一种含油废水处理方法及设备的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种含油废水的处理设备，包括反应装置、进水泵、曝气装置、主阳极、主阴极、多孔粒子电极和电源；所述反应装置内设有隔板，所述隔板将反应装置分为下腔体和上腔体，隔板中部为多孔承托板；所述下腔体底部与进水泵连接、顶部设有一号排油口，下腔体中心设有竖直贯穿下腔体的滤芯；所述曝气装置包括依次连接的气泵和曝气板，所述曝气板置于滤芯底部；所述主阳极、主阴极和多孔粒子电极均设置于上腔体内，所述主阳极、主阴极与电源连接；所述上腔体顶部设有排气口、上部设有二号排油口、下部设有排水口；所述一号排油口和二号排油口分别于回收油存储装置连接。该设备结构简单紧凑、占地面积小、运行管理方便，处理效果好、处理效率高。
【专利说明】一种含油废水处理方法及设备
【技术领域】
[0001]本发明属于水处理设备领域，特别涉及一种含油废水处理设备，还涉及利用该设备进行水处理的方法。
【背景技术】
[0002]随着经济的增长和工业的快速发展，含油废水污染已经成为环境问题的焦点，弓丨起社会各界的高度重视。含油污水来源很多，均为油水分散体系，大致可分为浮油、分散油、乳化油、溶解油四种。其危害主要表现在对生态系统、植物、土壤、水体的严重影响。含油废水排入自然水体，对水生态环境构成重大威胁。含油废水可浸入土壤孔隙间形成油膜，产生堵塞作用，致使空气、水分及肥料均不能渗入土中，破坏土层结构，不利于农作物的生长，甚至使农作物枯死。随着人们环保意识的增强，各类防污染法规、规范不断修订，大大提高了对含油废水的处理及排放的要求，处理系统的设计和处理效果都面临着新的挑战。
[0003]目前对于含油污水处理方法，根据原理不同可分为物理法、物理化学法、化学氧化法、电化学法和生物化学法等五大类。传统的油水分离技术依靠重力作用和物理过滤，仅对浮油和分散油有较好的处理效果，而对油粒较小的乳化油和溶解油的去除效果较差，单独采用此技术，处理出 水水质难以达到排放标准。采用超滤膜过滤、反渗透及MBR等膜处理系统虽然可以有效实现废水中油、TOC和盐分的去除，但是含油废水的乳化程度增大，易造成严重的膜污染，降低膜通量，需要不断进行膜的再生，且COD和BOD去除效果不达标，从而限制了其工业化应用。生物化学法利用好氧微生物对水中的有机物进行氧化分解；由于好氧微生物对油的分解能力和水中溶解氧浓度的限制，一般只用于较低浓度的含油污水处理。如何采取有效工艺，对含油废水进行处理，实现污水达标排放，对保护生态环境具有重要意义。因此，寻求建立一种可以在常温常压下进行，并且有高效性和广谱性的处理工艺，设计出一体化的反应装置简化工艺并缩小体积是有效解决含油废水处理难题及推动该技术能够实际应用的关键。
【发明内容】
[0004]发明目的:本发明的目的是提供了一种效率高、体积小、成本低的含油废水处理设备以及利用该设备进行含油废水处理的方法。
[0005]技术方案:本发明提供了一种含油废水的处理设备，包括反应装置、进水泵、曝气装置、主阳极、主阴极、多孔粒子电极和电源；所述反应装置内设有隔板，所述隔板将反应装置分为下腔体和上腔体，隔板中部为多孔承托板；所述下腔体底部与进水泵连接、顶部设有一号排油口，下腔体中心设有竖直贯穿下腔体的滤芯；所述曝气装置包括依次连接的气泵和曝气板，所述曝气板置于滤芯底部；所述主阳极、主阴极和多孔粒子电极均设置于上腔体内，所述主阳极、主阴极与电源连接；所述上腔体顶部设有排气口、上部设有二号排油口、下部设有排水口 ；所述一号排油口和二号排油口分别于回收油存储装置连接。
[0006]作为改进，所述反应装置为圆筒型、长方体或正方体；所述主阳极、主阴极平行设置成对电极，主阳极主阳极、主阴极可石墨电极、不锈钢电极或钛电极。
