大型循环水系统油污染处理技术研究与实践

王春芹

（山钢集团莱芜分公司能源动力厂，山东莱芜 271104）

1 现状概述

型钢化水循环水冷却系统有两座设计能力为12000 m3/h 自然通风冷却塔，和2 座钢筋混凝土方形逆流式机力通风冷却塔，3 箱自流加药系统、旁流过滤设施，。主要负责3 台AV80 气轮机和1 台25 MW 发电机、两座TRT 发电机组的冷却水供应。在水的串级利用工艺中，热电生产工序的多处工艺外排废水都回收到循环水系统中，有时设备故障初期油污进入水系统不能及时发现和制止。本循环水系统中，冷油器突发泄漏事故，由于高炉不具备停风检修条件，漏油不能及时制止，必须不断补充新油来维持设备运行，边加边漏，至使最后约有10 t 润滑油进入改循环水系统，油系在冷却塔中被迅速分散后，很快乳化，油量超标情况：988.92 mg/L（而水质合格标准为＜5 mg/t）。16000 m3的循环水系全部被油污染，在不能影响生产的情况下如何把经济损失降低到最低点快速高效去除油污。含油污水处理所采用的技术包括重力分离、粗粒化、浮选法、过滤、膜分离以及生物法等十几种方法。结合含循环水系统油污水的情况、设备的条件通过借助混凝剂对胶体粒子的静电中和、吸附、架桥等作用使胶体粒子脱稳，在絮凝剂的作用下，发生絮凝沉淀以去除污水中的悬浮物和可溶性污染物化学絮凝沉淀的方法能够高效的去除油污。

2 油污染对系统的危害

循环水受污染存在的润滑脂主要有脲基质稠化矿物油、二硫化钼等，具有分解慢、耐水淋、耐高温、附着力强等特点。润滑油为水乙二醇、聚二脂合成油汽生物润滑油、220 齿轮油等，具有溶于水、耐高温、化学处理效果不稳定等特点。

循环水的水质含油量合格标准为＜5 mg/t，由于过滤器无法全部过滤，它与细小的悬浮物和絮凝药剂结合附着管壁上，或形成流动的絮凝体沉积在管道的沉降处。

主要危害：

(1)在设备、管线内壁形成油膜，阻碍传热，油膜积累较多造成系统堵塞。

(2)与冷却水中的悬浮物(菌藻粉沫、泥沙及氧化物)结合，生成污垢。

(3)为冷却水中微生物提供营养，增加微生物控制难度。增加水的耗氧量，影响加氯的效果。

(4)促进厌氧菌生长，还原铬酸盐缓蚀剂，给碳钢形成点蚀[1]。

当循环冷却水受到油污染后，冷却水中的油污粘在冷却水塔填料上，影响了空气和水的接触.降低了水塔的冷却效果，使循环冷却水温度过高。而且当水中油浊度过高，与悬浮物形成污垢等因素加速设备的磨损，降低其使用寿命。在更严重的情况下，导致设备的损害，造成更大的人员伤亡。

3 处理方法

含油污水处理的目的是去除水中的油、悬浮物、添加剂以及其它易造成系统腐蚀、结垢的不利成分。所采用的技术包括重力分离、粗粒化、浮选法、过滤、膜分离以及生物法等十几种方法。各含油污水的水质成分复杂、差异较大，处理后的水质要求也不一样，因此处理工艺应有所选择。

3.1 物理法

物理处理法的重点是去除废水中的矿物质和大部分固体悬浮物、油类等。物理法主要包括重力分离、离心分离、过滤、粗粒化、膜分离和蒸发等方法。重力分离技术，依靠油水比重差进行重力分离是油田废水治理的关键。从油水分离的试验结果看，沉淀时间越长，从水中分离浮油的效果越好。自然沉降除油罐、重力沉降罐、隔油池作为含油废水治理的基本手段。离心分离是使装有废水的容器高速旋转，形成离心力场，因颗粒和污水的质量不同，受到的离心力也不同。质量大的受到较大离心力作用被甩向外侧，质量小的则停留在内侧，各自通过不同的出口排出，达到分离污染物的目的。含油废水经离心分离后，油集中在中心部位，而废水则集中在靠外侧的器壁上。按照离心力产生的方式，离心分离可分为水力旋流分离器和离心机。其中水力旋流器，由于具有体积小、重量轻、分离性能好、运行安全可靠等优点，而备受重视。过滤器有压力式和重力式两种，目前我国油田普遍采用的是压力式，有石英砂过滤器、核桃壳过滤器、双层滤料过滤器、多层滤料过滤器等。近年来，随着纤维材料的发展，以纤维材料为滤料发展起来的深床高精度纤维球过滤器，因其具有纤维细密、过滤时可形成上大下小的理想滤料空隙分布、纳污能力大、反洗滤料不流失等优点，发展迅速。

