电脱盐废水预处理技术

原油中往往含有盐(主要是NaCl、MgCl2、CaCl2等氯化物)和水(溶于油中或乳化)，需要在进入蒸馏装置前通过电脱盐除去。电脱盐过程会产生炼油厂总废水的3%左右，称为电脱盐废水。电脱盐废水含油量高，严重时油的体积分数大于10%，污油的油滴粒径小，含有大量细小悬浮物，乳化严重，有机物含量高(COD高达几千到几万mg/L)，含有挥发酚、石油类物质等有机物，含盐量高，盐浓度(以氯离子质量浓度计)一般为2000 ~ 5000mg/L，较高。电脱盐废水会对下游污水处理单元造成冲击，通常需要进行有效的预处理后才能进入综合污水处理厂进行处理。

近年来，重质劣质原油问题越来越严重。为了提高产出率和输送率，注水量和注入剂不断增加，使得电脱盐废水的水质更加复杂。同时，为了提高原油利用率，将回收的重污油回掺到原油中进行混合，进一步加剧了原油的乳化，恶化了电脱盐废水的水质。电脱盐废水处理的形势越来越严峻。为了降低下游污水处理单元的压力，满足相关排放要求，电脱盐废水处理技术不断得到发展和完善。

介绍了电脱盐废水预处理技术的研究和应用进展，分析了电脱盐废水预处理技术的原理、特点和应用效果，总结了影响电脱盐废水特性的主要因素，旨在促进电脱盐废水深度处理技术的应用和高效电脱盐废水处理技术的进一步发展。

1、电脱盐废水处理技术

石化企业通常对电脱盐废水设置单独的预处理设施，有效预处理后的废水排入综合炼油厂污水处理进行处理。也有少数企业将电脱盐废水与其他炼油废水一起进行预处理。这体现了分流分质处理的原则，不仅经济，而且可以减轻下游综合污水处理厂的压力，促进石化废水的最终排放和回用。

1.1电脱盐废水预处理技术

石化企业关注的电脱盐废水排放指标主要是石油类物质和COD的浓度。各厂设定了排放到下游处理装置的内部水质指标，一般要求石油类物质的质量浓度不高于200mg/L，COD不高于1500mg/L，目前石化企业使用的电脱盐废水的成熟预处理技术有重力分离、化学破乳、油水旋流分离器分离、超声波破乳及其组合。

1.1.1重力分离技术

重力分离技术，是基于油和水的密度差，依靠重力去除废水中的油类物质。它是电脱盐废水油水分离处理中一种简单而常用的技术。根据斯托克斯公式，水的沉降速度取决于油中水颗粒的大小、油水的密度差和油的粘度。增大油水密度差、增大油滴直径、降低废水粘度都有助于提高该方法的除油效率。此外，停留时间也是一个重要因素。重力分离技术主要用于去除粒径大于60μm的悬浮油滴，但不能去除均匀稳定状态的溶解油和乳化状态的乳化油。设备主要是储罐和分油机，常用的有卧式分油机(API)、斜板分油机(PPI)和波纹斜板分油机(CPI)。这种方法需要较长的分离时间，并且所需的罐的容积很大，增加了处理成本。特别是当原油质量严重时，重力分离技术对电脱盐废水的预处理达不到理想的效果。

1.1.2化学破乳技术

化学破乳技术是指在电脱盐废水中加入破乳剂(净化剂)。破乳剂与油水界面膜相互作用，改变界面膜的性质，降低油水界面张力，进而实现破乳，再通过沉降或气浮实现油水分离。目前，含油废水破乳除油的机理主要分为以下几类:置换或置换机理、润湿增溶机理、褶皱变形机理、聚合物吸附碰撞机理、界面电荷中和机理和反向变形机理。这种方法可用于去除不能通过重力沉降分离的乳化油滴。选择合适的破乳剂起着关键作用，它应该既高效又经济。目前，高效破乳剂的开发及其破乳机理是研究的热点问题。

1.1.3旋风分离技术

旋风分离器在油水分离中的工业应用始于20世纪80年代，切向旋风分离器得到了广泛应用。油水混合物在旋风分离器中高速旋转，产生的离心力场是重力场的几千倍。在离心力的作用下，密度大的水被甩向四周，沿壁面向下运动，作为底流排出，而密度小的油被带到中间向上运动，再作为溢流排出，从而达到油水分离的目的。旋风分离器可用于分离轻度(或不稳定)乳化油中的分散油，但当分散油滴直径小于15μm时，水力旋流器会存在分离效率低的问题。

