CN105621517A - 基于单罐双级旋流气浮装置进行含油污水处理的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于单罐双级旋流气浮装置进行含油污水处理的装置和方法，包括立式气浮罐、第一级气泡发生器、第二级气泡发生器和增压泵，立式气浮罐的中部设有隔板，隔板的上部设有第一级稳流筒、下部空间设有第二级稳流筒。将两级串联的旋流气浮工艺集成在一个立式气浮罐内，实现油/水的紧凑、高效化分离，分离后油相经排油管排入油回收系统，而达标水相则通过出水口排出。所用设备体积小、处理量大、运行稳定、分离效率高，可替代传统的隔油池+斜板分离器的处理工艺，对油田三相分离器出水或炼化企业电脱盐污水进行处理，可在石油、石化行业推广应用。

Description

基于单罐双级旋流气浮装置进行含油污水处理的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种含油污水处理技术，尤其涉及一种基于单罐双级旋流气浮装置进行含油污水处理的装置和方法。

背景技术

随着油田开采的不断深入，油田采出液含水量越来越高，含水量普遍达到80％～90％。由于含水量的不断增加，地面水处理设备越来越庞大，生产成本随之增加。同时受油价下降的影响，生产水的处理已经成为当前油田发展的瓶颈，如何高效的解决这一问题也已成为世界各大油田、水处理设备公司研究的重点。

目前，旋流气浮装置被广泛的应用在海上油田生产水处理、炼化企业电脱盐污水密闭处理工艺中，如2015年天津市振津石油天然气工程有限公司申请的中国专利《减压释放旋流气浮罐》、2015年江苏华达环境工程有限公司申请的中国专利《一种模块化旋流气浮过滤装置》、2015年中海石油(中国)有限公司天津分公司和天津滨海新区东一科技发展有限公司联合申请的《一种高效旋流气浮器》、2015年中海油研究总院申请的中国专利《一种含油污水处理系统》等。然而受到设备自身性能的影响，现场应用中大多采用两级串联的工艺，如：最早研发旋流气浮设备的挪威M-IEPCONAS公司，其产品在现场应用时大多采用两级串联；我国对旋流气浮设备研究较早的北京石油化工学院，在进行旋流气浮的相关现场实验时，也采用两级串联的工艺。采用两级串联运行时不仅造成设备的占地面积和成本投入大，还将导致设备的运行和维护量增加。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于单罐双级旋流气浮装置进行含油污水处理的装置和方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的基于单罐双级旋流气浮装置进行含油污水处理的装置，其较佳的具体实施方式是：

包括立式气浮罐、第一级气泡发生器、第二级气泡发生器和增压泵，所述立式气浮罐的中部设有隔板，所述隔板的上部空间设有第一级稳流筒，所述隔板的下部空间设有第二级稳流筒，所述第一级稳流筒上部设有第一级油相出口，所述第二级稳流筒上部设有第二级油相出口，所述立式气浮罐的上部空间在隔板上设有第一级水相出口，所述立式气浮罐的下部空间在底壁上设有第二级水相出口，所述立式气浮罐的上部空间在侧壁上设有第一级锥形喷嘴，所述立式气浮罐的下部空间在侧壁上设有第二级锥形喷嘴；

所述第一级水相出口通过所述增压泵与所述第二级气泡发生器的入口连接，所述第二级气泡发生器的出口与所述第二级锥形喷嘴连接；

所述第一级气泡发生器的入口为待分离液入口，所述第一级气泡发生器的出口与所述第一级锥形喷嘴连接；

所述第一级气泡发生器和第二级气泡发生器的中部分别设有注气口。

本发明的基于单罐双级旋流气浮装置进行含油污水处理的方法，在上述的装置中完成两级串联的旋流气浮工艺，包括步骤：

待处理污水通过气泡发生器注气后的溶气含油污水通过锥形喷嘴自切向入口流入立式气浮罐，在各级稳流筒和立式气浮罐间形成的环形间隙处完成气泡和油滴的黏附作用，而在各级稳流筒底部以下区域完成气浮分离过程，分离后油相经排油口排入油回收系统，而达标水相则通过第二级出水口排出。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施将提供的基于单罐双级旋流气浮装置进行含油污水处理的装置和方法，由于在单罐双级旋流气浮装置内完成两级串联的旋流气浮工艺，可以实现含油污水的高效、廉价处理，可广泛应于油田生产水处理、炼化企业电脱盐污水的密闭化处理等领域。

