一种含油消防污水应急处理回用装置及方法与流程

本发明涉及含油污水处理，具体涉及一种含油消防污水应急处理回用装置及方法。

背景技术：

1、随着石化企业罐区规模的日益扩大，石化企业罐区所引发的事故风险也日益增加，特别是石化企业罐区所引发的火灾风险，罐区火灾事故通常具有突发性强、危害性大、扑救难的特点。

2、目前，针对罐区泄漏着火事故的处置多采用泡沫灭火装备配合储罐冷却防护等手段，现有的罐区泄漏着火事故处置方法一方面会在短期内产生大量的冷却废水及消防污水，一旦处置不当，极易产生环境污染等二次事故，另一方面长时间的火灾救援势必面临消防水资源不足的问题。

3、现阶段用于罐区泄漏着火事故现场的含油消防污水应急处理回用装置的主要受消防污水中油类、颗粒物以及泡沫液表面活性剂成分的影响，回用消防污水中的油类、颗粒物和泡沫液表面活性剂成分会对含油消防污水应急处理回用装置的发泡倍数、控火时间、析液时间和抗烧时间产生影响，降低含油消防污水应急处理回用装置中消防车内部管线和泵的使用寿命，另一方面，回用的消防污水中若存在大量的浮油，将会导致含油消防污水应急处理回用过程存在安全隐患，易于引发火灾爆炸等次生灾害，并且，若回用的消防水中含油消防泡沫液成分时，不同品牌泡沫液发泡时配方成分可能会发生相互作用，降低消防泡沫的使用效果。

4、石化罐区对于消防污水应急处理回用处理主要针对油类和泡沫液进行分离。针对油类的分离，采用隔油池作为消防污水应急处理回用装置存在水力停留时间过长、占地面积大的问题，无法适用于石化罐区；采用气浮法装备作为消防污水应急处理回用装置存在能耗高且需要投加药剂的问题；采用基于重力分离法的消防污水应急处理回用装置，其分离效率较低；采用基于膜分离法的消防污水应急处理回用装置，其膜分离法通量和耐污染性受膜体材料的影响；采用表面活性剂分离、泡沫液分离法均存在分离效率不足的问题，而采用混凝法和电絮凝法则存在反应时间过长、吸附法处理量不够的问题，并且，过滤法、沉降法和重力分离法均不适用于消防污水中颗粒物的分离，过滤法无法进行连续操作，沉降法的静置时间太长且设备占地面积大，重力分离法难以适用于石化罐区进行液固分离。所以，现阶段缺少一种能够实现同时对含油消防污水中油类、颗粒物、表面活性剂等多种杂质快速分离的含油消防污水应急处理回用装置。

5、罐区泄漏着火事故现场的消防污水主要分为灭火污水和冷却污水，灭火污水和冷却污水两者的油含量和泡沫液含量均不同。消防回用水能够用于灭火或冷却，其处理要求和处理量不同，目前缺少一种可以根据不同消防污水和消防回用水用途形成不同工艺处理方案的方法，实现对油类和泡沫液表面活性剂组分连续且快速的分离，以满足事故现场污水环保处理和消防水资源的需求。

6、综上可得，亟需提出一种含油消防污水应急处理回用装置及方法，实现对事故现场消防污水的应急处理回用，避免含油消防污水污染环境的同时解决水资源不足的问题。

技术实现思路

1、针对现阶段无法同时实现对含油消防污水中多种杂质批量快速分离的问题，本发明提出了一种含油消防污水应急处理回用装置及方法，实现了对含油消防污水中油类、颗粒物、表面活性剂等杂质的快速分离，同时根据不同消防污水的特性和用途形成不同工艺处理方案，实现了对事故现场消防污水的应急处理回用，有效解决了含油消防污水所造成的环境污染以及消防用水资源不足的问题。

2、本发明具体采用如下技术方案：

3、一种含油消防污水应急处理回用装置，包括搅拌池、t型管分离器、溶气罐和溢流收集槽；

4、所述t型管分离器设置有消防污水流入端、溶气水流入端、气液固相流出端和消防回用水流出端，消防污水流入端和溶气水流入端设置于t型管分离器的同一侧，气液固相流出端和消防回用水流出端设置于t型管分离器的另一侧；

5、所述t型管分离器的消防污水流入端通过第一管路与搅拌池相连接，第一管路靠近搅拌池一侧设置有进料泵，靠近t型管分离器消防污水流入端一侧设置有进料流量计；

6、所述搅拌池通过进液管路与含油消防污水注入管路相连接，搅拌池内设置有搅拌器，用于将含油消防污水和投入药剂搅拌均匀；

7、所述t型管分离器的溶气水流入端通过第二管路与溶气罐的底部相连接，第二管路与t型管分离器的连接端处设置有释放器；

8、所述溶气罐的底部还设置有注气管路，注气管路上依次设置有空气压缩机、第一控制阀、空气流量计和止回阀，空气压缩机设置于靠近注气管路进气端一侧，用于向注气管路内注入压缩空气；

