本發(fā)明涉及的是一種含油廢水高效資源化處理裝置，本發(fā)明也涉及一種含油廢水高效資源化處理方法。

背景技術(shù)：

含油廢水的來源很廣，其主要來源于石油開采、運(yùn)輸、冶煉，鐵路機(jī)車的清洗，輪船艙底水，洗車業(yè)排放，冶金、鋼鐵廠、冷軋廠廢水，機(jī)械切削加工，以及餐飲食品加工等。含油廢水的污染范圍廣泛，它不僅污染水體，還會(huì)污染土壤、大氣。含油廢水排入水體后，水體會(huì)發(fā)黑發(fā)臭，而且水體表面會(huì)產(chǎn)生一層厚厚的石油膜，其阻擋空氣中的氧氣進(jìn)入水體，導(dǎo)致大量水生植物死亡。海上運(yùn)輸過程中，時(shí)常會(huì)發(fā)生石油泄漏事故，造成海洋污染，導(dǎo)致海底微生物大面積死亡。一些陸地上的煉油工業(yè)、采油廠產(chǎn)生的一些含油廢水，通過滲漏進(jìn)入到土壤中，使土壤呼吸氣孔被堵塞，從而影響土壤的性質(zhì)，不利于農(nóng)作物的生長。油類的分解會(huì)產(chǎn)生苯并芘及其它多環(huán)芳烴等有毒物質(zhì)，這些分解產(chǎn)物一方面會(huì)對生物發(fā)生直接毒害作用；另一方面，含有微量油的水用于養(yǎng)殖或灌溉時(shí)，被生物吸收而富集，通過食物鏈進(jìn)入人體，危害人體健康。

船舶含油廢水主要包括船上的含有清潔劑、發(fā)泡劑等的生活污水和機(jī)艙內(nèi)各種泵、閥門和管路漏出的油與水，機(jī)器在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)漏出的潤滑油，主輔機(jī)燃料油及加油時(shí)的溢出油，機(jī)械設(shè)備及機(jī)艙鐵板洗刷時(shí)產(chǎn)生的油污水等混合在一起形成的含油污水。它是一個(gè)水與各種油的混合物。這些船舶含油廢水如果不能及時(shí)處理，會(huì)增加船舶污水儲(chǔ)存柜的體積。如果這些含油污水不能有效處理而直接排放，會(huì)污染海洋和河流環(huán)境，使水生生物抵抗力下降，產(chǎn)量降低，甚至死亡。

與本發(fā)明相關(guān)的已有技術(shù)包括：公開號(hào)為CN 103771561 A的專利文件中公開的“一種用碳納米管海綿清理油污的方法”；公開號(hào)為CN 105198039 A的專利文件中公開的“利用碳納米管海綿電控驅(qū)油技術(shù)回收油污的方法”；公開號(hào)為CN 203498127 U的專利文件中公開的“一種離心微波聯(lián)合破乳裝置”；《環(huán)境科學(xué)》(2008 29(4)：937～941呂娟，陳銀廣，顧國維)中刊登的“(AO)³SBR脫氮除磷試驗(yàn)研究”等。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種使用和運(yùn)行管理方便，處理效果好，能夠?qū)崿F(xiàn)油類回收和資源化利用的處理船舶含油廢水的裝置。本發(fā)明的目的還在于提供一種處理船舶含油廢水的方法。

本發(fā)明的處理船舶含油廢水的裝置為：

船舶含油廢水通過收集管路進(jìn)入格柵，然后進(jìn)入沉淀池，再進(jìn)入破乳裝置，所述破乳裝置中設(shè)置微波發(fā)生器、加藥器和攪拌裝置，破乳裝置后連接裝有碳納米管海綿的吸附系統(tǒng)，出吸附系統(tǒng)的含油廢水經(jīng)調(diào)節(jié)池進(jìn)入生化處理系統(tǒng)，所述生化處理系統(tǒng)包括攪拌裝置、曝氣裝置和膜分離單元。

