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一種去除工業廢水中礦物油的深度處理系統.pdf

摘要
申請專利號:

CN201610039044.4

申請日:

2016.01.21

公開號:

CN105541037A

公開日:

2016.05.04

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授權

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有權

法律詳情: 專利權質押合同登記的生效IPC(主分類):C02F 9/14登記號:2018330000123登記生效日:20180524出質人:浙江綠保再生資源科技有限公司質權人:浙江泰隆商業銀行股份有限公司臺州分行發明名稱:一種去除工業廢水中礦物油的深度處理系統申請日:20160121授權公告日:20171208|||授權|||著錄事項變更IPC(主分類):C02F 9/14變更事項:發明人變更前:李宇花變更后:劉曉婷 李呈宏|||專利申請權的轉移IPC(主分類):C02F 9/14登記生效日:20171109變更事項:申請人變更前權利人:李宇花變更后權利人:浙江綠保再生資源科技有限公司變更事項:地址變更前權利人:311899 浙江省紹興市諸暨市暨陽街道趙石新村石家580號變更后權利人:318000 浙江省臺州市黃巖區江口街道上輦村|||實質審查的生效IPC(主分類):C02F 9/14申請日:20160121|||公開
IPC分類號: C02F9/14 主分類號: C02F9/14
申請人: 李宇花
發明人: 李宇花
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CN201610039044.4

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|||||||||||||||

法律狀態公告日:

2018.06.15|||2017.12.08|||2017.11.28|||2017.11.28|||2016.06.01|||2016.05.04

法律狀態類型:

專利權質押合同登記的生效、變更及注銷|||授權|||著錄事項變更|||專利申請權、專利權的轉移|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明公開了一種去除工業廢水中礦物油的深度處理系統,包括集水井、粗格柵、微泡氣浮礦物油吸附裝置、礦物油催化重化解吸反應器、一次沉淀池、pH值調節池、曝氣硝化池、生物脫氮池、二次沉淀池、凈水池。本系統創造性的利用了π-烯丙基鎳化合物對礦物油分子的催化作用,當廢水中的礦物油被改性硅藻土吸附并處于200~250℃的溫度下,在π-烯丙基鎳化合物的催化下,礦物油分子中的C-H鍵會發生短暫的斷裂,并快速再結合為C-C鍵或C-H鍵,而C-H鍵會再次發生斷裂,C-C鍵則因π-烯丙基鎳化合物的催化作用有限而不會再發生斷裂,因此可使碳鏈較短的礦物油分子逐漸合成為碳鏈較長的重油分子。

