CN106746048A - 一种高效的含油污水处理装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高效的含油污水处理方法，待处理的含油污水加压后送入电絮凝池，产生多核羟基络合物、氢氧化物絮状物及氢气气泡；向电解后的含油污水加入溶气水，使多核羟基络合物吸附污水中的絮状物、泥沙颗粒及大颗粒油滴；使溶气水中的微气泡和氢气气泡包裹油滴及泥沙颗粒；旋流分离除去絮状物、较大泥沙颗粒及油滴；处理后的污水在满水低压状态下进行气浮分离，除去剩余的多核羟基络合物‑油滴、氢氧化物絮状物‑悬浮颗粒、微气泡‑油滴及泥沙杂质，得到净水。本发明可同时除去污水中的油滴、泥砂、胶体、溶解性有机物及重金属离子，还可杀灭水中细菌和病毒，不需添加化学试剂，处理后水质稳定达标。
Description
技术领域
本发明涉及一种高效的含油污水处理装置及方法，具体涉及一种包含电絮凝、水力旋流、气浮的多过程油田污水处理技术。
背景技术
目前，我国陆上油田基本采用注水开发式，即向地层注入高压水驱动原油使其从油井中被开采出来，采出污水中主要包含分散油及浮油、泥砂颗粒、胶体、溶解性有机物、重金属离子等杂质。传统的含油污水处理方法(重力沉降法、混凝除油法、粗粒化法、气浮法、离心沉降法等)存在很多不足，如不能同时处理多种杂质，处理过程耗时长，处理设备体积大、占地面积大，在此基础上很多组合式含油污水处理方法应运而生。
电解絮凝是指在电流的作用下，电解具有一定活泼性的金属，在废水中持续产生金属阳离子，并且通过水解、聚合，产生多核羟基络合物和氢氧化物，作为絮凝剂对污染物进行凝聚。电絮凝技术设备简单、投资费用低、不会产生二次污染，可有效的析出污水中的油滴、胶体、重金属离子等杂质，还可杀灭水中细菌和病毒。
水力旋流是基于水和油的密度差异，在离心力所用下，使油向水力旋流产生的旋涡中心迁移。水力旋流处理效率高，但是它不能有效地除去污水中被油类包裹的固体，也不适用于捕获小颗粒油滴，因而气浮一般作为水力旋流的下一级处理，旋流气浮组合在研究中备受青睐。
现有的旋流气浮方法也存在诸多缺陷：
部分旋流气浮需采用加药处理，使油滴在水中凝结成絮状，但加药处理会导致运行费用高和二次污染等问题，其实用性远不如电絮凝；
水力旋流过程需要污水在罐体内高速旋流，而气浮过程需要污水处于相对静止的状态，利用微气泡本身的浮力将油颗粒带出水面，在同一罐体内保证流体高速旋流与静态气浮分离相互矛盾；
很多设计方法采用罐体底部加气的方式，会严重影响分离器的沉降效果，且加气装置离出水口过近，易导致微气泡直接排出罐体；
目前含油污水日处理量都比较大，相应旋流分离处理设备的处理量较小，为满足处理量需求通常需要好多相同设备并联，造成总体处理装置体积庞大，而满足处理量的单个分离罐罐体直径都很大，无法保证含油污水的旋流速度，不能满足分离指标。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种将“电絮凝、水力旋流、气浮”三种工艺集于一体的处理方法；同时提供一种结构简单、体积较小的高效污水处理装置，该装置能够同时完成电絮凝、水利旋流及气浮三种污水处理过程，以解决现有设计方案中容易造成二次污染、水力旋流速度低、停留时间短以及微气泡分布不均匀等技术问题。
本发明的技术解决方案是提供一种高效的含油污水处理方法，包括以下步骤：
1)提升泵抽出含油污水；
2)待处理的含油污水加压后送入电絮凝池，采用直流电源电解含油污水，产生多核羟基络合物、氢氧化物絮状物与氢气气泡；用多核羟基络合物吸附油滴及溶解性有机物；
3)向电解后的含油污水加入溶气水，使多核羟基络合物吸附污水中的絮状物、泥沙颗粒及大颗粒油滴；使溶气水中的微气泡和氢气气泡包裹油滴及泥沙颗粒；
4)旋流分离除去絮状物、较大泥沙颗粒及油滴；
