CN101811762A - 油田污水混凝沉降试验装置 - Google Patents

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CN101811762A CN 201010129971 CN201010129971A CN101811762A CN 101811762 A CN101811762 A CN 101811762A CN 201010129971 CN201010129971 CN 201010129971 CN 201010129971 A CN201010129971 A CN 201010129971A CN 101811762 A CN101811762 A CN 101811762A
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王爱军
赵波
冉蜀勇
赵美刚
朱泽民
苏占云
连贵宾
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Abstract

本发明涉及油田含油污水处理的试验装置技术领域,是一种油田污水混凝沉降试验装置,其包括筒状立罐、旋流扩散装置、反冲混合装置、污泥集聚装置、进水管、投药管、出水管、收油管和排泥管,筒状立罐的内腔上部有旋流扩散装置,旋流扩散装置下方有反冲混合装置。本发明结构合理而紧凑,使用方便,通过旋流扩散装置和反冲混合装置产生紊流使净水药剂的混合反应时间较其他方式缩短三分之一至一半,不但能够进行混合反应、除油及排泥,还能动态测试净水药剂的净水效果,以及测得最佳水力搅拌强度、投加时间间隔、水力负荷、停留时间及筛选药剂形成污泥基础特性等参数,具有能耗小、效率高、不易结垢及堵塞、占地少、结构简单、易操作的特点。

Description

油田污水混凝沉降试验装置
一、技术领域
[0001] 本发明涉及油田含油污水处理的试验装置技术领域,是一种油田污水混凝沉降试 验装置。
二、背景技术
[0002] 目前,国内在油田污水处理中采用最多的是重力除油-混凝沉降-过滤工艺,混 凝沉降主要取决于两个因素:1、混凝剂水解后,产生的压缩双电层机理、吸附电中和作用机 理,以及高分子络合物形成吸附架桥的连接能力,这是由混凝剂的性质决定的;2、微小颗粒 碰撞几率以及如何控制它们进行合理有效的碰撞,是由水力条件所决定的。混凝的动力学 过程就是研究混凝过程中颗粒状态的变化,而粒径较细、数量较多的颗粒逐步演变为粒径 较大、数量较少的颗粒,主要有五种途径:颗粒的布朗运动、颗粒间的沉速差异、层流剪切、 紊流剪切和紊流惯性碰撞,上述后三种途径可归结为流动水体的水力作用。由于因布朗运 动所造成的颗粒碰撞速率与水温成正比,与颗粒浓度平方成正比,而与颗粒尺度无关,实际 上只有小颗粒才有布朗运动,随着颗粒粒径增大,布朗运动将逐渐减弱,当颗粒粒径大于1 微米时,布朗运动基本消失;而因沉速差异造成的颗粒接触碰撞在沉淀池中虽然有一定的 作用,但是在反应池中,由于水流的强烈紊动,相对来说沉速差异的作用将是微小的,所以 混凝过程中紊流运动是颗粒碰撞的主要动力致因。混凝过程可分为三个阶段:混合阶段,即 药剂充分分散并与胶体颗粒充分接触;凝聚阶段,即形成长度在5微米以下的微絮体;絮凝 阶段,即形成长度在1毫米以下的大絮体。混合阶段是在强制对流作用下通过主体扩散、涡 流扩散和分子扩散,最终达到分子级均勻混合。