權利要求書

1.一種去除工業廢水中礦物油的深度處理系統,其特征在于,該系統包括集水井、粗格柵、微泡氣浮礦物油吸附裝置、礦物油催化重化解吸反應器、一次沉淀池、pH值調節池、曝氣硝化池、生物脫氮池、二次沉淀池、凈水池等;其中含礦物油的工業廢水通過廢水管線進入集水井,集水井的出口通過廢水管線連接粗格柵,粗格柵的出口通過廢水管線連接微泡氣浮礦物油吸附裝置,微泡氣浮礦物油吸附裝置中的π-烯丙基鎳化合物改性硅藻土吸附膜在完全吸附礦物油后會被不銹鋼機械臂抓取,并被送入礦物油催化重化解吸反應器,礦物油催化重化解吸反應器中生成的重油從重油排出口排出并被回收再利用,同時,微泡氣浮礦物油吸附裝置的出口通過廢水管線連接一次沉淀池,一次沉淀池的出口通過廢水管線連接pH值調節池,pH值調節池的出口通過廢水管線連接曝氣硝化池,曝氣硝化池的出口通過廢水管線連接生物脫氮池,生物脫氮池的出口通過廢水管線連接二次沉淀池,二次沉淀池的出口通過廢水管線連接凈水池,凈水池的出口通過廢水管線將處理后的凈化出水外排;其中,微泡氣浮礦物油吸附裝置采用高強度玻璃鋼材質,其底部裝有9支超微細氣泡發生器,裝置的液面之上可容納一張橫向放置的π-烯丙基鎳化合物改性硅藻土吸附膜,其左側上部裝有進水閥門,右側底部裝有出水閥門,該裝置右側壁因與高溫的礦物油催化重化解吸反應器相連,因此貼覆有氣凝膠氈隔熱層,氣凝膠氈隔熱層頂端裝有不銹鋼機械臂及轉珠軸承;其中,礦物油催化重化解吸反應器采用高強度不銹鋼材質,其底部裝有5部電熱鼓風風機,裝置內部安裝有一套不銹鋼膜架,膜架上豎直放置5張待高溫處理的π-烯丙基鎳化合物改性硅藻土吸附膜,其底部右側設有重油排出口;經過粗格柵初步去除大粒徑物質的含有礦物油的工業廢水通過微泡氣浮礦物油吸附裝置左側上部的進水閥門進入裝置內部,9支超微細氣泡發生器開始工作,產生直徑小于50μm的超微細氣泡,超微細氣泡會夾帶廢水中的礦物油分子一同上浮,并使其被液面之上的π-烯丙基鎳化合物改性硅藻土吸附膜吸附,完全吸附礦物油的π-烯丙基鎳化合物改性硅藻土吸附膜被不銹鋼機械臂抓取,并被豎直放置在礦物油催化重化解吸反應器中的不銹鋼膜架上,反應器底部的5部電熱鼓風風機可以產生200~250℃的高溫空氣,在此溫度下并在π-烯丙基鎳化合物的催化下,礦物油分子中的C-H鍵會發生短暫的斷裂,并快速再結合為C-C鍵或C-H鍵,而C-H鍵會再次發生斷裂,C-C鍵則因π-烯丙基鎳化合物的催化作用有限而不會再發生斷裂,因此可使碳鏈較短的礦物油分子逐漸合成為碳鏈較長的重油分子,同時,重油分子會在高溫下從π-烯丙基鎳化合物改性硅藻土吸附膜中解吸,匯聚后從反應器底部右側的重油排出口排出。2.根據權利要求1所述的去除工業廢水中礦物油的深度處理系統,其特征在于,微泡氣浮礦物油吸附裝置,其有效容積為275m3,超微細氣泡發生器能夠產生直徑小于50μm的超微細氣泡,工作電壓為20V。3.根據權利要求1所述的去除工業廢水中礦物油的深度處理系統,其特征在于,礦物油催化重化解吸反應器的容積為330m3。4.根據權利要求1所述的去除工業廢水中礦物油的深度處理系統,其特征在于,π-烯丙基鎳化合物改性硅藻土吸附膜的面積為11.2m2,π-烯丙基鎳化合物的含量為17.6g/m2,π-烯丙基鎳化合物的純度為95.2%。

說明書

一種去除工業廢水中礦物油的深度處理系統

技術領域

本發明涉及一種去除工業廢水中礦物油的深度處理系統,屬于環境保護中的廢水處理領域。

背景技術

伴隨著我國經濟的快速發展和對能源需求的不斷增加,礦物油的應用范圍在不斷拓展,消耗量也日趨增大。在原油的開采、加工、運輸以及各種煉制油的大量使用過程中,由于工藝水平和處理技術的限制,大量含礦物油的廢水、廢渣不可避免的排入水體,隨之產生的環境污染問題也越來越嚴重。礦物油在水體環境中的大量存在會對水體生態系統造成嚴重的危害,而水體油污染問題處理的好壞直接關系到自然生態環境及經濟的持續發展。

礦物油一般可以通過呼吸、皮膚接觸、食用含污染物的食物等途徑進入人體,能影響人體多種器官的正常功能,引發多種疾病。在被礦物油污染的區域附近,兒童皮膚堿抗力明顯減弱、白細胞下降、貧血率上升、肺功能受到影響,一般人的肝腫概率顯著高于對照區居民,惡性腫瘤尤其是消化系統惡性腫瘤標化死亡率明顯高于對照區。礦物油的濃度是考察其毒性的關鍵因子,不同組分的礦物油其毒性效果也不一樣,隨濃度的升高和暴露時間的延長,其毒性增強。