碳納米管海綿的厚度1-5mm，吸附系統(tǒng)由多個(gè)厚度為1-5mm的層狀碳納米管海綿依次排列構(gòu)成。

本發(fā)明的處理船舶含油廢水的方法為：

船舶含油廢水通過收集管路進(jìn)入格柵去除懸浮或漂浮物，然后進(jìn)入沉淀池去除泥沙，泥沙通過污物收集斗收集，含油廢水進(jìn)入破乳裝置，通過加藥器加入破乳劑攪拌均勻后微波破乳處理，再進(jìn)入裝有碳納米管海綿的吸附系統(tǒng)去除含油廢水中的油類，碳納米管海綿中的油類先通過擠壓回收一部分、剩余部分通過有機(jī)溶劑洗脫回收，經(jīng)過吸附系統(tǒng)的含油廢水進(jìn)入調(diào)節(jié)池中調(diào)節(jié)pH后進(jìn)入生化處理系統(tǒng)，生化處理系統(tǒng)采用(A/O)³-MBR工藝、最后進(jìn)入膜分離單元，含油廢水沉淀產(chǎn)生的含油污泥和生化處理產(chǎn)生的剩余污泥通過擠壓干燥后燃燒的方法處理。

本發(fā)明的處理船舶含油廢水的方法還可以包括：

1、所述微波破乳處理包括：通過加藥器加入破乳劑攪拌均勻后微波處理，所述破乳劑為氯化鈣、氯化鎂、氯化鈉、硫酸鈣、硫酸鎂、明礬、聚合氯化鋁、活化硅酸、聚丙烯酞胺、硫酸亞鐵、三氯化鐵或鎂礬土，微波發(fā)生器的頻率為915MHz或2450MHz、功率為0.1-10KW、輻射時(shí)間為0.5-10min。

2、所述碳納米管海綿采用化學(xué)氣相沉積法制得，乙炔或乙烯為碳源，在海綿內(nèi)部直接沉積非晶碳，獲得非晶碳均勻包覆的超彈性的碳納米管海綿；采用偶聯(lián)劑對碳納米管海綿進(jìn)行親油性改性，偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑或鋁酸酯偶聯(lián)劑中的一種；用異丙醇作為溶解劑溶解偶聯(lián)劑，偶聯(lián)劑的添加量為5-25％。

3、含油廢水從吸附系統(tǒng)的上部進(jìn)入，利用重力通過碳納米管海綿除去油類。

4、有機(jī)溶劑洗脫的洗脫劑為乙醇、CCl₄、石油醚、汽油、苯或甲苯，洗脫油類后碳納米管海綿經(jīng)過干燥后循環(huán)利用。

5、用有機(jī)溶劑洗脫的部分通過蒸餾的方法去除有機(jī)溶劑回收油類。

6、所述(A/O)³-MBR工藝具體包括：調(diào)節(jié)pH為6.5-7.5的含油廢水，進(jìn)入三級(jí)A/O反應(yīng)區(qū)，經(jīng)歷厭氧-好氧-缺氧-好氧-缺氧-好氧過程，最后進(jìn)入膜分離單元。

本發(fā)明提供了一種使用和運(yùn)行管理方便，處理效果好，能夠?qū)崿F(xiàn)油類回收和資源化利用的船舶含油廢水的處理方法和裝置。船舶含油廢水通過微波輔助破乳后利用碳納米管海綿較強(qiáng)的彈性和吸油能力，通過擠壓然后用有機(jī)溶劑洗脫的方法實(shí)現(xiàn)油類的回收。碳納米管海綿通過干燥處理后循環(huán)利用，通過碳納米管海綿吸附的含油廢水通過(A/O)³-MBR工藝生化處理后排放，船舶含油廢水沉淀產(chǎn)生的含油污泥和生化處理產(chǎn)生的剩余污泥通過擠壓干燥后燃燒的方法處理。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了船舶含油污水的無害化、資源化處理和油類的回收，也適用于其他來源的含油污水的資源化處理。

本發(fā)明的主要特點(diǎn)體現(xiàn)在：

1.船舶含油廢水通過收集管路進(jìn)入格柵，去除較大的懸浮或漂浮物，然后進(jìn)入沉淀池中，去除含油廢水中的泥沙等，進(jìn)入破乳裝置后再進(jìn)入吸附系統(tǒng)，吸附系統(tǒng)由碳納米管海綿組成，能夠吸附含油廢水中的油類，實(shí)現(xiàn)資源化回收利用。

2.破乳采用微波輔助破乳的方法，通過加藥器加入破乳劑攪拌均勻后微波處理，破乳劑為氯化鈣、氯化鎂、氯化鈉、硫酸鈣、硫酸鎂、明礬、聚合氯化鋁、活化硅酸、聚丙烯酞胺、硫酸亞鐵、三氯化鐵、鎂礬土等。微波發(fā)生器的頻率為915MHz或2450MHz，功率為0.1-10KW，輻射時(shí)間為0.5-10min。

