CN101353189A - 单旋流混凝反应器及其含油污水处理方法 - Google Patents

单旋流混凝反应器及其含油污水处理方法 Download PDF

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骆伟
王爱军
周正坤
井涛
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本发明涉及含油污水处理的装置和方法,是一种单旋流混凝反应器及其含油污水处理方法,该单旋流混凝反应器,包括加压泵,其还包括罐体、旋流斗和积泥斗;在罐体内腔的上部固定安装有旋流斗,在罐体内腔的下部固定安装有积泥斗;旋流斗和积泥斗均呈下窄上宽的倒锥形,在旋流斗的底部安装有中心管,在积泥斗的底部安装有与罐体外部相连通的排泥管;在旋流斗上方的罐体上固定安装有切向进水管,切向进水管的进水端与加压泵的出水管相接通,切向进水管的出水端在罐体内腔内。本发明结构合理而紧凑,使用方便,能有效地去除水中的油和污泥,不仅能耗小,反应时间短,而且内部不易结垢,不易堵塞,因此极大的提高了工作效率,也提高了分离产品的质量。

Description

单旋流混凝反应器及其含油污水处理方法
一、 技术领域
本发明涉及含油污水处理的装置和方法,是一种单旋流混凝反应器及其含油污水处理方法。
二、 背景技术
旋流器又称旋液分离器,是一种分离非均匀相混合物的分级设备。可以用来完成液体澄 清、固相颗粒洗涤、液体除气与除砂、固相颗粒分级与分类以及两种非互溶液体的分离等多 种作业。其工作原理是:悬浮液以较高的速度由进料管沿切线方向进入水力旋流器,由于受 到外筒壁的限制,迫使液体做自上而下的旋转运动,通常将这种运动称为外旋流或下降旋流 运动。外旋流中的固体颗粒受到离心力作用,如果密度大于四周液体的密度,它所受的离心 力就越大, 一旦这个力大于因运动所产生的液体阻力,固体颗粒就会克服该阻力而向器壁方 向移动,与悬浮液分离,到达器壁附近的颗粒受到连续的液体推动,沿器壁向下运动到达底 流口附近聚集成稠化的悬浮液,从底流口排出。分离净化后的液体(其中还有一些细小的颗 粒)旋转向下继续运动进入圆锥段后,因旋液分离器的内径逐渐縮小,液体旋转速度加快。 由于液体产生涡流运动时沿径向方向的压力分布不均,越接近轴线处越小而至轴线时趋近于 零,成为低压区甚至为真空区,导致液体趋向于轴线方向移动。同时,由于旋液分离器底流 口大大縮小,液体无法迅速从底流口排出,而旋流腔顶盖中央的溢流口由于处于低压区而使 一部分液体向其移动,因而形成向上的旋转运动,并从溢流口排出。目前,利用水力旋流器 进行水处理混凝反应的专利有"油田污水多功能处理器",其专利号为CN2001274775,其结 构是内带反应筒立式罐,反应筒设置在罐体中心通过支撑架与罐体固定,其中心反应筒内设 上、中、下三个反应室。 一号药剂投加后,污水切向进入反应室上部,与污水进行混合反 应;同样二号、三号药剂分别投加在反应室入口处,分别进行混合反应;最后形成大絮体, 在外环空间沉降;罐外环空间其上部出水,顶部设收油管。该处理器虽然按药剂的反应时间 要求设置了三级反应,反应筒的直壁对流场湍流状态作用不大;另外反应室中间水平隔板容 易积泥,最终可能堵塞一、二级反应筒。因此该"油田污水多功能处理器"不是真正意义上 的水力旋流器。
三、 发明内容
本发明提供了一种单旋流混凝反应器及其含油污水处理方法,克服了上述现有技术之不 足,其能有效解决油田污水内不同物质不易分离的问题,其结构合理而紧凑,使用方便,能 有效地去除水中的油和污泥。