[0007]作为另一种改进，所述多孔粒子电极为吸附材料电极，优选氧化铝、沸石或活性炭，其粒径为0.5-5.0mm，多孔粒子电极表面可掺杂金属或金属氧化物以提高性能。
[0008]作为另一种改进，所述滤芯为多孔滤芯；其可对油份进行聚合过滤分离，油份聚集形成较大的油滴后上浮至下腔体的顶部通过一号排油口排出。
[0009]作为另一种改进，所述多孔承托板为孔径0.1-2.0mm的不锈钢网或钛丝网；其具有承托多孔粒子电极的作用，兼具布水与二次布气的作用，使多相体系更均匀。
[0010]作为另一种改进，还包括加药罐，所述加药罐设于进水泵和反应装置之间；从而可对进入反应装置的含油废水投加破乳剂，将油污水中的乳化油分解为油和水，以便下一步处理。
[0011]作为另一种改进，还包括进水阀、排气阀、一号排油阀、二号排油阀、排水阀；所述进水阀设于进水泵和反应装置之间；所述一号排油阀设于一号排油口和回收油存储装置之间；所述二号排油阀设于二号排油口和回收油存储装置之间；所述排水阀与排水口连接；所述排气阀设于气泵和曝气板之间；所述进水阀、排气阀、一号排油阀、二号排油阀、排水阀均为电磁阀。
[0012]作为另一种改进，还包括一号油份监测仪、二号油份监测仪、三号油份监测仪、细滤网和自控单元；所述一号油份监测仪设于下腔体的顶部，所述二号油份监测仪设于上腔体的顶部，所述三号油份监测仪与出水口连接；所述自控单元分别与电源、一号油份监测仪、二号油份监测仪、三号油份监测仪连接，所述细滤网设于排水口上，以防止多孔粒子电极随流体流失。所述自控单元可根据需要设置参数、信号采集、分析、模拟计算、自动调控、错误报警、数据记录等功能，这些功能的实现均为本领域常用的技术。在一号油份监测仪或二号油份监测仪测定数据达到`设定参数时，启动一号排油阀或二号排油阀外排油份；并能根据三号油份监测仪测定数据自动调节电化学电源电流、臭氧投加量、进水量，若操作参数调整后仍未能达到排放标准，此时可切断其余设备电源，关闭排水阀并报警。
[0013]作为另一种改进，曝气装置通入的气体为空气或臭氧化气体；当通入臭氧化气体时，该设备还包括臭氧尾气破坏器以及依次连接的气体干燥器、臭氧发生器、臭氧浓度监测仪、气体流量计、止回阀；所述止回阀与曝气板连接，所述臭氧尾气破坏器与排气口连接。
[0014]本发明还提供了一种利用上述含油废水的处理设备进行水处理的方法，包括以下步骤:通过多孔介质滤芯对含油水体进行油水初步分离后，将含有废水通入反应装置内，利用曝气气浮、电化学气浮和吸附协同作用，在同反应装置内同步完成二级气浮分离、三级吸附-电化学降解去除肺水肿的油污，在物理分离、化学降解联合作用下，对水体进行深度处理，即得净化水。
[0015]优选地，还可在反应装置内加入破乳剂破乳。
[0016]有益效果:本发明提供的含油废水的处理设备结构简单紧凑、占地面积小、使用方便、成本低廉、运行管理方便，利用油、水密度特性，通过一级聚结过滤、二级气浮分离、三级吸附-电化学降解去除作用有效处理水中的油份和其他污染物，实现较好的净化水质的效果，处理效果好、处理效率高。
[0017]具体而言，本发明与现有技术相比，具有如下有益效果:
[0018]一、利用油、水密度差异，通过一级物理聚结过滤、二级气浮分离、三级吸附-电化学降解去除作用，可显著提高处理效果，实现单一工艺或一般工艺难以达到的降解效果，亦可降低处理成本，对废水净化彻底，避免产生二次污染，环保可靠，具有广阔的市场前景。
[0019]二、利用特殊的反应装置结构设计，可在同一反应区间同步实现气浮分离、吸附-电化学降解去除，使反应器结构紧凑，缩短处理时废水水力停留时间，提高处理效果的同时显著缩小反应器体积。
[0020]三、电化学反应过程产生的微小气泡可以提高气浮效率，气浮动力使得电化学流场得到循环，互补互促。
