公布日：2022.08.09
申请日：2022.07.05
分类号：C02F9/06(2006.01)I;C02F1/461(2006.01)I;C02F1/38(2006.01)N;C02F1/40(2006.01)N;C02F1/56(2006.01)N
摘要
本发明公开了一种重稠油废水的电化学处理装置及方法，该装置包括壳体以及自壳体底端向壳体顶端依次交错设置的阴极板和阳极板，最底端和最顶端为阴极板，阴、阳极板间距为10mm～30mm。该方法包括将重稠油废水通入重稠油废水的电化学处理装置中，在交错设置的阴极板、阳极板上往复折流，流速控制在0.1m/s～0.3m/s，进行电化学处理，将电化学处理后所得出水中投加絮凝剂，然后静置、油水分离，所得浮油加酸调节pH值，经离心分离，脱水后油返至炼油厂，除油后液回用。本发明针对原油炼油厂的重稠油废水，采用电化学处理装置和工艺可以在1‑5min内实现油水快速分离，除油后液的油含量＜10mg/L，出水实现澄清透明。
权利要求书
1.一种重稠油废水的电化学处理装置，其特征在于，包括壳体（1）以及自壳体（1）底端向壳体（1）顶端依次交错设置的阴极板（2）和阳极板（3），交错设置的阴极板（2）、阳极板（3）使重稠油废水由下至上往复折流，其中最底端和最顶端均为阴极板（2），相邻的阴极板（2）与阳极板（3）之间的间距为10mm-30mm；所述阳极板（3）为石墨极板、钌铱涂层钛极板、铱钽涂层钛极板和二氧化铅涂层钛极板中的一种；所述阴极板（2）与单正高频脉冲电源的阴极连接，所述阳极板（3）与单正高频脉冲电源的阳极连接。
2.根据权利要求1所述的重稠油废水的电化学处理装置，其特征在于，所述阴极板（2）均匀间隔设置于所述壳体（1）的一侧，所述阳极板（3）均匀间隔设置于所述壳体（1）上阴极板（2）的对侧面。
3.根据权利要求2所述的重稠油废水的电化学处理装置，其特征在于，所述阴极板（2）的一端贯穿所述壳体（1），另一端与对侧面保留间距，所述阴极板（2）的两侧与所述壳体（1）紧密接触形成液体密封；所述阳极板（3）的一端贯穿所述壳体（1），另一端与对侧面保留间距，所述阳极板（3）的两侧与所述壳体（1）紧密接触形成液体密封。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的重稠油废水的电化学处理装置，其特征在于，所述阴极板（2）包括不锈钢极板或钛极板。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的重稠油废水的电化学处理装置，其特征在于，所述壳体（1）的底端设有进水口（4），所述壳体（1）的顶端设有出水口（5）。
6.一种重稠油废水的电化学处理方法，其特征在于，包括以下步骤：将重稠油废水通入如权利要求1-5中任一项所述的重稠油废水的电化学处理装置中，在交错设置的阴极板（2）、阳极板（3）上往复折流，进行电化学处理，所述重稠油废水在阴极板（2）表面和阳极板（3）表面的流速均控制在0.1m/s-0.3m/s，将电化学处理后所得出水中投加絮凝剂，然后静置、油水分离，得到浮油和第一除油后液，浮油的含水率为10%-20%，将浮油加酸调节pH值，经离心分离，得到脱水后油和第二除油后液，脱水后油的含水率≤5%；所述电化学处理的电压为3V-25V，电流密度为50A/m2-200A/m2，频率为500Hz-3000Hz。
7.根据权利要求6所述的重稠油废水的电化学处理方法，其特征在于，所述絮凝剂以含絮凝剂的溶液形式进行投加，所述絮凝剂为聚丙烯酰胺，所述絮凝剂的投加量为10g/吨重稠油废水-50g/吨重稠油废水；所述静置的时间为1min-5min；加酸调节pH值＜2，所述酸为硫酸、硝酸、盐酸、甲酸和乙酸中的一种或多种。
8.根据权利要求6所述的重稠油废水的电化学处理方法，其特征在于，所述脱水后油返至炼油厂，所述第一除油后液和第二除油后液进行回用；所述电化学处理装置定期采用反洗液进行反洗，反洗后的溶液进行精馏，控制温度使溶液气化挥发，所得气体经冷凝回流，循环进行反洗，所得出水返回至电化学处理装置进行处理；所述反洗液包括二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷、乙酸乙酯和丙酮中的一种或多种。
9.根据权利要求6所述的重稠油废水的电化学处理方法，其特征在于，所述重稠油废水是指劣质化原油经过电脱盐工艺得到的含油废水，油含量>5000mg/L。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，特别是针对炼油厂劣质化、重质化的含油废水，提供一种可快速实现油水分离、分离效率高、效果好的重稠油废水的电化学处理装置及方法。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案。
