CN105174365B - 一种含油污水处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种含油污水处理系统，包括一罐体、一设置在罐体内的旋流气浮组合单元、一个以上设置在罐体内部且位于旋流气浮组合单元下方的均匀布气装置和一布置在罐体外部的气液混合单元；在罐体的侧壁紧固连接一入口管，在罐体的底部中心紧固连接一三通管，三通管的一个端口连接一排水管，三通管的另一端口连接一回流水管线；在罐体的顶部中心紧固连接一收油管；旋流气浮组合单元包括一外筒和一同轴设置在外筒内部的内筒；外筒通过多个圆周衬板与罐体的内壁紧固连接；入口管沿切向进入位于外筒与内筒之间的环状间隙；气液混合单元包括两微细气泡发生器，其中一微细气泡发生器的进口端连接一含油污水进口管，出口端连接位于罐体侧壁上的入口管；另一微细气泡发生器的进口端连接回流水管线，出口端连接均匀布气装置。

Description

一种含油污水处理系统

技术领域

本发明涉及一种含油污水处理系统，属于环保技术领域。

背景技术

含油污水来源广泛，油气开采、石油炼制、油品储存/运输/销售、油脂化工、屠宰及肉食品加工等行业都会产生大量的含油污水。虽然不同来源含油污水的特性各不相同，但大多含有石油类、COD、BOD、多环芳烃(PAHs)、挥发酚、固体悬浮物(SS)以及氨氮等主要污染物。

随着全社会环保意识的不断增强，与含油污水处理相关的设计规范日趋完善、排放标准日趋严格，近年来，国家有关部门先后多次颁布了石油化工领域的相关环境保护标准。从某程度上可以说，石油石化工业领域含油污水的处理问题，不仅仅是一个环保问题，而且已经成为生产过程中的一个重要环节。

国外相关石油公司和水处理设备生产企业自20世纪90年代末期以来，纷纷投入巨资成功研发了一批新型紧凑高效的含油污水处理技术和设备，其中一个引人注目的趋势是将气浮分离技术与低强度旋流离心分离技术进行有机组合而提出了多种旋流气浮一体化装置或紧凑型气浮装置。纵观国外各种旋流气浮一体化装置或紧凑型气浮装置，目前大多数尚处于起步阶段和工程样机测试阶段，真正在工程实际中得到成功推广应用的结构方案也为数不多。

国内，中国科学院力学研究所吴应湘等人在专利CN102626560A中提出了一种旋流气浮油水分离装置及气浮发生器。该装置在运行过程中，由于气浮筒体内的待处理水整体处于旋流状态，且旋转区域过大，无法保证含油污水承受足够的旋流强度以及所承受旋流强度的均匀性，因此预计很难取得较好的分离效果。此外，立式筒型气浮装置中的微细气泡发生器采用“网垫支架+纳米膜”结构，极易被含油污水中的固体悬浮物堵塞，现场实际运行过程中必然需要频繁停运更换清理，增加了维护成本。

江苏江澄环保设备工程有限公司谢文志在专利CN202297196U中提出了一种含油废水处理用旋流气浮罐。该装置结构较复杂，且须对填料进行定期清洗或更换，还需要溶气泵为旋流气浮提供动能及溶解气，导致运行维护成本较高，不利于工业化推广应用。

江苏亚洲环保公司蒋惟光在CN101993126A中提出了一种一体化多功能气浮净化器。该装置利用文丘里射流器向含油污水中注入微细气泡，气泡质量受含油污水流速变化的影响较大，无法保证产生稳定均匀的微细气泡；同时该装置对含油污水入口流速要求较高，且内筒外侧无缓冲结构，容易造成水流下移速度过大，有效水力停留时间较短，导致处理效果不理想。

宁波威瑞泰默赛多相流仪器设备有限公司马立峰等人在专利CN101935081A中提出了一种压力式气浮分离装置。该装置在处理含油污水过程中，处理水从内筒与罐体内壁之间的环形旋流区自下而上地旋转进入内筒浮选区时，油相和水相流场有交叉，导致部分油相反混入主体水流并从下部排水口排出，降低了装置的分离效果。另外，该装置采用重力方式收油，对液位要求较高，且对处理量变化和海洋平台晃动的适应性较差。该装置小型样机现场测试除油效果较好，但放大到工业级产品会出现设备笨重、占地面积较大等问题。