[0003] 混凝剂的性质过去常常是在室内进行烧杯试验筛选后,就将筛选的混凝剂投入到 现场应用,虽然有一定的适应性,但油田采出水的水性是适时变化的,经常造成筛选的混凝 剂在一定范围不适应。此外,混凝反应在过去的工艺设计中,只注重了速度梯度的设计变 化,没有从絮凝动力学角度分析,造成絮体在流速递减的环境内很难产生有效碰撞,继而不 能形成大的絮体。
三、发明内容
[0004] 本发明提供了一种油田污水混凝沉降试验装置,其解决了现有油田含油污水处理 的试验装置存在的无法实时测试混凝剂动态净水效果的问题。
[0005] 本发明的技术方案是通过以下措施来实现的:一种油田污水混凝沉降试验装置, 包括筒状立罐、旋流扩散装置、反冲混合装置、污泥集聚装置、进水管、投药管、出水管、收油 管和排泥管,筒状立罐的内腔上部有旋流扩散装置,旋流扩散装置下方有反冲混合装置,反 冲混合装置下方的筒状立罐内腔内有污泥集聚装置;筒状立罐的上部固定有进水管,进水 管的出口与旋流扩散装置的内腔上部相连通;进水管上或筒状立罐上固定有不少于一个 的投药管,投药管的出口与进水管的管腔或旋流扩散装置的内腔相连通;旋流扩散装置中 部位置对应的筒状立罐上固定有出水管,出水管的入口与筒状立罐的内腔上部相连通;进水管与出水管之间的筒状立罐上固定有收油管,收油管的入口与筒状立罐的内腔上部相连 通;污泥集聚装置下部位置对应的筒状立罐上固定有排泥管,排泥管4的入口与筒状立罐 的内腔下部相连通。
[0006] 下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进:
[0007] 上述旋流扩散装置可包括旋流斗、过渡管和扩散斗,呈上宽下窄的 倒锥形的旋流 斗的上端外侧固定连接在筒状立罐的上部内壁上,进水管的出口位于旋流斗上部内壁上并 与旋流斗内腔相连通,旋流斗的下端与过渡管的上端固定连接在一起并且内腔相连通,过 渡管的下端有呈上窄下宽的锥形的扩散斗,扩散斗的上端与过渡管的下端固定连接在一起 并且内腔相连通,扩散斗的底端外侧与筒状立罐的内壁之间形成环形旋流空隙。
[0008] 上述反冲混合装置可包括呈上窄下宽的锥形的挡水伞,挡水伞通过连接筋板固定 连接在扩散斗的下部或筒状立罐的内壁上,挡水伞的顶端正对扩散斗的底端中心并与其保 持一定间距,挡水伞的底端外侧与筒状立罐的内壁之间形成环形混合空隙。
[0009] 上述污泥集聚装置可包括排泥斗,呈上窄下宽的锥形的排泥斗的顶端正对挡水伞 的底端中心并与其保持一定间距,排泥斗的底端外侧固定连接在筒状立罐的下部内壁上。
[0010] 上述投药管可包括第一投药管、第二投药管、第三投药管和第四投药管;旋流斗下 端位置对应的筒状立罐上固定有第一投药管,第一投药管的出口与旋流斗的内腔下端相连 通;旋流斗下部位置对应的筒状立罐上固定有第二投药管,第二投药管的出口与旋流斗的 内腔下部相连通;旋流斗上部位置对应的筒状立罐上固定有第三投药管,第三投药管的出 口与旋流斗的内腔上部相连通;进水管上固定有第四投药管,第四投药管的出口与进水管 的管腔相连通。
[0011] 上述排泥斗的顶端可有上通气平衡孔,排泥斗的下部可有不少于一个的下通气平 衡孔,上通气平衡孔和下通气平衡孔通过排泥斗的内腔相连通。
[0012] 上述旋流斗中部位置对应的筒状立罐上可有集水环管,集水环管通过不少于一个 的径向输水管固定连接在筒状立罐上,集水环管的管腔通过径向输水管与筒状立罐上部的 内腔相连通,集水环管的出口与出水管的入口相连通。
