大型循環(huán)水系統(tǒng)油污染處理技術(shù)研究與實(shí)踐

王春芹

（山鋼集團(tuán)萊蕪分公司能源動(dòng)力廠，山東萊蕪 271104）

1 現(xiàn)狀概述

型鋼化水循環(huán)水冷卻系統(tǒng)有兩座設(shè)計(jì)能力為12000 m3/h 自然通風(fēng)冷卻塔，和2 座鋼筋混凝土方形逆流式機(jī)力通風(fēng)冷卻塔，3 箱自流加藥系統(tǒng)、旁流過(guò)濾設(shè)施，。主要負(fù)責(zé)3 臺(tái)AV80 氣輪機(jī)和1 臺(tái)25 MW 發(fā)電機(jī)、兩座TRT 發(fā)電機(jī)組的冷卻水供應(yīng)。在水的串級(jí)利用工藝中，熱電生產(chǎn)工序的多處工藝外排廢水都回收到循環(huán)水系統(tǒng)中，有時(shí)設(shè)備故障初期油污進(jìn)入水系統(tǒng)不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和制止。本循環(huán)水系統(tǒng)中，冷油器突發(fā)泄漏事故，由于高爐不具備停風(fēng)檢修條件，漏油不能及時(shí)制止，必須不斷補(bǔ)充新油來(lái)維持設(shè)備運(yùn)行，邊加邊漏，至使最后約有10 t 潤(rùn)滑油進(jìn)入改循環(huán)水系統(tǒng)，油系在冷卻塔中被迅速分散后，很快乳化，油量超標(biāo)情況：988.92 mg/L（而水質(zhì)合格標(biāo)準(zhǔn)為＜5 mg/t）。16000 m3的循環(huán)水系全部被油污染，在不能影響生產(chǎn)的情況下如何把經(jīng)濟(jì)損失降低到最低點(diǎn)快速高效去除油污。含油污水處理所采用的技術(shù)包括重力分離、粗粒化、浮選法、過(guò)濾、膜分離以及生物法等十幾種方法。結(jié)合含循環(huán)水系統(tǒng)油污水的情況、設(shè)備的條件通過(guò)借助混凝劑對(duì)膠體粒子的靜電中和、吸附、架橋等作用使膠體粒子脫穩(wěn)，在絮凝劑的作用下，發(fā)生絮凝沉淀以去除污水中的懸浮物和可溶性污染物化學(xué)絮凝沉淀的方法能夠高效的去除油污。

2 油污染對(duì)系統(tǒng)的危害

循環(huán)水受污染存在的潤(rùn)滑脂主要有脲基質(zhì)稠化礦物油、二硫化鉬等，具有分解慢、耐水淋、耐高溫、附著力強(qiáng)等特點(diǎn)。潤(rùn)滑油為水乙二醇、聚二脂合成油汽生物潤(rùn)滑油、220 齒輪油等，具有溶于水、耐高溫、化學(xué)處理效果不穩(wěn)定等特點(diǎn)。

循環(huán)水的水質(zhì)含油量合格標(biāo)準(zhǔn)為＜5 mg/t，由于過(guò)濾器無(wú)法全部過(guò)濾，它與細(xì)小的懸浮物和絮凝藥劑結(jié)合附著管壁上，或形成流動(dòng)的絮凝體沉積在管道的沉降處。

主要危害：

(1)在設(shè)備、管線內(nèi)壁形成油膜，阻礙傳熱，油膜積累較多造成系統(tǒng)堵塞。

(2)與冷卻水中的懸浮物(菌藻粉沫、泥沙及氧化物)結(jié)合，生成污垢。

(3)為冷卻水中微生物提供營(yíng)養(yǎng)，增加微生物控制難度。增加水的耗氧量，影響加氯的效果。

(4)促進(jìn)厭氧菌生長(zhǎng)，還原鉻酸鹽緩蝕劑，給碳鋼形成點(diǎn)蝕[1]。

當(dāng)循環(huán)冷卻水受到油污染后，冷卻水中的油污粘在冷卻水塔填料上，影響了空氣和水的接觸.降低了水塔的冷卻效果，使循環(huán)冷卻水溫度過(guò)高。而且當(dāng)水中油濁度過(guò)高，與懸浮物形成污垢等因素加速設(shè)備的磨損，降低其使用壽命。在更嚴(yán)重的情況下，導(dǎo)致設(shè)備的損害，造成更大的人員傷亡。