9、所述溶气罐的顶端设置有压力表和安全阀，压力表用于测量溶气罐内部的压力，安全阀用于卸载溶气罐内部的压力，溶气罐的侧壁上设置有液位计，用于测量溶气罐内部的液位高度，溶气罐内部设置有填料层，用于增大溶气罐的溶气效率；

10、所述t型管分离器的气液固相流出端与溢流收集槽相连接，溢流收集槽用于收集t型管分离器气液固相流出端中流出的废料；

11、所述t型管分离器的消防回用水流出端与第三管路的流入端相连接，第三管路上依次设置有第二控制阀和液相出口流量计，第二控制阀靠近第三管路的流入端，第三管路的流出端分为两路，一路通过第四管路与外部用水管路相连接，另一路通过第五管路与溶气罐的顶部相连接，第五管路上依次设置有第三控制阀、回流泵和回流流量计，第三控制阀靠近第五管路的注入端。

12、优选地，所述t型管分离器包括水平管段和垂直管段，其中，水平管段包括上水平管、中水平管和下水平管，垂直管段包括多根垂直管；

13、所述上水平管的一端封堵，另一端设置为气液固相流出端，中水平管的一端设置为消防污水流入端，另一端封堵，下水平管的一端设置为溶气水流入端，另一端设置消防回用水流出端，所述上水平管、中水平管和下水平管在竖直方向上通过多根垂直管相连通；

14、所述垂直管均匀分布在中水平管上，相邻垂直管之间的间隔相同，垂直管穿过中水平管，顶端伸入上水平管内，底端伸入下水平管内，将上水平管、中水平管和下水平管在竖直方向上相连通；

15、所述各垂直管内在中水平管和下水平管之间均设置有电解电极，电解电极的长度等于中水平管与下水平管在竖直方向上的间距，各电解电极与电源并联连接，靠近t型管分离器消防污水流入端一侧的电解电极与电源正极相连接，靠近t型管分离器消防回用水流出端一侧的电解电极与电源负极相连接，连接电源正极的电解电极数量与连接电源负极的电解电极数量相等。

16、优选地，所述t型管分离器水平管段中上水平管、中水平管和下水平管的管径d均相同，根据含油消防污水的注入量和含油消防污水的注入流速确定t型管分离器中水平管段的管径，如公式(1)所示：

17、

18、式中，

19、q—含油消防污水的注入量；

20、d—管径；

21、v—含油消防污水的注入流速；

22、根据t型管分离器中水平管段的管径d设置垂直管段中垂直管的管径、垂直管的高度以及相邻垂直管之间的间距，其中，垂直管的管径设置为水平管段管径d的一半，垂直管的高度设置为水平管段管径d的十倍，相邻垂直管之间的间距设置为水平管段管径d的二十倍。

23、优选地，所述垂直管的数量设置为偶数。

24、优选地，根据含油消防污水的注入量设置t型管分离器中垂直管的数量；

25、当含油消防污水的注入量q不超过50m3/h时，t型管分离器中垂直管的数量设置为4根，设置4根电解电极，其中，2根电解电极与电源正极相连接，2根电解电极与电源负极相连接；

26、当含油消防污水的注入量q大于50m3/h且不超过100m3/h时，t型管分离器中垂直管的数量设置为6根，设置6根电解电极，其中，3根电解电极与电源正极相连接，3根电解电极与电源负极相连接；

27、当含油消防污水的注入量q大于100m3/h且不超过200m3/h时，t型管分离器中垂直管的数量设置为8根，设置8根电解电极，其中，4根电解电极与电源正极相连接，4根电解电极与电源负极相连接。

28、优选地，所述搅拌池的体积v搅根据含油消防污水的注入量和所选破乳剂的预混时间确定。

29、优选地，所述搅拌池的体积v搅设置为5m3。

30、优选地，所述释放器设置为ts型释放器、tj型释放器或tv型释放器。

31、优选地，所述填料层内充填有鲍尔环填料、瓷质拉西环填料、塑料阶梯环填料或波纹填料。

32、优选地，所述连接电源正极的电解电极采用过渡金属材料制成，连接电源负极的电解电极采用惰性电极。

33、优选地，所述电源的电流强度密度设置为1-2000a/m2。

34、优选地，所述含油消防污水应急处理回用装置内设置有多个t型管分离器，各t型管分离器通过管道相互并联的。

35、一种含油消防污水应急处理回用方法，采用如上所述的含油消防污水应急处理回用装置，具体包括以下步骤：

36、步骤1，根据含油消防污水的来源以及含油消防污水处理后的用途，结合含油消防污水的水质测试结果，确定含油消防污水的处理标准；

37、步骤2，根据含油消防污水的来源、用途以及含油消防污水应急处理回用处理现场的用电条件，确定含油消防污水处理工艺参数，形成含油消防污水应急处理工艺方案；

38、步骤3，根据含油消防污水应急处理工艺方案，利用含油消防污水应急处理回用装置对含油消防污水进行应急处理，并在应急处理过程中动态调整含油消防污水应急处理工艺方案，得到处理后的含油消防污水。

