

COD(ppm)

入口

出口

入口

出口

2020/6/20

13100

49.2

10800

947

2020/6/21

1078

33.2

2970

891

2020/6/23

332.8

18.0

1765

566

2020/6/24

2480

35.5

2800

710

2020/6/25

4400

28.0

3150

1020

2020/6/27

4610

24.1

2060

970

2020/6/28

16104

57.7

9800

1040

2020/7/1

36370

79

14650

785

2020/7/2

4140

34.6

2753

587

平均

9179

39.9

5639

835

3.3.4运行成本

a)电费

每天电耗量:11×24×80%=211.2kw.h  运行功率为装机功率的80%

费用计算:电费按照工业用电0.74元/度计算

每吨污水处理用电成本:211.2×0.74/(50x24)=0.130元/吨

b)氮气消耗:

每天消耗量:4.5×24 =108Nm3

费用计算:氮气按照1.15/Nm3(含税13%)计算

每吨污水处理用气成本108×1.15/(50x24)= 0.104元/吨

c)化学药剂(PAC)消耗:

纯物理分离工艺,无化学药剂消耗。

d)吨水处理综合成本

每吨污水处理综合成本=电费+氮气费=0.130+0.104=0.234 元/吨。

3.3.5结论及意义

中国石油化工股份有限公司沧州分公司炼油一部自2020年05月30日起采用深圳科力迩科技有限公司提供的“高效聚结除油器+CDFU (旋流溶气气浮)”撬装式油水分离装置对常减压电脱盐装置切水进行处理(设计处理量50m/h),该装置自投用后已不间断地稳定运行至今。可在原油品质较差、电脱盐装置运行不稳定、切水带油乳化情况下取得较好的除油效果。处理后出水含石油类稳定维持在100mg/L以下,优于技术协议要求(出水石油类小于150mg/L),除油效率95%以上,分离出来污油含水率在0.5%~10%之间,回收污油进入焦化再利用。该装置采用纯物理分离,不加任何化学药剂,既较好地解决了中国石油化工股份有限公司沧州分公司电脱盐切水乳化带油,对下游污水处理厂冲击的问题;又能回收原油,具有较好的环保和经济效益。

3.4四川石化

3.4.1介绍

四川石化1000万吨/年常减压装置电脱盐采用了两级快速脱盐技术,由于所加工原油性质波动较大,尤其是频繁掺炼污油,导致电脱盐电流经常超标,排水石油类和COD偏高,增加了污水处理厂废水处理难度。为此,增设电脱盐排水预处理撬装设施1套,设计处理能力70m³/h,操作弹性60-110%。利用聚结-旋流气浮除油技术,将分散油和乳化油在旋流作用下迅速被微气泡粘附、破乳后上浮去除,以降低排水中的含油量,实现排水含油量低于150mg/L后再排入四川石化公司污水处理厂进行处理。

3.4.2水样图

image.pngimage.png

3.4.3运行数据

序号

日期

时间

D118除油器入口mg/L

含盐污水出装置mg/L

COD

石油类

COD

石油类

1

1013

9:00

3590

30000.00

930

26.60

2

1013

13:15

3590

63900

2330

60.00

3

1013

17:00

3770

5160.00

2530

62.00

4

1013

21:00

4920

5000.00

1080

10.90

5

1014

1:00

2550

14500.00

1080

18.40

6

1014

5:00

2170

10000.00

726

15.30

7

1014

9:00

3040

12700.00

804

130.00

8

1014

13:00

4280

9520.00

829

19.90

9

1014

17:00

3500

4660.00

795

21.20

10

1014

21:00

4120

9480.00

868

59.10

11

1015

17:00

3770

11900.00

1280

119.00

12

1015

21:00

2480

3920.00

716

23.60

13

1016

21:00

3180

4570.00

772

9.11

14

1017

21:00

1660

82.40

778

61.50

平均

3108

12359

1035

42.4

3.4.4运行成本

a)电费

每天电耗量:18.5×24×80%=355kw.h  运行功率为装机功率的80%

费用计算:电费按照工业用电0.74元/度计算

每吨污水处理用电成本:355×0.74/(70x24)=0.156元/吨

b)氮气消耗:

每天消耗量:7.2×24 =172.8Nm3

费用计算:氮气按照1.15/Nm3(含税13%)计算

每吨污水处理用气成本172.8×1.15/(70x24)= 0.118元/吨

c)化学药剂消耗:

纯物理分离工艺,无化学药剂消耗。

d)吨水处理综合成本

每吨污水处理综合成本=电费+氮气费=0.156+0.118=0.274 元/吨。

3.4.5结论

深圳科力迩科技有限公司提供的电脱盐废水预处理项目撬装式油水分离装置已完成调试并按照技术协议要求进行了性能测试,测试期间设备运行状态良好,各项指标满足技术要求。

4结语

深圳科力迩科技有限公司研发的旋流溶气气浮专利技术以纯物理破乳为基础,该技术在石油石化行业电脱盐污水处理取得了很好的效果,应用该技术处理后电脱盐污水石油类小于150mg/L,有效减轻下游污水处理厂的处理负荷及冲击。

[[1]]夏瑜,何绪文,徐恒,王浩,吴姁,栾金义.典型电脱盐废水预处理技术及其应用[J].化工环保,2020,40(01):1-6.



标签:  电脱盐污水处理 旋流气浮
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