3 處理方法

含油污水處理的目的是去除水中的油、懸浮物、添加劑以及其它易造成系統(tǒng)腐蝕、結(jié)垢的不利成分。所采用的技術(shù)包括重力分離、粗粒化、浮選法、過(guò)濾、膜分離以及生物法等十幾種方法。各含油污水的水質(zhì)成分復(fù)雜、差異較大，處理后的水質(zhì)要求也不一樣，因此處理工藝應(yīng)有所選擇。

3.1 物理法

物理處理法的重點(diǎn)是去除廢水中的礦物質(zhì)和大部分固體懸浮物、油類等。物理法主要包括重力分離、離心分離、過(guò)濾、粗粒化、膜分離和蒸發(fā)等方法。重力分離技術(shù)，依靠油水比重差進(jìn)行重力分離是油田廢水治理的關(guān)鍵。從油水分離的試驗(yàn)結(jié)果看，沉淀時(shí)間越長(zhǎng)，從水中分離浮油的效果越好。自然沉降除油罐、重力沉降罐、隔油池作為含油廢水治理的基本手段。離心分離是使裝有廢水的容器高速旋轉(zhuǎn)，形成離心力場(chǎng)，因顆粒和污水的質(zhì)量不同，受到的離心力也不同。質(zhì)量大的受到較大離心力作用被甩向外側(cè)，質(zhì)量小的則停留在內(nèi)側(cè)，各自通過(guò)不同的出口排出，達(dá)到分離污染物的目的。含油廢水經(jīng)離心分離后，油集中在中心部位，而廢水則集中在靠外側(cè)的器壁上。按照離心力產(chǎn)生的方式，離心分離可分為水力旋流分離器和離心機(jī)。其中水力旋流器，由于具有體積小、重量輕、分離性能好、運(yùn)行安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，而備受重視。過(guò)濾器有壓力式和重力式兩種，目前我國(guó)油田普遍采用的是壓力式，有石英砂過(guò)濾器、核桃殼過(guò)濾器、雙層濾料過(guò)濾器、多層濾料過(guò)濾器等。近年來(lái)，隨著纖維材料的發(fā)展，以纖維材料為濾料發(fā)展起來(lái)的深床高精度纖維球過(guò)濾器，因其具有纖維細(xì)密、過(guò)濾時(shí)可形成上大下小的理想濾料空隙分布、納污能力大、反洗濾料不流失等優(yōu)點(diǎn)，發(fā)展迅速。

3.2 化學(xué)法

化學(xué)法主要用于處理廢水中不能單獨(dú)用物理法或生物法去除的一部分膠體和溶解性物質(zhì)，特別是含油廢水中的乳化油。包括混凝沉淀、化學(xué)轉(zhuǎn)化和中和法。混凝沉淀法是借助混凝劑對(duì)膠體粒子的靜電中和、吸附、架橋等作用使膠體粒子脫穩(wěn)，在絮凝劑的作用下，發(fā)生絮凝沉淀以去除污水中的懸浮物和可溶性污染物。目前采用的混凝劑主要有鋁鹽類、鐵鹽類、聚丙烯酸胺(PAM)類、接枝淀粉類等。化學(xué)氧化是轉(zhuǎn)化廢水中污染物的有效方法，能將廢水中呈溶解狀態(tài)的無(wú)機(jī)物和有機(jī)物轉(zhuǎn)化為微毒、無(wú)毒物質(zhì)或轉(zhuǎn)化成容易與水分離的形態(tài)[2]。結(jié)合含循環(huán)水系統(tǒng)油污水的情況、設(shè)備的條件通過(guò)化學(xué)絮凝沉淀的方法能夠高效的去除油污，保證正常的生產(chǎn)。

3.3 具體措施

現(xiàn)循環(huán)水系統(tǒng)保有水量15000 t，循環(huán)水量15000 t/h，為處理進(jìn)入系統(tǒng)中的潤(rùn)滑油，經(jīng)實(shí)驗(yàn)室小試，往循環(huán)水中投加聚合三氯化鋁和聚丙烯酰胺,投加濃度分別為50 mg/L 和1 mg/L，分開(kāi)投加。形成操作方案如下。

