CN104843817A

CN104843817A - 一种水平气浮耦合波纹板除油方法及其装置

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Publication number: CN104843817A
Application number: CN201510244380.8A
Authority: CN
Inventors: 刘森; 杨强; 卢浩; 许萧; 王朝阳
Original assignee: East China University of Science and Technology
Current assignee: East China University of Science and Technology
Priority date: 2015-05-14
Filing date: 2015-05-14
Publication date: 2015-08-19
Anticipated expiration: 2035-05-14
Also published as: CN104843817B

Abstract

本发明涉及一种水平气浮耦合波纹板除油方法及其装置。该方法是含微量固体颗粒物的含油废水通过设置于波纹板前的树杈式水平气泡发生器，将10～30m的气泡均匀地带入倾斜设置的波纹板之间的间隔，油滴在气泡作用下快速上浮到两层波纹板的上部，运动到波纹板的波峰处，通过波纹板浅池沉降作用快速聚结成大油滴上浮分离，实现油水的快速分离。本发明还提供了一套实现该方法的装置，包括壳体、进料管、树杈式水平气泡发生器、对称式开孔波纹聚结板、出水口、出油口、隔油板、气包及界位计等几个部分。本发明的方法，分离速度快、效率高，并通过波纹板的倾斜设置防止固体颗粒的沉积堵塞，可广泛应用于含微量固体颗粒物的含油废水的快速处理过程。

Description

一种水平气浮耦合波纹板除油方法及其装置

技术领域

[0001] 本发明涉及能源化工过程中固液液三相分离的技术领域，涉及一种含泥废水除油的方法，具体的说，涉及采用多层斜板单元与水平气浮耦合技术的优化组合方法，实现了三相的高效、迅速、低能耗的分离，适用于各种工艺过程中，如污水处理、原油开采等。本发明还涉及一种上述含泥废水除油方法的装置。

背景技术

[0002] 在石油开采、石油炼制、石油化工、油品贮运、油轮事故、轮船航运、车辆清洗、机械制造、食品加工等过程中均会产生含油污水，对人体健康、环境保护和生态平衡危害极大。目前越来越严峻的环保形势要求对含油污水进行深层次的处理，必须达到国家《污水综合排放标准》(GB8978-1996)的一级标准，同时中国的石油资源十分短缺也要求了必须实现石油资源的高效利用，故污油的脱水会用越来越得到重视。含油污水处理后得到的回收油可以得到充分利用，同时净化后的水也可以再用于化工生成中，符合了国家节能减排的要求。当前的污水除油分离器都无法满足现行的环保要求与节能减排要求，因此急需一种高效实用的含泥污水除油的装置。

[0003] 含油污水中的油一般以游离态、分散态、乳化态和溶解态的形式存在，游离态的油是已经聚结的油相，是比较容易分离的油相；分散态的油由于处于微米级颗粒尺度，一般小于100ym，而且开始出现水包油的情况；乳化态油是油中存在的水包油或者油包水的状态，一般乳化态的水滴粒径为3-30ym。对于3-30ym的乳化态的油滴的分离是难点，大部分的分离器对于这一粒径范围的油滴难以实现高效分离。

[0004] 在污水除油的工业实际应用中，常见的污水除油的方法有溶剂气浮分离技术、浮升与聚结技术、吸附的分离技术、床层过滤技术、膜分离技术、离心分离技术。离心法的适应性不强，造价高，处理量小，操作条件要求苛刻；吸附过滤和膜分离等精细方法能够吸收油中的水分，但是对于从油中除去乳化的或者溶解的水的情况效果有限，另外，它们的处理量不理想，一旦吸收饱和，就必须更换，成本非常高，在实际工业应用这些方法并不实用。

[0005] 波纹板聚结油水分离技术是目前应用最广泛、发展前景良好的一种典型的聚结油水分离技术，其具有能耗低、分离效率高、设备简单、结构紧凑等优点。波纹板聚结油水分离技术是浅池原理和聚结技术相结合的产物，加快了油水分离速度，可脱除直径大于60ym 的油滴，但是其处理后的出口处的污水含油量较高，对于3-30ym粒径的油滴很难分离。

[0006] 溶剂气浮分离技术属于泡沫分离技术之一，最早由Sebba提出。它利用离子与表面活性剂形成的复合物或有机化合物，由于具有较低的界面张力和较强的疏水性而优先吸附于上升气泡的气.液界面上或通过扩散而进入气泡内，随着气泡的上升而被带入处于水相上层静止的一薄层难挥发性有机捕收溶剂中，从而达到与水相分离的目的，但是气浮分离技术比较适用于低浓度的含油污水的处理，在高浓度下其处理效果十分差，而且气浮分离技术对于污水浓度的稳定性有较高要求，只有在中低浓度在浓度稳定的情况下比较适用。