3.利用化學(xué)氣相沉積法，乙炔或乙烯為碳源，在海綿內(nèi)部直接沉積非晶碳，獲得了非晶碳均勻包覆的超彈性的碳納米管海綿。碳納米管海綿表面且均勻分布的多個(gè)羧基和多個(gè)羥基，該多個(gè)碳納米管之間通過范德華力相互吸引形成一自支撐結(jié)構(gòu)，相鄰的碳納米管之間形成多個(gè)微孔。其中，所述羧基的質(zhì)量百分含量為10-20％，所述羥基的質(zhì)量百分含量為5-15％，且所述微孔的直徑大于100微米。

4.以硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑或鋁酸酯偶聯(lián)劑對上述碳納米管海綿進(jìn)行親油性改性，碳納米管海綿表面的羥基和偶聯(lián)劑分子所含的羥基發(fā)生不可逆化學(xué)反應(yīng)形成醚鍵。偶聯(lián)劑改性碳納米管海綿的方法為：用異丙醇作為溶解劑溶解偶聯(lián)劑，偶聯(lián)劑的添加量為5-25％，然后稱取一定量的碳納米管海綿置于偶聯(lián)劑溶解液中，65℃恒溫水浴條件下用電磁攪拌器攪拌一定時(shí)間，取出干燥。

5.為了使非晶碳在碳納米管海綿上包覆更加均勻，碳納米管海綿的厚度1-5mm，吸附系統(tǒng)由多個(gè)厚度為1-5mm的層狀碳納米管海綿依次排列構(gòu)成。含油廢水從吸附系統(tǒng)的上部進(jìn)入，利用重力通過碳納米管海綿除去油類，根據(jù)含油廢水中的含油量確定碳納米管海綿的厚度。

6.碳納米管海綿的再生方法：吸附了油類的碳納米管海綿，先通過擠壓的方法去除一部分油類，然后通過有機(jī)溶劑洗脫，洗脫劑包括乙醇、CCl₄、石油醚、汽油、苯、甲苯等溶劑。洗脫油類后碳納米管海綿經(jīng)過干燥后循環(huán)利用。

7.油類回收的方法為：先通過擠壓碳納米管海綿收集一部分，用有機(jī)溶劑洗脫的部分通過蒸餾的方法去除有機(jī)溶劑回收油類。

8.生化處理：生化處理系統(tǒng)采用(A/O)³-MBR工藝，經(jīng)過吸附系統(tǒng)的含油廢水進(jìn)入調(diào)節(jié)池中調(diào)節(jié)pH為6.5-7.5，進(jìn)入三級(jí)A/O反應(yīng)區(qū)，經(jīng)歷厭氧(A₁)-好氧(O₁)-缺氧(A₂)-好氧(O₂)-缺氧(A₃)-好氧(O₃)過程，最后進(jìn)入膜分離單元。在好氧池O₁和O₂內(nèi)增加生物填料，提高生物量，增強(qiáng)系統(tǒng)降解有機(jī)污染物和脫氮除磷的能力，生物填料為新型塑料纖維填料，好氧池O₁和O₂中的生物填料被固定在不銹鋼網(wǎng)箱中。三個(gè)好氧池分別采用不同的曝氣方式，以最優(yōu)的曝氣方式達(dá)到節(jié)省曝氣能耗的目的，使系統(tǒng)更加經(jīng)濟(jì)化。

9.污泥處理：含油廢水沉淀產(chǎn)生的含油污泥和生化處理產(chǎn)生的剩余污泥通過擠壓干燥后燃燒的方法處理。

含油廢水通常需要進(jìn)行破乳預(yù)處理過程。微波破乳是一種快速、高效的方法，微波在輻射時(shí)產(chǎn)生高頻磁場，帶動(dòng)極性分子高速旋轉(zhuǎn)，從而導(dǎo)致乳狀液的界面膜被破壞，實(shí)現(xiàn)油水分離。通過微波輔助破乳劑破乳，能夠減少破乳劑的投加量，提高破乳效率。