附图说明

图1为本发明实施例提供的基于单罐双级旋流气浮装置进行含油污水处理的装置和方法的示意图。

图中：

N1-待分离液入口、N2-注气口、N3-第一级油相出口、N4-第一级水相出口、N5-第二级油相出口、N6-第二级水相出口、1-立式气浮罐、2-第一级气泡发生器、3-第二级气泡发生器、4-第一级稳流筒、5-第二级稳流筒、6-增压泵、7-第一级锥形喷嘴、8-第二级锥形喷嘴。

具体实施方式

下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。

本发明的基于单罐双级旋流气浮装置进行含油污水处理的装置，其较佳的具体实施方式是：

包括立式气浮罐、第一级气泡发生器、第二级气泡发生器和增压泵，所述立式气浮罐的中部设有隔板，所述隔板的上部空间设有第一级稳流筒，所述隔板的下部空间设有第二级稳流筒，所述第一级稳流筒上部设有第一级油相出口，所述第二级稳流筒上部设有第二级油相出口，所述立式气浮罐的上部空间在隔板上设有第一级水相出口，所述立式气浮罐的下部空间在底壁上设有第二级水相出口，所述立式气浮罐的上部空间在侧壁上设有第一级锥形喷嘴，所述立式气浮罐的下部空间在侧壁上设有第二级锥形喷嘴；

所述第一级水相出口通过所述增压泵与所述第二级气泡发生器的入口连接，所述第二级气泡发生器的出口与所述第二级锥形喷嘴连接；

所述第一级气泡发生器的入口为待分离液入口，所述第一级气泡发生器的出口与所述第一级锥形喷嘴连接；

所述第一级气泡发生器和第二级气泡发生器的中部分别设有注气口。

所述第一级锥形喷嘴和第二级锥形喷嘴为锥形。

所述第一级锥形喷嘴和第二级锥形喷嘴上部分别与所述第一级稳流筒和第二级稳流筒的顶部平齐。

本发明的基于单罐双级旋流气浮装置进行含油污水处理的方法，其较佳的具体实施方式是：

在上述的装置中完成两级串联的旋流气浮工艺，包括步骤：

待处理污水通过气泡发生器注气后的溶气含油污水通过锥形喷嘴自切向入口流入立式气浮罐，在各级稳流筒和立式气浮罐间形成的环形间隙处完成气泡和油滴的黏附作用，而在各级稳流筒底部以下区域完成气浮分离过程，分离后油相经排油口排入油回收系统，而达标水相则通过第二级出水口排出。

第一级水出口增压后，先经微气泡发生器注气后再由锥形喷嘴自切向流入第二级，各级旋流气浮能独立运行。

含油污水先经微气泡发生器注气，再由锥形喷嘴自切向流入立式气浮罐。

溶气含油污水在各级稳流筒和立式气浮罐间形成的环形间隙内完成气泡和油滴的黏附作用。

第一级稳流筒底部和立式气浮罐隔板之间的区域为第一级气浮分离区。

第二级稳流筒底部和立式气浮罐底之间的区域为第二级气浮分离区。

本发明可以实现含油污水的高效、廉价处理，可广泛应于油田生产水处理、炼化企业电脱盐污水的密闭化处理等领域。

本发明采用在单个立式气浮罐内实现两级串联旋流气浮的工艺进行含油污水高效处理，大大降低了设备的体积和制造成本。串联的两级旋流气浮间设有增压泵，从而保证各级旋流气浮可以独立运行。另外，采用该方法进行含油污水处理时不需添加任何药剂，设备的运行成本低，能效比高。因此本发明从根本上解决了现有旋流气浮装置需要两级串联运行而带来的占地面积和制造成本高的缺点，具有较大的推广价值。

