本发明涉及含油污水处理技术领域，具体涉及一种海水污油处理装置，以及利用该设备进行海水污油处理的方法。
背景技术：
随着我国经济的持续快速发展，对石油的依存度不断提高。海运是我国石油进口的主要渠道，加上海上石油的开采等因素，致使海洋的石油污染越来越严重，海洋的环境保护正成为世界各国的关注焦点。
海水污油处理工艺很多，但由于海水污油成分复杂，其含油量以及在海水中的赋存形态差异很大，用单一的方法来处理往往效果不佳，达不到排放或回注要求。在实际应用中，为达到良好的处理效果，需将几种方法组合起来，形成多级处理工艺。
浮选净水技术是目前国内外正在深入研发与不断推广应用的一种处理含油污水的新技术。浮选净水就是空气或其它气体通入水中而产生微细气泡，水中的一些微小悬浮油珠及固体颗粒粘附在气泡上，其相对体积增大，其相对密度减小，可以随着气泡一起上浮到水面而形成浮渣，从而实现固、液分离的一种新的污水处理方法。浮选法作为污水处理工艺在其他行业中已成功使用了多年，近年来由于其工艺上的改进，处理含油污水的效果大大提高。目前，浮选技术大多采用单浮选柱进行净水处理，处理时也没有结合其它净水技术，含油污水的处理效果还没有达到十分理想的效果。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供一种海水污油处理装置以及利用该设备进行海水污油处理的方法，通过将浮选技术与生物降解法结合，从而可高效率绿色化地处理海水污油。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一方面，本发明提供一种海水污油处理装置。该设备包括聚结气浮浮选柱、缓冲搅拌桶、选择性吸附浮选柱、精馏装置、生物降解池、反冲洗装置和过滤机。所述聚结气浮浮选柱的下输出端和缓冲搅拌桶之间管道连接，所述缓冲搅拌桶的出口和选择性吸附浮选柱之间管道连接，所述选择性吸附浮选柱的下输出端和精馏装置之间管道连接，选择性吸附浮选柱的上输出端和过滤机之间管道连接，所述精馏装置的塔顶与生物降解池之间管道连接，精馏装置的塔底与聚结气浮浮选柱之间管道连接，所述生物降解池的出口连通反冲洗装置的入口。
进一步的，该海水污油处理装置还设有调浆搅拌桶，所述调浆搅拌桶的出口与缓冲搅拌桶之间管道连接。
进一步的，该海水污油处理装置还设有含油煤饼池，所述含油煤饼池的入口与过滤机的滤渣出口连通。
进一步的，所述缓冲搅拌桶与选择性吸附浮选柱之间的管路上以及选择性吸附浮选柱与过滤机之间管路上均设置有提升泵。
优选的，所述聚结气浮浮选柱和选择性吸附浮选柱均采用旋流–静态微泡浮选柱。
优选的，所述过滤机采用板框过滤机。
另一方面，本发明还提供一种利用上述设备进行海水污油处理的方法。该方法如下：
将被石油污染的海水通入聚结气浮浮选柱处理，然后由聚结气浮浮选柱下输出端自流进入缓冲搅拌桶，缓冲搅拌桶中通入煤粉以吸附大部分乳化油和小粒径悬浮物，然后再进入选择性吸附浮选柱中进一步去除污油、悬浮物和吸附污油后的煤粉；选择性吸附浮选柱下输出端的出水进入精馏装置分离，精馏分离后得到的塔顶出水进入生物降解池进行微生物降解，最后经过反冲洗装置进行净化，从而产出高纯水；选择性吸附浮选柱上输出端出来的处理后的污水则通入过滤机过滤。
上述方法所涉及的工艺，首先利用聚结气浮浮选柱最大程度的回收了原油，处理后水中的含油量大大降低，从而降低了选择性吸附浮选工艺的负荷，减少了煤粉使用量；利用选择性吸附浮选柱，通过煤粉载体对采油污水的细粒级油份及乳化油的吸附，完成对含油污水中难处理的细粒级油份及乳化油的去除，使含油污水最终达到回注或排放的要求。
其中，所述聚结气浮浮选柱和选择性吸附浮选柱处理时的工艺条件为：浮选柱直径300～500mm、高度3000～5000mm，处理量1～2m3/h，循环量3～5倍，气含率5％～8％，柱内加聚结填料。
优选的，该工艺条件为：浮选柱直径400mm、高度4000mm，处理量1.5m3/h，循环量4倍，气含率6％。
其中，所述生物降解池中添加有微生物菌剂，所述微生物菌剂是以甲壳素为载体，负载生物表面活性剂菌和石油降解菌的混合菌群，经培养、冷冻干燥后制成粉剂。
进一步的，所述微生物菌剂的制备方法包括以下步骤：