碳納米管海綿具有優(yōu)良的導(dǎo)電性、力學(xué)性能、高孔隙率、低密度、親油疏水性等特性。桂許春等人發(fā)現(xiàn)，碳納米管海綿是自組裝且相互搭接的碳納米管骨架，有類似于海綿狀的形貌，其空隙率高達(dá)99％以上，具有超輕的重量、非常好的彈性和強(qiáng)度、具有疏水親油性等特點(diǎn)。此外，碳納米管海綿能夠彈性變形至各種形狀并可在空氣或液體中反復(fù)壓縮至大應(yīng)變而不發(fā)生塌陷。而處于致密化的碳納米管海綿一旦接觸油相溶液會(huì)立即膨脹為初始形態(tài)。碳納米管海綿能夠高度選擇性的吸附很多種溶劑和油相溶液并可反復(fù)利用，所吸附的溶劑容量為海綿自身重量的180倍，比活性炭的吸附量高出兩個(gè)數(shù)量級(jí)。一塊小球狀的致密化碳納米管海綿漂浮在水面上能夠迅速吸附鋪在水面上的油，其中油所占面積為海綿的800倍，說明碳納米管海綿在解決環(huán)境問題如水質(zhì)修復(fù)和大面積油污吸附等方面具有良好的應(yīng)用前景。

(A/O)³-MBR工藝，即三級(jí)A/O膜組合工藝，三級(jí)A/O區(qū)采用間隔曝氣的方式，使廢水在前進(jìn)的過程中頻繁地經(jīng)歷厭氧(缺氧)-好氧環(huán)境，以達(dá)到頻繁地硝化反硝化目的，使產(chǎn)生的硝態(tài)氮及時(shí)去除，防止其抑制整個(gè)硝化反應(yīng)的進(jìn)行，最終在無混合液內(nèi)回流的條件下實(shí)現(xiàn)但的高效去除。它結(jié)合了膜分離和生化技術(shù)，并強(qiáng)化了生化處理效果。提高系統(tǒng)的硝化能力，避免污泥上浮，水質(zhì)惡化現(xiàn)象的發(fā)生，在反應(yīng)器內(nèi)增加懸浮填料，提高生物量，增強(qiáng)系統(tǒng)降解有機(jī)污染物和脫氮除磷的能力，整個(gè)裝置提供一種更加方便的污水處理系統(tǒng)和優(yōu)良的出水水質(zhì)。另外，碳氧化好氧區(qū)和硝化好氧區(qū)分別采用不同的曝氣方式，以最優(yōu)的曝氣方式達(dá)到節(jié)省曝氣能耗的目的，使系統(tǒng)更加經(jīng)濟(jì)化。

本發(fā)明針對含油廢水的吸附材料難以回收再生和生物膜反應(yīng)器脫氮除磷效果不佳的缺點(diǎn)，采用微波強(qiáng)化破乳工藝、可再生和回收油類的改性碳納米管海綿吸收和(A/O)³-MBR的集成工藝，對含油廢水進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)了含油廢水的高效無害化處理，同時(shí)回收了油類，達(dá)到了資源化處理目的。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明的裝置示意圖。

具體實(shí)施方式

下面舉例對本發(fā)明做更詳細(xì)的描述。

結(jié)合圖2，本發(fā)明的處理船舶含油廢水的裝置包括：收集管路1，格柵2，沉淀池3，排污管4，微波發(fā)生器5，加藥器6，攪拌裝置7，吸附系統(tǒng)8，碳納米管海綿9，調(diào)節(jié)池10，攪拌裝置11，生物填料12，清水池13，第一曝氣裝置14，膜單元15，生化處理系統(tǒng)16，排水管17，第二曝氣裝置18。

結(jié)合圖1，本發(fā)明的處理船舶含油廢水的方法包括：

1.船舶含油廢水通過收集管路進(jìn)入格柵，去除較大的懸浮或漂浮物，然后進(jìn)入沉淀池中，去除含油廢水中的泥沙等，進(jìn)入破乳裝置后再進(jìn)入吸附系統(tǒng)，吸附系統(tǒng)由碳納米管海綿組成，吸附船舶含油廢水中的油類，實(shí)現(xiàn)資源化回收利用。

2.破乳采用微波輔助破乳的方法，通過加藥器加入破乳劑攪拌均勻后微波處理，破乳劑為氯化鈣、氯化鎂、氯化鈉、硫酸鈣、硫酸鎂、明礬、聚合氯化鋁、活化硅酸、聚丙烯酞胺、硫酸亞鐵、三氯化鐵、鎂礬土中的一種。微波發(fā)生器的頻率為915MHz或2450MHz，功率為0.1-10KW，輻射時(shí)間為0.5-10min。