[0013] 上述排泥斗中部位置对应的筒状立罐上可有集泥环管,集泥环管通过不少于一个 的径向连接管固定连接在筒状立罐上,集泥环管的管腔通过径向连接管与筒状立罐下部的 内腔相连通,集泥环管的出口与排泥管的入口相连通。
[0014] 上述过渡管上部位置对应的筒状立罐上可有污泥床调节管,污泥床调节管的入口 与筒状立罐的内腔相连通。
[0015] 上述筒状立罐可包括顶盖、上筒体、上清洗法兰、下筒体、下清洗法兰和底盖;上筒 体的上端外侧有上盖法兰并通过螺栓固定安装有能够保持密封的顶盖,上筒体的下端外侧 有上清洗法兰,旋流斗的上端外侧固定连接在上筒体的上端内壁上;下筒体的上端外侧有 下清洗法兰,下筒体的下端外侧有下盖法兰并通过螺栓固定安装有能够保持密封的底盖, 挡水伞通过连接筋板固定连接在下筒体的中部内壁上,排泥斗的底端外侧固定连接在下筒 体的下端内壁上,上筒体和下筒体通过上清洗法兰、下清洗法兰和螺栓固定安装在一起并 保持密封,顶盖上安装有安全阀。
[0016] 本发明结构合理而紧凑,使用方便,其通过旋流扩散装置和反冲混合装置产生紊 流使净水药剂的混合反应时间较其他方式缩短三分之一至一半,不但能够进行混合反应、除油及排泥,还能动态测试净水药剂的净水效果,以及测得最佳水力搅拌强度、投加时间间 隔、水力负荷、停留时间及筛选药剂形成污泥基础特性等参数,具有能耗小、效率高、不易结 垢及堵塞、占地少、结构简单、易操作的特点。
[0017] 四、附图说明
[0018] 附图1为本发明最佳实施例的主视透视结构示意图。
[0019] 附图中的编码分别为:1为进水管,2为出水管,3为收油管,4为排泥管,5为旋流斗,6为过渡管,7为扩散斗,8为环形旋流空隙,9为挡水伞,10为环形混合空隙,11为排泥 斗,12为第一投药管,13为第二投药管,14为第三投药管,15为第四投药管,16为上通气平 衡孔,17为下通气平衡孔,18为集水环管,19为径向输水管,20为集泥环管,21为径向连接 管,22为污泥床调节管,23为顶盖,24为上筒体,25为上清洗法兰,26为下筒体,27为下清 洗法兰,28为底盖,29为安全阀。
五、具体实施方式
[0020] 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。
[0021] 下面结合最佳实施例及附图对本发明作进一步描述:
[0022] 如附图1所示,该油田污水混凝沉降试验装置包括筒状立罐、旋流扩散装置、反冲 混合装置、污泥集聚装置、进水管1、投药管、出水管2、收油管3和排泥管4,筒状立罐的内腔 上部有旋流扩散装置,旋流扩散装置下方有反冲混合装置,反冲混合装置下方的筒状立罐 内腔内有污泥集聚装置;筒状立罐的上部固定有进水管1,进水管1的出口与旋流扩散装置 的内腔上部相连通;进水管1上或筒状立罐上固定有不少于一个的投药管,投药管的出口 与进水管1的管腔或旋流扩散装置的内腔相连通;旋流扩散装置中部位置对应的筒状立罐 上固定有出水管2,出水管2的入口与筒状立罐的内腔上部相连通;进水管1与出水管2之 间的筒状立罐上固定有收油管3,收油管3的入口与筒状立罐的内腔上部相连通;污泥集聚 装置下部位置对应的筒状立罐上固定有排泥管4,排泥管4的入口与筒状立罐的内腔下部 相连通。