本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的: 一种单旋流混凝反应器,包括加压 泵,其还包括罐体、旋流斗和积泥斗;在罐体内腔的上部固定安装有旋流斗,在罐体内腔的 下部固定安装有积泥斗;旋流斗和积泥斗均呈下窄上宽的倒锥形,在旋流斗的底部安装有中 心管,在积泥斗的底部安装有与罐体外部相连通的排泥管;在旋流斗上方的罐体上固定安装 有切向进水管,切向进水管的进水端与加压泵的出水管相接通,切向进水管的出水端在罐 体内腔内,在罐体外侧的切向进水管上固定安装有与切向进水管相连通的净水剂管;在罐体 的上端固定安装有收油放气管;在罐体上安装有出净水管,在旋流斗上部外侧的罐体内固定 安装有集水穿孔环管,在集水穿孔环管上有与旋流斗外侧的罐体内腔相连通的不少于一个的 进水口,在集水穿孔环管上有与出净水管的进水口相连通的出水口;在罐体上固定安装有助 凝剂管,助凝剂管的内端穿过旋流斗的斗壁并伸到旋流斗的内腔内。
本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的:利用本发明所述单旋流混凝反应器的
含油污水处理方法按下述步骤进行:2crc至42'c的含油污水由切向进水管进入到旋流斗,切
向进水管进口的含油污水流速为每秒l. 2米至2. 5米,通过净水剂管向含油污水中加入净水 剂,该净水剂采用硫酸铝或石灰或硫酸亚铁或硫酸铝铵或氯化铁或聚合硫酸铁或聚合氯化铝 或聚合氯化硫酸铁或聚合氯化铝铁,该净水剂投加量为每升50毫克至300毫克;助凝剂通过 助凝剂管进入到旋流斗的内腔内,该助凝药剂采用聚丙烯酰胺或聚丙烯酰胺共聚物或膨润土 或水玻璃或骨胶海藻酸钠,该助凝药剂投加量为每升5毫克至70毫克;旋流斗中流体通过中 心管进入到旋流斗下方的罐体内腔内,含油污水在旋流斗内的停留时间15分钟至45分钟;大 絮体形成的污泥从罐体内壁直接被沉降到积泥斗内,小絮体在回转向上流的过程中逐渐被压 实,同样沉降到积泥斗内,积泥斗中的污泥通过排泥管每天开1次至3次、每次打开2分钟至 6分钟被排到罐体外;旋流斗下方的罐体内腔内的水向上流到集水穿孔环管内,经集水穿孔 环管汇集后的净化水由出净水管流到罐体l外;旋流斗下方的罐体内腔内可能产生的少量油 及气体,通过排油及气孔进入到旋流斗的内腔内,最后汇集到旋转的油斗处,通过每天开l 次至3次、每次打开2分钟至6分钟收油放气管进行收油。
下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进:
上述中心管与积泥斗之间的罐体内腔内可固定安装有挡水伞。
上述罐体的上端可安装有安全阀。
上述旋流斗上端的斗壁上可有不少于一个的排油及气孔,排油及气孔的一端与旋流斗的
内腔相连通,排油及气孔的另一端与旋流斗外侧的罐体内腔相连通。 上述罐体上可有不少于一个的检査观测孔。
工作原理:加入净水剂的含油污水在切向进水旋流及器壁作用下,从宏观上看含油污水 被加速旋转,从亚微观上看内部涡流场同时加速絮体的碰撞,长大后的油珠被分离,并聚集 在旋流斗的内腔的中心顶部,形成一个旋转的油斗;长大的絮体被加速旋转下沉,助凝剂管 进入到旋流斗的内腔内,桥架、网扑形成更大的絮体,通过中心管进入到旋流斗下方的罐体 内腔内,大絮体形成的污泥从罐体内壁直接被沉降到积泥斗内,小絮体在回转向上流的过程 中逐渐被压实,同样沉降到积泥斗内,积泥斗中的污泥定期被排到罐体外;旋流斗下方的罐 体内腔内的水向上流到集水穿孔环管内,经集水穿孔环管汇集后的净化水由出净水管流到罐 体外;旋流斗下方的罐体内腔内可能产生的少量油及气体,通过排油及气孔进入到旋流斗的 内腔内,最后汇集到旋转的油斗处,通过定期开收油放气管进行收油。
