專利名稱：乳化油廢水處理系統(tǒng)及其廢水處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種乳化油廢水處理系統(tǒng)及其廢水處理工藝。
背景技術(shù)：
按照國際海事組織MEPC107(49)排放標準，所有遠洋船舶艙底含油污水，必須達 到小于15PPM的排放標準。通常含油壓倉污水處理技術(shù)，有重力分離法、吸附分離法、化學 破乳法，這些方法存在設備體積龐大、能耗高、處理時間長、出水水質(zhì)差等缺點，并且對于含 油濃度較小如-3%時，如果使用化學藥劑破乳，成本很高，一般需要濃縮后處理。近年 來也有人采用膜處理工藝，主要包括管式陶瓷膜、管式金屬膜、中空纖維膜等技術(shù)，膜技術(shù) 比較傳統(tǒng)方法，具有出水水質(zhì)好、設備體積大幅縮小、處理時間短等特點，尤其是設備體積 小，對占地狹小的船艙結(jié)構(gòu)意義十分重大。管式陶瓷膜和管式金屬膜處理效果最好，但最大 的缺點是膜價格太昂貴，實際應用中難以大規(guī)模應用。其中高分子材料的中空纖維膜技術(shù) 十分引人注目，該技術(shù)具有投資成本低、設備體積更小、運行成本也較低等特點，可能是未 來關(guān)注的主要技術(shù)，但該技術(shù)在實際應用中有幾個明顯的缺點，一是很容易膜堵塞，二是膜 絲易斷，三是清洗困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、處理效率高、不易堵塞、不斷絲 的乳化油廢水處理系統(tǒng)及其廢水處理工藝。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種乳化油廢水處理系統(tǒng)，包括平衡池、反應 池和水平放置的管式膜組件，所述管式膜組件內(nèi)設有若干根水平放置、平行排布的管式超 濾膜元件，所述平衡池的上部設有平衡池進水口，所述平衡池的下部和反應池的上部設有 連通的第一進水管道，所述平衡池的底部設有第一濃縮液出口，所述反應池的底部設有第 二濃縮液出口，所述反應池的下部設有反應池出水口，所述反應池出水口和管式膜組件之 間連有第二進水管道，所述第二進水管道上依次連有第一細格柵、第二進水泵和循環(huán)泵，每 根管式超濾膜原件的左端入口與第二進水管道相連通，每根管式超濾膜元件的右端出口與 所述反應池之間設有相連通的第一回流管道，每根管式超濾膜元件的右端出口與所述第二 進水管道之間設有相連通的第二回流管道，所述第一回流管道和第二回流管道相連通，所 述每根管式超濾膜元件的內(nèi)徑為5-12mm，所述管式膜組件上設有濾出清水出口。優(yōu)選地，管式膜組件為多根，所述多根管式膜組件之間相互平行水平放置，每根管 式膜組件的端部分別與其相鄰的兩根管式膜組件的一個端部通過U型彎頭串聯(lián)連接，整體 呈螺旋狀排布。進一步地，所述每根管式膜組件外殼的材料為玻璃鋼或PVC。優(yōu)選地，所述第一進水管道上連有第一進水泵。優(yōu)選地，所述平衡池進水口處還設有小于或等于Imm的第二細格柵。優(yōu)選地，還包括一清洗水箱，所述清洗水箱通過第一清洗水管與第一回流管道相連接、第二清洗水管與第二進水管道相連接，所述第一清洗水管和第二清洗水管上分別設 有閥門，所述第二清洗水管上還設有清洗泵。優(yōu)選地，所述每根管式超濾膜元件包括支撐層和涂覆于支撐層內(nèi)表面的有機高分 子濾膜層，所述支撐層采用聚酯工業(yè)微濾無紡布纏繞而成，所述有機高分子濾膜層材料為 聚醚砜或聚砜或聚偏氟乙烯。優(yōu)選地，所述每根管式超濾膜元件表面的有機高分子濾膜層的濾膜表觀孔徑為 0.01-0. 03微米的超濾范圍。本發(fā)明還提供了一種乳化油廢水處理工藝，其包括以下步驟1)待處理乳化油廢水進入平衡池內(nèi)，進行水質(zhì)和水量的平衡調(diào)節(jié)，比重較大的物 體沉入平衡池底并排出；2)平衡后的乳化油廢水進入反應池，一部分廢水從反應池出來經(jīng)細格柵過濾，另 一部分從反應池底排出；3)過濾后的廢水經(jīng)過循環(huán)泵在2-5m/s的錯流速度下進入水平放置的管式超濾膜 元件，清水透過管式超濾膜元件向外滲透后被導出，留在管式超濾膜元件內(nèi)的濃縮液一部 分被回流至反應池內(nèi)，另一部分通過回流管道，與經(jīng)細格柵過濾后的廢水混合后，經(jīng)過循環(huán) 泵再次循環(huán)進入管式超濾膜元件，管式超濾膜元件內(nèi)徑為5-12mm，反應池中的乳化油廢水 維持在不超過25%的濃度；4)從平衡池底和反應池底排出的乳化油濃縮液被回收處理。