本发明涉及油砂洗涤水的一种处理方法，具体涉及油砂洗涤水经过处理后，去除其中的砂粒、黏土、油砂沥青以及溶解性的盐类等多种物质，作为油砂洗涤水循环使用的方法。
背景技术：
油砂作为一种非常规的石油资源，其中油砂沥青含量5～20％，砂与黏土含量80～85％，含水3～5％。其资源量约占世界石油储量的30％，若全部被开采利用，按照现在世界能源的需求水平，可供全世界消费上百年，油砂的开发利用成为新的经济增长点。据油砂主要资源国统计，目前世界探明的油砂资源量约为3.8万亿桶。主要分布在加拿大、委内瑞拉和美国，世界上大部分油砂资源集中在加拿大阿尔伯塔省北部Athabasca流域、和平湖和阿尔伯塔省与萨斯喀彻温省交界处的冷湖地区。油砂的发展使加拿大的石油储量仅次于沙特位居全球第二，让国际社会进一步意识到油砂的价值。在我国也发现了大量的油砂资源，储量约1000亿吨，据世界第五位，主要集中在以准噶尔、柴达木、鄂尔多斯和松辽等24个盆地。我国全国油气资源调查中，将油砂资源首次纳入评价体系，经过评价，我国油砂的含油率在5％～20％，具有良好的经济开发价值和前景。
目前，世界上油砂的开采、分离还处于起步阶段，油砂具有粘度大、密度高、分离的稠油含有大量微小沙粒和矿物质，在油砂沥青的分离、加工和尾矿处理中尚存在许多技术难题，油砂开采应用一直受到制约。在油砂开采过程中产生巨大的有毒尾矿池，对环境造成很大危害。最大的七家油砂公司(Canadian Natual Resources，Imperial Oil，Shell Canada，Suncor Energy，Syncrude Canada Ltd.，Teck Resources and Total E&PCanada)于2010年12月成立一个联盟，以解决业界最棘手的挑战之一：清理他们的巨大有毒尾矿 池。这意味着油砂公司将共同努力，统一力量，推动尾矿管理和交换技术诀窍，而不是试图出售或许可他人使用其知识产权。
目前油砂露天开采主要使用水洗分离技术，利用热碱水加热、搅拌，使油和砂土分离，分离过程中产生的废物主要是水与油砂沥青、悬浮物、黏土、砂土、化学药剂的混合物。由于沥青与水、黏土混合十分均匀，沉降分离很困难。目前加拿大阿尔伯塔省油砂矿区有8亿多立方米的尾矿储存于142平方公里的尾矿池中，且尾矿库存不断增加。基于离心机模拟研究，尾矿池中的陈化细土尾矿需要超过130年才能自由沉降分离，它不仅储存了大量的水也占据了广大的土地，油砂洗涤后产生的尾矿池废水的处理和利用问题是油砂处理企业面临的巨大挑战之一。
CN101855177A提出一种采用膜分离方法，处理油砂洗涤尾矿池水，该废水中含有大量的粘土、油砂沥青和化学药剂，处理过程膜易于堵塞，能量消耗大。
CN103359861A提出一种油砂洗涤废水的处理方法，包括如下步骤：将油砂开采污水在均质槽中进行均质处理，然后将均质处理后的污水进入气浮除油装置进行气浮除油处理，去除部分悬浮油和少量的乳化油；将气浮后的污水进入絮凝气浮装置，分离絮凝物；将絮凝气浮污水进行离心分离，得到油砂地层回注用水。该过程在气浮除油和絮凝气浮过程中，污水中含有大量的粘土和沙粒，容易堵塞管线和设备，影响装置的长周期运行。
CN103351072A提供了一种油砂开采废水处理方法，将油砂洗涤分离出的污水进行均质，然后进行气浮除油，除去大部分悬浮油和少量的乳化油，然后进行絮凝处理，絮凝后的废水进行澄清、过滤、软化、离心分离，得到锅炉回注水。该过程前处理过程中对洗涤水中含有大量的砂土未进行深度的去除分离，将对废水的后续处理带来很大的困难。
CN102676199A公开了一种油砂尾矿或油砂矿浆的处理系统，能够从油砂尾矿或油砂矿浆中回收残余沥青，并能够将油砂尾矿固化，以便能够容易地用经济和环保的方式处置。