深圳巨涛海洋石油服务有限公司与其海外伙伴英国Enhydra公司在专利CN204022509U中提出了一种新型紧凑型气浮选分离装置。装置采用射流器注气方式，产生气泡粒径较大，且对污水水量波动的适应性较差。注气后的待处理水切向进入内筒，呈螺旋向上的流态；随着待处理水边克服势能边螺旋上升，其切向速度会逐渐减小，当到达内筒顶部时流道面积又突然增大，使其切向速度进一步下降，此段时间部分油相会被主体水流带走，导致装置处理效果不理想。

天津瑞吉德科技有限公司何泽慧等人在专利CN 201932926U中提出了一种微旋流式气浮污水处理装置。该装置对入口流速要求较高，漩涡稳定器的存在不仅不能起到稳流或消除水流漩涡的作用，反而会减小气浮罐的有效体积和处理能力；此外采用多根微孔管下部布气方式，难以保证气液均匀混合，且增加了安装和维护成本。

总之，纵观国内各家单位业已公开的旋流气浮一体化技术结构方案，无外乎分为不设整流筒式、单一整流筒内部旋流式、单一整流筒外环旋流式等三大类，且大多停留在方案理念或小型工程样机阶段，尚没有满足工程实际要求的大流量含油污水处理装置问世；甚至出现过基于内筒外旋流式气旋浮结构方案小型工程样机在油田现场试验除油性能不错而工程放大后除油效果很差的尴尬局面。迄今国内现场运行测试较为成功案例的最大处理量尚未能超过85m³/h(最大处理量150m³/h工程样机的现场运行测试结果极其令人失望)。有鉴于此，有必要对国内外现有的技术方案进行系统总结梳理，突破相关技术瓶颈制约，尽快研制开发能够适应大流量的旋流气浮一体化含油污水处理系统，以满足国内石油石化等行业尤其是海洋油气开发的现实迫切需要。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种将旋流与气浮两种分离技术有机结合且能够满足工程上大流量要求的含油污水处理系统。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种含油污水处理系统，其特征在于：它包括一罐体、一设置在所述罐体内部的旋流气浮组合单元、一个以上设置在所述罐体内部且位于所述旋流气浮组合单元下方的均匀布气装置和一布置在所述罐体外部的气液混合单元；在所述罐体的侧壁紧固连接一入口管，在所述罐体的底部中心紧固连接一三通管，所述三通管的一个端口连接一排水管，所述三通管的另一端口连接一回流水管线；在所述罐体的顶部中心紧固连接一收油管；所述旋流气浮组合单元包括一外筒和一同轴设置在所述外筒内部的内筒，所述外筒和内筒均两端敞口；所述外筒通过多个圆周衬板与所述罐体的内壁紧固连接；所述入口管沿切向进入位于所述外筒与所述内筒之间的环状间隙；所述气液混合单元包括两微细气泡发生器，其中一所述微细气泡发生器的进口端连接一含油污水进口管，出口端连接位于所述罐体侧壁上的所述入口管；另一所述微细气泡发生器的进口端连接所述回流水管线，出口端连接所述均匀布气装置。

所述均匀布气装置包括一进液主管和多个垂直连接在所述进液主管两侧的绕丝管，每一所述绕丝管均与所述进液主管连通；所述进液主管连接另一所述微细气泡发生器的出口端。

在位于所述均匀布气装置与所述罐体的底部出口之间设置一缓流板。

在所述微细气泡发生器与所述入口管之间设置有一流量计；在所述收油管上设置有一阀门和一流量计；在所述排水管上设置有一阀门和一流量计；在所述回流水管线上设置有一阀门和一流量计；在所述回流水管线和含油污水进口管上分别设置一压力表；在所述罐体的顶部设置一压力表和一安全阀；在所述罐体上还设置有一液位计。

