CN101279778A - 三相旋流分离器和含油污水净化处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及净化含油污水的处理技术。为简化含油污水的净化流程，本发明提供了一种三相旋流分离器及含有该三相旋流分离器的净化处理系统。其三相旋流分离器包括有下部锥形污泥收集器、上部的有旋流沉降区、斜管沉降区和过滤层区，其中在斜管沉降区和过滤层之间设有多道油类捕捉板构成的油类捕捉区，油类捕捉板设有均匀分布的向上锥形凸起的集油锥体，其最上一道油类捕捉板的顶部油类收集孔经输油管通入罐体顶部的设有油出口的腔体。包括上述三相旋流分离器的含油污水净化处理系统包括有药剂处理投入段、三相旋流分离器和氧化过滤吸附段。本发明技术具有工艺流程短、净化处理用时少、占地面积小、水质处理稳定、油资源可回收、环保达标的优点。

Description

三相旋流分离器和含油污水净化处理系统

技术领域

本发明涉及的是含油污水的净化处理系统及多相污质分离装置。

背景技术

陆地及海洋石油及天然气开采运行中，产生了难以计数的含油污水，主要有采油污水、钻井及洗井污水，其中以采油污水量最大，它们含油浓度高，还含有大量的悬浮物、硫化物、COD等多种污染物。如何处理这些含油污水，分离油质、特别是在净化COD方面，使之达到环保排放标准、还要满足水资源回注再利用要求，这既是适用石油工业经济发展要求，也是保持地球的原生态、解除巨大环保压力、提升社会效益的强烈需求。目前各油田处理含油污水的方法采用的是沉降和过滤的一些常规工艺方法，其流程包括有缓冲调节段、沉降分离除油段和压力过滤段，缓冲调节段主要有占地面积较大的调节罐和立式自然除油罐；沉降分离除油段主要包括有立式混凝沉降罐、斜管沉降罐、粗粒化罐、压力斜板除油罐、气浮洗除油及污水除油旋流器等；压力过滤段包括有石英砂、核桃壳等滤料的双滤料过滤器等，它将沉降分离段不能截留的微粒、杂质、絮凝物、浮化油过滤分离出来，是水质能否达标的关键环节。对于采油回注水处理，现在普遍采用“部分回流压力容器气浮选+下向流深层过滤”或“两级气浮沉淀+过滤”，其净化效果不理想，很难适应高乳化油、高悬浮物的油田采出水的净化要求，油气浮不净，过滤效果差、水质处理不稳定。因油质含量高，过滤器会出现滤料板结现象，过滤操作及反冲洗的复杂性已成为本技术的通病。综上所述，现有含油污水技术普遍存在的技术问题是：污水处理流程长、系统庞大、设备占地面积大，设备造价高、水质净化效果较差，更无法适应分散的、污水量小、污染严重的洗井废水，特别是生产中洗井废水的处理需求。

发明内容

本发明的技术发明目的在于提供一种能够在一个装置中完成固相、油、水分离、从而缩短含油污水处理流程的三相旋流分离器。

本发明的另一发明目的在于提供组合构成一个含油污水净化处理流程短、水质处理效果稳定、装置成本和运行成本低的含有上述三相旋流分离器的含油污水净化处理系统。

本发明提供的三相旋流分离器技术方案，其主要技术内容是：一种三相旋流分离器，罐体下部为污泥收集器及其污泥排出口；污泥收集器上部罐体中向上依次设有旋流沉降区、斜管沉降区和过滤层区，过滤层区由比重小于1的滤料和遮挡滤料的网板构成，通入网板上方罐体设有净水出口；位于斜管沉降区和过滤层区之间设有油类捕捉区，油类捕捉区由一道或多道油类捕捉板构成，油类捕捉板设有向上锥形凸起的集油锥体，集油锥体顶部为油类收集孔，锥体表面设有若干通水孔。