礦物油污染物進入水體后,在環境條件等因素的作用下,其組成性質和存在形式都會有所變化。一般來講,礦物油污染物主要以漂浮油、分散油、乳化油、溶解油、油-固體物等5種狀態存在于水中。不同類型的含油污水要采用不同的處理方法,目前國內外含礦物油污水的處理技術按處理原理可分為4種:物理法、化學法、物理化學法和生物化學法。

(1)物理法:

物理處理法的重點是去除含礦物油污水中的礦物質和大部分固體懸浮物、油等。包括重力分離、離心分離、粗粒化、過濾、膜分離等方法。

(2)化學法:

化學處理法主要用于處理含礦物油污水中不能單獨用物理方法或生物方法去除的一部分膠體和溶解性物質,常用的方法有化學破乳法、化學氧化法等。

(3)物理化學法:

物理化學法主要包括氣浮法、吸附法、電化學法、超聲波分離法等,這些方法一般都具有適應性較強、選擇性廣的優點。

(4)生物化學法:

生物化學(生化)處理法是利用微生物的生化作用,將復雜的有機物分解為簡單物質,從而將有毒物質轉化為無毒物質,使含油污水得到凈化。微生物可將有機物作為營養物質,使其中一部分被吸收轉化成為微生物體內的有機成分或增殖成新的微生物,其余部分可被微生物氧化分解成簡單的有機或無機物質。

由于上述傳統治理方法均存在一定的缺點,因此,有必要擺脫現有的治理技術路線,開辟出分離并處理工業廢水礦物油的新途徑,進而開發一種全新形式的工業廢水礦物油深度處理技術。

發明內容

為解決現有技術中存在的不足,本發明提供了一種去除工業廢水中礦物油的深度處理系統,該系統包括集水井、粗格柵、微泡氣浮礦物油吸附裝置、礦物油催化重化解吸反應器、一次沉淀池、pH值調節池、曝氣硝化池、生物脫氮池、二次沉淀池、凈水池;其中含礦物油的工業廢水通過廢水管線進入集水井,集水井的出口通過廢水管線連接粗格柵,粗格柵的出口通過廢水管線連接微泡氣浮礦物油吸附裝置,微泡氣浮礦物油吸附裝置中的π-烯丙基鎳化合物改性硅藻土吸附膜在完全吸附礦物油后會被不銹鋼機械臂抓取,并被送入礦物油催化重化解吸反應器,礦物油催化重化解吸反應器中生成的重油從重油排出口排出并被回收再利用,同時,微泡氣浮礦物油吸附裝置的出口通過廢水管線連接一次沉淀池,一次沉淀池的出口通過廢水管線連接pH值調節池,pH值調節池的出口通過廢水管線連接曝氣硝化池,曝氣硝化池的出口通過廢水管線連接生物脫氮池,生物脫氮池的出口通過廢水管線連接二次沉淀池,二次沉淀池的出口通過廢水管線連接凈水池,凈水池的出口通過廢水管線將處理后的凈化出水外排;其中,微泡氣浮礦物油吸附裝置采用高強度玻璃鋼材質,其底部裝有9支超微細氣泡發生器,裝置的液面之上可容納一張橫向放置的π-烯丙基鎳化合物改性硅藻土吸附膜,其左側上部裝有進水閥門,右側底部裝有出水閥門,該裝置右側壁因與高溫的礦物油催化重化解吸反應器相連,因此貼覆有氣凝膠氈隔熱層,氣凝膠氈隔熱層頂端裝有不銹鋼機械臂及轉珠軸承;其中,礦物油催化重化解吸反應器采用高強度不銹鋼材質,其底部裝有5部電熱鼓風風機,裝置內部安裝有一套不銹鋼膜架,膜架上豎直放置5張待高溫處理的π-烯丙基鎳化合物改性硅藻土吸附膜,其底部右側設有重油排出口;經過粗格柵初步去除大粒徑物質的含有礦物油的工業廢水通過微泡氣浮礦物油吸附裝置左側上部的進水閥門進入裝置內部,9支超微細氣泡發生器開始工作,產生直徑小于50μm的超微細氣泡,超微細氣泡會夾帶廢水中的礦物油分子一同上浮,并使其被液面之上的π-烯丙基鎳化合物改性硅藻土吸附膜吸附,完全吸附礦物油的π-烯丙基鎳化合物改性硅藻土吸附膜被不銹鋼機械臂抓取,并被豎直放置在礦物油催化重化解吸反應器中的不銹鋼膜架上,反應器底部的5部電熱鼓風風機可以產生200~250℃的高溫空氣,在此溫度下并在π-烯丙基鎳化合物的催化下,礦物油分子中的C-H鍵會發生短暫的斷裂,并快速再結合為C-C鍵或C-H鍵,而C-H鍵會再次發生斷裂,C-C鍵則因π-烯丙基鎳化合物的催化作用有限而不會再發生斷裂,因此可使碳鏈較短的礦物油分子逐漸合成為碳鏈較長的重油分子,同時,重油分子會在高溫下從π-烯丙基鎳化合物改性硅藻土吸附膜中解吸,匯聚后從反應器底部右側的重油排出口排出。