所述外筒的上端设置成锥状。

所述外筒的下端设置成锥状或倒锥状。

所述罐体由一圆筒状的筒体、一椭圆形上封头和一椭圆形下封头组合而成。

所述罐体的侧壁上设置有一人孔。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明在罐体内设置一旋流气浮组合单元，旋流气浮组合单元主体部分是由内筒和外筒组成的双层整流筒，内筒和外筒之间的环形间隙能够提供一个相对平稳的旋流空间，在罐体内径足够大的情况下，通过适当调整双层整流筒所述内层筒体和外层筒体的结构尺寸和形状，使之既能保持很好的旋流强度和旋流稳定性，又能为气浮分离过程提供相对安稳的环境；此外，在旋流气浮组合单元下方设有均匀布气装置，其与回流管线的末端连接，用来实现二次气浮过程中所需微细气泡的均匀分布；因此，本发明将旋流与气浮两种技术有机结合，对含油污水的处理效率得到极大提高，整个旋流气浮一体化系统形式精巧、结构紧凑、处理量大。2、本发明在旋流气浮组合单元的下方设置有缓流板，能够用来防止罐体底部排水口出水过快产生涡流对气浮环境造成的不良影响。3、本发明避免了借助填料层来提高净化效率，也就省去了因填料层堵塞而带来的停工清洗更换，能够实现长期稳定运行，且无转动部件，使用安装维护修理简易。4、本发明能够适应大流量的污水处理，避免了小型样机的简单批量并联，减少了陆上场地或平台甲板占用面积，并对水质水量波动变化的适应能力较强，具有较高的操作弹性，并且能够适应液面的晃动。5、本发明不采用价格昂贵的气液混合泵，不仅大大降低设备投资和运行维护成本，而且避免了气液混合泵对油水混合物强烈剪切乳化对分离过程所带来的负面影响。6、本发明采用密闭化、装置化、无害化处理含油污水，避免了有害气体的随意排放，改善了操作环境，提高了安全性能，有利于对环境的保护。7、系统采用压力排油来除去富集油相和泡沫浮渣，省去了利用外置动设备，节能效果明显，操作费用低，同时也克服了采用重力排油使罐体内部结构复杂化、占有罐内有效分离空间的弊端。本发明可以广泛应用于各类含油污水的处理，尤其适合海上油气开采所伴随采出水的除油净化。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图；

图2是本发明罐体的结构示意图；

图3是本发明罐体顶部的俯视示意图；

图4是图2的A-A向剖视示意图；

图5是图2的B-B向剖视示意图；

图6是本发明外筒与内筒的结构示意图；其中，图6(a)、图6(b)、图6(c)和图6(d)给出了四种外筒与内筒的上、下端结构和位置关系；

图7是本发明的应用示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图1所示，本发明包括一罐体10、一设置在罐体10内部的旋流气浮组合单元20、一个以上设置在罐体10内部且位于旋流气浮组合单元20下方的均匀布气装置30和一布置在罐体10外部的气液混合单元40。

如图2～4所示，本发明的罐体10由一圆筒状的筒体101、一椭圆形上封头102和一椭圆形下封头103组合而成，在罐体10的侧壁紧固连接一入口管104，在罐体10的底部中心紧固连接一三通管105，三通管105的一个端口连接一排水管106，另一端口连接一回流水管线107。在罐体10的顶部中心紧固连接一收油管108。

本发明的旋流气浮组合单元20包括一外筒201和一同轴设置在外筒201内部的内筒202，其中，外筒201和内筒202均两端敞口。在外筒201的下端沿周向设置有多个支耳203，每一支耳203均通过一圆周衬板204与罐体10的内壁紧固连接。内筒202通过多个沿周向设置的连接板205与外筒201紧固连接。入口管104沿切向进入位于外筒201与内筒202之间的环形空间。