[0021]四、利用多孔粒子电极增大电化学反应的电极有效面积，在体系内通过吸附-脱附降解提高处理效果。同时利用反应器特殊结构和气浮过程产生的内循环流场，多孔粒子电极可在反应装置内循环，得到充分流化和利用。
[0022]五、利用油份监测仪、电磁阀和自控单元，可实现处理过程的全自动、智能化控制。
[0023]本发明提供的含油废水处理方法工艺简单、处理效率高，能够有效、经济、环保、一体化的通过过滤、气浮、吸附/电化学降解进行水处理。该“一体化”即在同一反应装置内同步实现各工艺的作用，显著提高处理效果并降低能耗，优化反应器结构，缩小占地面积。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1是实施例1的含油废水的处理设备的结构示意图。
[0025]图2是图1所示设备俯视示意图。
[0026]图3是实施例2的含油废水的处理设备的结构示意图。
[0027]图4是图2所示设`备俯视示意图。
[0028]图5是实施例3的含油废水的处理设备的结构示意图。
[0029]图6是实施例4的含油废水的处理设备的结构示意图。
[0030]图7是实施例5的含油废水的处理设备的结构示意图。
【具体实施方式】
[0031]根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体的物料配比、工艺条件及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
[0032]实施例1
[0033]含油废水的处理设备，见图1和2，包括反应装置1、进水泵2、曝气装置3、主阳极
4、主阴极5、多孔粒子电极6和电源7 ;所述反应装置I内设有隔板11，所述隔板11将反应装置I分为下腔体12和上腔体13，隔板11中部为多孔承托板18 ;所述下腔体12底部与进水泵2连接、顶部设有一号排油口 15，下腔体12中心设有竖直贯穿下腔体12的滤芯14 ；所述曝气装置3包括依次连接的气泵31和曝气板32，所述曝气板32置于滤芯14底部；所述主阳极4、主阴极5和多孔粒子电极6均设置于上腔体13内，所述主阳极4、主阴极5与电源7连接；所述上腔体13顶部设有排气口 10、上部设有二号排油口 16、下部设有排水口19 ;所述一号排油口 15和二号排油口 16分别于回收油存储装置17连接。
[0034]还包括进水阀21、排气阀33、一号排油阀22、二号排油阀23、排水阀24 ;所述进水阀21设于进水泵2和反应装置I之间；所述一号排油阀22设于一号排油口 15和回收油存储装置17之间；所述二号排油阀23设于二号排油口 16和回收油存储装置17之间；所述排水阀24与排水口 19连接；所述排气阀33设于气泵31和曝气板32之间；所述进水阀21、排气阀33、一号排油阀22、二号排油阀23、排水阀24均为电磁阀。
[0035]本发明中，滤芯6为多孔介质滤芯；其可对油份进行聚合过滤分离，油份聚集形成较大的油滴后上浮至下腔体的顶部通过一号排油口排出。所述多孔承托板18为孔径0.1-2.0mm的不锈钢网或钛丝网；其具有承托多孔粒子电极的作用，兼具布水与二次布气的作用，是多相体系更均匀；所述多孔粒子电极11为吸附材料电极，优选氧化铝、沸石或活性炭，其粒径为0.5-5.0mm，多孔粒子电极表面可掺杂金属或金属氧化物以提高性能。
