公布日：2023.11.17

申請日：2023.07.06

分類號：C25B1/04(2021.01)I;C25B15/08(2006.01)I;C25B9/67(2021.01)I;C02F9/00(2023.01)I;C02F11/00(2006.01)I

摘要

本發明一種基于石化污水處理的綜合制氫系統及方法，包括通過膜組件傳質裝置連通的含油污水處理系統和電解液補水系統；所述含油污水處理系統包括初級除污系統、氣浮池、調節池和二次處理系統；所述電解液補水系統包括依次連通的過濾器、循環泵、堿性電解制氫裝置和堿液冷卻裝置；所述調節池的出水口接入膜組件傳質裝置的進水口，膜組件傳質裝置的出水口與二次處理系統連通，實現對含油污水的深度處理；所述膜組件傳質裝置的出水口同時與過濾器連通，堿液冷卻裝置的出水口接入膜組件傳質裝置的進水口，實現堿液回流；本發明還公開利用上述系統進行石化污水處理，通過兩套子系統的協同聯用實現給堿性電解槽補水的功能，并解決了污水處理過程中資源化利用的問題，減少污水處理量。

權利要求書

1.一種基于石化污水處理的綜合制氫系統，其特征在于：包括通過膜組件傳質裝置聯系的含油污水處理系統和電解液補水系統；所述含油污水處理系統包括初級除污系統、氣浮池、調節池和二次處理系統；所述電解液補水系統包括依次連通的過濾器、循環泵、堿性電解制氫裝置和堿液冷卻裝置；所述調節池的出水口接入膜組件傳質裝置的進水口，膜組件傳質裝置的出水口與二次處理系統連通，實現對含油污水的深度處理；所述膜組件傳質裝置的另一個出水口同時與過濾器連通，堿液冷卻裝置的出水口接入膜組件傳質裝置的另一個進水口，實現堿液循環流動。

2.如權利要求1所述的一種基于石化污水處理的綜合制氫系統，其特征在于：所述電解液補水系統中的堿性電解制氫裝置與儲氫系統連通。

3.如權利要求1所述的一種基于石化污水處理的綜合制氫系統，其特征在于：所述二次處理系統包括依次連通的生化處理裝置和深度處理裝置；所述生化處理裝置還連通至污泥處理系統。

4.一種基于石化污水處理的綜合制氫方法，其特征在于，包括如下步驟：(1)來源于石油化工或生活的含油污水依次經過初級除污系統的綜合收集、多道格柵、多級隔油處理，對污物進行初步凈化后清除可浮性油類物質；(2)將經過初步凈化后的污水排入氣浮池，去除污水中難以沉淀的輕浮絮物和無機物，再將澄清污水排入調節池，提高有機污染物負荷能力；(3)將調節池內的澄清污水通入膜組件傳質裝置，通過膜組件傳質裝置后得到濃水和電解液補充水；濃水進入后續二次處理系統后，依次進行生化處理和深度處理，電解液補充水進入電解液補水系統；(4)抽取堿性電解裝置中電解槽內堿液進入堿液冷卻裝置，對溫度較高的堿液進行降溫處理后，流至膜組件傳質裝置接收電解液補充水后用于堿性電解制氫裝置的電解槽補液；(5)補液經過循環泵和過濾器，回流到堿性電解制氫裝置的電解槽內，形成循環的電解液補水系統，該系統能保持電解槽內堿液水位和維持電解槽內堿液濃度。

5.如權利要求4所述的一種基于石化污水處理的綜合制氫方法，其特征在于：所述步驟(1)中多級隔油池內的流速為0.003～0.01m/s，含油污水在多級隔油池內停留時間為2～10min，多級隔油池中的儲油部分的容積不小于有效容積的20～30％。

6.如權利要求4所述的一種基于石化污水處理的綜合制氫方法，其特征在于：所述步驟(2)中氣浮池中加入PAC或PAM，PAC水溶液的質量分數為8～30％，PAM水溶液的質量分數為0.1％～0.5％；池的調控時間為4～8h，控制pH值為6～9。

7.如權利要求4所述的一種基于石化污水處理的綜合制氫方法，其特征在于：所述步驟(3)中膜組件傳質裝置包括若干透水膜，透水膜為憎水微孔膜，孔徑為0.001～50μm。

8.如權利要求4所述的一種基于石化污水處理的綜合制氫方法，其特征在于：所述步驟(3)中所述生化處理為好氧-厭氧處理；經過生化處理后氨氮的濃度不高于80mg/L，總氮的濃度不高于100mg/L；所述深度處理為混凝過濾、生物膜過濾、高級氧化、活性炭吸附、膜分離或消毒殺菌中的一種或多種處理方法聯合。

9.如權利要求4所述的一種基于石化污水處理的綜合制氫方法，其特征在于：所述步驟(4)中堿性電解制氫裝置的電解槽內堿液為15～50wt％的KOH或NaOH水溶液；經過堿液冷卻裝置對堿液進行降溫處理后，溫度為20～30℃。