综上所述，针对目前油砂洗涤水的处理技术，虽然可以达到一定的处理、回用效果，同时也仍存在着不足之处，影响油砂洗涤水的回用，形成大量的尾矿池，造成水资源的浪费与严重的环境污染，亟待处理。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种油砂洗涤水处理方法，以克服现有技术中容易造成水资源的浪费和严重的环境污染的缺陷。
为实现上述目的，本发明提供一种油砂洗涤水处理方法，包括以下步骤：
步骤一将油砂洗涤后分离出来的废水经过第一级文丘里混合器与酸或碱混合，调节废水的pH值为6.0～8.6之间；
步骤二经过步骤一处理后的废水，再次经过第二级文丘里混合器与破乳剂混合，控制加入破乳剂的投加量为30～300mg/L；
步骤三将经过步骤二处理后的废水排入隔油沉降池，保持废水的停留时间为0.5～3.0h，除去悬浮油和沙土；
步骤四将隔油沉降后的废水进行旋流分离，去除水中粒径为50μm以上的颗粒物；
步骤五将经过旋流分离后的废水进入混凝气浮装置，进一步去除废水中的悬浮物及处于悬浮和溶解状态的石油类物质；
步骤六将经过步骤五处理后的废水进行过滤，得到油砂洗涤水；以及
步骤七将经过步骤六处理后的油砂洗涤水通过超滤与反渗透装置，得到油砂洗涤回用水。
本发明所述的油砂洗涤水处理方法，其中，步骤一中所述酸优选为盐酸、硫酸、醋酸、碳酸、次氯酸或硝酸；更优选为浓硫酸。
本发明所述的油砂洗涤水处理方法，其中，步骤二中所述破乳剂的投加量优选为50～300mg/L。
本发明所述的油砂洗涤水处理方法，其中，所述步骤三中废水的停留时间优选为1～2.5h。
本发明所述的油砂洗涤水处理方法，其中，步骤五中优选在所述混凝气浮装置中加入絮凝剂。
本发明所述的油砂洗涤水处理方法，其中，所述絮凝剂优选为无机高分子絮凝剂或有机高分子絮凝剂。
本发明所述的油砂洗涤水处理方法，其中，所述无机高分子絮凝剂优选为聚合氯化铝或聚硅酸铝。
本发明所述的油砂洗涤水处理方法，其中，所述有机高分子絮凝剂优选为阳离子、阴离子或非离子型聚丙烯酰胺。
本发明所述的油砂洗涤水处理方法，其中，所述阳离子型聚丙烯酰胺分子量优选为700～1000万。
本发明所述的油砂洗涤水处理方法，其中，所述无机高分子絮凝剂投加量优选为40～300mg/L。
本发明所述的油砂洗涤水处理方法，其中，所述有机高分子絮凝剂投加量优选为2～50mg/L。
本发明所述的油砂洗涤水处理方法，其中，步骤六中所述过滤用滤芯材质优选为石英砂、活性炭或化纤。
本发明所述的油砂洗涤水处理方法，其中，步骤二中所述破乳剂优选为醚类破乳剂、醛类破乳剂或脂类破乳剂。
本发明所述的油砂洗涤水处理方法，其中，所述步骤七中超滤和反渗透用膜均优选为有机膜或无机膜。
本发明所述的油砂洗涤水处理方法，其中，所述步骤七中，优选的是，油砂洗涤水首先通过超滤装置，然后通过反渗透装置。
本发明的有益效果：
本发明采用“隔油沉降-旋流分离-混凝气浮-过滤-双膜”的深度处理方法。其优点在于：①对油砂洗涤废水中所含有的大量砂土，根据其粒径不同、沉降时间差异，进行多层次分级处理，分级沉降，砂土沉降更彻底；②根据废水中沥青基石油类物质在废水中存在状态不同，油滴粒径差异，进行分级分离，石油类物质分离去除更彻底；③对废水中的沙粒、黏土、石油类等多种物质实现深度处理；④采用两级文丘里混合器串联使用，物料流动速度快，避免粒径较大的砂粒沉积在设备或管线内部，发生堵塞；⑤采用双膜处理后的油砂洗涤水，可以去除洗涤水中溶解的盐类和多种溶解性物质，克服洗涤水循环使用过程中盐类和多种有害物质的积累；⑥该技术更有利于油砂洗涤分离，有利于洗涤水循环使用，处理过程能耗低，处理效果好。
附图说明
图1为本发明实施例1的方法流程示意图；
其中，附图标记：
1-第一级文丘里混合器；
2-第二级文丘里混合器；
3-隔油沉降池；
4-旋流器；
5-混凝气浮装置；
6-过滤器；
7-超滤膜装置；