如图5所示，本发明的均匀布气装置30包括一进液主管301和多个垂直连接在进液主管301两侧的绕丝管302，每一绕丝管302均与进液主管301连通。

如图1所示，本发明的气液混合单元40包括两微细气泡发生器401，其中一微细气泡发生器401的进口端连接一含油污水进口管，出口端连接位于罐体10侧壁上的入口管104；另一微细气泡发生器401的进口端连接回流水管线107，出口端连接均匀布气装置30的进液主管301。

上述实施例中，可以在位于均匀布气装置30与罐体10的底部出口之间设置一缓流板109。

上述实施例中，在微细气泡发生器401与入口管104之间设置有一流量计110；在收油管108上设置有一阀门111和一流量计110；在排水管106上设置有一阀门111和一流量计110；在回流水管线107上设置有一阀门111和一流量计110；在回流水管线107和含油污水进口管上分别设置一压力表112；在罐体10的顶部设置一压力表112和一安全阀113；在罐体10上还设置有一液位计114。

上述实施例中，外筒201的上端可以设置成锥状，使外筒201的上端开口呈向内收缩的趋势，有利于驱使上浮的油汇集，从而利于收油管108利用压力将油收集排出。图6给出了外筒201和内筒202的几种结构：图6(a)所示外筒201与内筒202的上端、下端均保持平齐；图6(b)所示外筒201与内筒202的下端平齐，上端的锥状结构高出内筒202的上端；图6(c)所示外筒201与内筒202上端平齐，下端设置成倒锥状(向内收缩)，且低于内筒202的下端；图6(d)所示外筒201与内筒202上端平齐，下端设置成锥状(向外扩张)，且低于内筒202的下端。

上述实施例中，如图2所示，可以在罐体10的侧壁上开设一便于对罐体10内部结构进行维修的人孔115。

上述实施例中，外筒201与罐体10内径的比值为0.3～0.7；外筒201、内筒202的高度与罐体10高度的比值为0.25～0.4；缓流板109的直径为罐体10的底部出口直径的3～6倍；缓流板109的位置不高于下封头103的顶端；绕丝管302的绕丝间隙不大于0.25mm。

本发明的使用过程如下：

首先，含油污水与气体以一定的压力和流速、按照8％～25％的体积配比，进入微细气泡发生器401，气体以微细气泡的形式弥散在含油污水中，微细气泡的粒径与污水中分散相油滴的粒径接近，进而完成了气液充分混合过程。“含油污水+微细气泡”均匀气液混合物通过位于罐体10上的入口管104贯穿进入罐体10内部，由于入口管104与外筒201相切，所以“含油污水+微细气泡”均匀气液混合物切向进入位于外筒201与内筒202之间的环形空间，在该环形空间内形成一个稳定的旋流分离区。油滴、微细气泡等较轻组分逐渐向内筒202外壁附近区域迁移，较重组分逐渐向外筒201内壁附近区域迁移。在该过程中，由于油滴和微小气泡之间的密度差异，微细气泡迁移速度和上浮速度较快，从而使二者接触的机会增加，通过二者不断的碰撞接触、粘附，形成油滴-微细气泡粘附体。部分油滴、微细气泡、油滴-微细气泡粘附体将沿着内筒202外壁附近区域慢慢上浮；较重的水相则沿着外筒201的内壁向下流动，经缓流板109缓流后从罐体10罐底部进入三通管105，之后，大部分出水通过排水管106流出，小部分出水进入回流水管线107。为了进一步增强气浮分离效果，利用另一微细气泡发生器401，向回流水中注入大量微细气泡，然后通过位于罐体10下部的均匀布气装置30将“回流水+微细气泡”均匀气液混合物均匀分布在罐体10内的下部区域。部分油滴及油滴-微细气泡粘附体在回流水所携带微细气泡的作用下，在内筒202下部或内部改变方向上浮。总的来看，含油污水来流中弥散的微细气泡和回流水中弥散的微细气泡为气浮作用的实现提供了有利条件，各单元互相配合共同完成旋流气浮过程。通过调整进入旋流气浮组合单元20的回流水量、注气量等操作参数，可以相应获得很高的分离净化效率。两个气浮分离区的油滴-微细气泡粘附体在罐体10内液面上部形成一个“富集油相+气泡浮渣”密集区，部分泡沫破裂后逸出的气体进入罐体10内的顶部气相空间。由于整个旋流气浮组合单元20密闭运行，罐体10内顶部气相空间的压力会从常压逐渐上升，“富集油相+气泡浮渣”在压力作用下经收油管108连续不断地被排出，通过管线排放到特定的污油回收装置中；顶部恶臭气体则收集统一处理排放。罐体10顶部采用压力排油，使得在整个紧凑型旋流气浮分离系统稳定运行的情况下，罐体10内的液位也相应保持稳定。甚至可以通过在收油管108下部排油流通面积的设计上进行相应的精细化设计，进一步抑制甚至消除罐体10内液位的波动。

