CN103787527B - 一种含油污水气浮悬浮层过滤装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种含油污水气浮悬浮层过滤装置，所述装置从下至上依次包括气水混合区、倒锥形絮凝区、悬浮层过滤区、絮体拦截器及聚结区；所述悬浮层过滤区中设有多个溢流沉降器。本发明将絮凝、气浮、氧化、悬浮层过滤、聚结、过滤结合为一体，设置了絮体拦截器、过滤器和多个溢流沉降器，处理效率高、形成过滤层快、适应性强、操作灵活稳定，适于各种含悬浮物污水处理，尤其是适于高矿化度、高密度含油污水的悬浮过滤。

Description

一种含油污水气浮悬浮层过滤装置

技术领域

本发明涉及含油污水处理技术领域，尤其是指一种含油污水除去悬浮物和油的废水净化装置。

背景技术

石油及天然气开釆和炼制过程中，产生大量含油污水，主要有采油污水、钻井、洗井及炼油污水等，其中以采油污水量最大，除含油之外，还含有大量的悬浮物。处理这些含油污水，分离回收油品，降低COD，使之达到环保排放标准或者回注是一项重要的工作。目前各油田和炼油厂处理含油污水的方法通常采用的是沉降、气浮、聚结、生化和过滤的一些常规工艺方法，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；压力过滤包括有石英砂、核桃壳等滤料的双滤料过滤器等，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坏节。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+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。炼化企业主要采用气浮、氧化、生化、过滤等工艺，占地面积大、能耗高。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、污水量小的处理需求。近年来一些新的技术也有应用，如悬浮污泥过滤技术、三相分离器旋流、悬浮污泥过滤浅层气浮、涡能速旋分离系统等也在一些油田和炼油厂应用。

CN201132782Y公开了一种含油污水净化装置及含有该装置的净化系统，该含油污水净化装置包括有一圆柱形立式罐体，罐体内沿轴向设有可形成悬浮污泥层的固液分离组件，污水进水口与固液分离组件的底部相连通，污水经过进水口流入固液分离组件，并在固液分离组件内形成悬浮污泥层，污水经过悬浮污泥层的过滤处理后由出水口通过管线引至滤后水罐，污水下进上出。该实用新型利用污水自身形成的致密悬浮泥层进行水质的净化、过滤，打破了传统的机械过滤模式，整套净化系统装置结构简单，工艺流程短，可以实现油站来水直接进净化系统。但该装置污泥层形成时间长，从其原理及实际情况看，对于高矿化度、高密度水系统不能形成稳定的污泥层，同时由于中心溢流污泥，会造成过滤层不均匀。

WO2011160271A1公开了含油污水净化处理装置，包括常压立式罐，其内部从底部至顶部依次包括中心混凝反应筒、倒锥形旋流絮凝段、悬浮污泥过滤层、斜板清水整流段；所述中心混凝反应筒的底部沿切线方向设置有污水进口；所述悬浮污泥过滤层外周设置有堰板形成集泥槽，并通过污泥溢出管与污泥浓缩区相连，所述污泥浓缩区接有排泥管；斜板清水整流段上部沿罐壁设置有出水堰板形成的清水出口并与出水管相连。从其原理及实际情况看，对于高矿化度、高密度水系统不能形成稳定的污泥层，同时由于中心溢流污泥，会造成过滤层不均匀，部分小颗粒絮体和油珠也会上浮到达顶部出水口，造成处理后的水带悬浮物和油。

CN101113042A公开了一种新型的一体化污水净化器，由反应室、悬浮澄清室、斜管沉淀室、浅层气浮室和过滤室组成，反应室为倒喇叭形，其中心安装有中央输泥筒、输泥管，其上部是悬浮澄清室，在悬浮澄清室上面安装有斜管沉淀室，在设备顶部安装有浅层气浮室，设备下部设环形过滤室，将混凝反应、悬浮澄清、斜管沉淀、浅层气浮、过滤等技术集合于一体，实现了全自动化运行，提高了净化效率，减小了设备体积、占地面积及投资，操作简单，运行费用低，但其气浮室设在顶部，而且难以形成稳定的悬浮污泥过滤层，不适合含油污水处理。

CN101279778A公开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。但该装置捕油板结构复杂、而且污泥层高度无法控制，在处理高矿化度、高密度含油废水时，由于絮体密度小于水的密度，难以形成悬浮污泥层，而且无法实现污泥沉入底部。