通过旋流扩散装置和反冲混合装置能够使水产生高速的湍流场,使投药管送入的 净水药剂与待处理水达到充分混合,为絮体的混凝反应提供条件,投药管送入的混凝剂水 解后,经过旋流扩散装置使水流产生涡流场和加速旋转液流,通过反冲混合装置使其与器 壁碰撞和摩擦,压缩双电位层,中和悬浮物、油珠及微生物表层的负电位后,最后因助凝剂 吸附架桥的连接能力使絮体逐渐长大形成污泥并通过排泥管4分离,油珠逐渐长大并通过 收油管3分离,最终实时观测或测试出净水药剂的动态净水效果,并能够测得最佳水力搅 拌强度、投加时间间隔、水力负荷、停留时间及筛选药剂形成污泥基础特性等参数。
[0023] 可根据实际需要,对上述油田污水混凝沉降试验装置作进一步优化或/和改进:
[0024] 如附图1所示,旋流扩散装置包括旋流斗5、过渡管6和扩散斗7,呈上宽下窄的倒 锥形的旋流斗5的上端外侧固定连接在筒状立罐的上部内壁上,进水管1的出口位于旋流 斗5上部内壁上并与旋流斗5内腔相连通,旋流斗5的下端与过渡管6的上端固定连接在 一起并且内腔相连通,过渡管6的下端有呈上窄下宽的锥形的扩散斗7,扩散斗7的上端与 过渡管6的下端固定连接在一起并且内腔相连通,扩散斗7的底端外侧与筒状立罐的内壁 之间形成环形旋流空隙8。进水管1的出口位于旋流斗5上部内壁上,能够使待处理污水沿切向进入旋流斗5,在旋流斗5的倒锥形内壁上产生高速涡流,而扩散斗7使水流迅速扩 散,加快投药管所送入药剂的混合。
[0025] 如附图1所示,反冲混合装置包括呈上窄下宽的锥形的挡水伞9,挡水伞9通过连 接筋板固定连接在扩散斗7的下部或筒状立罐的内壁上,挡水伞9的顶端正对扩散斗7的 底端中心并与其保持一定间距,挡水伞9的底端外侧与筒状立罐的内壁之间形成环形混合 空隙10。挡水伞9将扩散斗7送来的水流反冲回去,沿环形混合空隙10和环形旋流空隙8 向上流动,使水流与器壁发生多次碰撞和摩擦,进一步充分混合药剂。
[0026] 如附图1所示,污泥集聚装置包括排泥斗11,呈上窄下宽的锥形的排泥斗11的顶 端正对挡水伞9的底端中心并与其保持一定间距,排泥斗11的底端外侧固定连接在筒状立 罐的下部内壁上。通过排泥斗11,凝聚的絮体进一步聚合形成污泥,并下沉至排泥管4的入 口附近。
[0027] 如附图1所示,投药管包括第一投药管12、第二投药管13、第三投药管14和第四 投药管15 ;旋流斗5下端位置对应的筒状立罐上固定有第一投药管12,第一投药管12的出 口与旋流斗5的内腔下端相连通;旋流斗5下部位置对应的筒状立罐上固定有第二投药管 13,第二投药管13的出口与旋流斗5的内腔下部相连通;旋流斗5上部位置对应的筒状立 罐上固定有第三投药管14,第三投药管14的出口与旋流斗5的内腔上部相连通;进水管1 上固定有第四投药管15,第四投药管15的出口与进水管1的管腔相连通。通过第四投药 管15在进水管1内可投加一种净水剂,通过第三投药管14在旋流斗5内腔上部还可投加 另一种净水剂,以测试投加时间间隔对药剂净水效果的影响和紊流强度对药剂净水效果的 影响;通过第一投药管12、第二投药管13在旋流斗5内腔下部和底口投加助凝剂,利用过 渡管6及扩散斗7使水流的流速发生梯度变化及有机高分子的桥架作用网扑小絮体,形成 絮状沉淀物。
[0028] 如附图1所示,排泥斗11的顶端有上通气平衡孔16,排泥斗11的下部有不少于 一个的下通气平衡孔17,上通气平衡孔16和下通气平衡孔17通过排泥斗11的内腔相连 通。挡水伞9下端向下的水流通过上通气平衡孔16进入排泥斗11的内腔,从下通气平衡 孔17流出后成为向上的水流,从而将排泥斗11下部外侧集聚的污泥絮体送到排泥管4的 入口处。
