CN101347687B - 一种带微细气泡含油水的发生装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带微细气泡含油水的发生装置，其包括有溶气水发生器(1)，该溶气水发生器(1)包括柱状容器(4)和其内的旋流式溶气水发生管(5)，该柱状容器(4)内位于进水口(41)与进气口(42)之间的位置设置有第一分隔密封板(44)，该柱状容器(4)内位于进气口(42)下方的位置设置有第二分隔密封板(45)，该旋流式溶气水发生管(5)包括圆柱形密封管部(51)和圆锥形密封管部(52)以及微孔管部(53)，其中，圆柱形密封管部(51)侧壁上开有切向导流口(51a)，微孔管部(53)的底部开口(53a)则与柱状容器(4)的出液腔(C)相连通。与现有技术相比，本发明装置产生的带微细气泡含油水，所带气泡直径更小、气泡更加细腻、从而使后续处理工艺的去油效果更为理想。
Description
技术领域
本发明涉及油水分离处理的技术领域，特别是指应用在油水分离工艺中的初步处理阶段的一种带微细气泡含油水的发生装置，它使含油水溶入大量微细气泡而为后续的油水分离处理做准备。
背景技术
石油、天然气生产过程中的含油水是来自石油、天然气开采、加工、提炼、储存及运输等各个环节，水质成分复杂，既有原油，又有各种杂质以及后续生产加工过程中添加的化学药剂和一些微生物。
一般含油水中油存在的物理状态大致可分为五种：浮油、分散油、乳化油、溶解油和固体附着油，通常多以上述几种物理状态并存。通常的油水分离方法按原理分主要有物理处理法、化学处理法、物理化学处理法和生物化学处理法等，其中物理处理法主要包括重力法、离心法、气浮法、过滤法和膜分离法等。
气浮法是将气体通入含油水，使水体成为水-气-油滴三相混合体系，由于大量微小气泡从水中析出粘附在悬浮颗粒(即油滴)上，使悬浮颗粒(即油滴)的整体密度小于水而易与水发生分离，从而达到油水分离的目的。一般，气浮法除油步骤是在重力除油这一步骤后的二级除油步骤，主要是去除分散油、乳化油及部分溶解油。
在水中溶入气泡的方式有多种类型，在含油污水处理这一技术领域中，常用的方法有加压溶气气浮法、叶轮式气浮法和喷射式气浮法，其中，加压溶气气浮法属于溶气气浮法，而叶轮式气浮法和喷射式气浮法属于诱导气浮法。
加压溶气气浮法，是用水泵将污水加压至压力溶气罐，并注入压缩空气使其达到过饱和，再使水气混合物通过减压阀进入气浮池的进口处析出气泡进行气浮，在分离区形成的浮渣可用刮渣机撇除；
叶轮式气浮法和喷射式气浮法，依靠高速旋转的叶轮、水射器产生的高速液流剪切力，而产生气泡。
采用上述的几种方法，其得到的含油水中所含的气泡，直径一般都在20微米以上，还不够细腻，这会相对增加油水分离后续工艺的处理难度，对于去除小粒径的分散油、乳化油和溶解油，处理效果也非常有限。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种所带气泡直径更小、气泡更加细腻、从而使后续处理工艺的去油效果更为理想的带微细气泡含油水的发生装置。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该带微细气泡含油水的发生装置，其特征在于包括有溶气水发生器，该溶气水发生器包括：
一顶部密封的柱状容器，其上部的侧壁上开有进水口、中部或下部的侧壁上开有进气口、底部开有出水口，该柱状容器内位于进水口与进气口之间的位置设置有第一分隔密封板，该柱状容器内位于进气口下方的位置设置有第二分隔密封板，该第一、第二分隔密封板将该柱状容器的内部腔体从上至下依次分隔为第一进液腔、进气腔、第一出液腔；
一顶部密封的旋流式溶气水发生管，该旋流式溶气水发生管纵向地插设在所述第一、第二分隔密封板中央而限位在所述柱状容器内，该旋流式溶气水发生管自上而下包括位于该第一分隔密封板上部的圆柱形密封管部和圆锥形密封管部以及位于该第一分隔密封板下部的微孔管部，其中，所述圆柱形密封管部侧壁上开有切向导流口，所述微孔管部的底部开口则与所述柱状容器的第一出液腔相连通。