本发明结构合理而紧凑,使用方便,由于水力旋流器内部流场属于高度的湍流,为絮体 的混凝反应提供有利的条件,净水剂与助凝剂分别投加到旋流斗的进口及中部,经过水力旋 流器内部涡流场、加速旋转液流与器壁碰撞和摩擦,中和悬浮物、油珠及微生物表层的负电 位后,絮体及油珠逐渐长大,并分离,最终能有效地去除水中的油和污泥,不仅能耗小,反 应时间短,而且内部不易结垢,不易堵塞,因此极大的提高了工作效率,也提高了分离产品 的质量。
四、 附图说明
附图l为本发明最佳实施例的主视结构示意图。附图2为附图1的俯视局部剖视放大结构 示意图。
附图中的编码分别为:l为罐体,2为旋流斗,3为积泥斗,4为罐体内腔,5为中心管,6 为排泥管,7为切向进水管,8为净水剂管,9为收油放气管,IO为出净水管,ll为集水穿孔 环管,12为助凝剂管,13为旋流斗的内腔,14为挡水伞,15为安全阀,16为排油及气孔,17 为检査观测孔。
五、 具体实施方式
本发明不受下述实施例的限制,可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施 方式。
下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述:
如附图l、 2所示,该单旋流混凝反应器包括加压泵,其还包括罐体l、旋流斗2和积泥斗 3;在罐体内腔4的上部固定安装有旋流斗2,在罐体内腔4的下部固定安装有积泥斗3;旋流
斗2和积泥斗3均呈下窄上宽的倒锥形,在旋流斗2的底部安装有中心管5,在积泥斗3的底部 安装有与罐体1外部相连通的排泥管6;在旋流斗2上方的罐体1上固定安装有切向进水管7, 切向进水管7的进水端与加压泵的出水管相接通,切向进水管7的出水端在罐体内腔4内,在 罐体1外侧的切向进水管7上固定安装有与切向进水管7相连通的净水剂管8;在罐体l的上端 固定安装有收油放气管9;在罐体1上安装有出净水管10,在旋流斗2上部外侧的罐体1内固定 安装有集水穿孔环管ll,在集水穿孔环管11上有与旋流斗2外侧的罐体内腔4相连通的不少于 一个的进水口,在集水穿孔环管11上有与出净水管10的进水口相连通的出水口;在罐体l上 固定安装有助凝剂管12 ,助凝剂管12的内端穿过旋流斗的斗壁并伸到旋流斗的内腔13内。 可根据实际需要,对上述单旋流混凝反应器作进一步优化或/和改进: 如附图l、 2所示,在中心管5与积泥斗3之间的罐体内腔4内固定安装有挡水伞14,这 样,水流通过挡水伞14流向罐体侧壁,再从罐体侧壁汇入到积泥斗3内,可以减缓水流对积 泥斗3中的泥的冲击。
如附图l、 2所示,为了避免罐体l内的气体过多,压力过大而造成安全隐患,在罐体l的 上端安装有安全阀15。
如附图l、 2所示,由于旋流斗2外侧的罐体内腔4内可能产生少量油及气体,在旋流斗2 上端的斗壁上有不少于一个的排油及气孔16,排油及气孔16的一端与旋流斗的内腔17相连 通,排油及气孔16的另一端与旋流斗2外侧的罐体内腔4相连通,这样,就可以使罐体内腔4 内的少量油及气体通过排油及气孔16进入到旋流斗2内。