本发明具有以下优点：

(1)两级旋流气浮独立运行，可调性好；

两级旋流气浮间加有增压泵，因此不仅可以保证第一级旋流气浮在低压下进行工作，确保溶解气完全释放；而且，增压后进入第二级旋流气浮前污水易于溶解更多的气体。因此，在同一个立式气浮罐内运行的两级旋流气浮的运行参数各自独立，可调性好。

(2)结构紧凑，处理量大；

较常规两级串联的旋流气浮工艺而言，在同一个立式气浮罐内进行两级串联的旋流气浮工艺，其总占地面积大大降低，因此结构紧凑。处理量为200m³/h时，本发明的装置占地面积不到10m²。

(3)运行过程密闭化，无异味散发；

旋流气浮工艺在低压容器内完成，整个流程均处于密闭化状态。利用该方法处理炼化企业污水时，污水处理过程完全密闭，因此不会向外散发异味。

(4)无堵塞，无需反冲洗；

全部流程没有过滤单元，且流量最大的水相出口均设在各级的最底部，密度较大的泥砂势必同水相一同流出，因此设备运行过程中不会发生堵塞，无需进行反冲洗操作。

在实际操作中，所述的基于一种基于单罐双级旋流气浮装置进行含油污水处理的装置和方法与不同分离装置组合时至少有如下两种用途：

(1)油田生产水处理；

针对海上油田和小断块油田，将该设备直接安装在三相分离器水相出口，对生产水进行处理。对于外排水没有悬浮物含量要求的，处理后达标水相直接外排；当外排水对悬浮物含量有要求时，则可在其水出口增加悬浮物去除用的核桃壳过滤设备。设备运行过程中无需添加药剂，因此降低了油田生产水处理的成本。

(2)炼化企业电脱盐污水处理；

受油品劣质化的影响，炼化企业电脱盐污水中含油量居高不下。利用该装置占地面积小，处理效率高的特点，在占用很小空间的情况下解决电脱盐污水含油量高的问题，不仅可以避免电脱盐污水对污水处理厂生化系统的影响，还可以对油相进行回收利用。

上述的含油污水处理装置和方法对含油量低于1000mg/L的含油污水分离效果较好。操作时，温度控制在10～100℃，入口压力不大于0.6Mpa，处理量和转鼓转速需要进行合理匹配，两级水力停留时间不大于8min。

具体实施例：

如图1所示，本发明所提供的单罐双级旋流气浮装置进行含油污水处理的装置和方法包括有待分离液入口N1、注气口N2、第一级油相出口N3、第一级水相出口N4、第二级油相出口N5、第二级水相出口N6、立式气浮罐1、第一级气泡发生器2、第二级气泡发生器3、第一级稳流筒4、第二级稳流筒5、增压泵6、第一级锥形喷嘴7、第二级锥形喷嘴8，立式气浮罐中间设有隔板，隔板中心设有第一级水相出口。第一级排油管位于罐体顶部，排油管的起始端与第一级稳流筒顶端平齐。第一级锥形喷嘴的上边缘与第一级稳流筒顶部边缘平齐，喷嘴内壁与立式气浮罐内壁保持相切。第一级水相出口从立式气浮罐的中部引出，并与增压泵连接。第二级排油管自罐体中间引入，排油管的起始端与第二级稳流筒顶部平齐，其水相出口设在立式气浮罐底部。

本发明操作过程简单介绍如下：带有一定压力的入口污水经第一级气泡发生器注气后经第一级锥形喷嘴沿切向流入立式气浮罐，含有溶解气的污水在喷嘴出口位置减压释气，气泡和油滴在稳流筒和立式气浮罐间形成的环形区域相互作用，形成气泡油滴的粘附体。在稳流筒下部，密度相对较小的气泡油滴粘附体在离心力作用下向罐中心汇聚、上浮，完成气浮作用，上浮的气泡油滴粘附体在稳流筒中聚集，并自排油管排出。自第一级出水口排出的水相经增压泵增压后，再一次进行旋流气浮作用，以充分完成油水的分离，分离后油相进入油回收系统，而达标水相则直接外排。