[0007] 中国专利申请101602531公开了一种聚合物驱采油污水除油的电化学方法，其使用范围相对有限，且能耗较高；中国申请号为201310340495. 8的专利公开了一种气浮旋流聚结复合式污水除油装置，相对能耗比较高、构造比较复杂、分离速度比较慢；中国申请号为201410584515. 0的专利公开了一种煤化工高浓污水除油的预处理方法，其使用的范围比较有限，且其处理效果相对粗放，精细处理的成本相对比较高；

[0008] 在当前的含油处理中，污水除油效率与除油成本比较矛盾，亟待一种高效的、经济的含油污水处理装置。

发明内容

[0009] 为了解决上述现有技术的不足，针对上述两种污水除油技术的优缺点，发明人提出将这两种技术耦合在一起，充分的发挥各自技术的优点，避开技术缺陷。按照这一思路，发明人提出了一种水平气浮耦合波纹板除油的方法及装置的方案，具体技术方案如下：

[0010] 一种水平气浮耦合波纹板除油方法，包括如下步骤；

[0011] (1)含微量固体颗粒物的含油废水首先通过设置于波纹板前的树杈式水平气泡发生器，然后将10~30ym的气泡均匀地带入倾斜地相对设置的所述波纹板之间的间隔，实现油滴与气泡的充分接触；

[0012] 所述含微量固体颗粒物的含油废水的水流线速度为0. 01~0. 05m/s，所述含微量固体颗粒物的含油废水中油相浓度小于或等于1500mg/L，油滴粒径为1~50ym，操作温度为 50 ~99°C;

[0013] (2)油滴与气泡在所述波纹板之间充分接触后，油滴在气泡的作用下快速上浮到所述波纹板的上部，运动到波纹板的波峰处，通过所述波纹板的浅池沉降作用快速聚结成大油滴上浮分离，实现油水的快速分离；分离的油滴被隔油板隔离，得到的净化水从净化水出口排出；

[0014] 所述净化水出口的含油量小于或等于15mg/L。

[0015] 所述波纹板为倾斜地相对设置的对称式结构，其下板面选用亲油疏水的材料（更有利于油滴的聚结长大），波峰处的开孔直径为3~30mm，孔距为5~100mm，波纹板的间距为5~50mm，波纹板倾斜角度为30~60 °C。

[0016] 所述树杈式水平气泡发生器中气泡发生的方向与水流的方向一致，气泡粒径为 10~30ym，树杈设置的方向与所述波纹板的倾斜角度一致；并且，所述气泡发生的位置在相对设置的波纹板之间的底部。

[0017] 实现上述任一水平气浮耦合波纹板除油方法的装置，所述装置包括壳体、置于所述壳体的左端的物料进口，沿所述物料进口向右，依次设有互不相连的挡板、树杈式水平气泡发生器、对称式开孔波纹聚结板、隔油板、气包及界位计；

[0018] 气包在壳体的上部；

[0019] 在所述对称式开孔波纹聚结板和隔油板之间的壳体下部具有净化水出口，在所述隔油板右侧的壳体下部设有油出口；

[0020] 所述隔油板的高度为所述壳体的直径的60~70%。

[0021] 所述挡板和树杈式水平气泡发生器之间的壳体下部设有排泥口。

[0022] 所述壳体的底部设有支座。

[0023] 所述装置为卧式圆形罐体。

[0024] 本发明的优点和有益效果在于：采用水平气浮与波纹强化沉降耦合除油的方法，分离速度快、效率高，并通过波纹板的倾斜设置防止固体颗粒的沉积堵塞，可广泛应用于含微量固体颗粒物的含油废水的快速处理过程。

附图说明

[0025] 图1是实施例1中油滴与气泡的作用示意图；(A)中显示油滴与气泡均匀分布， (B)中显示气泡携带油滴上浮；

[0026] 图2是油滴聚结长大的示意图；

[0027] 图3是树杈式水平气泡发生器相对波纹板的位置图；

[0028] 图4是对称式开孔波纹聚结板的结构示意图；

[0029] 图5是含泥废水除油装置示意图。

[0030] 符号说明

[0031] 1物料进口；2挡板；3树杈式水平气泡发生器；

[0032] 4对称式开孔波纹聚结板单元组合；5隔油板；6气包；

[0033] 7界位计；8油出口；9支座；10净化水出口；

[0034] 11支座；12排泥口。

具体实施方式

[0035] 下面通过实施例对本发明进行具体描述。有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的专业技术人员根据本发明的内容作出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

[0036] 实施例1

[0037] 如图5所示，本实施例的装置包括壳体、置于壳体左端的物料进口 1，沿物料进口 1 向右，依次设有互不相连的挡板2、树杈式水平气泡发生器3、对称式开孔波纹聚结板4、隔油板5、气包6及界位计7;

[0038] 气包6在壳体的上部；

[0039] 在对称式开孔波纹聚结板4和隔油板5之间的壳体下部具有净化水出口 10,在隔油板5右侧的壳体下部设有油出口 8;