優(yōu)選地，還包括在乳化油廢水進入平衡池前先用小于或等于Imm第二細格柵過濾 的步驟。優(yōu)選地，還包括對管式超濾膜元件進行化學清洗的步驟，所述化學清洗的頻率為 每周一次，化學清洗試劑為檸檬酸或次氯酸鈉溶液。優(yōu)選地，步驟4)中的乳化油濃縮液處理時采用破乳的方法。本發(fā)明的乳化油廢水處理系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單、成本低、占地面積小、處理效率高，膜不 易堵塞，并且管式超濾膜元件的壽命長。本發(fā)明的乳化油廢水處理工藝，采用連續(xù)進水、連 續(xù)出水的連續(xù)運行模式，并采用水平放置、平行排布的管式超濾膜元件，其處理效率高、清 洗檢修方便。


圖1為本發(fā)明乳化油廢水處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明多個管式膜組件的連接方式。圖3為本發(fā)明乳化油廢水處理工藝流程圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的方案進一步說明。如圖1所示的乳化油廢水處理系統(tǒng)，包括平衡池1、反應池2和水平放置的管式膜 組件3，管式膜組件3內(nèi)設有若干根水平放置、平行排布的管式超濾膜元件4，平衡池1的上 部設有平衡池進水口 5，平衡池1的下部側(cè)壁上設有第一出水口 6，反應池2的上部設有第 二進水口 7，反應池的下部側(cè)壁上設有反應池出水口 8，第一出水口 6和第二進水口 7之間連有第一進水管道9，反應池出水口 8和管式膜組件3之間連有第二進水管道10，第一進水 管道9上連有第一進水泵11，第二進水管道10上依次連有400-800微米的第一細格柵12、 第二進水泵13和循環(huán)泵14，每根管式超濾膜元件4的左端入口與第二進水管道10相連通， 每根管式超濾膜元件4的右端出口與反應池2之間設有相連通的第一回流管道15，每根管 式超濾膜元件4的右端出口與第二進水管道10之間設有相連通的第二回流管道16，第一回 流管道15和第二回流管道16相連通，每根管式超濾膜元件4的內(nèi)徑為5-12mm，可有效防止 乳化油廢水在過濾中堵塞管式超濾膜元件4，管式膜組件3上設有濾出清水出口 17。如圖2所示，管式膜組件3為多根，多根管式膜組件3之間相互平行水平放置，每 根管式膜組件3的端部分別與其相鄰的兩根管式膜組件的一個端部通過U型彎頭23串聯(lián) 連接，整體呈螺旋狀排布，管式膜組件3間采用特制的彎頭聯(lián)接，由一個框架支撐，組件盤 繞，以降低占地空間。每根管式膜組件的外殼材料為玻璃鋼或PVC。如圖1所示，平衡池1底部設有第一濃縮液出口 18，反應池2底部設有第二濃縮液 出口 19。如圖1所示，平衡池進水口處還設有小于或等于Imm的第二細格柵20。如圖1所示，還包括一清洗水箱21，清洗水箱21通過第一清洗水管與第一回流管 道15相連接、第二清洗水管與第二進水管道10相連接，第一清洗水管和第二清洗水管上設 有閥門，第二清洗水管上還設有清洗泵22。每根管式超濾膜元件4包括支撐層和涂覆于支撐層內(nèi)表面的有機高分子濾膜層， 支撐層采用聚酯工業(yè)微濾無紡布纏繞而成，有機高分子濾膜層材料為聚醚砜或聚砜或聚偏 氟乙烯，管式超濾膜元件使用無紡布作為支撐層，強度高，可耐壓超過10公斤壓力，避免了 纖維膜斷絲的問題；管式超濾膜元件的膜表面主要采用表觀孔徑為0. 01-0. 03微米的超濾 材料，厚度約40-50微米，過濾通量比管式陶瓷膜和管式金屬膜高，錯流壓力也大大降低， 價格遠遠低于管式陶瓷膜和管式金屬膜，降低了設備成本和運行壓力。本發(fā)明的管式超濾 膜元件內(nèi)徑可設計成4mm、6mm、8mm、10mm、12mm等，但在乳化油廢水中常用內(nèi)徑為IOmm和 12mm。管式膜組件通常為6英寸、8英寸、10英寸等，長度3_4米。