10.如權利要求4所述的一種基于石化污水處理的綜合制氫方法，其特征在于：所述步驟(5)中回流至堿性電解制氫裝置的電解槽內速率為2～10m3/h。

發明內容

為了解決現有技術中存在的問題，本發明提供一種基于石化污水處理的綜合制氫系統及方法，耦合含油污水處理系統和電解液補水系統，不僅提高了污水處理效益，同時污水中水分透過疏水微孔膜補給電解槽的堿液直接實現電解制氫，實現污水資源化利用。

本發明的技術方案如下：

本發明提供一種基于石化污水處理的綜合制氫系統，包括通過膜組件傳質裝置聯系的含油污水處理系統和電解液補水系統；所述含油污水處理系統包括初級除污系統、氣浮池、調節池和二次處理系統；所述電解液補水系統包括依次連通的過濾器、循環泵、堿性電解制氫裝置和堿液冷卻裝置；所述調節池的出水口接入膜組件傳質裝置的進水口，膜組件傳質裝置的出水口與二次處理系統連通，實現對含油污水的深度處理；所述膜組件傳質裝置的另一個出水口同時與過濾器連通，堿液冷卻裝置的出水口接入膜組件傳質裝置的另一個進水口，實現堿液循環流動

進一步的，所述電解液補水系統中的堿性電解制氫裝置與儲氫系統連通。

進一步的，所述二次處理系統包括依次連通的生化處理裝置和深度處理裝置；所述生化處理裝置還連通至污泥處理系統。

本發明還提供一種基于石化污水處理的綜合制氫方法，包括如下步驟：

(1)來源于石油化工或生活的含油污水依次經過初級除污系統的綜合收集、多道格柵、多級隔油處理，對污物進行初步凈化后清除可浮性油類物質；

(2)將經過初步凈化后的污水排入氣浮池，去除污水中難以沉淀的輕浮絮物和無機物，再將澄清污水排入調節池，提高有機污染物負荷能力；

(3)將調節池內的澄清污水通入膜組件傳質裝置，通過膜組件傳質裝置后得到濃水和電解液補充水；濃水進入后續二次處理系統后，依次進行生化處理和深度處理，電解液補充水進入電解液補水系統；

(4)抽取堿性電解裝置中電解槽內堿液進入堿液冷卻裝置，對溫度較高的堿液進行降溫處理后，流至膜組件傳質裝置接收電解液補充水后用于堿性電解制氫裝置的電解槽補液；

(5)補液經過循環泵和過濾器，回流到堿性電解制氫裝置的電解槽內，形成循環的電解液補水系統，該系統能保持電解槽內堿液水位和維持電解槽內堿液濃度。

進一步的，所述步驟(1)中多級隔油池內的流速為0.003～0.01m/s，含油污水在多級隔油池內停留時間為2～10min，多級隔油池中的儲油部分的容積不小于有效容積的20～30％。

進一步的，所述步驟(2)中氣浮池中加入PAC或PAM，PAC水溶液的質量分數為8～30％，PAM水溶液的質量分數為0.1％～0.5％；池的調控時間為4～8h，控制pH值為6～9。

進一步的，所述步驟(3)中膜組件傳質裝置包括若干透水膜，透水膜為憎水微孔膜，孔徑為0.001～50μm。

進一步的，所述步驟(3)中所述生化處理為好氧-厭氧處理；經過生化處理后氨氮的濃度不高于80mg/L，總氮的濃度不高于100mg/L；所述深度處理為混凝過濾、生物膜過濾、高級氧化、活性炭吸附、膜分離或消毒殺菌中的一種或多種處理方法聯合。

進一步的，所述步驟(4)中堿性電解制氫裝置的電解槽內堿液為15～50wt％的KOH或NaOH水溶液；經過堿液冷卻裝置對堿液進行降溫處理后，溫度為20～30℃。

進一步的，所述步驟(5)中回流至堿性電解制氫裝置的電解槽內速率為2～10m3/h。

相較于現有技術，本發明的有益效果在于：

(1)本發明創造性地提出將一種耦合污水處理技術，將含油污水處理系統和電解液補水系統協同聯用，經過初級除污系統的含油污水除去了可浮性油類物質，輕浮絮物、膠體、含磷無機物等，形成澄清污水，進入膜組件傳質裝置后，澄清污水中的水分經過透水膜組件界面傳質的作用，通過蒸汽壓差的物理力學驅動，水分子由“液-氣-液”形態變化輸送到堿性電解制氫裝置的電解槽中，用以補充電解水消耗的部分純水，進而能提高污水處理效益，達到綜合治理的有益效果；

(2)本發明中在經過初級除污系統、氣浮池和調節池后，進入膜組件傳質裝置的澄清污水會被膜組件濃縮，經過濃縮后濃水的COD、BOD濃度增加，因此，相較于普通含油污水經過預處理后直接進行生化處理，有利于提升生化處理效率，提高活性污泥的質量，增加污水處理的經濟效益，同時提高了資源化利用的收益；

(3)本發明提供的石化污水協同處理系統解決了含油污水處理過程中資源化利用的問題，減少污水處理量，污水處理量可提高50％以上，允許的容積負荷提高2.5倍以上；生物處理能力更強，提高活性污泥的質量，污泥濃度提高至少三倍；符合相關排放的標準，污水處理效果更佳；降低污水處理成本至少20％，有效地節約運行費用。

（發明人：郭傳鑾;裴景克;李愿杰;周子健;劉虹邑;冉啟鼎;彭浣欽）