也即，旋流式溶气水发生管中的圆柱形密封管部和圆锥形密封管部就位于第一进液腔内，旋流式溶气水发生管中的微孔管部就位于进气腔内，微孔管部的开口就与柱状容器的出水口相连通。
而旋流式溶气水发生管位于第一、第二分隔密封板的那段管路，由于其只是一输送含油水的通道，可以是密封管，也可以是微孔管部。
使用时，含油水从进水口进入第一进液腔内，从旋流式溶气水发生管顶部的切向导流口切向地进入到圆柱形密封管部内，形成螺旋状旋流，继而旋流流经圆锥形密封管部进入微孔管部，也即，微孔管部内的液体也在进行螺旋状旋转，而带压气体从柱状容器的进气口进入进气腔内，通过侧壁具有无数微小孔径的固定孔的微孔管部，产生大量符合规定尺寸的微细气泡，微孔管部内螺旋状旋转中的含油水对微孔管部的内壁具有扫流作用，这样，含油水不断冲刷、带走从微孔管部内壁溢出的微细气泡，使微细气泡充分地溶入到含油水之中，生成含有大量微细气泡的含油水，最后带微细气泡的含油水从旋流式溶气水发生管的底部开口流入第一出液腔，从柱状容器的出水口流向下一个后续工艺步骤。
所述微孔管部其管壁具有无数微小的固定孔，可以采用现有的各种微孔管部，但为确保微孔管部分割出来的气泡其直径足够小，所述微孔管部以采用微孔金属烧结管或微孔金属激光钻孔管或微孔陶瓷管为佳。
为保证进入到所述柱状容器内的气体不带杂质，以免气体中的颗粒堵塞旋流式溶气水发生管中的微孔管部，影响气体通过，所述柱状容器的进气口上还可以连接有一气体滤清器，通过该气体滤清器来净化进入到柱状容器内的带压气体，去除粒径大于微孔管部微孔直径尺寸的杂质，防止微孔堵塞。
该气体滤清器可以采用现有的各种技术，但为使装置更加简单，所述的气体滤清器可以包括有一侧壁开有进口、底部中央开有出口的筒状本体，其中，该气体滤清器的出口与所述溶气水发生器的进气口相连通，该筒状本体内设置有一圈滤网，从进口进入的带压气体经过该滤网的过滤，最后从底部中央的出口流向柱状容器的进气口。
为适应于大流量的处理情况，所述柱状容器内可以呈中心对称的方式均布有多个所述的旋流式溶气水发生管，这样就可以通过增加混合处理单元来加大含油水的处理流量，其所需旋流式溶气水发生管的数量可以根据待处理流量来确定，可满足不同处理流量的要求。
含油水中不能避免一小部分微细气泡因相互之间碰撞而融合成一较大的气泡，使从柱状容器底部出水口流出的含油水中仍含有一定量的大气泡，而含油水中含有的大气泡对后续工艺——气浮——所产生的浮渣的稳定性有一定的负面影响；因此，在含油水在进入气浮池前最好能去除所含的大气泡，为去除含油水中的大气泡，还可以包括有一大气泡去除器，该大气泡去除器包括有：
一柱状壳体，其顶部开有出气口、侧壁开有进液口、底部开有出液口，其中，该大气泡去除器的进液口与所述溶气水发生器的出水口相连通，该柱状壳体内位于进液口上部的位置设置有第三分隔密封板，该柱状壳体内的下部设置有第四分隔密封板，该第三、第四分隔密封板将柱状壳体的内部腔体从上至下依次分隔为出气腔、第二进液腔、第二出液腔；
一设置在所述柱状壳体内的旋流式气液分离管，该旋流式气液分离管的顶部、底部分别纵向地插设在所述第三、第四分隔密封板中央而限位在所述柱状壳体内，该旋流式气液分离管包括上部的圆柱管、下部的细长的直管以及两者之间的圆锥过渡管，其中，圆柱管的顶部开有小的出气孔而与所述出气腔相连通，该圆柱管的顶部侧壁上开有切向导流口而与所述第二进液腔相连通，该直管的底部开口就与所述的第二出液腔相连通。
工作时，带微细气泡的含油水从进液口进入到柱状壳体内的第二进液腔，继而从旋流式气液分离管上的切向导流口进入圆柱管，形成旋流，当含油水穿过圆锥管时，随着管口截面的缩小，水流的旋转速度进一步加快，由此，因旋转产生的离心力也随之加大，在离心力和液体浮力的共同作用下，含油水中的大气泡因密度远小于含油水，从含油水中溢出，向旋流式气液分离管的中心线区域集中，沿旋流式气液分离管的中心线向出气腔运动，从旋流式气液分离管顶部的出气孔进入出气腔而排出装置之外，实现大气泡从含油水中分离出来；而含微细气泡的含油水在离心力的作用下，被甩向管壁，沿细长的直管向第二出液腔流动，该直管段就作为含油水排放通道，进行大气泡分离后的带微细气泡的含油水就从该直管底部开口流入第二出液腔，进入后续的工艺流程(比如气浮池)。经过这种大气泡去除器的含油水，确保了含油水能在后续工艺段——气浮池中生成稳定的浮渣，实现小粒径的分散油、乳化油和溶解油与水的有效分离的目标。