一种重稠油废水的电化学处理装置，包括壳体以及自壳体底端向壳体顶端依次交错设置的阴极板和阳极板，交错设置的阴极板、阳极板使重稠油废水由下至上往复折流，其中最底端和最顶端均为阴极板，相邻的阴极板与阳极板之间的间距为10mm-30mm。
上述的重稠油废水的电化学处理装置，优选的，所述阴极板均匀间隔设置于所述壳体的一侧，所述阳极板均匀间隔设置于所述壳体上阴极板的对侧面。
上述的重稠油废水的电化学处理装置，优选的，所述阴极板的一端贯穿所述壳体，另一端与对侧面保留间距，所述阴极板的两侧与所述壳体紧密接触形成液体密封；所述阳极板的一端贯穿所述壳体，另一端与对侧面保留间距，所述阳极板的两侧与所述壳体紧密接触形成液体密封。
上述的重稠油废水的电化学处理装置，优选的，所述阴极板包括不锈钢极板或钛极板，所述阳极板包括石墨极板、钌铱涂层钛极板、铱钽涂层钛极板和二氧化铅涂层钛极板中的一种。
上述的重稠油废水的电化学处理装置，优选的，所述阴极板与单正高频脉冲电源的阴极连接，所述阳极板与单正高频脉冲电源的阳极连接；所述壳体的底端设有进水口，所述壳体的顶端设有出水口。
作为一个总的技术构思，本发明还提供一种重稠油废水的电化学处理方法，包括以下步骤：
将重稠油废水通入上述的重稠油废水的电化学处理装置中，在交错设置的阴极板、阳极板上往复折流，进行电化学处理，所述重稠油废水在阴极板表面和阳极板表面的流速均控制在0.1m/s-0.3m/s，将电化学处理后所得出水中投加絮凝剂，然后静置、油水分离，得到浮油和第一除油后液，浮油的含水率为10%-20%，将浮油加酸调节pH值，经离心分离，得到脱水后油和第二除油后液，脱水后油的含水率≤5%。
上述的重稠油废水的电化学处理方法，优选的，所述电化学处理的电压为3V-25V，电流密度为50A/m2-200A/m2，频率为500Hz-3000Hz。
上述的重稠油废水的电化学处理方法，优选的，所述絮凝剂以含絮凝剂的溶液形式进行投加，所述絮凝剂为聚丙烯酰胺，所述絮凝剂的投加量为10g/吨重稠油废水-50g/吨重稠油废水。
上述的重稠油废水的电化学处理方法，优选的，所述静置的时间为1min-5min。
上述的重稠油废水的电化学处理方法，优选的，加酸调节pH值＜2，所述酸为硫酸、硝酸、盐酸、甲酸和乙酸中的一种或多种。
上述的重稠油废水的电化学处理方法，优选的，所述脱水后油返至炼油厂，所述第一除油后液和第二除油后液进行回用。
上述的重稠油废水的电化学处理方法，优选的，所述电化学处理装置定期采用反洗液进行反洗，反洗后的溶液进行精馏，控制温度使溶液气化挥发，所得气体经冷凝回流，循环进行反洗，所得出水返回至电化学处理装置进行处理；所述反洗液包括二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷、乙酸乙酯和丙酮中的一种或多种。
上述的重稠油废水的电化学处理方法，优选的，所述重稠油废水是指劣质化原油经过电脱盐工艺得到的含油废水，油含量>5000mg/L。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
（1）现有电极通电过程中，极板表面会快速产生大量微小气泡，但是这些气泡会快速聚集长大失去最佳效果，本发明的电化学装置通过特殊设计的电化学结构，使废水必须在每一个电化学单元极板表面来回折流，增加了极板与废水的接触面积，且含油废水在极板表面以一定流速折流，冲刷极板表面刚产生的微小气泡，从而获得大量微小气泡，有效增加了单位废水携带的气泡数量。
（2）由于重稠油废水中油呈乳化状态，需要通过破乳来加快油水分离，本发明的电化学处理方法区别于传统方法采用直流电源的设计，采用高频脉冲电场进行破乳，破乳效率高，含油废水不需要在设备中停留，以一定流速快速经过每一个电化学单元，从而实现破乳，破乳后油呈絮体在水中漂浮，为了加快油的上浮，投加絮凝剂，利用絮凝剂的网捕作用使絮体成长为大絮体，在气泡的带动下快速上浮，油水可在1-5min内完成快速分离，底部出水油含量<10mg/L。由于静置后油水分离溢出的浮油容易乳化，且仍然含有10%-20%的水，通过加酸调节pH，可提升油在水中的稳定性，防止离心过程中油再次乳化，离心出水澄清，油含量10mg/L，且离心分离后回收的油，含水率＜5％。
（3）为了避免重稠油废水中油黏附在阳极上，使阳极钝化而不导电，本发明的电化学处理装置运行中，不做水力停留，含油废水以一定流速通过每一个电化学单元，有效避免了阳极的钝化，针对电化学处理装置长时间运行或设备停止后，阳极可能会黏附一定油的技术问题，本发明会定期对极板反洗，防止极板钝化，采用可溶解原油的低沸点有机溶剂进行反洗，使油相溶解到有机相中，再通过精馏分离，使有机溶剂冷凝回用反洗。
（发明人：蒋晓云;岳士翔;何劲松;陈辉;夏栋;易亚男;刘雅倩）