3.2 化学法

化学法主要用于处理废水中不能单独用物理法或生物法去除的一部分胶体和溶解性物质，特别是含油废水中的乳化油。包括混凝沉淀、化学转化和中和法。混凝沉淀法是借助混凝剂对胶体粒子的静电中和、吸附、架桥等作用使胶体粒子脱稳，在絮凝剂的作用下，发生絮凝沉淀以去除污水中的悬浮物和可溶性污染物。目前采用的混凝剂主要有铝盐类、铁盐类、聚丙烯酸胺(PAM)类、接枝淀粉类等。化学氧化是转化废水中污染物的有效方法，能将废水中呈溶解状态的无机物和有机物转化为微毒、无毒物质或转化成容易与水分离的形态[2]。结合含循环水系统油污水的情况、设备的条件通过化学絮凝沉淀的方法能够高效的去除油污，保证正常的生产。

3.3 具体措施

现循环水系统保有水量15000 t，循环水量15000 t/h，为处理进入系统中的润滑油，经实验室小试，往循环水中投加聚合三氯化铝和聚丙烯酰胺,投加浓度分别为50 mg/L 和1 mg/L，分开投加。形成操作方案如下。

3.3.1 两座凉水塔全开，三氯化铝分开在两座凉水塔的出水口或出水闸板处投加。每处放置三氯化铝（浓度为33.3%）约40 桶（实际37 桶）。共600 kg。

3.3.2 丙烯酰胺投加到滤网处。滤网附近置一10 t的水箱，将丙烯酰胺约120 桶（浓度为0.6%,共18 kg）倒入箱内,注水到水箱高度0.8 m,用潜水泵在箱内打回流进行搅拌，均匀后，停泵，将潜水泵出水管放置到2 号凉水塔滤网处。

3.3.3 先投加三氯化铝，投加速度打开1 桶投加，控制时间100 s，注意连续投加。

3.3.4 投加丙烯酰胺时间可较投加三氯化铝时间迟1 min，然后打开潜水泵，按照调好开度，以1 h 时间将两种药全部注入完毕。

药剂投完后，注意观察循环水的变化，取样在锥形瓶中观察，根据情况加大循环水旁滤水量和反洗频率。循环水系统工艺流程如图1。

图1 循环水泵房系统工艺流程图

4 处理效果

经过加药混凝处理后，循环冷却水中油含量大为降低，达到合格的范围内。防止了油污染的扩散，设备管道内形成油膜；预防油脂与冷却水水中的悬浮物形成污垢，形成管道污堵现象。

4.1 循环水系统除油水质检测对比较为明显，得到很好的恢复,循环水系统除油前后水质检测结果对比见表1。

表1 循环水系统除油前后水质检测结果对比 mg/L(pH 值除外）

4.2 通过化学混凝沉淀的方法使循环冷却水油污染得到了很好的控制，避免了用大量的受污染的循环冷却水经排污系统排出。为厂里节能减排做出了贡献，取得了很好的经济效益。

4.3 油对环境的污染较为严重，可分为两个方面：一是油气挥发污染大气环境，表现为油气挥发物与其它有害气体被太阳紫外线照射后，发生物理化学反应，生成光化学烟雾，产生致癌物和温室效应，破坏臭氧层等。二是油脂渗漏污染土壤和地下水源，不仅造成土壤盐碱化、毒化，导致土壤破坏和废毁，而且其有毒物能通过农作物尤其是地下水进入食物链系统，最终直接危害人类。

5 结论

根据循环水系统出现的油污染问题，以实物分析为依据，通过优化调整水处理剂的配方和合理的处理方法，取得了良好的除油效果。

通过对循环水系统油污染技术的研究，清楚的认清冷却水油污染造成的危害，进一步优化循环水系统污染处理方案，使之标准化，为以后类似的事故能够快速的处理得到保障。定期急检查，合理的预防事故的发生，保障系统稳定运行。

[1]周本省.工业水处理技术[M].北京，化学工业出版社，2002.5