在上述技术方案中，其油类捕捉区由多道油类捕捉板构成，由下至上的油类捕捉板随其集油锥体数目的逐渐减少、锥体形逐渐增大，最后一道油类捕捉板顶部油类收集孔通入输油管。

组成包括上述三相旋流分离器的含油污水净化处理系统技术方案，其主要技术内容是：该系统包括药剂处理投入段、三相旋流分离器和氧化过滤吸附段，其中的药剂处理投入段包括有污水调节罐和将污水输送至三相旋流分离器的输送管道，该输送管道设有动力泵和流量计，通入该输送管道设有与混凝剂罐相通的混凝剂计量输送管，和与助凝剂罐相通的助凝剂计量输送管；三相旋流分离器的净水出口的输出管道输送至过滤吸附装置，通入该净水出口输出管道设置氧化杀菌剂投料管道。

于上述的含油污水净化处理系统整体技术方案，其中的三相旋流分离器与氧化过滤吸附段设有二相污水分离器，通入三相旋流分离器与二相污水分离器之间的传输管道上设有絮凝剂计量输送管。

本发明提供的三相旋流分离器及其含油污水净化处理系统技术方案，其设计核心是将原有必需由若干装置分段完成的混凝、沉淀、过滤等工序集中于一个分离装置中进行，在该装置内按固相悬浮物、油、水三相物质的物理密度，设计了离心分离、重力沉降的旋流沉降区、微小絮体加速沉淀的斜管沉降区、油水分离的油类捕捉区以及动态过滤区，实现了固相悬浮物、油、水的有效分离，使其能够直接在该装置中完成悬浮物、絮体及污染物与水体分离，对含油污水进水指标要求低，其净化处理时间短，从目前实践已得出的罐体内处理时间数据约为20-25分钟，具有出水水质稳定，占地面积极小优点。主要由该三相旋流分离器组成的含油污水净化处理系统，尤其适合于该处理系统组装构成撬装式污水处理装置，全部组装于一块撬块上，由一辆卡车装载、流动作业，其应用范围大大拓宽，更为适用于产出量分散、污染严重的、如洗井废水的含油污水净化处理。本系统装置通过管线投入混凝剂、助凝剂等药剂，剂量用量小、费用低，将三相不同物理性质的固相悬浮物、污染物、油和水等予以常压作业分离，还实现污水净化的同时完成了油资源有效回收，因而本技术方案有效的减轻了尤其是含油污水排放及回注的环保压力，也提升了石油产业社会效益。