[0029] 如附图1所示,旋流斗5中部位置对应的筒状立罐上有集水环管18,集水环管18 通过不少于一个的径向输水管19固定连接在筒状立罐上,集水环管18的管腔通过径向输 水管19与筒状立罐上部的内腔相连通,集水环管18的出口与出水管2的入口相连通。径 向输水管19的数量最好为四个,净化后的水先由四个径向输水管19流入集水环管18,再从 集水环管18流入出水管2出水,保证了筒状立罐内均勻出水。
[0030] 如附图1所示,排泥斗11中部位置对应的筒状立罐上有集泥环管20,集泥环管20通过不少于一个的径向连接管21固定连接在筒状立罐上,集泥环管20的管腔通过径向连 接管21与筒状立罐下部的内腔相连通,集泥环管20的出口与排泥管4的入口相连通。径向 连接管21的数量最好为四个,被网扑形成的大絮体沉降到排泥斗11的外壁上,先由四个径 向连接管21收集并输送到集泥环管20内,再从集泥环管20输送到排泥管4内进行排泥。
[0031] 如附图1所示,过渡管6上部位置对应的筒状立罐上有污泥床调节管22,污泥床调 节管22的入口与筒状立罐的内腔相连通。通过污泥床调节管22可以加入药剂或水,以调节絮体生成的速度。
[0032] 如附图1所示,筒状立罐包括顶盖23、上筒体24、上清洗法兰25、下筒体26、下清 洗法兰27和底盖28 ;上筒体24的上端外侧有上盖法兰并通过螺栓固定安装有能够保持密 封的顶盖23,上筒体的下端外侧有上清洗法兰25,旋流斗5的上端外侧固定连接在上筒体 24的上端内壁上;下筒体26的上端外侧有下清洗法兰27,下筒体26的下端外侧有下盖法 兰并通过螺栓固定安装有能够保持密封的底盖28,挡水伞9通过连接筋板固定连接在下筒 体26的中部内壁上,排泥斗11的底端外侧固定连接在下筒体26的下端内壁上,上筒体24 和下筒体26通过上清洗法兰25、下清洗法兰27和螺栓固定安装在一起并保持密封,顶盖 23上安装有安全阀29。上筒体24和下筒体26的材料最好为壁厚大于6毫米的有机玻璃 以便于观测净水药剂的动态净水效果,也可为壁厚大于5毫米的不锈钢及壁厚大于7毫米 的内外防腐过的Q235碳钢。通过安全阀29能够进行超压保护,防止旋流斗5的内部压力 过高。 [0033] 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。

Claims (10)

  1. 一种油田污水混凝沉降试验装置,其特征在于包括筒状立罐、旋流扩散装置、反冲混合装置、污泥集聚装置、进水管、投药管、出水管、收油管和排泥管,筒状立罐的内腔上部有旋流扩散装置,旋流扩散装置下方有反冲混合装置,反冲混合装置下方的筒状立罐内腔内有污泥集聚装置;筒状立罐的上部固定有进水管,进水管的出口与旋流扩散装置的内腔上部相连通;进水管上或筒状立罐上固定有不少于一个的投药管,投药管的出口与进水管的管腔或旋流扩散装置的内腔相连通;旋流扩散装置中部位置对应的筒状立罐上固定有出水管,出水管的入口与筒状立罐的内腔上部相连通;进水管与出水管之间的筒状立罐上固定有收油管,收油管的入口与筒状立罐的内腔上部相连通;污泥集聚装置下部位置对应的筒状立罐上固定有排泥管,排泥管4的入口与筒状立罐的内腔下部相连通。