本发明稳定运行时只需要保证各气泡发生器的注气量和入口流量在一定比例范围内、保持各级液位在稳流筒顶端附近、保持各级气泡发生器和立式气浮罐间的压差即可，无需调整，因此操作方便、稳定性能好、效率高。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种基于单罐双级旋流气浮装置进行含油污水处理的装置，其特征在于，包括立式气浮罐(1)、第一级气泡发生器(2)、第二级气泡发生器(3)和增压泵(6)，所述立式气浮罐(1)的中部设有隔板，所述隔板的上部空间设有第一级稳流筒(4)，所述隔板的下部空间设有第二级稳流筒(5)，所述第一级稳流筒(4)上部设有第一级油相出口(N3)，所述第二级稳流筒(5)上部设有第二级油相出口(N5)，所述立式气浮罐(1)的上部空间在隔板上设有第一级水相出口(N4)，所述立式气浮罐(1)的下部空间在底壁上设有第二级水相出口(N6)，所述立式气浮罐(1)的上部空间在侧壁上设有第一级锥形喷嘴(7)，所述立式气浮罐(1)的下部空间在侧壁上设有第二级锥形喷嘴(8)；

所述第一级水相出口(N4)通过所述增压泵(6)与所述第二级气泡发生器(3)的入口连接，所述第二级气泡发生器(3)的出口与所述第二级锥形喷嘴(8)连接；

所述第一级气泡发生器(2)的入口为待分离液入口(N1)，所述第一级气泡发生器(2)的出口与所述第一级锥形喷嘴(7)连接；

所述第一级气泡发生器(2)和第二级气泡发生器(3)的中部分别设有注气口(N2)。

2.根据权利要求1所述的基于单罐双级旋流气浮装置进行含油污水处理的装置和方法，其特征在于，所述第一级锥形喷嘴(7)和第二级锥形喷嘴(8)为锥形。

3.根据权利要求2所述的基于单罐双级旋流气浮装置进行含油污水处理的装置和方法，其特征在于，所述第一级锥形喷嘴(7)和第二级锥形喷嘴(8)上部分别与所述第一级稳流筒(4)和第二级稳流筒(5)的顶部平齐。

4.一种基于单罐双级旋流气浮装置进行含油污水处理的方法，其特征在于，在权利要求1、2或3所述的装置中完成两级串联的旋流气浮工艺，包括步骤：

待处理污水通过气泡发生器注气后的溶气含油污水通过锥形喷嘴自切向入口流入立式气浮罐，在各级稳流筒和立式气浮罐间形成的环形间隙处完成气泡和油滴的黏附作用，而在各级稳流筒底部以下区域完成气浮分离过程，分离后油相经排油口排入油回收系统，而达标水相则通过第二级出水口排出。

5.根据权利要求4所述的基于单罐双级旋流气浮装置进行含油污水处理的方法，其特征在于，第一级水出口增压后，先经微气泡发生器注气后再由锥形喷嘴自切向流入第二级，各级旋流气浮能独立运行。

6.根据权利要求5所述的基于单罐双级旋流气浮装置进行含油污水处理的方法，其特征在于，含油污水先经微气泡发生器注气，再由锥形喷嘴自切向流入立式气浮罐。

7.根据权利要求6所述的基于单罐双级旋流气浮装置进行含油污水处理的装置和方法，其特征在于，溶气含油污水在各级稳流筒和立式气浮罐间形成的环形间隙内完成气泡和油滴的黏附作用。

8.根据权利要求7所述的基于单罐双级旋流气浮装置进行含油污水处理的方法，其特征在于，第一级稳流筒底部和立式气浮罐隔板之间的区域为第一级气浮分离区。

9.根据权利要求8所述的基于单罐双级旋流气浮装置进行含油污水处理的方法，其特征在于，第二级稳流筒底部和立式气浮罐底之间的区域为第二级气浮分离区。