1)将聚合纤维浸入活性污泥中，曝气挂膜24～36h，然后将聚合纤维放入滴滤池中，向滴滤池中添加营养液，以石油烃为碳源，以吐温80为表面活性剂，在室温20～22℃条件下，连续培养14～16d，以在聚合纤维上形成生物膜；
2)对生物膜上富集的石油降解菌和产生物表面活性剂菌进行分离、筛选，得到生物表面活性剂菌液和石油降解菌液；
3)将得到的生物表面活性剂菌液、石油降解菌液混合培养45～55h，混合菌液加入载体甲壳素和甘露醇，混合菌液、甲壳素和甘露醇的质量比为90～100:1:2～5，继续培养20～30h，经冷冻干燥后得到菌粉。
更进一步的，所述营养液包含如下浓度的组分：0.1～0.3g/lmgso4、0.01～0.03g/lcacl2、0.5～2g/lkh2po4、0.5～2g/l(nh4)2hpo4、0.5～2g/lk2(no3)2、0.01～0.1g/lfecl3、20～50g/lnacl。
优选的，所述营养液的组分浓度如下：0.2g/lmgso4、0.02g/lcacl2、1g/lkh2po4、1g/l(nh4)2hpo4、1g/lk2(no3)2、0.05g/lfecl3、20～50g/lnacl。
其中，所述煤粉先进入调浆搅拌桶中调浆后再输送至缓冲搅拌桶内。
其中，所述精馏分离得到的塔底含油污水，返回聚结气浮浮选柱进行二次处理。
其中，所述处理后的污水通过过滤机过滤后，得到的滤渣收集于含油煤饼池中，最后用于制作煤球。
本发明的有益效果为：
1、本发明的海水污油处理装置结构简单，所用设施少，投入成本低，将浮选技术与生物降解法结合，从而可高效率绿色化地处理海水污油。
2、本发明处理装置具有浮选工艺，能最大程度增加油品回收。浮选柱中加聚结气浮板有利于聚并微细油珠，增大油滴抗水流扰动；浮选柱的静态分选环境有利于油滴与水体的分离。采用选择性吸附气浮工艺，除油效率高。向聚结气浮后的出水中添加煤粉作吸附剂，确保了微细粒油滴的浮选捕集，提高了气浮除油的效率。本工艺将原油和悬浮物同步去除，不产生底泥。悬浮物与原油、煤粉吸附剂从浮选柱溢流排出，经进一步回收利用，实现资源化利用。
3、本发明使用到了生物降解方法，同物理、化学方法比较，具有的极大优势，而且对人和环境造成的影响最小，能够使污染物最终分解为二氧化碳和水，不存在二次污染问题，修复过程迅速，费用低。生物降解池中添加有微生物菌剂，该菌剂采用甲壳素作为载体，负载高产生物表面活性剂菌和高效石油降解菌，能使菌粉更好地漂浮于海面上，与海水表面的污染石油紧密接触，提高了石油的去除率。菌粉的生产过程安全，使用方法简单，而且对环境无二次污染。
附图说明
图1为本发明的海水污油处理装置的连接示意图。
图中标号为：1、聚结气浮浮选柱；2、缓冲搅拌桶；3、提升泵；4、选择性吸附浮选柱；5、调浆搅拌桶；6、精馏装置；7、生物降解池；8、反冲洗装置；9、过滤机；10、含油煤饼池。
具体实施方式
下面结合具体实施方式说明和解释本发明。
如图1所示，本实施例的海水污油处理装置，包括聚结气浮浮选柱1、缓冲搅拌桶2、选择性吸附浮选柱4、精馏装置6、生物降解池7和过滤机9，聚结气浮浮选柱1的下输出端和缓冲搅拌桶2之间管道连接，缓冲搅拌桶2的出口和选择性吸附浮选柱4之间管道连接，选择性吸附浮选柱4的下输出端和精馏装置6之间管道连接，选择性吸附浮选柱4的上输出端和过滤机9之间管道连接，精馏装置6的塔顶与生物降解池7之间管道连接，精馏装置6的塔底与聚结气浮浮选柱1之间管道连接。
该海水污油处理装置还设有调浆搅拌桶5、反冲洗装置8、含油煤饼池10和两台提升泵3。其中，调浆搅拌桶5的出口与缓冲搅拌桶2之间管道连接；反冲洗装置8的入口与生物降解池7的出口之间管道连接；含油煤饼池10与过滤机9的滤渣出口连通；两台提升泵3则分别设置于缓冲搅拌桶2与选择性吸附浮选柱4之间的管路上，以及选择性吸附浮选柱4与过滤机9之间管路上。其中，聚结气浮浮选柱1和选择性吸附浮选柱4均采用旋流–静态微泡浮选柱；过滤机9则采用板框过滤机。
利用该设备进行海水污油处理的步骤为：