1.1.4超声波破乳技术

超声波破乳主要依靠超声波的机械振动、空化和热作用，破坏油水界面，促使油滴凝聚，加速油滴上浮，从而实现油水分离。由于超声波在油和水中具有良好的导电性，这种方法适用于各种乳状液。超声波辐射作为一种简单高效的技术，近年来常被用于强化原油的破乳和脱盐。声强、超声频率、辐射时间和温度都会影响超声波的破乳效果。

其他技术

此外，对电脱盐废水的其他处理技术也进行了一些试验研究，包括高级氧化技术、电絮凝技术、模块化聚结除油和吸附技术。其中，实验结果表明，臭氧氧化、Fenton氧化、臭氧-Fenton协同氧化对电脱盐废水的COD均有较好的去除效果，去除率分别为51.1%、84.6%、78.0%(原水COD为3216mg/L)。中试结果表明，电絮凝气浮技术对电脱盐废水中的油和COD也有很好的去除效果，去除率分别为99%。这些处理技术能有效去除电脱盐废水中的有机物浓度，具有较大的应用空间。此外，膜技术在电脱盐废水处理的实验研究和实际应用中取得了良好的效果，为实现电脱盐废水的回用提供了一条可行的途径。但是，膜材料存在易堵塞、膜寿命短等问题，不适合处理水质较差的电脱盐废水。

1.2石油炼制综合废水处理技术

预处理后的电脱盐废水排入炼油厂污水处理进行处理。考虑到回用处理对废水水质的要求，大多数石化企业将石化废水分为含油废水和含盐废水两个处理系统。含油污水处理系统污水含盐量低，污染物可生化性好。经过有效处理后，可作为循环水厂的补充水回用。含盐污水处理系统污水含盐量高，含有许多常规生物处理技术难以降解的有机物。处理过程长，运行费用高。处理后的污水一般直接排放，不回用。

一般来说，电脱盐废水、预处理碱渣废水、碱性废水、循环水厂污水、膜处理系统产生的浓盐水常被视为盐水污水处理系统的进水。从节能降耗、节水减排的角度出发，水量较大的电脱盐污水应尽量归入含油污水处理系统，以减少含盐污水处理系统的水量。中石化以含盐量是否高于1200mg/L作为石化废水是否属于含盐体系的依据。根据本标准，基于一般假设，计算出当原油含盐量大于54mg/L时，电脱盐废水将归入含盐污水处理系统，用于采用一点注入脱盐水工艺的电脱盐装置，当原油含盐量大于105mg/L时，电脱盐废水将归入含盐污水处理系统。

2.影响电脱盐废水水质的因素

2.1原油的性质和开采技术的影响

原油的含盐量、API重度(API重度)、粘度、含硫量、重金属含量会直接影响电脱盐废水的水质特性。当原油质量较高时，其密度和粘度较低，电脱盐装置运行稳定，电脱盐废水含油较少。当原油质量差时，其密度、粘度、含硫量和重金属含量高，性质复杂多变，会对电脱盐装置产生冲击。电脱盐废水的含油量可达几千毫克/升，严重时体积分数可达10%以上。

2.2电脱盐工艺操作条件的影响

电脱盐操作温度低，油水界面低，原油破乳剂质量差，原油在罐区停留时间短，都会加剧电脱盐废水中的含油现象。电脱盐操作温度升高，原油粘度降低，油水密度差增大，油水界面张力降低，热运动加快，乳化水滴碰撞机会增加，可促进水滴聚结沉降。但如果电脱盐的操作温度过高，由于可以减少油水界面，会加剧电分散，增加电耗。另外，电脱盐罐油水界面液位过低会导致盐水在罐内停留时间过短，造成电脱盐废水含油量高。

2.3电脱盐设备管理水平的影响

电脱盐设备的科学运行管理有助于提高电脱盐设备的水质。比如电脱盐的切水操作如果是人工进行，可能会造成较大的误差，造成电脱盐废水水质的较大波动。借助自动控制技术，实现电脱盐含水界面的准确判断，对改善电脱盐废水水质具有重要意义。

3.电脱盐废水处理实例

3.1重力分离技术的应用

中国石化某企业第一、二常减压蒸馏装置电脱盐废水中石油类物质质量浓度分别为422mg/L和161mg/L，COD分别为1256mg/L和635mg/L。经过简单的预处理工艺——调节池+油水分离器预处理后，分类为高盐污水处理系统，与30t/h炼油厂催化油碱渣和液态烃碱渣一起脱硫。由于碱渣等高浓度废水的影响，该高盐度污水处理系统的处理过程较长。经过两级气浮-生化法(涡旋-凹面气浮+溶气气浮-含固定化微生物的曝气生物滤池(G-BAF)工艺)预处理后，出水用低盐度废水稀释后，再经saline 污水处理系统处理。