5)步骤3)处理后的污水在满水低压状态下进行气浮分离，除去剩余的多核羟基络合物-油滴、氢氧化物絮状物-悬浮颗粒、微气泡-油滴及泥沙杂质，得到净水。
本发明还提供一种高效的含油污水处理装置，其特别之处在于：包括电絮凝池、水力旋流筒体和气浮筒体；
上述气浮筒体的上端安装上封头，上述上封头上设置排油口；上述气浮筒体的下端安装下封头，上述下封头设置排污口和出水口；上述气浮筒体上设置进溶气水口；气浮筒体内部设置有布溶气水管；该布溶气水管与上述进溶气水口连接；
上述水力旋流筒体安装于气浮筒体内，水力旋流筒体下端连接收缩管，收缩管与上述排污口连通；水力旋流筒体上端开口，且与气浮筒体上封头有距离；水力旋流筒体上设置有切向入水口；
上述电絮凝池贯穿气浮筒体，上述电絮凝池的出水口与水力旋流筒体上的切向入水口连通，电絮凝池的进水口用于进污水。
上述水力旋流筒体为内筒内旋式，含油污水与部分溶气水混合，连同电絮凝产生的氢气气泡，进入内筒体进行旋流；水利旋流将增大微气泡、多核羟基络合物、氢氧化物与油滴的接触机率；水力旋流分离效率高，可基本除去污水中较大的油滴、泥砂颗粒。
上述气浮，发生在罐体的外筒体，所选气浮筒体容积远大于水利旋流筒体，且处于满水低压状态，有利于前两级工艺生成的多核羟基络合物-油滴、氢氧化物-油滴、微气泡-油滴及胶体、泥砂等杂质的净化分离。
优选的，上述电絮凝池包括壳体、正电极板和负电极板，上述正电极板和负电极板可拆卸的设置于壳体内部，上述电絮凝池包括正电极板和负电极板，上述正电极板和负电极板垂直于进水方向排布，相邻极板间距约为25～35mm，极板厚度不小于5mm。直流电源正、负极与正、负电极板依次连接，由于电解需消耗正电极板，在负电极板表面附着重金属，故可定期切换直流电源正负极方向。正电极板产生多核羟基络合物的链式结构，具有网捕、架桥作用，吸附性能高于普通的化学絮凝剂生成的氢氧化物的吸附性能，可以有效吸附水中的油滴、溶解性有机物，且絮体密实，不会发生回溶。负电极板发生还原反应，可除去水中重金属离子，同时产生氢气。
优选的，上述正电极板和负电极板为铝板。
优选的，上述絮凝池的壳体为长方体形状。
优选的，上述水力旋流筒体的上端为向上5°的扩口结构。
优选的，上述布溶气水管上具有均匀的开孔。
为了保证含油污水高速旋流，上述水力旋流筒体上设置有多个切向入水口，电絮凝池的数量与切向入水口的数量对应。
上述收缩管为锥形收缩管。
为了便于设备的维修和清洗，在气浮筒体上设置有视镜和人孔；
为了避免出水口吸入泥沙颗粒，上述排污口设置于下封头中心位置，上述出水口的水平位置高于下封头的水平位置，且出水口与排污口保持一定距离。
本发明的有益效果是：
1、将“电絮凝、水力旋流、气浮”工艺集于一体，三种技术优势互补，可同时除去污水中的油滴、泥砂、胶体、溶解性有机物及重金属离子，还可杀灭水中细菌和病毒，不需添加化学试剂，处理后水质稳定达标。
2、内筒旋流、外筒气浮的工艺，在节省空间的同时保证了含油污水的旋流速度和微气泡停留时间；同时使用CFD仿真，优化内气浮筒体、布溶气水管位置等设计参数，提高气浮分离效果。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图；
图2是本发明装置的主视图；
图3是本发明装置的俯视局部剖视图；
图4是本发明装置的左视结构示意图；
图5是本发明CFD仿真得到油水分离效果图；
图6是本发明CFD仿真得到微气泡轨迹图。
图中：
1—出油口，2—进溶气水口，3—进污水口，4—排污口，5—出水口，6—视镜，7—人孔，8—电絮凝池，9—电极板，10—上封头，11—水力旋流筒体，12—气浮筒体，13—锥形收缩管，14—下封头，15—排污管，16—进水管，17—布溶气水管。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明，涉及到本发明对含油污水处理方法的创新性，均属于本发明的保护范围之内。