如附图1所示,为了便于减产和观测,在罐体1上有不少于一个的检査观测孔17。 利用上述单旋流混凝反应器的含油污水处理方法是按下述步骤进行:2(TC至42。C的含 油污水由切向进水管7进入到旋流斗2,切向进水管7进口的含油污水流速为每秒1. 2米至 2. 5米,通过净水剂管向含油污水中加入净水剂,该净水剂采用硫酸铝或石灰或硫酸亚铁或 硫酸铝铵或氯化铁或聚合硫酸铁或聚合氯化铝或聚合氯化硫酸铁或聚合氯化铝铁,该净水剂 投加量为每升50毫克至300毫克;助凝剂通过助凝剂管12进入到旋流斗的内腔13内,该助凝 药剂采用聚丙烯酰胺或聚丙烯酰胺共聚物或膨润土或水玻璃或骨胶海藻酸钠,该助凝药剂投 加量为每升5毫克至70毫克;旋流斗2中流体通过中心管5进入到旋流斗2下方的罐体内腔4内, 含油污水在旋流斗内的停留时间15分钟至45分钟;通过挡水伞9的缓冲作用,大絮体形成的 污泥从罐体内壁直接被沉降到积泥斗3内,小絮体在回转向上流的过程中逐渐被压实,同样 沉降到积泥斗3内,积泥斗3中的污泥通过排泥管6每天开1次至3次、每次打开2分钟至6分钟 被排到罐体l外;旋流斗2下方的罐体内腔4内的水向上流到集水穿孔环管11内,经集水穿孔
环管ll汇集后的净化水由出净水管10流到罐体1外;旋流斗2下方的罐体内腔4内可能产生的 少量油及气体,通过排油及气孔16进入到旋流斗的内腔13内,最后汇集到旋转的油斗处,通 过每天开1次至3次、每次打开2分钟至6分钟收油放气管9进行收油。
以上技术特征构成了本发明的最佳实施例,其具有较强的适应性和最佳实施效果,可根 据实际需要增减非必要的技术特征,来满足不同情况的需求。
本发明的具体实验结果如下:
实验l:某油田采出水水温42。C至47。C,矿化度6052. 2mg/l, Ca2+379. 9 mg/1, C1—3313. 5mg/1,含油污水中的含油量为50mg/l至100mg/1 ,悬浮物50mg/1至140mg/1,通过 本发明单旋流混凝反应器后的出水中含油量接近0mg/1、悬浮物〈16mg/1。
实验2:某油田采出水水温20。C至27。C,矿化度36756. Omg/l, Ca2+1995. 7mg/1 , Cl一20900. 9mg/l含油污水中的含油量为50mg/l至100mg/1,悬浮物50 mg/l至140mg/1 ,通过 本发明单旋流混凝反应器后的出水中含油量接近0mg/1、悬浮物〈14mg/1。
实验3:某油田采出水水温35。C至42。C,矿化度15308. 8mg/l, Ca2+896. 2 mg/1 , C1—7622. 4mg/1,含油污水中的含油量为50mg/l至100mg/1 ,悬浮物50mg/1至140mg/1,通过 本发明单旋流混凝反应器后的出水中含油量接近0mg/1、悬浮物〈15mg/1。

Claims (10)

1、一种单旋流混凝反应器,包括加压泵,其特征在于包括罐体、旋流斗和积泥斗;在罐体内腔的上部固定安装有旋流斗,在罐体内腔的下部固定安装有积泥斗;旋流斗和积泥斗均呈下窄上宽的倒锥形,在旋流斗的底部安装有中心管,在积泥斗的底部安装有与罐体外部相连通的排泥管;在旋流斗上方的罐体上固定安装有切向进水管,切向进水管的进水端与加压泵的出水管相接通,切向进水管的出水端在罐体内腔内,在罐体外侧的切向进水管上固定安装有与切向进水管相连通的净水剂管;在罐体的上端固定安装有收油放气管;在罐体上安装有出净水管,在旋流斗上部外侧的罐体内固定安装有集水穿孔环管,在集水穿孔环管上有与旋流斗外侧的罐体内腔相连通的不少于一个的进水口,在集水穿孔环管上有与出净水管的进水口相连通的出水口;在罐体上固定安装有助凝剂管,助凝剂管的内端穿过旋流斗的斗壁并伸到旋流斗的内腔内。
2、根据权利要求l所述的单旋流混凝反应器,其特征在于中心管 与积泥斗之间的罐体内腔内固定安装有挡水伞。
3、根据权利要求1或2所述的单旋流混凝反应器,其特征在于罐体 的上端安装有安全阀。