39、优选地，所述步骤1中，若含油消防污水处理后的用途为灭火用水，则利用含油消防污水应急处理回用装置深度分离含油消防污水中的油类和泡沫液，使得处理后含油消防污水中油类的含量需低于50mg/l、泡沫液表面活性剂的含量需低于10mg/l；若含油消防污水处理后的用途为冷却用水，则利用含油消防污水应急处理回用装置分离含油消防污水中的油类，使得处理后含油消防污水中油类的含量需低于100mg/l。

40、优选地，所述步骤2中，含油消防污水处理工艺参数包括破乳剂投加量、絮凝剂投加量、t型管分离器分流比和回流比、溶气罐的内部压力和气液比、电源的电流密度。

41、优选地，所述破乳剂投加量设置为20-50mg/l，絮凝剂投加量设置为100-250mg/l，t型管分离器的分流比设置为0.80-0.95，t型管分离器的回流比设置为0.05-0.2，溶气罐的内部压力设置为0.2-0.4mpa，溶气罐的气液比设置为0.03-0.06，电源的电流密度设置为1-2000a/m2；

42、所述t型管分离器分流比计算公式为：

43、s＝1-1.5αin                             (2)

44、式中，

45、s—t型管分离器的分流比；

46、αin—含油消防污水中油类的浓度。

47、优选地，利用含油消防污水应急处理回用装置处理含油消防污水的具体处理过程为；

48、将含油消防污水注入搅拌池中，投入破乳剂和絮凝剂搅拌均匀后经t型管分离器的消防污水流入端注入t型管分离器中，此时含油消防污水中存在固相、气相和液相三种相态，固相为悬浮固体颗粒以及絮凝作用产生的絮状体，气相为溶气气浮和电气浮产生的气体，液相为油类和泡沫液；

49、开启空气压缩机、第一控制阀和止回阀，根据含油消防污水处理工艺参数，结合空气流量计和压力表的示数，调整溶气罐注入压缩空气的流速，控制溶气罐的内部压力和气液比，并利用释放器将溶气罐内产生的溶气水经溶气水流入端注入t型管分离器中；

50、由于含油消防污水中固相、气相和液相的密度差，含油消防污水中的气相先向t型管分离器的上水平管中移动经气液固相流出端排出，随后含油消防污水油液相中的乳化油在破乳剂和气浮作用下聚集后被微气泡附着，在浮力作用下上升汇聚形成悬浮油，悬浮油在油水滑移和惯性力作用下经t型管分离器的气液固相流出端排出；

51、根据含油消防污水处理工艺参数设置电源的电流密度，开启电源，使得与电源相连接的各电解电极通电后，使得与电源正极相连接的电解电极电解产生用于絮凝的过渡金属离子，处理含油消防污水固相中的悬浮固体颗粒和絮状体，与电源负极相连接的电解电极为惰性电极，电解过程中产生用于溶气气浮后进行深度处理的微气泡，微气泡的直径小于50μm，同时，电解电极基于电催化氧化作用对电解电极周围泡沫液进行氧化降解，氧化降解后的泡沫液上浮至t型管分离器的上水平管中经气液固相流出端排出；

52、含油消防污水固相中的悬浮固体颗粒和絮状体被微气泡捕获，悬浮固体颗粒和絮状体附着在微气泡表面随微气泡上浮至t型管分离器的上水平管中，经t型管分离器的气液固相流出端排出，开启第二控制阀，使得处理后的含油消防污水经消防回用水流出端从t型管分离器中流出，得到处理后的含油消防污水。

53、优选地，所述含油消防污水应急处理回用处理过程中，开启第三控制阀将处理后的含油消防污水重新注入溶气罐中，利用处理后的含油消防污水生成溶气水。

54、本发明具有的有益效果是：

55、(1)本发明提出了一种含油消防污水应急处理回用装置，将含管道分离法、电化学法、溶气气浮法、化学投药法相结合系统处理含油消防污水，实现了对含油污水中油类、固体颗粒物、絮状体和泡沫的同时分离，且本发明提出的含油消防污水应急处理回用装置结构紧凑、占地面积小，便于撬装化制造，适用于事故现场含油消防污水的大批量快速处理。

56、(2)本发明还提出了一种含油消防污水应急处理回用方法，根据含油消防污水的来源以及含油消防污水处理后的用途，结合含油消防污水应急处理回用处理现场的用电条件，针对不同工况设置不同的含油消防污水处理工艺参数，形成含油消防污水应急处理工艺方案，实现了对多种工况条件下含油消防污水的处理，保证了含油消防污水的达标处理。