附图说明

图1是本发明三相旋流分离器结构示意图

图2是本发明三相旋流分离器的工作状态示意图

图3、图4和图5分别是图1的A-A、B-B、C-C剖视结构示意图

图6和图8分别为本发明的含油污水净化处理系统的两实施组成结构图

图7为本含油污水净化处理系统的撬装块组装结构图。

具体实施方式

如图所示，本发明提供的三相旋流分离器，其罐体下部为倒圆锥形污泥收集器1，其底端设有沉降污泥排出口2；污泥收集器1上部的罐体内向上依次设有旋流沉降区、斜管沉降区和过滤层区。其旋流沉降区主要设置有旋流喷管3，该旋流喷管3的含油污水进水口5沿罐体的切线方向设置，旋流喷管3上端为出水喷口4；在本实施例结构中，为提高其旋流沉降效果，其旋流喷管采用了变径旋流喷管结构，即进水口口径较大，沿管路口径逐渐缩至小口径出水喷口。含油污水沿切线方向高速进入旋流沉降区后，污水中质量大的颗粒和在药剂作用下结合成的较大絮凝体，在快速旋流离心力的作用下被甩向罐壁，随旋流及自身重力综合作用下沉入污泥收集器3浓缩沉淀，旋流作用后的净化水向中心集中，形成中心旋流柱不断上升，由其上部的斜管沉降器7继续对其中的微小絮体和悬浮物加速沉降、沉淀。旋流处理净水在上升流动过程中，其中的微小颗粒重新凝聚形成新的絮团颗粒，因旋流沉降区上部水动力平衡及其停留时间的综合作用，在此由絮体逐渐自然形成了一层厚可达几十厘米、比较致密的悬浮泥层6，在上升水流的扰动下和自身重力的综合作用下，必然会达到一定厚度时自动脱落，再在其动态运行过程中继续更新形成新的稳定悬浮泥层，本技术是利用了运行中所形成的悬浮泥层作为过滤层，充分利用其吸附作用来净化水体。在斜管沉降区和过滤层之间设有油类捕捉区。该结构区域内，分布有多道的油类捕捉板8，每一油类捕捉板8上均设有分布均匀的向上锥形凸起的集油锥体10，集油锥体10的顶端设有油类收集孔9，每一锥体表面由下至上设有多圈孔径逐渐减小的通水孔16，以保证油顺利上升至油类收集孔9；由下至上的各道油类捕捉板，其集油锥体数目逐渐减少、锥体形随之增大，其最上、也是最后一道油类捕捉板由单一集油锥体构成，其顶部油类收集孔连接输油管11通入罐体顶部的设置有油出口15的腔体12。污水的油类因密度小，不断沿集油锥体10的锥形内壁穿过油类收集孔9不断上升集中、凝聚，污水中的水质成份则通过各层油类捕捉板8的通水孔16流动至过滤层区17，从而实现油与水有效分离。过滤层区17由滤料和遮挡滤料的网板构成，其滤料为比重小于1的轻质滤料，如泡沫滤珠、聚丙烯球等，构成一动态过滤层，在这一区域，粒径在1μm以上的颗粒基本被截留；罐体通入网板上方腔体设有净水出口13。污水经重力和离心分离以及悬浮泥过滤层的过滤净化后，滤粒表面吸附的截留颗粒物堆积达到一定程度后，滤料间的扰动作用，相互间不断摩擦、碰撞，使堆积物脱离、滑至污泥收集器1。过滤层中设有反冲洗装置14。

本发明另外提供的含油污水净化处理系统，其构成如图6和图8两实施例所示，该系统包括药剂处理投入段、三相旋流分离器和氧化过滤吸附段。本净化处理系统的工艺处理方法是由输送管线加入混凝剂和助凝剂，对于含硫化物的污水首先管线投加脱硫剂，由三相旋流分离器25的净水输出管道30上管线加入氧化杀菌剂；因三相旋流分离器的设计、应用和各药剂的管线计量投料的全面设计，使整个含油污水的净化流程大为缩短。系统中设有脱硫剂配料罐I、混凝剂配料罐II、助凝剂配料罐III和杀菌剂配料罐IV，每一配料罐的上部为设有搅拌器的配料室，下部为贮料室，配料室与贮料室由设置控制阀24的管道连通。本系统的药剂处理投入段包括有污水调节罐23和将污水输送至三相分离器25的输送管道，其调节罐23可以采用曝气调节罐，由该调节罐23至三相旋流分离器25设有污水输送管道26，由该输送管道动力泵22动力输送，为实现污水的计量控制，该输送管道上设有流量计。脱硫剂配料罐I、混凝剂配料罐II和助凝剂配料罐III的投料管道分别通入污水输送管道26，并相距一段间距，混凝剂和助凝剂管线投料设计，经动力泵泵动混合，其助凝剂的投入将细小的污泥颗粒物通过桥联作用，形成大的絮凝团，利于在三相旋流分离器25中快速沉降；各投料管上均设有药剂计量泵计量装置，实现定量污水净化处理。在本实施例结构设置中，为了更直接掌握和控制混凝工序或者是脱硫工序的处理时间，管线投入混凝剂的污水输出通道上设有混凝混合器20，该混凝混合器20的输出管道上通入连接助凝剂投料管。而对于含硫化物的含油污水，其脱硫剂混凝混合器21设置于动力泵管道上，管线投入脱硫剂的污水送入其混凝混合器21中完成脱硫任务。三相旋流分离器25的净水出口的输出管道30可以直接输送至过滤吸附装置，如图6所示，杀菌剂配料罐IV的投料管通入该净水出口输出管道，完成氧化杀菌剂管线投料，使氧化杀菌作用主要在其后的过滤装置中进行，在不减弱氧化杀菌效果的基础上，缩短流程。在三相旋流分离器25的输出设置过滤器27和吸附器27，输送至清水罐29，达到国家综合排放标准予以排放。在三相旋流分离器25的净水出口的输出管道30与氧化过滤吸附段之间设置有二相污水分离器31，如图8所示，在三相旋流分离器25与二相污水分离器31之间的管道上设有絮凝剂计量添加罐32，将仍残留、溶解于三相旋流分离器25的输出净水中的COD与絮凝剂聚合，形成絮状物，经二相污水分离器31的固、液分离净化，从而进一步提高污水净化品质，经实验证明，经该含油污水净化处理系统处理，其净水中的COD含量不超过60mg/l，而且本实施例结构组成，有效的分担了三相旋流分离器25的工作负担，可明显缩短该系统的污水处理周期。

