一种多级膜浓缩含油废水装置

本发明涉及石油化工技术领域，具体为一种多级膜浓缩含油废水装置。

背景技术：

含油废水主要是指在工业生产过程中排放出来的含油类物质的废水。通常我们根据油分在水中的形态以及其粒径的大小将含油废水中的油分分为四种，分别为溶解油、乳化油、分散油、浮油(自由游)。浮油的油珠粒径较大，一般大于150μm，易浮于水面形成油膜或油层。分散油的油珠粒径在20-150μm之间，这同时乳化过程通常加入表面活性剂，采用常规沉降方法油滴难以聚并，此类分散体系表现为很强的动力学相对稳定性，难以实现油水有效分离。溶解油基本可归为均相体系，油在水中以分子状态分散，油滴粒径甚至小于几个纳米，油和水形成均匀、稳定的体系，采用物理方法很难去除油滴。

含油废水的来源十分广泛，在石油的开采及精炼加工、印刷纺织、机械加工及制造、钢铁工业、食品加工以及医药制造等各个行业都会产生含油废水。其中，石油的开采加工、印刷纺织和医药制造产生的含油废水主要因其水量大，成分复杂而增加了处理的难度。机械加工的含油废水则主要包含加工过程中的表面活性剂、防腐剂、机油、润滑油及各种添加剂。在钢铁工业的加工会产生大量含有油脂和油的废水。除此之外，设备的清洗与维护、厂区的清洗等都会产生含油废水。食品加工行业的含油废水主要来源于餐具的洗涤、废弃的残油以及含有高浓度的植物油的清洗水。此外，近年来海上溢油事故频发，2010年美国墨西哥湾原油泄漏和2020俄罗斯北极圈柴油泄漏等油泄漏事件带来的环境和能源损失仍无法估计。这样的海上溢油事故也给含油废水的处理增加了压力与难度。

为了解决含油废水对水资源造成污染，且造成石油资源浪费的问题，通过膜分离技术对含油废水进行处理可以有效地解决对水资源的污染，但是很少有通过膜分离技术同时解决水资源污染和石油资源浪费的问题。因此，本发明提出一种多级膜浓缩含油废水装置，以解决上述提到的问题。

技术实现要素：

针对现有的技术不足，本发明提供了一种多级膜浓缩含油废水装置，实现了对含油废水中的油份的浓缩，也实现了对水的净化处理，同时解决了水资源污染和石油资源浪费的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种多级膜浓缩含油废水装置，此装置通过(3)纳滤膜，(4)超滤膜和(5)微滤膜组成多级膜浓缩系统。在多级膜浓缩系统中包含浓缩系统、反清洗系统。浓缩系统主要是对含油废水进行浓缩，含油废水通过加压泵加压后到达(3)纳滤膜，经过(3)纳滤膜的分离后，其浓缩液到达(4)超滤膜，再经过(4)超滤膜分离后，其浓缩液到达(5)微滤膜，最后经过(5)微滤膜的分离后，浓缩液被存放在(8)浓缩液储存池中，而被分离出来的水则被存放在(7)渗透液储存池中。反清洗系统主要是对分离膜进行清洗，打开反洗泵，通过控制阀门，使清洗液反向通过分离膜，完成对分离膜的清洗。

多级膜浓缩含油废水装置主要由两部分组成，分别为：浓缩系统，反清洗系统，该两部分依次通过各种泵和管道连接，含油污水进入系统内，根据含油污水中油滴粒径分级处理，最终使过滤装置中出来的水到达处理标准。

在本实施例中，浓缩系统包括(1)沉淀池；(2)加压泵；(3)纳滤膜；(4)超滤膜；(5)微滤膜；(7)渗透液储存池；(8)浓缩液储存池；f1-f21阀门；(10)压力表；(11)流量计。

单级浓缩系统包括纳滤系统、超滤系统、微滤系统，纳滤系统包括(1)沉淀池；(2)加压泵；(3)纳滤膜；(7)渗透液储存池；(8)浓缩液储存池；f1，f6，f12，f13，f15阀门，超滤系统包括(1)沉淀池；(2)加压泵；(4)超滤膜；(7)渗透液储存池；(8)浓缩液储存池；f5，f7，f2，f8，f20，f13，f15阀门，微滤系统包括(1)沉淀池；(2)加压泵；(5)微滤膜；(7)渗透液储存池；(8)浓缩液储存池；f5，f9，f3，f4，f21，f15阀门。