先将被石油污染的海水通入聚结气浮浮选柱，然后由聚结气浮浮选柱下输出端自流进入缓冲搅拌桶，缓冲搅拌桶中通入煤粉以吸附大部分乳化油和小粒径悬浮物，然后再进入选择性吸附浮选柱中进一步去除污油、悬浮物和吸附污油后的煤粉；选择性吸附浮选柱下输出端的出水进入精馏装置分离，精馏分离后得到的塔顶出水进入生物降解池进行微生物降解，最后经过反冲洗装置进行净化，从而产出高纯水；选择性吸附浮选柱上输出端出来的处理后的污水则通入过滤机过滤。
其中，所述煤粉先进入调浆搅拌桶中调浆后再输送至缓冲搅拌桶内。所述精馏分离得到的塔底含油污水，返回聚结气浮浮选柱进行二次处理。所述处理后的污水通过过滤机过滤后，得到的滤渣收集于含油煤饼池中，最后用于制作煤球。
其中，所述生物降解池中添加有微生物菌剂，所述微生物菌剂是以甲壳素为载体，负载高产生物表面活性剂菌和高效石油降解菌的混合菌群，经培养、冷冻干燥后制成粉剂。
针对浮选工艺和微生物菌剂的制备，本发明还提供了几个如下所示的具体的实施例。
实施例1
聚结气浮浮选柱和选择性吸附浮选柱处理时的工艺条件为：浮选柱直径400mm、高度4000mm，处理量1.5m3/h，循环量4倍，气含率6％，柱内加聚结填料。
微生物菌剂的制备方法的步骤为：1)将聚合纤维浸入活性污泥中，曝气挂膜30h，然后将聚合纤维放入滴滤池中，向滴滤池中添加营养液，以石油烃为碳源，以吐温80为表面活性剂，在室温21℃条件下，连续培养15d，以在聚合纤维上形成生物膜；2)对生物膜上富集的石油降解菌和产生物表面活性剂菌进行分离、筛选，得到生物表面活性剂菌液和石油降解菌液；3)将得到的生物表面活性剂菌液、石油降解菌液混合培养50h，混合菌液加入载体甲壳素和甘露醇，混合菌液、甲壳素和甘露醇的质量比为95:1:3，继续培养24h，经冷冻干燥后得到菌粉。
其中，营养液的组分的浓度为：0.2g/lmgso4、0.02g/lcacl2、1g/lkh2po4、1g/l(nh4)2hpo4、1g/lk2(no3)2、0.05g/lfecl3、30g/lnacl。
采用本实施例制得的菌粉处理模拟石油污染海水，3天后，初始浓度为1700mg/l、盐度为3％、模拟海水中总石油烃的去除率达到95％以上，海水中的总石油烃浓度低于《海洋石油开发工业含油污水排放标准》中的一级标准。
实施例2
聚结气浮浮选柱和选择性吸附浮选柱处理时的工艺条件为：浮选柱直径300mm、高度5000mm，处理量1m3/h，循环量5倍，气含率5％，柱内加聚结填料。
微生物菌剂的制备方法的步骤为：1)将聚合纤维浸入活性污泥中，曝气挂膜36h，然后将聚合纤维放入滴滤池中，向滴滤池中添加营养液，以石油烃为碳源，以吐温80为表面活性剂，在室温20℃条件下，连续培养16d，以在聚合纤维上形成生物膜；2)对生物膜上富集的石油降解菌和产生物表面活性剂菌进行分离、筛选，得到生物表面活性剂菌液和石油降解菌液；3)将得到的生物表面活性剂菌液、石油降解菌液混合培养45h，混合菌液加入载体甲壳素和甘露醇，混合菌液、甲壳素和甘露醇的质量比为100:1:2，继续培养30h，经冷冻干燥后得到菌粉。
其中，营养液的组分的浓度为：0.1g/lmgso4、0.03g/lcacl2、0.5g/lkh2po4、2g/l(nh4)2hpo4、0.5g/lk2(no3)2、0.1g/lfecl3、20g/lnacl。
实施例3
聚结气浮浮选柱和选择性吸附浮选柱处理时的工艺条件为：浮选柱直径500mm、高度3000mm，处理量2m3/h，循环量3倍，气含率8％，柱内加聚结填料。
微生物菌剂的制备方法的步骤为：1)将聚合纤维浸入活性污泥中，曝气挂膜24h，然后将聚合纤维放入滴滤池中，向滴滤池中添加营养液，以石油烃为碳源，以吐温80为表面活性剂，在室温22℃条件下，连续培养14d，以在聚合纤维上形成生物膜；2)对生物膜上富集的石油降解菌和产生物表面活性剂菌进行分离、筛选，得到生物表面活性剂菌液和石油降解菌液；3)将得到的生物表面活性剂菌液、石油降解菌液混合培养55h，混合菌液加入载体甲壳素和甘露醇，混合菌液、甲壳素和甘露醇的质量比为90:1:5，继续培养20h，经冷冻干燥后得到菌粉。
其中，营养液的组分的浓度为：0.3g/lmgso4、0.01g/lcacl2、2g/lkh2po4、0.5g/l(nh4)2hpo4、2g/lk2(no3)2、0.01g/lfecl3、50g/lnacl。