4、根据权利要求1或2所述的单旋流混凝反应器,其特征在于旋流 斗上端的斗壁上有不少于一个的排油及气孔,排油及气孔的一端与旋流斗的内腔相连通,排 油及气孔的另一端与旋流斗外侧的罐体内腔相连通。
5、根据权利要求3所述的单旋流混凝反应器,其特征在于旋流斗 上端的斗壁上有不少于一个的排油及气孔,排油及气孔的一端与旋流斗的内腔相连通,排油 及气孔的另一端与旋流斗外侧的罐体内腔相连通。
6、根据权利要求1或2所述的单旋流混凝反应器,其特征在于罐体 上有不少于一个的检査观测孔。
7、根据权利要求3所述的单旋流混凝反应器,其特征在于罐体上 有不少于一个的检査观测孔。
8、根据权利要求5所述的单旋流混凝反应器,其特征在于罐体上 有不少于一个的检査观测孔。
9、 一种根据权利要求1或2所述的单旋流混凝反应器的含油污水处 理方法,其特征在于按下述步骤进行:2(TC至42i:的含油污水由切向进水管进入到旋流斗, 切向进水管进口的含油污水流速为每秒l. 2米至2. 5米,通过净水剂管向含油污水中加入净水 剂,该净水剂采用硫酸铝或石灰或硫酸亚铁或硫酸铝铵或氯化铁或聚合硫酸铁或聚合氯化铝 或聚合氯化硫酸铁或聚合氯化铝铁,该净水剂投加量为每升50毫克至300毫克;助凝剂通过 助凝剂管进入到旋流斗的内腔内,该助凝药剂采用聚丙烯酰胺或聚丙烯酰胺共聚物或膨润土 或水玻璃或骨胶海藻酸钠,该助凝药剂投加量为每升5毫克至70毫克;旋流斗中流体通过中 心管进入到旋流斗下方的罐体内腔内,含油污水在旋流斗内的停留时间15分钟至45分钟;大 絮体形成的污泥从罐体内壁直接被沉降到积泥斗内,小絮体在回转向上流的过程中逐渐被压 实,同样沉降到积泥斗内,积泥斗中的污泥通过排泥管每天开1次至3次、每次打开2分钟至 6分钟被排到罐体外;旋流斗下方的罐体内腔内的水向上流到集水穿孔环管内,经集水穿孔 环管汇集后的净化水由出净水管流到罐体l外;旋流斗下方的罐体内腔内可能产生的少量油 及气体,通过排油及气孔进入到旋流斗的内腔内,最后汇集到旋转的油斗处,通过每天开l 次至3次、每次打开2分钟至6分钟收油放气管进行收油。
10、 一种根据权利要求8所述的单旋流混凝反应器的含油污水处 理方法,其特征在于按下述步骤进行:2(TC至42i:的含油污水由切向进水管进入到旋流斗, 切向进水管进口的含油污水流速为每秒l. 2米至2. 5米,通过净水剂管向含油污水中加入净水 剂,该净水剂采用硫酸铝或石灰或硫酸亚铁或硫酸铝铵或氯化铁或聚合硫酸铁或聚合氯化铝 或聚合氯化硫酸铁或聚合氯化铝铁,该净水剂投加量为每升50毫克至300毫克;助凝剂通过 助凝剂管进入到旋流斗的内腔内,该助凝药剂采用聚丙烯酰胺或聚丙烯酰胺共聚物或膨润土 或水玻璃或骨胶海藻酸钠,该助凝药剂投加量为每升5毫克至70毫克;旋流斗中流体通过中 心管进入到旋流斗下方的罐体内腔内,含油污水在旋流斗内的停留时间15分钟至45分钟;大 絮体形成的污泥从罐体内壁直接被沉降到积泥斗内,小絮体在回转向上流的过程中逐渐被压 实,同样沉降到积泥斗内,积泥斗中的污泥通过排泥管每天开1次至3次、每次打开2分钟至 6分钟被排到罐体外;旋流斗下方的罐体内腔内的水向上流到集水穿孔环管内,经集水穿孔 环管汇集后的净化水由出净水管流到罐体外;旋流斗下方的罐体内腔内可能产生的少量油及 气体,通过排油及气孔进入到旋流斗的内腔内,最后汇集到旋转的油斗处,通过每天开l次 至3次、每次打开2分钟至6分钟收油放气管进行收油。
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