[0040] 隔油板5的高度为壳体的直径的60~70%。

[0041] 挡板2和树杈式水平气泡发生器3之间的壳体下部设有排泥口 12。

[0042] 壳体的底部还设有支座9、11。

[0043] 本实施例的装置为卧式圆形罐体。

[0044] 如图1和2所示，树杈式水平气泡发生器3中气泡发生的方向与水流的方向一致，气泡粒径为10~30ym，油滴在前进过程中逐渐聚结长大，最后到达隔油板5右侧被分离。

[0045] 如图3和4所示，树杈设置的方向与波纹板的倾斜角度一致；并且，气泡发生的位置在相对设置的波纹板之间的底部。波纹板为倾斜地相对设置的对称式结构，其下板面选用亲油疏水的材料，波峰处的开孔直径为3~30mm，孔距为5~100mm，波纹板的间距为5~ 50mm，波纹板倾斜角度为30~60 °C。

[0046] 某石化公司的硫磺回收装置的酸性水汽提工艺中，采用了本发明的含泥废水除油的工艺及装置，对酸性水原料进行酸性水除油的小试实验。酸性水油含量约1500mg/L，并且酸性水中含有微量气泡与固体颗粒，实验的操作温度为60~80°C，要求除油效果稳定且净化水中含油量不大于15mg/L，并且出水清澈无浑浊。

[0047] 方案选择：本方案中含油量较高，且油滴多以微小颗粒形态（50ym以下）分散在酸性水中，并且酸性水中含有微量气泡与固体颗粒，酸性水中的微量气泡也有益于后续油滴的快速上浮分离，要求出口除油油含量要求在15mg/L以下，并且出水清澈无浑浊，并且可以长期安全运行。因此选择波纹板聚结强化沉降工艺与水平气浮工艺相结合，波纹板聚结沉降工艺采用对称式开孔波纹聚结版单元组合，气浮工艺采用树杈式水平气浮技术，实现油滴的快速分离的过程。

[0048] 实验效果：经过七天的实验，测试结果如下表1所示：

[0049] 表 1

[0050]

[0051] 结果分析：酸性水经过此装置后出水含油量稳定在15mg/L以下，并且净化水清澈无浑浊，除油效率稳定在99%以上，在含固量较大的时候，可以定期用反冲洗装置对斜板进行冲洗，以免斜板损坏。

[0052] 综上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限制本发明的实施范围，即凡依本发明申请专利范围的内容所做的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。

Claims

1. 一种水平气浮耦合波纹板除油方法，其特征在于，包括如下步骤； (1) 含微量固体颗粒物的含油废水首先通过设置于波纹板前的树杈式水平气泡发生器，然后将10~30ym的气泡均匀地带入倾斜地相对设置的所述波纹板之间的间隔，实现油滴与气泡的充分接触；所述含微量固体颗粒物的含油废水的水流线速度为〇. 01~〇. 〇5m/s，所述含微量固体颗粒物的含油废水中油相浓度小于或等于1500mg/L，油滴粒径为1~50ym，操作温度为 50 ~99°C; (2) 油滴与气泡在所述波纹板之间充分接触后，油滴在气泡的作用下快速上浮到所述波纹板的上部，运动到波纹板的波峰处，通过所述波纹板的浅池沉降作用快速聚结成大油滴上浮分离，实现油水的快速分离；分离的油滴被隔油板隔离，得到的净化水从净化水出口排出；所述净化水出口的含油量小于或等于15mg/L。

2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述波纹板为倾斜地相对设置的对称式结构，其下板面选用亲油疏水的材料，波峰处的开孔直径为3~30mm，孔距为5~100mm，波纹板的间距为5~50mm，波纹板倾斜角度为30~60 °C。

3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述树杈式水平气泡发生器中气泡发生的方向与水流的方向一致，气泡粒径为10~30ym，树杈设置的方向与所述波纹板的倾斜角度一致；并且，所述气泡发生的位置在相对设置的波纹板之间的底部。

4. 一种实现权利要求1至3任一水平气浮耦合波纹板除油方法的装置，其特征在于，所述装置包括壳体、置于所述壳体的左端的物料进口，沿所述物料进口向右，依次设有互不相连的挡板、树杈式水平气泡发生器、对称式开孔波纹聚结板、隔油板、气包及界位计；所述气包在所述壳体的上部；在所述对称式开孔波纹聚结板和隔油板之间的壳体下部具有净化水出口，在所述隔油板右侧的壳体下部设有油出口；所述隔油板的高度为所述壳体的直径的60~70%。

5. 根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述挡板和树杈式水平气泡发生器之间的壳体下部设有排泥口。

6. 根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述壳体的底部设有支座。

7. 根据权利要求4至6任一所述的装置，其特征在于，所述装置为卧式圆形罐体。