[0036]待处理水体由进水泵2泵入反应装置I的下腔体12后，通过滤芯14过滤，将废水中较易去除的上浮油和分散油分离上浮，通过一号排油口 15排入回收油存储装置17，过滤后的水体在流体压力和上浮气泡带动下进入反应装置I的上腔体13 ;由于反应装置I上腔体13为上端渐扩结构设计，即上腔体13上部尺寸大于下部尺寸，中心区域的流体夹带气泡其密度小于周边的流体，可利用气泡上升惯性夹带流体和多孔粒子电极6在主阳极4和主阴极5之间的电场区内向上流动，此时在多孔粒子电极6吸附和电化学降解作用下，水体中的溶解油和部分乳化油得到降解去除；当流体进入到上端渐扩区后，残余气体和油份分别通过排气阀10和二号排油阀16排出；在反应装置I的上腔体上端渐扩区，由于流体流速的减小、气泡带动力降低，在周边和中心区域流体密度差异以及重力作用下，多孔粒子电极和水体沿着反应装置I内侧壁向下回流，循环至排水口 19处部分外排，剩余部分继续参与内循环流动。
[0037]实施例2
[0038]含油废水的处理设备，见图3和图4，与实施例1基本相同，不同之处在于反应装置I为矩形结构，曝气板32和多孔承托板18、主阳极4、主阴极5均为矩形，主阳极4和主阴极5平行放置，构成对电极。
[0039]实施例3
[0040]含油废水的处理设备,见图5,与实施例1基本相同，不同之处仅在于:还包括一号油份监测仪25、二号油份监测仪26、三号油份监测仪27、细滤网28和自控单元8 ;所述一号油份监测仪25设于下腔体12的顶部，所述二号油份监测仪26设于上腔体13的顶部，所述三号油份监测仪27与出水口 19连接；所述自控单元8分别与电源7、一号油份监测仪25、二号油份监测仪26、三号油份监测仪27连接，所述细滤网28设于排水口 19上，以防止多孔粒子电极随流体流失。
[0041]所述自控单元8可根据需要设置参数、信号采集、分析、模拟计算、自动调控、错误报警、数据记录等功能，这些功能的实现均为本领域常用的技术。在一号油份监测仪25或二号油份监测仪26测定数据达到设定参数时，启动一号排油阀22或二号排油阀23外排油份；并能根据三号油份监测仪27测定数据自动调节电化学电源电流、臭氧投加量、进水量，若操作参数调整后仍未能达到排放标准，此时可切断其余设备电源，关闭排水阀24并报警。
[0042]实施例4
[0043]含油废水的处理设备，见图6，与实施例3基本相同，不同之处在于还包括加药罐25，所述加药罐25设于进水泵2和反应装置I之间；从而可对进入反应装置的含油废水投加破乳剂，将油污水中的乳化油分解为油和水，以便下一步处理。
[0044]实施例5
[0045]含油废水的处理设备，见图7，与实施例4基本相同，不同之处在于还包括臭氧尾气破坏器39以及依次连接的气体干燥器34、臭氧发生器35、臭氧浓度监测仪36、气体流量计37、止回阀38 ;所述止回阀38与曝气板32连接，所述臭氧尾气破坏器39与排气口 10连接。
[0046]在电化学反应区内，臭氧氧化和电化学氧化之间形成耦合协同作用，可提高对废水中油份和其他污染物的降解效率。
[0047]实施例6
[0048]利用实施例1至5所述的含油废水的处理设备进行水处理，包括以下步骤:通过多孔介质滤芯对含油水体进行油水初步分离后，将含有废水通入反应装置内，利用曝气气浮、电化学气浮、吸附-电化学降解协同作用，在同反应装置内同步完成二级气浮分离、三级吸附-电化学降解去除废水中的油污，在物理分离、化学降解联合作用下，对水体进行深度处理，即得净化水。
[0049]其中，实施例4和5的含油废水的处理设备进行水处理还加入破乳剂破乳。
[0050]对船舶含油废水进行处理，进水含油浓度5.8g/L。处理方法及效果见表1。
[0051]表1含油废水的处理设备进行处理方法及效果
【权利要求】