3.利用化學(xué)氣相沉積法，乙烯為碳源，在海綿內(nèi)部直接沉積非晶碳，獲得了非晶碳均勻包覆的超彈性的碳納米管海綿。碳納米管海綿表面且均勻分布的多個(gè)羧基和多個(gè)羥基，該多個(gè)碳納米管之間通過范德華力相互吸引形成一自支撐結(jié)構(gòu)，相鄰的碳納米管之間形成多個(gè)微孔，其中，所述羧基的質(zhì)量百分含量為10-20％，所述羥基的質(zhì)量百分含量為5-15％，且所述微孔的直徑大于100微米。

4.以鈦酸酯偶聯(lián)劑對上述碳納米管海綿進(jìn)行親油性改性，碳納米管海綿表面的羥基和偶聯(lián)劑分子所含的羥基發(fā)生不可逆化學(xué)反應(yīng)形成醚鍵。偶聯(lián)劑改性碳納米管海綿的方法為：用異丙醇作為溶解劑溶解偶聯(lián)劑，偶聯(lián)劑的添加量為15％，然后稱取一定量的碳納米管海綿置于偶聯(lián)劑溶解液中，65℃恒溫水浴條件下用電磁攪拌器攪拌1小時(shí)，取出干燥。

5.為了使非晶碳在碳納米管海綿上包覆更加均勻，碳納米管海綿的厚度1-5mm，吸附系統(tǒng)由多個(gè)厚度為1-5mm的層狀碳納米管海綿依次排列構(gòu)成。含油廢水從吸附系統(tǒng)的上部進(jìn)入，利用重力通過碳納米管海綿除去油類，根據(jù)含油廢水中的含油量確定碳納米管海綿的厚度。

6.碳納米管海綿的再生：吸附了油類的碳納米管海綿，先通過擠壓的方法去除一部分油類，然后通過有機(jī)溶劑洗脫，洗脫劑為石油醚。洗脫油類后碳納米管海綿經(jīng)過干燥后循環(huán)利用。

7.油類回收的方法為：先通過擠壓碳納米管海綿收集一部分，用有機(jī)溶劑洗脫的部分通過蒸餾的方法去除有機(jī)溶劑回收油類。

8.生化處理：生化處理系統(tǒng)采用(A/O)³-MBR工藝，經(jīng)過吸附系統(tǒng)的含油廢水進(jìn)入調(diào)節(jié)池中調(diào)節(jié)pH為6.5-7.5，進(jìn)入三級(jí)A/O反應(yīng)區(qū)，經(jīng)歷厭氧(A₁)-好氧(O₁)-缺氧(A₂)-好氧(O₂)-缺氧(A₃)-好氧(O₃)過程，最后進(jìn)入膜分離單元。在好氧池O₁和O₂內(nèi)增加生物填料，提高生物量，增強(qiáng)系統(tǒng)降解有機(jī)污染物和脫氮除磷的能力，生物填料為塑料纖維填料，好氧池O₁和O₂中的生物填料被固定在不銹鋼網(wǎng)箱中。三個(gè)好氧池分別采用不同的曝氣方式，以最優(yōu)的曝氣方式達(dá)到節(jié)省曝氣能耗的目的，使系統(tǒng)更加經(jīng)濟(jì)化。

9.污泥處理：船舶含油廢水沉淀產(chǎn)生的含油污泥和生化處理產(chǎn)生的污泥通過擠壓干燥后燃燒的方法處理。

本發(fā)明采用微波輔助破乳劑破乳，提高了破乳效率。用乙炔或乙烯在碳納米管海綿內(nèi)部沉積非晶碳，碳納米管之間的搭接點(diǎn)被焊接，形成穩(wěn)定的三位框架結(jié)構(gòu)，具有非常好的超彈性性能。能夠通過擠壓和容積洗脫的方法實(shí)現(xiàn)碳納米管海綿的再生，能夠降低成本。用偶聯(lián)劑對碳納米管海綿進(jìn)行親油性改性，進(jìn)一步增加了碳納米管海綿吸附油類的能力。經(jīng)過吸附后的船舶含油廢水中仍然含有部分溶解油，不能直接排放，因此將通過碳納米管海綿的含油廢水再通過(A/O)³-MBR工藝生化處理，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后排放或者回用。船舶含油廢水沉淀產(chǎn)生的含油污泥和生化處理產(chǎn)生的污泥通過擠壓干燥后燃燒的方法處理。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了船舶含油廢水的高效無害化處理，同時(shí)回收了油類，達(dá)到資源化處理目的。也適用于其他來源的含油污水的資源化處理。