8-反渗透装置。
具体实施方式
本发明首先将油砂洗涤废水经过文丘里混合器，中和并与破乳剂混合，然后排入隔油沉降池，隔油池出水进行旋流分离、气浮和过滤和双膜处理，将油砂洗涤后产生的洗涤水处理后循环使用。具体包括以下步骤：
步骤一将油砂洗涤后分离出来的废水经过第一级文丘里混合器与强酸(或碱)混合，调节废水的pH值为6.0～8.6之间；
步骤二经过步骤一处理后的废水，再次经过第二级文丘里混合器，与破乳剂混合，控制加入破乳剂的投加量为50～300mg/L；
步骤三将经过步骤二处理后的废水排入隔油沉降池，保持废水的停留时间为0.5～3.0h，除去水中的大部分悬浮油和废水中大量的砂土；
步骤四将隔油沉降后的废水进行旋流分离，去除水中粒径为50μm以上的颗粒物；
步骤五将经过旋流分离后的废水进入混凝气浮装置，深度去除废水中的悬浮物、处于悬浮和溶解状态的石油类物质；
步骤六将步骤五处理后的废水进行过滤，过滤后的水浊度≤5NTU，石油类含量≤25mg/L，悬浮物含量≤25mg/L；
步骤七将经过过滤后的废水进入超滤和反渗透装置，深度去除废水中的盐类和溶解状态的其他有害离子，得到油砂洗涤水；
本发明优选的工艺条件如下：
文丘里混合内投加的酸选自盐酸、硫酸、硝酸等，优选浓硫酸，也可以选择其它弱酸。
pH值优选7.6～8.2；破乳剂投加量优选50～150mg/L，沉降池内废水停留时间优选1～2.5h。
混凝气浮处理过程中需要絮凝剂，絮凝药剂为无机高分子絮凝剂和有机高分子絮凝剂；无机高分子絮凝剂优选聚合氯化铝、聚硅酸铝，投加量优选40～100mg/L；有机高分子絮凝剂优选阳离子聚丙烯酰胺，分子量优选700～1000万，投加量优选2～50mg/L。
过滤器滤芯材质可以选择石英砂、活性炭和化纤等，优选化纤和石英砂材质。
破乳剂可以选择使用醚类破乳剂、醛类破乳剂或脂类破乳剂。
超滤和反渗透装置使用的膜，可以采用无机陶瓷膜也可以采用有机膜。
本发明中，油砂洗涤废水在第一台文丘里混合期内加入浓硫酸，调节废水的酸碱度后，进入第二台文丘里混合器，废水与破乳剂混合后进入隔油沉降池，在隔油沉降池内，将处于乳化状态的油滴进行聚并、上浮去除，废水中大量的砂土沉降去除；沉降池出水进入旋流分离器，通过密度差产生的不同离心力进一步去除废水中粒径约50μm以上的砂土；经过旋流器处理后的废水进入混凝气浮装置，通过加入高价电解质，破坏水中胶体的稳定状态，使悬浮物脱稳、凝聚并去除，在气浮过程中，大量的微气泡黏附在油滴表面，有助于使处于悬浮状态的细小油滴的上浮并去除；混凝过程中生成大量的矾花，利用矾花的吸附和“网捕”作用，深度去除废水中处于乳化状态的石油类物质。经过混凝气浮处理后的废水进入过滤器，经过过滤处理后，水浊度≤5NTU，石油类含量≤25mg/L，悬浮物含量≤25mg/L。过滤后的废水先进行超滤处理，然后进入反渗透装置，反渗透装置出水可以满足油砂洗涤水的要求。
本发明的主要特点在于，针对油砂洗涤分离出废水的砂土含量高，废水中不仅有沙粒还有大量的黏土，易于堵塞管道和设备，难以沉降分离；废水中的石油类物质以沥青基原油为主，密度与水更接近，且沥青基原油与沙粒、黏土混合充分，难以分离。选择两级文丘里混合器串联使用，原因有是 文丘里混合器内物料流动速度高，防止废水的所含的大量砂土沉降，堵塞设备和管线。
本发明使用隔油沉降池，废水在该设备内可以沉降出粒径较大的砂土，同时废水中部分呈悬浮态的石油类进行上浮分离。
本发明使用旋流器分离废水中所含的大量砂土，依靠流体高速流动和旋转过程中产生的离心力，进行废水中砂土的分离，分离效率高、分离速度快。
本发明使用混凝气浮，处理废水中的悬浮物和油类，主要原因是通过加入高价电解质，破坏水中胶体的稳定状态，使悬浮物脱稳、凝聚并去除，在气浮过程中，大量的微气泡黏附在油滴表面，有助于处于悬浮状态的细小油滴的上浮并去除；混凝过程中生成大量的矾花，利用矾花的吸附和“网捕”作用，深度去除废水中处于乳化状态的石油类物质。