CN102642884A公开了一种含油污水的处理方法及其专用设备涡能速旋分离系统，含油污水通过加压泵和预先配置好的药剂、压缩空气一起进入多级旋流速差三相混合器，多级三相混合器使药剂与污染物充分接触形成微絮体、并使压缩空气充分溶解在污水中后进入释放腔中，在释放腔中，随压力降低，絮体中的溶气慢慢释放长大，将絮体中的水分挤出，气体和固体絮体形成多孔中空形态，含水率显著降低同时自身比重越来越轻，最终形成浮渣后进入分离池，通过分离池上面的刮渣机刮除浮渣，刮除的浮渣被后面所连接的渣斗排出作后续脱水处理，分离的水经出水堰板溢流到出水槽后，通过出水管排出。该发明具有处理效果好，节省药剂，产生的污泥少，节省投资，控制简单，维护费用低等优点。但其絮体直接排放，未起到过滤作用，只相当于一个溶气气浮装置，处理含油污水难以一次达标，而且采用高压能耗高、占地面积大。

CN200949066Y公开了一种多功能水处理澄清装置，涉及污水处理的澄清装置(池)的改进，应用于污水生物处理工艺中，对生物反应池出流的混合液进行固液分离。该装置由清水区，填料截留区，曝气管，污泥絮凝区，污泥溢流区，进水整流区，污泥浓缩区，排污管，格栅构成，在水处理工艺中可单独设置，又可与生物反应池结合在一起。该发明在活性污泥法或生物膜法污水处理工艺中，既能够进行泥水澄清和污泥浓缩，并可进行生物处理，具有固液分离效率高、出水效果好、投资、占地少优点。但从其原理看，不适于含油污水处理，更不适合高密度废水处理。

美国专利US7087175用于废水处理的悬浮液中分离，包括将含悬浮液废水提升到含有流化床污泥床，含絮凝剂的悬浮液从液体中分离出来，包括用过滤的方法。该装置虽然实现了悬浮层过滤，但其只考虑了密度低、悬浮物含量高的情况，不适合含油污水处理。

美国专利US6358407公开了一种流体净化装置的装置和方法。采用化学方法使溶解状态的污染物从真溶液状态下析出，形成具有固相界面的胶粒或微小悬浮颗粒；选用高效而又经济的吸附剂将有机污染物、色度等从污水中分离出来；然后采用微观物理吸附法将污水中各种胶粒和悬浮颗粒凝聚成大块密实的絮体；再依旋流和过滤水力学等流体力学原理，在污水净化器内使絮体与水快速分离；清水经过罐体内自我形成的致密的悬浮泥层过滤之后，达到三级处理的标准，污泥则在浓缩室内高度浓缩后排出。该装置适合高浓度悬浮物污水的处理，对于含油污水尤其是高矿化度含油污水无法正常运行。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种含油污水气浮悬浮层过滤装置。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种含油污水气浮悬浮层过滤装置，所述装置从下至上依次包括气水混合区、倒锥形絮凝区、悬浮层过滤区、絮体拦截器及聚结区；所述悬浮层过滤区中设有多个溢流沉降器。

本发明首先利用气体的搅拌混合作用强化絮凝，加速絮体的长大上浮，随着絮凝不断进行，絮体越来越大；当混合物流流经倒锥形絮凝区时，部分絮体密度越来越大，流速越来越小，最终达到上升和下降的平衡，形成悬浮层；部分絮体会继续上升，到达絮体拦截器时会被拦截，在污水矿化度高、絮体密度小于水时仍能运行，同时强化了悬浮层过滤；沿截面均布溢流沉降器，当悬浮层高于其上缘时，由于悬浮层密度大于水的密度，悬浮层会进入沉降器，通过沉降器进入装置底部，这样可以保证悬浮层的均匀稳定，设置聚结区可以使穿过悬浮层过滤区的油珠聚集。

所述装置还包括位于底部的污泥集中区。所述溢流沉降器中沉降下来的污泥进入污泥集中区，定期进行排放。

所述装置还包括位于底部的过滤区。在过滤区设置过滤器，可以保证出水稳定达标。净化后的水从出水口流出后后，如果未达标，可以进入过滤器，将残留的悬浮物和油过滤吸附，吸附后出水不合格时，启用反冲洗阀，将过滤器反冲洗处理。

所述絮体拦截器和聚结区之间为澄清区。所述聚结区上方还设有清水区及浮油区。本发明可通过在清水区设置集水槽，使出水稳定；在浮油区设置集油槽，使出油稳定。

所述气水混合区中设有气水混合器。所述气水混合器由填料或折流板组成。在气水混合器中，因气体的搅动和不断改变的流向，造成较强烈的紊动，使得药剂（絮凝剂、助凝剂和杀菌剂等）与污染物颗粒、水、气三相混合，这时污水中的悬浮物正处于前期絮凝阶段，紊动对絮凝的影响不大。由于上升气体的作用，会加速絮体的聚并和上升速度，从而加速悬浮层的形成。气水混合器作用是使药剂与污水充分混合，从而加速絮体长大上浮。