同样，为适应于大流量的处理情况，所述柱状壳体内可以呈中心对称的方式均布有多个所述的旋流式气液分离管，这样就可以通过增加分离处理单元来加大含油水的处理流量，其所需旋流式气液分离管的数量可以根据待处理流量来确定，可满足不同处理流量的要求。
与现有技术相比，本发明的优点在于：通过柱状容器和特殊的旋流式溶气水发生管的设计，使含油水形成螺旋状旋流，继而冲刷由微孔管部形成的微细气泡，使微细气泡充分地溶入到含油水之中，生成含有大量微细气泡的含油水，通过微孔管部产生的微细气泡其直径小于20微米、10微米、5微米或更小，使得含油水所带的气泡尺寸非常小，可以有效粘附于小粒径的分散油、乳化油和溶解油的油滴颗粒上，使其在气浮池中，可以将该油滴稳定地浮选出水面，形成浮渣，实现油水分离，而螺旋状的旋流使气泡在含油水的分布更加细腻，确保所产生的含油水所含的微气泡直径满足去除小粒径的分散油、乳化油和溶解油的要求，从而使后续处理工艺的油水分离效果更为理想；同时，由于本装置产生的含油水所含的微细气泡直径非常细小，气体利用率相对较高，相比于传统气浮，可节省气体用量；另外，由于本装置的结构特点，可以实现在线直接加气进入待处理水等流体，生成溶气水直接气浮，相比于传统气浮，可减少溶气罐或溶气泵等设备和回流工艺，工艺和操作要求大大简化。
附图说明
图1为本发明实施例一中溶气水发生器的结构示意图；
图2为本发明实施例一中溶气水发生器的旋流式溶气水发生管的结构示意图；
图3为图1中旋流式溶气水发生管在A-A向的剖视图；
图4为本发明实施例一中大气泡去除器的结构示意图；
图5为本发明实施例一中大气泡去除器的旋流式气液分离管的结构示意图；
图6为本发明实施例一中气体滤清器的结构示意图；
图7为本发明实施例二中溶气水发生器的结构示意图；
图8为图7中B-B向剖视图；
图9为本发明实施例二中大气泡去除器的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例一：
如图1～图6所示，该带微细气泡含油水的发生装置是由一气体滤清器2、一溶气水发生器1和一大气泡去除器3依次相连而组成的组合装置；
其中，如图1所示，所述的溶气水发生器1包括：
一顶部密封的柱状容器4，其上部的侧壁上开有进水口41、下部的侧壁上开有进气口42、底部开有出水口43，该柱状容器4内位于进水口41与进气口42之间的位置设置有第一分隔密封板44，该柱状容器4内位于进气口42下方的位置设置有第二分隔密封板45，该第一、第二分隔密封板44、45将该柱状容器4的内部腔体从上至下依次分隔为第一进液腔A、进气腔B、第一出液腔C；
一顶部密封的旋流式溶气水发生管5，该旋流式溶气水发生管5纵向地插设在所述第一、第二分隔密封板44、45中央而限位在所述柱状容器4内，在实际应用时，所述第一分隔密封板44包括与旋流式溶气水发生管5连接的连接部和与柱状容器4发生固定的基本部，同样，所述的第二分隔密封板45也包括与旋流式溶气水发生管5连接的连接部和与柱状容器4发生固定的基本部，先将第一、第二分隔密封板44、45的连接部分别固定在所述旋流式溶气水发生管5的顶部、底部外围，然后再将连接部分别与各自的基本部形成密封连接，在连接部与相应的基本部之间设置有密封圈以加强密封；
该旋流式溶气水发生管5自上而下包括位于该第一分隔密封板44上部的圆柱形密封管部51和圆锥形密封管部52以及位于该第一分隔密封板44下部的微孔管部53，该圆柱形密封管部51、圆锥形密封管部52和微孔管部53依次连为一体，参见图2，其中，所述圆柱形密封管部51侧壁上开有切向导流口51a，参见图2和图3，该切向导流口51a使得进入旋流式溶气水发生管5的含油水形成如图3中箭头所示的旋转方向的旋流，而所述微孔管部53的底部开口53a则与柱状容器4的第一出液腔C相连通；