本發(fā)明乳化油廢水處理系統(tǒng)采用高速錯流內(nèi)壓式過濾模式，對一個日處理 量70m3/d系統(tǒng)，一些具體的設計參數(shù)如下進水格柵1. Omm ；超濾膜系統(tǒng)初始過濾通量 100LMH ；所需管式超濾膜總面積96m2 ；管式超濾膜元件內(nèi)徑12mm ；采用8支管式膜組件，每 支管式膜組件3面積12m2 ；錯流表面流速4m/s ；系統(tǒng)采用2路設計，每路4支膜組件；每支 膜組件運行壓力0. 6bar ；單路系統(tǒng)壓力降2. 6bar ；循環(huán)流量149m3/h ；循環(huán)泵14功率20KW ； 第二進水泵13流量10m3/h ；第二進水泵13壓力2bar ；第二進水泵13功率0. 7KW ；清洗泵 22流量37m3/h ；清洗泵22壓力3bar ；清洗泵22功率3. 9KW。本發(fā)明系統(tǒng)中的其他運行參數(shù)如下待處理的廢水乳化油含油濃度約1-3% ；初 始過濾通量100LMH，該系統(tǒng)運行1周后，過濾通量降為20LMH，此時乳化油含油濃度被濃縮 為不超過25%，大部分運行時間，通量穩(wěn)定在36LMH左右；系統(tǒng)中管式超濾膜元件優(yōu)選采用 了 12mm設計，主要考慮到堵塞可能；2路超濾系統(tǒng)，每路4支管式膜組件，預留2根空管備 用；系統(tǒng)采用連續(xù)運行方式，反應池底部的第二濃縮液出口也在不斷排出濃縮液，并且其排 出量可調(diào)節(jié)，確保反應池中乳化油濃度不超過25%，以避免破乳污染膜表面(根據(jù)經(jīng)驗乳 化油濃度一般在-30%左右發(fā)生破乳現(xiàn)象，乳化油破乳后，產(chǎn)生的游離態(tài)油污，可能極大傷害膜表面，使其喪失過濾性能，而且很難通過清洗恢復)；系統(tǒng)正常運行一周后，使用 0. 5%左右的檸檬酸或次氯酸鈉溶液清洗管式超濾膜元件；本發(fā)明的處理出水含油濃度小 于5ppm(約0. 0005%的含油濃度)。本發(fā)明的乳化油廢水處理系統(tǒng)，堆積密度高、出水水質(zhì)優(yōu)量、設備體積小、結(jié)構(gòu)簡 單、不易堵塞、無斷絲問題。本發(fā)明還提供了一種乳化油廢水處理工藝，如圖3所示，其包括以下步驟1)待處理乳化油廢水(含油濃度約1-3% )用小于或等于Imm第二細格柵20過 濾，2)步驟1)過濾后的廢水進入平衡池1內(nèi)，通過水力停留一段時間，進行水質(zhì)和水 量的平衡調(diào)節(jié)，比重較大的物體沉入平衡池1底，通過第一濃縮液出口 18排出；3)平衡后的廢水進入反應池2，一部分廢水經(jīng)反應池出水口 8出來經(jīng)400-800微 米的細格柵過濾，另一部分通過第二濃縮液出口 19排出；4)步驟幻過濾后的廢水經(jīng)過循環(huán)泵在2-5m/s的錯流速度下進入水平放置的管 式超濾膜元件4，清水透過管式超濾膜元件4向外滲透后被導出，留在管式超濾膜元件4內(nèi) 的濃縮液一部分被回流至反應池2內(nèi)，另一部分通過回流管道16，與第一細格柵12過濾后 的廢水混合后，經(jīng)過循環(huán)泵14再次循環(huán)進入管式超濾膜元件4，管式超濾膜元件4內(nèi)徑為 5-12mm，反應池2中的乳化油廢水維持在不超過25%的濃度。5)從第一濃縮液出口 18和第二濃縮液出口 19排出的乳化油濃縮液被回收處理， 經(jīng)過平衡池1或反應池2濃縮后的乳化液，一般含油濃度都較高，比如在25% -30%左右， 這時可以使用化學藥劑或其他方法進行破乳，破乳使用的方法通常為投加化學破乳劑對 乳化油破乳，使膠體狀的乳化油變成自由分離的浮油，再采用氣浮設備使浮油上浮，再在反 應器液面使用撇油設備、或泡沫吸油設備將浮油去除，再焚燒，處理后的廢水一般水量和油 濃度都很小，可以納管排放。系統(tǒng)每運行1周后，對管式超濾膜元件進行化學清洗，化學清洗試劑為0. 5%檸檬 酸或次氯酸鈉溶液。本發(fā)明的乳化油廢水處理工藝流程解釋如下收集的待處理乳化油廢水經(jīng)過第二 細格柵20 (小于或等于Imm)后進入平衡池1，污水較大的顆粒被第二細格柵20去除(預防 在進入超濾系統(tǒng)時劃傷膜表面)。