1.一种含油废水的处理设备，其特征在于:包括反应装置(I)、进水泵(2)、曝气装置(3)、主阳极(4)、主阴极(5)、多孔粒子电极(6)和电源(7);所述反应装置(I)内设有隔板(11)，所述隔板(11)将反应装置(I)分为下腔体(12)和上腔体(13)，隔板(11)中部为多孔承托板(18);所述下腔体(12)底部与进水泵(2)连接、顶部设有一号排油口(15)，下腔体(12)中心设有竖直贯穿下腔体(12)的滤芯(14);所述曝气装置(3)包括依次连接的气泵(31)和曝气板(32)，所述曝气板(32)置于滤芯(14)底部；所述主阳极(4)、主阴极(5)和多孔粒子电极(6)均设置于上腔体(13)内，所述主阳极(4)、主阴极(5)与电源(7)连接；所述上腔体(13)顶部设有排气口(10)、上部设有二号排油口(16)、下部设有排水口(19);所述一号排油口( 15)和二号排油口( 16)分别于回收油存储装置(17)连接。
2.根据权利要求1所述的一种含油废水的处理设备，其特征在于:所述反应装置(I)为圆筒型、长方体或正方体；所述主阳极(4)、主阴极(5)平行设置成对电极，主阳极主阳极(4)、主阴极(5)可石墨电极、不锈钢电极或钛电极。
3.根据权利要求1所述的一种含油废水的处理设备，其特征在于:所述多孔粒子电极(6)为吸附材料电极。
4.根据权利要求1所述的一种含油废水的处理设备，其特征在于:所述滤芯(14)为多孔滤芯。
5.根据权利要求1所述的一种含油废水的处理设备，其特征在于:所述多孔承托板(18)为孔径0.1-2.0mm的不锈钢网或钛丝网。
6.根据权利要求1所述的一种含油废水的处理设备，其特征在于:还包括加药罐(25)，所述加药罐(25 )设于进水泵(2 )和反应装置(I)之间。
7.根据权利要求1所述的一种含油废水的处理设备，其特征在于:还包括进水阀(21)、排气阀(33)、一号排油阀(22)、二号排油阀(23)、排水阀(24);所述进水阀(21)设于进水泵(2)和反应装置(I)之间；所述一号排油阀(22)设于一号排油口(15)和回收油存储装置(17)之间；所述二号排油阀(23)设于二号排油口(16)和回收油存储装置(17)之间；所述排水阀(24)与排水口(19)连接；所述排气阀(33)设于气泵(31)和曝气板(32)之间；所述进水阀(21)、排气阀(33)、一号排油阀(22)、二号排油阀(23)、排水阀(24)均为电磁阀。
8.根据权利要求1所述的一种含油废水的处理设备，其特征在于:还包括一号油份监测仪(25)、二号油份监测仪(26)、三号油份监测仪(27)、细滤网(28)和自控单元(8);所述一号油份监测仪(25)设于下腔体(12)的顶部，所述二号油份监测仪(26)设于上腔体(13)的顶部，所述三号油份监测仪(27 )与出水口( 19 )连接；所述自控单元(8 )分别与电源(7 )、一号油份监测仪(25)、二号油份监测仪(26)、三号油份监测仪(27)连接，所述细滤网(28)设于排水口(19)上。
9.根据权利要求1所述的一种含油废水的处理设备，其特征在于:曝气装置(3)通入的气体为空气或臭氧化气体；当通入臭氧化气体时，该设备还包括臭氧尾气破坏器(39)以及依次连接的气体干燥器(34)、臭氧发生器(35)、臭氧浓度监测仪(36)、气体流量计(37)、止回阀(38 );所述止回阀(38 )与曝气板(32 )连接，所述臭氧尾气破坏器(39 )与排气口( 10 )连接。
10.一种利用权利要求1至9任一项所述的一种含油废水的处理设备进行水处理的方法，包括以下步骤:通过多孔介质滤芯对含油水体进行油水初步分离后，将含油废水通入反应装置内，利用曝气气浮、电化学气浮、吸附-电化学降解协同作用，在同一反应装置内同步完成二级气浮分离、三级吸附-电化学降解去除废水中的油污，在物理分离、化学降解联合作用下，对水体进行深度`处理，即得净化水。
【文档编号】C02F9/08GK103771639SQ201410013930
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年1月13日 优先权日:2014年1月13日
【发明者】吴东海, 陆光华, 林秋红, 李轶, 闫振华, 刘建超 申请人:河海大学