在本实施例中，所述微孔管部53采用微孔金属烧结管；
如图6所示，所述的气体滤清器2包括有一侧壁开有进口21、底部中央开有出口22的筒状本体23，其中，该气体滤清器2的出口22与所述溶气水发生器1的进气口42相连通，从而使该气体滤清器2与所述柱状容器4的进气口42相衔接，该筒状本体23内设置有一圈滤网24；
如图4所示，所述的大气泡去除器3包括有：
一柱状壳体6，其顶部开有出气口61、侧壁开有进液口62、底部开有出液口63，其中，该大气泡去除器3的进液口62与所述溶气水发生器1的出水口43相连通，该柱状壳体6内位于进液口62上部的位置设置有第三分隔密封板64，该柱状壳体6内的下部设置有第四分隔密封板65，该第三、第四分隔密封64、65板将柱状壳体6的内部腔体从上至下依次分隔为出气腔D、第二进液腔E、第二出液腔F；
一设置在所述柱状壳体6内的旋流式气液分离管7，该旋流式气液分离管7的顶部、底部分别纵向地插设在第三、第四分隔密封板64、65中央而限位在柱状壳体6内，在实际应用时，所述的第三分隔密封板64包括与旋流式气液分离管7连接的连接部和与柱状壳体6发生固定的基本部，同样，所述的第四分隔密封板65也包括与旋流式气液分离管7连接的连接部和与柱状壳体6发生固定的基本部，先将第三、第四分隔密封板64、65的连接部分别固定在所述旋流式气液分离管7的顶部、底部外围，然后再将连接部分别与各自的基本部形成密封连接，在连接部与相应的基本部之间设置有密封圈以加强密封；
该旋流式气液分离管7包括上部的圆柱管71、下部的细长的直管73以及两者之间的圆锥过渡管72，参见图5，其中，圆柱管71的顶部开有小的出气孔71a而与出气腔D相连通，该圆柱管71的顶部侧壁上开有切向导流口71b而与第二进液腔E相连通，该直管73的底部开口73a就与所述的第二出液腔F相连通。
这种组合装置的工作原理如下：
带压气体先从气体滤清器2的进口21进入，经过气体滤清器2的滤网24的过滤，最后从气体滤清器2的底部中央的出口流22向溶气水发生器1的进气口42；
在溶气水发生器1中，待处理的含油水从溶气水发生器1的进水口41进入第一进液腔A内，从旋流式溶气水发生管5顶部的切向导流口51a切向地进入到圆柱形密封管部51内，形成螺旋状旋流，继而旋流流经圆锥形密封管部52进入微孔管部53，而气体滤清器2过来的带压气体从柱状容器4的进气口42进入进气腔B内，通过侧壁具有无数微小孔径的固定孔的微孔管部53，产生大量符合规定尺寸的微细气泡，微孔管部53内螺旋状旋转中的含油水对微孔管部53的内壁具有扫流作用，这样，含油水不断冲刷、带走从微孔管部53内壁溢出的微细气泡，生成含有大量微细气泡的含油水，最后带微细气泡的含油水从旋流式溶气水发生管5的底部开口53a流入第一出液腔C，从柱状容器4的出水口53流向大气泡去除器3的进液口62；
在大气泡去除器3中，带微细气泡的含油水从大气泡去除器3进液口62进入到大气泡去除器3柱状壳体6内的第二进液腔E，继而从旋流式气液分离管7上的切向导流口71b进入圆柱管71，形成旋流，当含油水穿过圆锥过渡管72时，随着管口截面的缩小，水流的旋转速度进一步加快，含油水中的大气泡因密度远小于含油水，从含油水中溢出，向旋流式气液分离管7的中心线区域集中，沿旋流式气液分离管7的中心线向出气腔运动，从旋流式气液分离管7顶部的出气孔71a进入出气腔D而排出装置之外，实现大气泡从含油水中分离出来；而含微细气泡的含油水在离心力的作用下，被甩向管壁，沿细长的直管73向第二出液腔流动，进行大气泡分离后的带微细气泡的含油水就从该直管73底部开口73a流入第二出液腔F，进入后续的工艺流程。
实施例二：