二级浓缩系统包括纳滤-超滤系统、纳滤-微滤系统、超滤-微滤系统，纳滤-超滤系统包括(1)沉淀池；(2)加压泵；(3)纳滤膜；(4)超滤膜；(7)渗透液储存池；(8)浓缩液储存池；f1，f2，f8，f12，f13，f15，f20阀门，纳滤-微滤系统包括(1)沉淀池；(2)加压泵；(3)纳滤膜；(5)微滤膜；(7)渗透液储存池；(8)浓缩液储存池；f1，f7，f9，f3，f4，f12，f13，f21，f15阀门，超滤-微滤系统包括(1)沉淀池；(2)加压泵；(4)超滤膜；(5)微滤膜；(7)渗透液储存池；(8)浓缩液储存池；f5，f7，f2，f3，f4，f20，f13，f21，f15阀门。

三级浓缩系统包括(1)沉淀池；(2)加压泵；(3)纳滤膜；(4)超滤膜；(5)微滤膜；(7)渗透液储存池；(8)浓缩液储存池；f1，f2，f3，f4，f12，f13，f15，f20，f21阀门。

在(3)纳滤膜，(4)超滤膜和(5)微滤膜的进口处和各级渗透液的出口处分别有(10)压力表和(11)流量计；(10)压力表是为了测量分离膜出口压力和进口压力，以便计算跨膜压差，(11)流量计是为了测量分离膜的进口流量和出口流量，以便计算膜面流速；本装置采用的(7)渗透液储存池和(8)浓缩液储存池均为含有刻度的储存池，这样能够更好测量渗透液和浓缩液的体积，以便对膜通量进行计算。

反清洗系统主要包括(3)纳滤膜；(4)超滤膜；(5)微滤膜；(6)反洗泵；(7)渗透液储存池；(9)清洗水池；f11，f10，f14，f16，f17，f18，f19，f20，f21阀门，可以实现单级，多级清洗。

与现有技术对比，本发明具备以下有益效果：

1.该用于含油废水浓缩的装置，其浓缩系统可以通过控制不同阀门来完成不同级数的浓缩，例如单级、双级和三级，实现了对含油废水中油分的浓缩回收，也实现了对含油废水的净化处理，通过本系统处理的含油废水可以进行回收利用，例如进行沐浴、浇花等。

2.该用于含油废水浓缩的装置，其反清洗系统可以通过控制不同阀门来完成不同级数的反清洗，对各级被污染的膜进行清洗，延长膜的使用寿命，增大膜的膜通量。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明整体结构3d示意图

图中：1.沉淀池；2.加压泵；3.纳滤膜；4.超滤膜；5.微滤膜；6.反洗泵；7.渗透液储存池；8.浓缩液储存池；9.清洗水池；10.压力表；11.流量计；f1-f21.阀门。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下实施例，还包括各具体实施例之间的组合。

实施例1

本实施例的多级膜浓缩含油废水装置，工作原理和过程描述如下：含油废水经污水进水管进入(1)沉淀池中，使含油废水中的一些较重的物质沉淀，然后通过(2)加压泵抽取(1)沉淀池中的上清液。纳滤系统的操作步骤如下：打开阀门f1，f6，f12，f13，f15，其余阀门关闭，上清液通过管道经阀门f1进入(3)纳滤膜，除去大量的水以及低价小分子溶质，浓缩上清液中的油，(10)压力表测量(3)纳滤膜出口压力和进口压力，(11)流量计测量(3)纳滤膜的进口流量和出口流量，处理后得到的浓缩液通过管道经阀门f6进入(8)浓缩液储存池，渗透液经过阀门f12，f13，f15进入(7)渗透液储存池。超滤系统操作步骤如下：打开阀门f5，f7，f2，f8，f20，f13，f15，其余阀门关闭，上清液通过管道经阀门f5，f7，f2进入(4)超滤膜，除去大量的水和少量小分子物质，浓缩上清液中的油，(10)压力表测量(4)超滤膜出口压力和进口压力，(11)流量计测量(4)超滤膜的进口流量和出口流量，处理后得到的浓缩液通过管道经阀门f8进入(8)浓缩液储存池，渗透液经阀门f20，f13，f15进入(7)渗透液储存池。微滤系统的操作步骤如下：打开阀门f5，f9，f3，f4，f21，f15，其余阀门关闭，上清液通过管道f5，f9，f3进入(5)微滤膜，除去大量的水、少量的小分子溶质和大分子溶质，浓缩上清液中的油，(10)压力表测量(5)微滤膜出口压力和进口压力，(11)流量计测量(5)微滤膜的进口流量和出口流量，处理后得到的浓缩液通过管道经阀门f4进入(8)浓缩液储存池，渗透液经阀门f21，f15进入(7)渗透液储存池。