其微泡氣浮礦物油吸附裝置的有效容積為275m3,超微細氣泡發生器能夠產生直徑小于50μm的超微細氣泡,正常工作電壓為20V,工作壽命一般為5000h。

其礦物油催化重化解吸反應器的容積為330m3,其電熱鼓風風機可產生200~250℃的熱空氣,正常工作電壓為380V。

π-烯丙基鎳化合物改性硅藻土吸附膜的面積為11.2m2,π-烯丙基鎳化合物的含量為17.6g/m2,π-烯丙基鎳化合物的純度為95.2%。

本發明的優點在于:

(1)本系統擺脫了現有的工業廢水礦物油凈化處理模式,創造性的采用了物理手段與化學方法相結合的技術路線,充分利用改性硅藻土的吸附作用和π-烯丙基鎳化合物的催化合成作用,使工業廢水中的礦物油被吸附富集,并發生合成反應,生成可利用的重油,其礦物油的去除效率達到99.5%。

(2)本系統利用熱空氣作為加熱源,并采取了將π-烯丙基鎳化合物分散于改性硅藻土中的方式,使合成反應進行的更加完全,提高了反應效率,提升了整個系統的處理能力。

(3)本系統中所使用的改性硅藻土吸附膜經熱解吸過程后得以再生,可被重新用于吸附廢水中的礦物油,實現了物料的重復利用,大大降低了運行成本。

(4)本系統原理簡單易行,設計施工成本較低,并且處理效果較好,運行維護成本很低,有利于大范圍推廣應用。

附圖說明

圖1是本發明的設備示意圖。

圖中:1-集水井、2-粗格柵、3-微泡氣浮礦物油吸附裝置、4-礦物油催化重化解吸反應器、5-一次沉淀池、6-pH值調節池、7-曝氣硝化池、8-生物脫氮池、9-二次沉淀池、10-凈水池;

圖2是微泡氣浮礦物油吸附裝置和礦物油催化重化解吸反應器的示意圖。

32-超微細氣泡發生器、33-超微細氣泡、34-不銹鋼機械臂、35-轉珠軸承、36-進水閥門、37-出水閥門;41-氣凝膠氈隔熱層、42-π-烯丙基鎳化合物改性硅藻土吸附膜、43-不銹鋼膜架、44-電熱鼓風風機、45-重油排出口。