  2. 2.根据权利要求1所述的油田污水混凝沉降试验装置,其特征在于旋流扩散装置包括 旋流斗、过渡管和扩散斗,呈上宽下窄的倒锥形的旋流斗的上端外侧固定连接在筒状立罐 的上部内壁上,进水管的出口位于旋流斗上部内壁上并与旋流斗内腔相连通,旋流斗的下 端与过渡管的上端固定连接在一起并且内腔相连通,过渡管的下端有呈上窄下宽的锥形的 扩散斗,扩散斗的上端与过渡管的下端固定连接在一起并且内腔相连通,扩散斗的底端外 侧与筒状立罐的内壁之间形成环形旋流空隙。
  3. 3.根据权利要求2所述的油田污水混凝沉降试验装置,其特征在于反冲混合装置包括 呈上窄下宽的锥形的挡水伞,挡水伞通过连接筋板固定连接在扩散斗的下部或筒状立罐的 内壁上,挡水伞的顶端正对扩散斗的底端中心并与其保持一定间距,挡水伞的底端外侧与 筒状立罐的内壁之间形成环形混合空隙。
  4. 4.根据权利要求3所述的油田污水混凝沉降试验装置,其特征在于污泥集聚装置包括 排泥斗,呈上窄下宽的锥形的排泥斗的顶端正对挡水伞的底端中心并与其保持一定间距, 排泥斗的底端外侧固定连接在筒状立罐的下部内壁上。
  5. 5.根据权利要求4所述的油田污水混凝沉降试验装置,其特征在于投药管包括第一投 药管、第二投药管、第三投药管和第四投药管;旋流斗下端位置对应的筒状立罐上固定有第 一投药管,第一投药管的出口与旋流斗的内腔下端相连通;旋流斗下部位置对应的筒状立 罐上固定有第二投药管,第二投药管的出口与旋流斗的内腔下部相连通;旋流斗上部位置 对应的筒状立罐上固定有第三投药管,第三投药管的出口与旋流斗的内腔上部相连通;进 水管上固定有第四投药管,第四投药管的出口与进水管的管腔相连通。
  6. 6.根据权利要求5所述的油田污水混凝沉降试验装置,其特征在于排泥斗的顶端有上 通气平衡孔,排泥斗的下部有不少于一个的下通气平衡孔,上通气平衡孔和下通气平衡孔 通过排泥斗的内腔相连通。
  7. 7.根据权利要求6所述的油田污水混凝沉降试验装置,其特征在于旋流斗中部位置对 应的筒状立罐上有集水环管,集水环管通过不少于一个的径向输水管固定连接在筒状立罐 上,集水环管的管腔通过径向输水管与筒状立罐上部的内腔相连通,集水环管的出口与出 水管的入口相连通。
  8. 8.根据权利要求7所述的油田污水混凝沉降试验装置,其特征在于排泥斗中部位置对 应的筒状立罐上有集泥环管,集泥环管通过不少于一个的径向连接管固定连接在筒状立罐 上,集泥环管的管腔通过径向连接管与筒状立罐下部的内腔相连通,集泥环管的出口与排 泥管的入口相连通。
  9. 9.根据权利要求8所述的油田污水混凝沉降试验装置,其特征在于过渡管上部位置对 应的筒状立罐上有污泥床调节管,污泥床调节管的入口与筒状立罐的内腔相连通。
  10. 10.根据权利要求1或2或3或4或5或6或7或8或9所述的油田污水混凝沉降试 验装置,其特征在于筒状立罐包括顶盖、上筒体、上清洗法兰、下筒体、下清洗法兰和底盖; 上筒体的上端外侧有上盖法兰并通过螺栓固定安装有能够保持密封的顶盖,上筒体的下端 外侧有上清洗法兰,旋流斗的上端外侧固定连接在上筒体的上端内壁上;下筒体的上端外 侧有下清洗法兰,下筒体的下端外侧有下盖法兰并通过螺栓固定安装有能够保持密封的底 盖,挡水伞通过连接筋板固定连接在下筒体的中部内壁上,排泥斗的底端外侧固定连接在 下筒体的下端内壁上,上筒体和下筒体通过上清洗法兰、下清洗法兰和螺栓固定安装在一 起并保持密封,顶盖上安装有安全阀。
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