3.2旋风分离+重力分离组合工艺的应用

中国石化某企业第一套常减压蒸馏装置设计处理能力为5× 106 t/a，采用旋流分离技术结合重力分离技术对电脱盐废水进行预处理，石油类物质质量浓度≤150mg/l，电脱盐废水量为40 ~ 50t/h，废水先进入一级分离器，分离出的水进入二级分离器，分离出的水直接排入含盐污水井，送至常减压分离罐处理。含水污油被送到沉降罐，加入破乳剂后，油中的水可以很好的分离。然后污油(含水量为5%~15%)从沉降罐顶部溢流至缓冲罐，经处理后循环使用，沉降罐底部污水送至一级分离器进行二级分离。实际监测数据表明，入口含油量越高，旋风分离器的除油效率越高。当电脱盐废水中石油类物质的质量浓度较大时(大于10000mg/L)，除油率在90%以上；当废水中石油类物质的质量浓度低于200mg/L时，除油率较低，约为10%。旋风分离器分离出的回收污油约为0.4t/h，旋风分离器出口水样含油量在150-200mg/L之间..整个预处理过程后，电脱盐废水平均含油量在100mg/L以下，可满足相应要求。

3.3超声波分离+旋流分离+重力分离组合工艺的应用

中国石化某企业拥有8×106t常减压装置，电脱盐废水预处理设施主要由超声波污水油水分离器、水力旋流器、油缓冲罐等组成。实现了超声波破乳技术、波纹斜板除油技术和水力旋流器分离技术的有机结合。石油类物质的质量浓度应小于等于200mg/L，处理能力为80～100t/h，具体工艺流程如下:电脱盐废水进入超声波污水油水分离器(水力停留时间为15～30min，压力为0.4～0.7 MPa)和水力旋流器(进出口压差比为1.7～2.3)进行二次沉淀分离。分离出的高浓度污水油水通过撇渣管排入撇渣罐，然后排入污水油水缓冲罐。如果低油污水中石油类物质的质量浓度低于200mg/L，则直接排放。油水缓冲罐中的高含油污水一部分返回原油泵入口循环使用，一部分返回分离器入口循环使用，直至油浓度合格。预处理后的电脱盐废水中石油类物质的质量浓度平均从855mg/L下降到129mg/L。

3.4化学破乳+重力分离组合工艺的应用

中国石油某公司有两套规模分别为5×106t/a和5.5×106t/a的常减压蒸馏装置，产生电脱盐废水80t/h，石油类物质质量浓度约为3000 mg/L，目前采用化学破乳+重力分离技术进行预处理，满足COD≤1500mg/L，石油类物质质量浓度≤150mg/L的要求。破乳使用两种油清洗剂(L和F)。加入净化剂L后的电脱盐废水进入两个沉淀池，停留4 ~ 5小时进行油水分离。分离出的废水被排放到炼油污水厂进行处理。在第二清洗剂F的作用下，上层油渣在分渣罐中分离(水力停留时间约为1h)，分离出的污油送至前端精炼单元。电脱盐预处理工艺可以实现几千到几十万mg/L石油类物质的去除。出水石油类物质质量浓度为20～200mg/L(平均42.4mg/L)，COD为500～1400mg/L(平均602.5mg/L)，基本满足内排要求。石油类物质年达标率为98.6。预处理装置产生的固体废物量为210t/a，与原重力分离技术(油渣量为8000 ~ 9000t/a)相比，大大降低了对环境的影响，提高了原油的加工率。

4.结论

在石化企业中，电脱盐废水的预处理通常分两步完成。先单独预处理(少数情况下与水质相近的废水一起预处理)，再与其他石化废水进行二级处理和深度处理。这样既经济，又能满足排放标准的要求。

电脱盐废水预处理技术主要基于物理和化学方法，包括重力分离、旋流分离、化学破乳和超声波破乳及其组合。这些技术在石化企业取得了良好的应用效果。预处理出水石油类物质质量浓度≤200mg/L，COD≤1500mg/L，有效降低了下游污水处理单元的污染负荷和影响。电脱盐废水的水质受原油性质、电脱盐工艺、操作条件和管理水平的影响。提高原油开采技术，提高电脱盐装置的运行管理水平，可以从源头上改善电脱盐废水的水质，进一步开发和应用深度处理技术对有效控制电脱盐废水的污染具有积极意义。(来源:中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院、中国石化北京化工研究院)

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