3.3.1 兩座涼水塔全開(kāi)，三氯化鋁分開(kāi)在兩座涼水塔的出水口或出水閘板處投加。每處放置三氯化鋁（濃度為33.3%）約40 桶（實(shí)際37 桶）。共600 kg。

3.3.2 丙烯酰胺投加到濾網(wǎng)處。濾網(wǎng)附近置一10 t的水箱，將丙烯酰胺約120 桶（濃度為0.6%,共18 kg）倒入箱內(nèi),注水到水箱高度0.8 m,用潛水泵在箱內(nèi)打回流進(jìn)行攪拌，均勻后，停泵，將潛水泵出水管放置到2 號(hào)涼水塔濾網(wǎng)處。

3.3.3 先投加三氯化鋁，投加速度打開(kāi)1 桶投加，控制時(shí)間100 s，注意連續(xù)投加。

3.3.4 投加丙烯酰胺時(shí)間可較投加三氯化鋁時(shí)間遲1 min，然后打開(kāi)潛水泵，按照調(diào)好開(kāi)度，以1 h 時(shí)間將兩種藥全部注入完畢。

藥劑投完后，注意觀察循環(huán)水的變化，取樣在錐形瓶中觀察，根據(jù)情況加大循環(huán)水旁濾水量和反洗頻率。循環(huán)水系統(tǒng)工藝流程如圖1。

圖1 循環(huán)水泵房系統(tǒng)工藝流程圖

4 處理效果

經(jīng)過(guò)加藥混凝處理后，循環(huán)冷卻水中油含量大為降低，達(dá)到合格的范圍內(nèi)。防止了油污染的擴(kuò)散，設(shè)備管道內(nèi)形成油膜；預(yù)防油脂與冷卻水水中的懸浮物形成污垢，形成管道污堵現(xiàn)象。

4.1 循環(huán)水系統(tǒng)除油水質(zhì)檢測(cè)對(duì)比較為明顯，得到很好的恢復(fù),循環(huán)水系統(tǒng)除油前后水質(zhì)檢測(cè)結(jié)果對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 循環(huán)水系統(tǒng)除油前后水質(zhì)檢測(cè)結(jié)果對(duì)比 mg/L(pH 值除外）

4.2 通過(guò)化學(xué)混凝沉淀的方法使循環(huán)冷卻水油污染得到了很好的控制，避免了用大量的受污染的循環(huán)冷卻水經(jīng)排污系統(tǒng)排出。為廠里節(jié)能減排做出了貢獻(xiàn)，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。

4.3 油對(duì)環(huán)境的污染較為嚴(yán)重，可分為兩個(gè)方面：一是油氣揮發(fā)污染大氣環(huán)境，表現(xiàn)為油氣揮發(fā)物與其它有害氣體被太陽(yáng)紫外線照射后，發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)，生成光化學(xué)煙霧，產(chǎn)生致癌物和溫室效應(yīng)，破壞臭氧層等。二是油脂滲漏污染土壤和地下水源，不僅造成土壤鹽堿化、毒化，導(dǎo)致土壤破壞和廢毀，而且其有毒物能通過(guò)農(nóng)作物尤其是地下水進(jìn)入食物鏈系統(tǒng)，最終直接危害人類。

5 結(jié)論

根據(jù)循環(huán)水系統(tǒng)出現(xiàn)的油污染問(wèn)題，以實(shí)物分析為依據(jù)，通過(guò)優(yōu)化調(diào)整水處理劑的配方和合理的處理方法，取得了良好的除油效果。

通過(guò)對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)油污染技術(shù)的研究，清楚的認(rèn)清冷卻水油污染造成的危害，進(jìn)一步優(yōu)化循環(huán)水系統(tǒng)污染處理方案，使之標(biāo)準(zhǔn)化，為以后類似的事故能夠快速的處理得到保障。定期急檢查，合理的預(yù)防事故的發(fā)生，保障系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

[1]周本省.工業(yè)水處理技術(shù)[M].北京，化學(xué)工業(yè)出版社，2002.5