本发明使用过滤器作为油砂洗涤废水处理工序，主要原因是为回用水增加一级保障和安全，可以过滤废水中的悬浮物和石油类物质。
本发明对过滤器后的油砂洗涤水经过双膜处理，主要原因是随着油砂洗涤水回用次数的增加，洗涤水中溶解的盐类和多种溶解性有害物质积累量显著升高，对油砂的洗涤效果分离产生明显的影响。油砂洗涤水回用3～7次后，可以将回用水全部通过双膜处理后再进行回用，也可以将部分油砂洗涤水通过双膜处理后回用，保持油砂的洗涤分离效果。
实施例1：
油砂洗涤废水pH值为10.2，砂土含量5600mg/L，油含量1200mg/L，通过文丘里混合器投加浓硫酸混合后，调剂废水pH值为7.6，然后投加聚醚类破乳100mg/L，通过文丘里混合器混合，废水进入隔油沉降池，沉降时间1.6h，沉降池出水中砂土含量1100mg/L，油含量100mg/L。将沉降池处理后的废水送入旋流器，经过旋流分离后砂土含量为160mg/L，然后进行混凝气浮和过滤装置，聚硅酸铝投加量为50mg/L，阳离子聚丙烯酰胺加入量为2mg/L，过滤器内填装椰壳活性炭。过滤器出水浊度4.6NTU，石油类含量为6.0mg/L，悬浮物含量为23mg/L，废水可作为油砂洗涤水，循环使用。
对比例1：
将油砂洗涤废水，pH值为10.2，砂土含量5600mg/L，油含量1200mg/L，在均质槽中进行均质处理，调剂废水pH值为7.6，然后将均质处理后的污水进入气浮装置，聚硅酸铝投加量为50mg/L，阳离子聚丙烯酰胺加入量为2mg/L，进行气浮除油处理后，对气浮过程中产生的浮渣进行离心分离，浮渣送往垃圾处理场进行集中处理。对气浮装置出水进行分析，结果表明：出水浊度36.7NTU，石油类含量为52mg/L，悬浮物含量为87mg/L，废水的浊度、石油类和悬浮物含量难以达到回用要求，还需要进一步处理；更为严重的问题是，中和调节池和气浮池以及设备的进出口管线内有大量的砂土沉积，需要不断清理才能保持装置的运行。
实施例2：
油砂洗涤废水pH值为9.8，砂土含量3300mg/L，油含量1400mg/L，通过文丘里混合器投加浓硫酸混合后，调剂废水pH值为7.9，然后投加聚醚类破乳100mg/L，通过文丘里混合器混合，废水进入隔油沉降池，沉降时间3h，沉降池出水中砂土含量1000mg/L，油含量110mg/L。将沉降池处理后的废水送入旋流器，经过旋流分离后砂土含量为120mg/L，然后进行混凝气浮和过滤装置，聚硅酸铝投加量为80mg/L，阳离子聚丙烯酰胺加入量为30mg/L，过滤器内填装石英砂。过滤器出水浊度5.0NTU，石油类含量为24mg/L，悬浮物含量为25mg/L。对该出水作为油砂洗涤水，循环使用3次后，通过双膜处理，然后作为油砂洗涤水，洗涤后油砂残渣中的石油类物质含量为0.32％。
对比例2：
高油砂洗涤废水pH值为9.8，砂土含量3300mg/L，油含量1400mg/L，通过文丘里混合器投加浓硫酸混合后，调剂废水pH值为7.9，然后投加聚醚类破乳100mg/L，通过文丘里混合器混合，废水进入隔油沉降池，沉降时间3h，沉降池出水中砂土含量1000mg/L，油含量110mg/L。将沉降池处理后的废水送入旋流器，经过旋流分离后砂土含量为120mg/L，然后进行混凝气浮和过滤装置，聚硅酸铝投加量为80mg/L，阳离子聚丙烯酰胺加入量为30mg/L，过滤器内填装石英砂。过滤器出水浊度5.0 NTU，石油类含量为24mg/L，悬浮物含量为25mg/L。对该出水作为油砂洗涤水，循环使用3次后，继续作为油砂洗涤水，洗涤后油砂残渣中的石油类物质含量为0.41％。油砂洗涤水，循环使用3次后，通过不经过双膜处理，直接作为油砂洗涤水，由于洗涤过程中盐类和其它有害离子的积累，会造成洗涤后油砂残渣中的石油类物质含量的上升，影响油砂的洗涤效果。