所述气水混合器中通入压缩空气、氮气或臭氧。如果气体用的是空气或臭氧，还可以起到氧化作用，使污水中的有机物得到降解，从而使COD降低。

所述悬浮层过滤区以装置中心线为中心均布溢流沉降器。均匀分布的溢流沉降器是为了保持悬浮层的稳定和平衡。形成悬浮层后，部分絮体会继续上升，到达絮体拦截器时会被拦截，进一步扩大悬浮层，随着絮体的不断上升，悬浮层不断增厚，到达溢流沉降器入口时，悬浮层会落入悬浮层沉降器，由于悬浮层絮体的密度较大，会进一步沉入罐底，从而达到动态平衡。含加药后悬浮物含油污水絮体到达悬浮层时，大的悬浮胶体颗粒、絮体等杂质会被悬浮层吸附拦截，而水会透过悬浮层，从而实现过滤作用。

由于悬浮污泥层是由絮体组成，致密度高，过滤效率远远高于常规的砂粒层过滤，其过滤的阻力非常小，所以能耗远远低于常规的砂滤、微滤或反渗透膜过滤，悬浮层自身在不断地更新，可不进行一般过滤必须进行的反冲洗程序以及滤料的补充。

所述絮体拦截器由拦截网或填料层组成。所述拦截网由金属或非金属网构成；所述填料层由活性炭或塑料构成。絮体拦截器用于拦截越过悬浮层的絮体、油珠。同时由于气体密度小，通过气水混合器进入的气体会自动透过絮体拦截器，减少絮体拦截器的堵塞。

所述絮体拦截器通过装置顶部的机械装置收起或打开。当絮体密度较小，悬浮层过滤效果不好或未在设定区域形成悬浮层，顶部有浮渣出现，出水悬浮物含量不达标时，可以将絮体拦截器打开，将穿过悬浮层的絮体拦截。

所述絮凝拦截器与溢流沉降器之间设置悬浮层排泄管。当因污水的矿化度高、密度大造成悬浮层不能下沉时，可通过悬浮层排泄管排放。所述絮凝拦截器的上方设有反冲洗管。当絮体拦截层达到一定厚度，影响水的透过时，可启用反冲洗管，同时通过悬浮层排泄管排出。

所述聚结区中设有聚结器，是为了收集透过悬浮层的油珠。所述聚结器为亲油聚结填料或聚结板。穿过悬浮层的油珠到达聚结填料层时，由于填料的亲油性油滴被吸附长大聚并，达到平衡时长大的油滴会上浮形成油层经排油管排出。

与已有技术方案相比，本发明具有以下有益效果：

本发明将絮凝、气浮、氧化、悬浮层过滤、聚结、过滤结合为一体，设置了絮体拦截层、备用过滤器和多个溢流沉降器，处理效率高、形成过滤层快、适应性强、操作灵活稳定，适于各种含悬浮物污水处理，尤其是适于现有同类技术难以适应的高矿化度、高密度含油污水的悬浮过滤；能耗低，占地面积与投资少、运行费用低。

附图说明

图1是本发明所述装置的功能区示意图，其中，（a）是正视图，（b）是A-A向视图；

图2是絮体拦截器收起状态示意图；

图3是含油污水气浮悬浮层过滤装置示意图。

图中：1-气水混合区；2-污泥集中区；3-过滤区；4-悬浮层过滤区；5-倒锥形絮凝区；6-澄清区；7-聚结区；8-清水区；9-浮油区；10-气水混合器；11-污水进口；12-气体入口；13-排泥口；14-过滤器出口；15-过滤器入口；16-下层清水出口；17-溢流沉降器；18-悬浮层排放口；19-悬浮层观察口；20-倒锥体；21-絮体拦截器；22-反冲洗口；23-反冲洗管；24-清水出口；25-集油槽；26-集水槽；27-油出口；28-排气口；29-过滤器；30-聚结器。

下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：

如图1-图3所示，一种含油污水气浮悬浮层过滤装置，所述装置从下至上依次包括气水混合区1、倒锥形絮凝区5、悬浮层过滤区4、絮体拦截器21、澄清区6、聚结区7、清水区8及浮油区9；所述悬浮层过滤区4以装置中心线为中心均布多个溢流沉降器17。