在平衡池1中，水質(zhì)和水量被均化，比重較大的物體沉入 平衡池底后經(jīng)第一濃縮液出口 18排出。在平衡池1中，乳化油濃度一般在3-5%，平衡后 的廢水由第一進水泵11泵入反應池2，在反應池中，乳化油濃度被濃縮至不超過25 %，反應 池2內(nèi)的廢水一部分被第二進水泵13引入管式膜組件3，在進入管式超濾膜元件4前，使 用500微米的第一細格柵12去除較大顆粒，防止高速錯流下膜表面的劃傷，之后乳化油廢 水經(jīng)過循環(huán)泵14在4m/s的錯流速度下，經(jīng)管式超濾膜元件4過濾，濾出清水經(jīng)出水口 17 排出，出水油濃度小于5ppm，留在管式超濾膜元件4內(nèi)的濃縮液經(jīng)第一回流管道15回到反 應池2內(nèi)。在反應池2的底部設有第二濃縮液出口 19，還有一部分乳化油廢水從該第二濃 縮液出口 19排出，若檢測到反應池2中的乳化油濃度有持續(xù)升高到臨界值(25% )時，可 調(diào)節(jié)第二濃縮液出口 19處的排出量，來確保反應池2中的乳化油廢水維持在不超過25% 的濃度，以防止破乳現(xiàn)象發(fā)生。大約1周后，利用清洗水箱21中的化學藥劑(清洗水箱21 中的清洗溶液水溫維持在40-45度左右，提高清洗效果)，清洗被污染的膜表面，恢復過濾通量和膜性能。本工藝設計成連續(xù)處理，所有操作使用PLC自動控制。乳化油廢水處理系 統(tǒng)運行時，第一回流管道15和第二回流管道16上的閥門，以及第一進水管道9、第二進水管 道10上的閥門均處于打開狀態(tài)，第一清洗水管和第二清洗水管上的閥門均關(guān)閉，當進行清 洗時，各管道上的閥門狀態(tài)與之相反。 本發(fā)明的乳化油廢水處理系統(tǒng)，以外置管式膜組件(包含管式超濾膜元件)作為 核心部分，配備Imm細格柵、平衡池、進水泵、反應池、清洗水箱、循環(huán)泵、清水池、出水泵、傳 感器、電磁閥、PLC電控等設備，組成了一個完整的乳化油廢水處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)成本低廉、 體積小巧，處理出水可以達到國際海事組織MEPC107 (49)乳化油濃度小于15PPM排放標準， 完全可以用于遠洋船舶艙底含油污水處理。
權(quán)利要求
1.一種乳化油廢水處理系統(tǒng)，其特征是包括平衡池(1)、反應池( 和水平放置的管 式膜組件(3)，所述管式膜組件(3)內(nèi)設有若干根水平放置、平行排布的管式超濾膜元件 G)，所述平衡池(1)的上部設有平衡池進水口(5)，所述平衡池(1)的下部和反應池(2)的 上部設有連通的第一進水管道(9)，所述平衡池的底部設有第一濃縮液出口(18)，所述反 應池的底部設有第二濃縮液出口(19)，所述反應池( 的下部設有反應池出水口(8)，所述 反應池出水口(8)和管式膜組件C3)之間連有第二進水管道(10)，所述第二進水管道(10) 上依次連有第一細格柵(12)、第二進水泵(1 和循環(huán)泵(14)，每根管式超濾膜元件(4)的 左端入口與第二進水管道(10)相連通，每根管式超濾膜元件(4)的右端出口與所述反應池 (2)之間設有相連通的第一回流管道(15)，每根管式超濾膜元件的右端出口與所述第 二進水管道(10)之間設有相連通的第二回流管道(16)，所述第一回流管道(1 和第二回 流管道(16)相連通，所述每根管式超濾膜元件(4)的內(nèi)徑為5-12mm，所述管式膜組件(3) 上設有濾出清水出口(17)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的乳化油廢水處理系統(tǒng)，其特征是管式膜組件C3)為多根，所 述多根管式膜組件⑶之間相互平行水平放置，每根管式膜組件⑶的端部分別與其相鄰 的兩根管式膜組件的一個端部通過U型彎頭串聯(lián)連接，整體呈螺旋狀排布。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的乳化油廢水處理系統(tǒng)，其特征是所述每根管式膜組件(3) 外殼的材料為玻璃鋼或PVC。