实施例2

纳滤-超滤系统操作步骤如下：打开阀门f1，f2，f8，f12，f13，f15，f20，其余阀门关闭，上清液通过管道经阀门f1进入(3)纳滤膜，除去大量的水以及低价小分子溶质，浓缩上清液中的油，(10)压力表测量(3)纳滤膜出口压力和进口压力，(11)流量计测量(3)纳滤膜的进口流量和出口流量，处理后得到的浓缩液通过管道经阀门f2进入(4)超滤膜，渗透液经阀门f12，f13，f15进入(7)渗透液储存池。浓缩液通过(4)超滤膜处理除去了水和少量小分子物质，进一步浓缩了浓缩液中的油，(10)压力表测量(4)超滤膜出口压力和进口压力，(11)流量计测量(4)超滤膜的进口流量和出口流量，处理后得到的浓缩液通过管道经阀门f8进入(8)浓缩液储存池，渗透液经阀门f20，f13，f15进入(7)渗透液储存池。

实施例3

纳滤-微滤系统操作步骤如下：打开阀门f1，f7，f9，f3，f4，f12，f13，f21，f15，其余阀门关闭，上清液通过管道经阀门f1进入(3)纳滤膜，除去大量的水以及低价小分子溶质，浓缩上清液中的油，(10)压力表测量(3)纳滤膜出口压力和进口压力，(11)流量计测量(3)纳滤膜的进口流量和出口流量，处理后得到的浓缩液通过管道经阀门f7，f9，f3进入(5)微滤膜，渗透液经阀门f12，f13，f15进入(7)渗透液储存池。浓缩液通过(5)微滤膜处理除去了水、少量的小分子溶质和大分子溶质，进一步浓缩了浓缩液中的油，(10)压力表测量(5)微滤膜出口压力和进口压力，(11)流量计测量(5)微滤膜的进口流量和出口流量，处理后得到的浓缩液通过管道经阀门f4进入(8)浓缩液储存池，渗透液经阀门f21，f15进入(7)渗透液储存池。

实施例4

超滤-微滤系统操作步骤如下：打开阀门f5，f7，f2，f3，f4，f20，f13，f21，f15，其余阀门关闭，上清液通过管道经阀门f5，f7，f2进入(4)超滤膜，除去大量的水和少量小分子物质，浓缩上清液中的油，(10)压力表测量(4)超滤膜出口压力和进口压力，(11)流量计测量(4)超滤膜的进口流量和出口流量，处理后得到的浓缩液通过管道经阀门f3进入(5)微滤膜，渗透液经阀门f20，f13，f15进入(7)渗透液储存池。浓缩液通过(5)微滤膜处理除去了水、少量的小分子溶质和大分子溶质，进一步浓缩了浓缩液中的油，(10)压力表测量(5)微滤膜出口压力和进口压力，(11)流量计测量(5)微滤膜的进口流量和出口流量，处理后得到的浓缩液通过管道经阀门f4进入(8)浓缩液储存池，渗透液经阀门f21，f15进入(7)渗透液储存池。

实施例5

三级浓缩系统操作步骤如下：打开阀门f1，f2，f3，f4，f12，f13，f15，f20，f21，其余阀门关闭，上清液通过管道经阀门f1进入(3)纳滤膜，除去大量的水以及低价小分子溶质，浓缩上清液中的油，(10)压力表测量(3)纳滤膜出口压力和进口压力，(11)流量计测量(3)纳滤膜的进口流量和出口流量，处理后得到的浓缩液通过管道经阀门f2进入(4)超滤膜，渗透液经阀门f12，f13，f15进入(7)渗透液储存池。浓缩液通过(4)超滤膜处理除去了水和少量小分子物质，进一步浓缩了浓缩液中的油，(10)压力表测量(4)超滤膜出口压力和进口压力，(11)流量计测量(4)超滤膜的进口流量和出口流量，处理后得到的浓缩液通过管道经阀门f3进入(5)微滤膜，渗透液经阀门f20，f13，f15进入(7)渗透液储存池；浓缩液通过(5)微滤膜处理除去了水、少量的小分子溶质和大分子溶质，进一步浓缩了浓缩液中的油，(10)压力表测量(5)微滤膜出口压力和进口压力，(11)流量计测量(5)微滤膜的进口流量和出口流量，处理后得到的浓缩液通过管道经阀门f4进入(8)浓缩液储存池，渗透液经阀门f21，f15进入(7)渗透液储存池。

实施例6

反清洗系统操作步骤如下：打开阀门f11，f10，f14，f16，f17，f18，f19，f20、f21，其余阀门关闭，打开(6)反洗泵，关闭(2)加压泵，(7)渗透液存储池中的渗透液作为清洗液反向通过管道经阀门f11，f10进入(3)纳滤膜，经阀门f11，f14，f20进入(4)超滤膜，经阀门f11，f16，f21进入(5)微滤膜，同时清洗各分离膜。反清洗水经阀门f17，f18，f19流入(9)清洗水池中储存；打开阀门f11，f10，f17，其余阀门关闭，可以实现(3)纳滤膜单独清洗；打开阀门f11，f14，f20，f18，其余阀门关闭，可以实现(4)超滤膜单独清洗；打开阀门f11，f16，f21，f19，其余阀门关闭，可以实现(5)微滤膜单独清洗。