具體實施方式

如圖1所示的去除工業廢水中礦物油的深度處理系統,該系統包括集水井1、粗格柵2、微泡氣浮礦物油吸附裝置3、礦物油催化重化解吸反應器4、一次沉淀池5、pH值調節池6、曝氣硝化池7、生物脫氮池8、二次沉淀池9、凈水池10;其中含礦物油的工業廢水通過廢水管線進入集水井1,在此進行集中收集和初步穩定調節,集水井1的出口通過廢水管線連接粗格柵2,在此去除工業廢水中的大直徑固體物質,粗格柵2的出口通過廢水管線連接微泡氣浮礦物油吸附裝置3,微泡氣浮礦物油吸附裝置3中的含π-烯丙基鎳化合物改性硅藻土吸附膜42在完全吸附礦物油后會被不銹鋼機械臂34抓取,并被送入礦物油催化重化解吸反應器4,礦物油催化重化解吸反應器4中生成的重油從重油排出口45排出并被回收再利用,同時,微泡氣浮礦物油吸附裝置3的出口通過廢水管線連接一次沉淀池5,在此對廢水進行沉淀澄清處理,一次沉淀池5的出口通過廢水管線連接pH值調節池6,在此將廢水的pH值調節至近中性,pH值調節池6的出口通過廢水管線連接曝氣硝化池7,在此通過好氧曝氣過程,使廢水中的各種含氮物質均轉化為硝酸鹽氮,曝氣硝化池7的出口通過廢水管線連接生物脫氮池8,其作用是通過生物活性反應過程,將廢水中的硝酸鹽氮分解轉化,從而去除硝酸鹽氮,生物脫氮池8的出口通過廢水管線連接二次沉淀池9,在此將廢水中的剩余不溶物質全部除去,二次沉淀池9的出口通過廢水管線連接凈水池10,凈水池10的出口通過廢水管線將處理后的凈化出水外排;其中,微泡氣浮礦物油吸附裝置3采用高強度玻璃鋼材質,有效容積為275m3,其底部裝有9支超微細氣泡發生器32,能夠產生直徑小于50μm的超微細氣泡33,裝置的液面之上可容納一張橫向放置的π-烯丙基鎳化合物改性硅藻土吸附膜42,該吸附膜面積為11.2m2,π-烯丙基鎳化合物的含量為17.6g/m2,π-烯丙基鎳化合物的純度為95.2%,其左側上部裝有進水閥門36,右側底部裝有出水閥門37,該裝置右側壁因與高溫的礦物油催化重化解吸反應器4相連,故貼覆有氣凝膠氈隔熱層41,氣凝膠氈隔熱層41頂端裝有不銹鋼機械臂34及轉珠軸承35;其中,礦物油催化重化解吸反應器4采用高強度不銹鋼材質,容積為330m3,其底部裝有5部電熱鼓風風機44,能夠產生200~250℃的熱空氣,裝置內部安裝有一套不銹鋼膜架43,膜架上可豎直放置5張待高溫處理的π-烯丙基鎳化合物改性硅藻土吸附膜42,其底部右側設有重油排出口45;經過粗格柵2初步去除大粒徑物質的含有礦物油的工業廢水通過微泡氣浮礦物油吸附裝置3左側上部的進水閥門36進入裝置內部,9支超微細氣泡發生器32開始工作,產生直徑小于50μm的超微細氣泡33,超微細氣泡33會夾帶廢水中的礦物油分子一同上浮,并使其被液面之上的含π-烯丙基鎳化合物改性硅藻土吸附膜42吸附,完全吸附礦物油的含π-烯丙基鎳化合物改性硅藻土吸附膜42被不銹鋼機械臂34抓取,并被豎直放置在礦物油催化重化解吸反應器4中的不銹鋼膜架43上,反應器底部的5部電熱鼓風風機44開始工作,產生200~250℃的高溫空氣,在π-烯丙基鎳化合物的催化下,礦物油分子中的C-H鍵會發生短暫的斷裂,并快速再結合為C-C鍵或C-H鍵,而C-H鍵會再次發生斷裂,C-C鍵則因π-烯丙基鎳化合物的催化作用有限而不會再發生斷裂,因此可使碳鏈較短的礦物油分子逐漸合成為碳鏈較長的重油分子。同時,重油分子會在高溫下從含π-烯丙基鎳化合物改性硅藻土吸附膜42中解吸,匯聚后從反應器底部右側的重油排出口45排出,可被集中收集和再利用。

通過本系統處理后的工業廢水,其礦物油去除效率可達99.5%。

微泡氣浮礦物油吸附裝置3,其有效容積為275m3,超微細氣泡發生器32能夠產生直徑小于50μm的超微細氣泡33,正常工作電壓為20V,工作壽命一般為5000h。礦物油催化重化解吸反應器4的容積為330m3,其中可容納5張豎直放置的待高溫處理的π-烯丙基鎳化合物改性硅藻土吸附膜42,其電熱鼓風風機44可產生200~250℃的熱空氣,工作電壓為380V。π-烯丙基鎳化合物改性硅藻土吸附膜42的面積為11.2m2,π-烯丙基鎳化合物的含量為17.6g/m2,π-烯丙基鎳化合物的純度為95.2%。

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