图7给出的是本含油污水净化处理系统撬装块40组装布置结构。它可以装载于一辆卡车上，组装体积小，便于运输。

Claims (9)

1、一种三相旋流分离器，罐体下部为污泥收集器(1)及其污泥排出口(2)；污泥收集器上部罐体中向上依次设有旋流沉降区、斜管沉降区和过滤层区，过滤层区由比重小于1的滤料和遮挡滤料的网板构成，通入网板上方罐体设有净水出口；其特征在于位于斜管沉降区和过滤层区之间设有油类捕捉区，油类捕捉区由一道或多道油类捕捉板(8)构成，油类捕捉板设有向上锥形凸起的集油锥体(10)，集油锥体顶部为油类收集孔(9)，锥体表面设有若干通水孔(16)。

2、根据权利要求1所述三相旋流分离器，其特征在于油类捕捉区由多道油类捕捉板构成，由下至上的油类捕捉板随其集油锥体数目的逐渐减少、锥体形逐渐增大，最后一道油类捕捉板顶部油类收集孔通入输油管(11)。

3、根据权利要求1所述的三相旋流分离器，其特征在于旋流沉降区的旋流喷管(3)的进水口沿罐体切线方向设置，旋流喷管上端为出水喷口。

4、根据权利要求1或3所述的三相旋流分离器，其特征在于旋流沉降区中的旋流喷管为变径旋流喷管结构，即进水口口径较大，沿管路口径逐渐缩至小口径出水喷口。

5、根据权利要求1所述的三相旋流分离器，其特征在于集油锥体(10)的锥体表面由下至上设置的多圈通水孔(16)，其孔径从下至上逐渐减小。

6、组成包括权利要求1所述三相旋流分离器的含油污水净化处理系统，其特征在于该系统包括药剂处理投入段、三相旋流分离器和氧化过滤吸附段，其中的药剂处理投入段包括有污水调节罐(23)和将污水输送至三相旋流分离器的输送管道，该输送管道设有动力泵和流量计，通入该输送管道设有与混凝剂罐相通的混凝剂计量输送管，和与助凝剂罐相通的助凝剂计量输送管；三相旋流分离器的净水出口的输出管道输送至过滤吸附装置，通入该净水出口输出管道设置氧化杀菌剂投料管道。

7、根据权利要求6所述的含油污水净化处理系统，其特征在于三相旋流分离器与氧化过滤吸附段设有二相污水分离器，通入三相旋流分离器与二相污水分离器之间的传输管道上设有絮凝剂计量输送管。

8、根据权利要求6或7所述的含油污水净化处理系统，其特征在于管线投入混凝剂的污水输出通道上设有混凝混合器(20)，助凝剂投料管通入连接于该混凝混合器(20)的输出管道上。

9、根据权利要求6或7所述的含油污水净化处理系统，其特征在于脱硫剂混凝混合器(21)设置于调节罐后的输送管道上。

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