如图7、图8、图9所示，为本发明实施例二，该实施例二与实施例一的区别点在于：在所述的溶气水发生器1中，所述柱状容器4内呈中心对称的方式均布有多个所述的旋流式溶气水发生管5，在所述的大气泡去除器3中，所述柱状壳体6内呈中心对称的方式均布有多个所述的旋流式气液分离管7，其分布方式可同样参见图8，以适用于大流量含油水的处理情况。
Claims (7)
1.一种带微细气泡含油水的发生装置，其特征在于包括有溶气水发生器(1)，该溶气水发生器(1)包括：
一顶部密封的柱状容器(4)，其上部的侧壁上开有进水口(41)、中部或下部的侧壁上开有进气口(42)、底部开有出水口(43)，该柱状容器(4)内位于进水口(41)与进气口(42)之间的位置设置有第一分隔密封板(44)，该柱状容器(4)内位于进气口(42)下方的位置设置有第二分隔密封板(45)，该第一、第二分隔密封板(44、45)将该柱状容器(4)的内部腔体从上至下依次分隔为第一进液腔(A)、进气腔(B)、第一出液腔(C)；
一顶部密封的旋流式溶气水发生管(5)，该旋流式溶气水发生管(5)纵向地插设在所述第一、第二分隔密封板(44、45)中央而限位在所述柱状容器(4)内，该旋流式溶气水发生管(5)自上而下包括位于该第一分隔密封板(44)上部的圆柱形密封管部(51)和圆锥形密封管部(52)以及位于该第一分隔密封板(44)下部的微孔管部(53)，其中，所述圆柱形密封管部(51)侧壁上开有切向导流口(51a)，所述微孔管部(53)的底部开口(53a)则与所述柱状容器(4)的第一出液腔(C)相连通。
2.根据权利要求1所述的带微细气泡含油水的发生装置，其特征在于：所述微孔管部(53)采用微孔金属烧结管或微孔金属激光钻孔管或微孔陶瓷管。
3.根据权利要求1所述的带微细气泡含油水的发生装置，其特征在于：所述柱状容器(4)的进气口(42)上还连接有一气体滤清器(2)。
4.根据权利要求3所述的带微细气泡含油水的发生装置，其特征在于：所述的气体滤清器(2)包括有一侧壁开有进口(21)、底部中央开有出口(22)的筒状本体(23)，其中，该气体滤清器(2)的出口(22)与所述溶气水发生器(1)的进气口(42)相连通，该筒状本体(23)内设置有一圈滤网(24)。
5.根据权利要求1所述的带微细气泡含油水的发生装置，其特征在于：所述柱状容器(4)内呈中心对称的方式均布有多个所述的旋流式溶气水发生管(5)。
6.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的带微细气泡含油水的发生装置，其特征在于还包括有一大气泡去除器(3)，该大气泡去除器(3)包括有：
一柱状壳体(6)，其顶部开有出气口(61)、侧壁开有进液口(62)、底部开有出液口(63)，其中，该大气泡去除器(3)的进液口(62)与所述溶气水发生器(1)的出水口(43)相连通，该柱状壳体(6)内位于进液口(62)上部的位置设置有第三分隔密封板(64)，该柱状壳体(6)内的下部设置有第四分隔密封板(65)，该第三、第四分隔密封板(64、65)将柱状壳体(6)的内部腔体从上至下依次分隔为出气腔(D)、第二进液腔(E)、第二出液腔(F)；
一设置在所述柱状壳体(6)内的旋流式气液分离管(7)，该旋流式气液分离管(7)的顶部、底部分别纵向地插设在所述第三、第四分隔密封板(64、65)中央而限位在所述柱状壳体(6)内，该旋流式气液分离管(7)包括上部的圆柱管(71)、下部的细长的直管(73)以及两者之间的圆锥过渡管(72)，其中，圆柱管(71)的顶部开有小的出气孔(71a)而与所述出气腔(D)相连通，该圆柱管(71)的顶部侧壁上开有切向导流口(71b)而与所述第二进液腔(E)相连通，该直管(73)的底部开口(73a)就与所述的第二出液腔(F)相连通。
7.根据权利要求6所述的带微细气泡含油水的发生装置，其特征在于：所述柱状壳体(6)内呈中心对称的方式均布有多个所述的旋流式气液分离管(7)。
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