实施例3：
油砂洗涤废水pH值为9.0，砂土含量6000mg/L，油含量1500mg/L，通过文丘里混合器投加浓硫酸混合后，调剂废水pH值为8.2，然后投加聚醚类破乳220mg/L，通过文丘里混合器混合，废水进入隔油沉降池，沉降时间3h，沉降池出水中砂土含量1800mg/L，油含量150mg/L。将沉降池处理后的废水送入旋流器，经过旋流分离后砂土含量为170mg/L，然后进行混凝气浮和过滤装置，聚硅酸铝投加量为100mg/L，阳离子聚丙烯酰胺加入量为50mg/L，过滤器内填装化纤质填料。过滤器出水浊度3.0NTU，石油类含量为16mg/L，悬浮物含量为20mg/L。对该出水作为油砂洗涤水，循环使用7次后，通过双膜处理，然后作为油砂洗涤水，洗涤后油砂残渣中的石油类物质含量为0.34％。
对比例3：
油砂洗涤废水pH值为9.0，砂土含量6000mg/L，油含量1500mg/L，通过文丘里混合器投加浓硫酸混合后，调剂废水pH值为8.2，然后投加聚醚类破乳220mg/L，通过文丘里混合器混合，废水进入隔油沉降池，沉降时间3h，沉降池出水中砂土含量1800mg/L，油含量150mg/L。将沉降池处理后的废水送入旋流器，经过旋流分离后砂土含量为170mg/L，然后进行混凝气浮和过滤装置，聚硅酸铝投加量为100mg/L，阳离子聚丙烯酰胺加入量为50mg/L，过滤器内填装化纤质填料。过滤器出水浊度3.0NTU，石油类含量为16mg/L，悬浮物含量为20mg/L。对该出水作为油砂洗涤水，循环使用7次后，继续作为油砂洗涤水，洗涤后油砂残渣中的石油类物质含量为0.58％。油砂洗涤水，循环使用7次后，通过不经过双膜处理，直接作为油砂洗涤水，由于洗涤过程中盐类和其它有害离子的积累，会造成洗涤后油砂残渣中的石油类物质含量的上升，影响油砂的洗涤效果。
实施例4：
油砂洗涤废水pH值为12.0，砂土含量1200mg/L，油含量900mg/L，通过文丘里混合器投加浓硫酸混合后，调剂废水pH值为8.6，然后投加聚醚类破乳30mg/L，通过文丘里混合器混合，废水进入隔油沉降池，沉降时间1.0h，沉降池出水中砂土含量400mg/L，油含量90mg/L。将沉降池处理后的废水送入旋流器，经过旋流分离后砂土含量为80mg/L，然后进行混凝气浮和过滤装置，聚硅酸铝投加量为60mg/L，阳离子聚丙烯酰胺加入量为50mg/L，过滤器内填装石英砂。过滤器出水浊度4.6NTU，石油类含量为20mg/L，悬浮物含量为18mg/L。对该出水50％直接作为油砂洗涤水，循环使用，另外50％水量通过双膜处理，两种水混合后作为油砂洗涤水，洗涤后油砂残渣中的石油类物质含量为0.34％。油砂洗涤水，一部分通过双膜处理，一部分不通过双膜处理，两种水混合后循环使用，作为油砂洗涤水，仍然可以达到较好的洗涤效果。
本发明采用“隔油沉降-旋流分离-混凝气浮-过滤-双膜”的深度处理方法。其优点在于：①对油砂洗涤废水中所含有的大量砂土，根据其粒径不同、沉降时间差异，进行多层次分级处理，分级沉降，砂土沉降更彻底；②根据废水中沥青基石油类物质在废水中存在状态不同，油滴粒径差异，进行分级分离，石油类物质分离去除更彻底；③对废水中的沙粒、黏土、石油类等多种物质实现深度处理，处理后的废水可以作为油砂洗涤水循环使用；④采用两级文丘里混合器串联使用，物料流动速度快，避免粒径较大的砂粒沉积在设备或管线内部，发生堵塞；⑤采用双膜处理后的油砂洗涤水，可以去除洗涤水中溶解的盐类和多种溶解性物质，克服洗涤水循环使用过程中盐类和多种有害物质的积累对油砂洗涤产生的不利影响；⑥该技术更有利于油砂洗涤分离，有利于洗涤水循环使用，处理过程能耗低，处理效果好。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。