虽然本发明所述的系统的能够适应较大流量，但仍然可以根据对处理效果要求的不同和工作流量需求的不同，采用将多个本发明所述的系统串联或并联的方式进行相应组合。图7示出了采用两个本发明所述系统串/并联工作方式：

串联时，前一个所述系统的排水管106出水口作为下一个系统的入水口，收油管108排出的油汇集到同一管线中，串联方式可以提高旋流气浮一体化含油污水处理系统的分离效果。

并联时，两个所述系统各自独立进行含油污水的净化处理，收油管108排出的油与排水管106排出的水分别汇集到同一管线中，并联方式可以进一步提高旋流气浮一体化含油污水处理系统的大流量适应能力。

本发明仅以上述实施例进行说明，各部件的结构、设置位置及其连接都是可以有所变化的。在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进或等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (7)

1.一种含油污水处理系统，其特征在于：它包括一罐体、一设置在所述罐体内部的旋流气浮组合单元、一个以上设置在所述罐体内部且位于所述旋流气浮组合单元下方的均匀布气装置和一布置在所述罐体外部的气液混合单元；

在所述罐体的侧壁紧固连接一入口管，在所述罐体的底部中心紧固连接一三通管，所述三通管的一个端口连接一排水管，所述三通管的另一端口连接一回流水管线；在所述罐体的顶部中心紧固连接一收油管；

所述旋流气浮组合单元包括一外筒和一同轴设置在所述外筒内部的内筒，所述外筒和内筒均两端敞口；所述外筒通过多个圆周衬板与所述罐体的内壁紧固连接；所述入口管沿切向进入位于所述外筒与所述内筒之间的环状间隙；所述外筒的上端设置成锥状，使所述外筒的上端开口呈向内收缩的趋势；

所述气液混合单元包括两微细气泡发生器，其中一所述微细气泡发生器的进口端连接一含油污水进口管，出口端连接位于所述罐体侧壁上的所述入口管；另一所述微细气泡发生器的进口端连接所述回流水管线，出口端连接所述均匀布气装置。

2.如权利要求1所述的一种含油污水处理系统，其特征在于：所述均匀布气装置包括一进液主管和多个垂直连接在所述进液主管两侧的绕丝管，每一所述绕丝管均与所述进液主管连通；所述进液主管连接另一所述微细气泡发生器的出口端。

3.如权利要求1或2所述的一种含油污水处理系统，其特征在于：在位于所述均匀布气装置与所述罐体的底部出口之间设置一缓流板。

4.如权利要求1或2所述的一种含油污水处理系统，其特征在于：在所述微细气泡发生器与所述入口管之间设置有一流量计；在所述收油管上设置有一阀门和一流量计；在所述排水管上设置有一阀门和一流量计；在所述回流水管线上设置有一阀门和一流量计；在所述回流水管线和含油污水进口管上分别设置一压力表；在所述罐体的顶部设置一压力表和一安全阀；在所述罐体上还设置有一液位计。

5.如权利要求1所述的一种含油污水处理系统，其特征在于：所述外筒的下端设置成锥状或倒锥状。

6.如权利要求1或2所述的一种含油污水处理系统，其特征在于：所述罐体由一圆筒状的筒体、一椭圆形上封头和一椭圆形下封头组合而成。

7.如权利要求1或2所述的一种含油污水处理系统，其特征在于：所述罐体的侧壁上设置有一人孔。