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的乳化油廢水處理系統(tǒng)，其特征是所述第一進水管道(9)上 連有第一進水泵(11)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的乳化油廢水處理系統(tǒng)，其特征是所述平衡池進水口(5)處 還設有小于或等于Imm的第二細格柵00)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的乳化油廢水處理系統(tǒng)，其特征是還包括一清洗水箱(21)，所 述清洗水箱通過第一清洗水管與第一回流管道(1 相連接、第二清洗水管與第二進 水管道(10)相連接，所述第一清洗水管和第二清洗水管上分別設有閥門，所述第二清洗水 管上還設有清洗泵02)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的乳化油廢水處理系統(tǒng)，其特征是所述每根管式超濾膜元件 (4)包括支撐層和涂覆于支撐層內(nèi)表面的有機高分子濾膜層，所述支撐層采用聚酯工業(yè)微 濾無紡布纏繞而成，所述有機高分子濾膜層材料為聚醚砜或聚砜或聚偏氟乙烯。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的乳化油廢水處理系統(tǒng)，其特征是所述每根管式超濾膜元件 (4)表面的有機高分子濾膜層的濾膜表觀孔徑為0. 01-0. 03微米的超濾范圍。
9.一種乳化油廢水處理工藝，其特征是包括以下步驟1)待處理乳化油廢水進入平衡池(1)內(nèi)，進行水質(zhì)和水量的平衡調(diào)節(jié)，比重較大的物 體沉入平衡池(1)底并排出；2)平衡后的乳化油廢水進入反應池O)，一部分廢水從反應池O)出來經(jīng)細格柵(12) 過濾，另一部分從反應池( 底排出；3)過濾后的廢水經(jīng)過循環(huán)泵(14)在2-5m/s的錯流速度下進入水平放置的管式超濾膜 元件G)，清水透過管式超濾膜元件向外滲透后被導出，留在管式超濾膜元件內(nèi)的 濃縮液一部分被回流至反應池O)內(nèi)，另一部分通過回流管道(16)，與經(jīng)細格柵(1 過濾 后的廢水混合后，經(jīng)過循環(huán)泵(14)再次循環(huán)進入管式超濾膜元件G)，管式超濾膜元件(4)內(nèi)徑為5-12mm，反應池O)中的乳化油廢水維持在不超過25%的含油濃度； 4)從平衡池(1)底和反應池( 底排出的乳化油濃縮液被回收處理。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的乳化油廢水處理工藝，其特征是還包括在乳化油廢水進入 平衡池(1)前先用小于或等于Imm第二細格柵00)過濾的步驟。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的乳化油廢水處理工藝，其特征是還包括對管式超濾膜元件 (4)進行化學清洗的步驟，所述化學清洗的頻率為每周一次，化學清洗試劑為檸檬酸或次氯 酸鈉溶液。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的乳化油廢水處理工藝，其特征是步驟4)中的乳化油濃縮 液處理時采用破乳的方法。
全文摘要
本發(fā)明提供一種乳化油廢水處理系統(tǒng)，其包括外置水平串聯(lián)連接的管式膜組件，所述每個管式膜組件內(nèi)置若干根管式超濾膜元件，管式超濾膜元件的內(nèi)徑為5-12mm。本發(fā)明還提供了乳化油廢水處理工藝，待處理的乳化油廢水經(jīng)過平衡池調(diào)節(jié)后，進入反應池，反應池和外置的管式超濾膜組件對廢水進行連續(xù)循環(huán)處理，最終清水濾出。本發(fā)明的乳化油廢水處理系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單、占地面積小、成本低，相應的處理工藝處理乳化油廢水效率高。
文檔編號C02F1/44GK102139969SQ20111012088
公開日2011年8月3日 申請日期2011年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月11日
發(fā)明者向陽, 羅春譯 申請人:上海膜達克環(huán)保工程有限公司