所述装置还包括位于底部的污泥集中区2、位于底部的过滤区3。

所述气水混合区1中设有气水混合器10；所述气水混合器10由填料或折流板组成；所述气水混合器10中通入压缩空气、氮气或臭氧。

所述倒锥形絮凝区5由倒锥体20形成。

所述絮体拦截器21由拦截网或填料层组成。所述拦截网由金属或非金属网构成；所述填料层由活性炭或塑料构成。

所述絮体拦截器21通过装置顶部的机械装置收起或打开。

所述絮凝拦截器21与溢流沉降器17之间设置悬浮层排泄管。

所述絮凝拦截器21的上方设有反冲洗管23。附图2表明絮体拦截器21可根据需要利用装置顶部的机械装置收起，反冲洗管23位于絮体拦截器21中心，不影响其收放。

所述聚结区7中设有聚结器30；所述聚结器30为亲油聚结填料或聚结板。

本发明所述含油污水气浮悬浮层过滤装置的工作过程具体如下：

加絮凝剂、助凝剂和杀菌剂后的含油、含悬浮物，而且有一定压力的污水从污水进口11、压缩气体（空气、氮气或臭氧）从气体入口12一起进入气水混合器10进行混合，因气体的搅动和不断改变的流向，造成较强烈的紊动，使得药剂与污染物颗粒、水、气三相混合，这时污水中的悬浮物正处于前期絮凝阶段，紊动对絮凝的影响不大；气体借助污染物絮体形成无数的气泡晶核，这些晶核直接生长在絮体之中，使细小絮体迅速合并长大，随着絮凝不断进行，絮体越来越大。

混合物流经倒锥形絮凝区5时，由于断面不断扩大，流速逐步降低，且流动开始趋于緩和，在絮凝成形的絮体不断上升的过程中，部分絮体密度越来越大，流速越来越小，最终达到上升和下降的平衡，形成悬浮层。部分絮体会继续上升，到达絮体拦截器21时会被拦截，进一步扩大悬浮层。随着絮体的不断上升，悬浮层不断增厚，到达溢流沉降器17入口时，悬浮层会落入溢流沉降器17中，进一步沉入装置底部，定期从排泥口13排出，从而达到动态平衡。含加药后悬浮物含油污水絮体到达悬浮层时，大的悬浮胶体颗粒、絮体等杂质会被悬浮层吸附拦截，而水会透过悬浮层，从而实现过滤作用。当因污水的矿化度高、密度大造成悬浮层不能下沉时，可开启悬浮层排放阀门，通过悬浮层排泄管从悬浮层排放口18排放，可通过悬浮层观察口19对悬浮层进行观察。

部分小颗粒的絮体和油珠会穿过悬浮层，但絮体拦截器21会加以拦截，部分油珠会穿过继续上升。当拦截层达到一定厚度，影响水的透过时，可启用反冲洗管23，从反冲洗口22进水进行反冲洗，同时将悬浮物从悬浮层排放口18排出。穿过悬浮层的油珠到达聚结器30时，由于填料的亲油性油滴被吸附长大聚并，达到平衡时长大的油滴会上浮形成油层，集中于集油槽25中经油出口27排出，净化后的水集中于集水槽26中从清水出口24流出。如果未达标，可以从过滤器入口15进入装置底部的过滤器29，将残留的悬浮物和油过滤吸附后从过滤器出口14排出。出水不合格时，启用反冲洗阀，将过滤器29反冲洗处理。

本发明所述装置的顶部还设有排气口28，排出底部通入的气体，保持常压。

下层清水出口16用于排出底部污泥集中区的上层清水。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征以及方法，但本发明并不局限于上述详细结构特征以及方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征以及方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (16)

1.一种含油污水气浮悬浮层过滤装置，其特征在于，所述装置从下至上依次包括气水混合区(1)、倒锥形絮凝区(5)、悬浮层过滤区(4)、絮体拦截器(21)及聚结区(7)；所述悬浮层过滤区(4)中设有多个溢流沉降器(17)；

所述悬浮层过滤区(4)以装置中心线为中心均布溢流沉降器(17)。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括位于底部的污泥集中区(2)。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括位于底部的过滤区(3)。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述絮体拦截器(21)和聚结区(7)之间为澄清区(6)。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述聚结区(7)上方还设有清水区(8)及浮油区(9)。

6.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述气水混合区(1)中设有气水混合器(10)。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述气水混合器(10)由填料或折流板组成。

8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述气水混合器(10)中通入空气、氮气或臭氧。

9.如权利要求1-4之一所述的装置，其特征在于，所述絮体拦截器(21)由拦截网或填料层组成。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述拦截网由金属或非金属网构成。

11.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述填料层由活性炭或塑料构成。

12.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述絮体拦截器(21)通过装置顶部的机械装置收起或打开。

13.如权利要求1-5之一所述的装置，其特征在于，所述絮凝拦截器(21)与溢流沉降器(17)之间设置悬浮层排泄管。

14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述絮凝拦截器(21)的上方设有反冲洗管(23)。

15.如权利要求1-5之一所述的装置，其特征在于，所述聚结区(7)中设有聚结器(30)。

16.如权利要求15所述的装置，其特征在于，所述聚结器(30)为亲油聚结填料或聚结板。