如图1所示，含油污水由提升泵抽出，加压后送入电絮凝池8，由电极板9对污水进行电解，产生络合物吸附油滴；含絮状络合物的污水流入水力旋流筒体11，进行旋流分离，并除去水中的絮状物及大颗粒油滴；初步分离后的污水进入气浮筒体12，进行气浮分离。本方法可有效除去含油污水中的油滴、泥砂、胶体、溶解性有机物及重金属离子等杂质，最终得到净水。
如图2和图3所示，电絮凝池8为长方体形状，安装在气浮筒体12两侧进污水口3位置，反应池的出口通过进水管16与水力旋流筒体连通。作为优选，正电极板和负电极板均采用铝板，沿进水方向竖直排布，相邻极板间距约为25～35mm，极板厚度不小于5mm。
如图4所述，含絮体的污水进入内筒即水力旋流筒体，水力旋流筒体11安装在反应罐即气浮筒体中间位置，内筒上端开口，且距离罐体顶部出油口1有一定距离；筒体采用向上有5°扩口的圆台形状，筒体下侧设有两个切向入水口；内筒下端连接锥形收缩管13，最终连通罐体底部排污口4。
污水中较大泥砂颗粒可由排污管15直接排入排污口4，定期打开罐体底部的排污口。由于水力旋流筒体11直径较小，且由两个进水管16切向进入，可保证含油污水高速旋流，旋流产生离心力使带油滴的絮体向旋涡中心迁移，最终上浮至上封头10位置，通过出油口1排出。
初步分离后的污水进入气浮筒体12。气浮筒体为圆柱形，上端安装上封头10，上封头中心位置留有排油口1；气浮筒体中间安装布溶气水管17，在管道上方均匀开孔；气浮筒体下端安装下封头14，下封头中心位置留有排污口4，并与内筒排污管15汇合后排出，下封头设有出水口5。
电絮凝作用产生的多羟基络合物与微气泡可有效吸收油滴、胶体颗粒等杂质，并利用浮力将其带入上封头10顶部，由出油口1排出罐体；进入外筒的泥砂颗粒也会沉降至罐体底部，由排污口4排出。处理后的水由底部出水口5流出，出水口5与排污口4保持一定距离，以避免其吸入泥砂颗粒。
本发明实施例所述罐体的气浮筒体12上开设有视镜6、人孔7，便于设备维修与清洗。所有与外部连通的结构管均留有法兰，便于接入处理水的管路系统。
Claims (10)
1.一种高效的含油污水处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)待处理的含油污水加压后送入电絮凝池，采用直流电源电解含油污水，产生多核羟基络合物、氢氧化物絮状物及氢气气泡；用多核羟基络合物吸附油滴及溶解性有机物；
2)向电解后的含油污水加入溶气水，使多核羟基络合物吸附污水中的絮状物、泥沙颗粒及大颗粒油滴；使溶气水中的微气泡和氢气气泡包裹油滴及泥沙颗粒；
3)旋流分离除去絮状物、较大泥沙颗粒及油滴；
4)步骤3)处理后的污水在满水低压状态下进行气浮分离，除去剩余的多核羟基络合物-油滴、氢氧化物絮状物-悬浮颗粒、微气泡-油滴及泥沙杂质，得到净水。
2.一种高效的含油污水处理装置，其特征在于：包括电絮凝池、水力旋流筒体和气浮筒体；
所述气浮筒体的上端安装上封头，所述上封头上设置排油口；所述气浮筒体的下端安装下封头，所述下封头设置排污口和出水口；所述气浮筒体上设置进溶气水口；气浮筒体内部设置有布溶气水管；所述布溶气水管与所述进溶气水口连接；
所述水力旋流筒体安装于气浮筒体内，水力旋流筒体下端连接收缩管，收缩管与所述排污口连通；水力旋流筒体上端开口，且与气浮筒体上封头有距离；水力旋流筒体上对称设置有切向入水口；
所述电絮凝池贯穿气浮筒体，所述电絮凝池的出水口与水力旋流筒体上的切向入水口连通，电絮凝池的进水口用于进污水。
3.根据权利要求2所述的高效的含油污水处理装置，其特征在于：所述电絮凝池包括壳体、正电极板和负电极板，所述正电极板和负电极板可拆卸的设置于壳体内部，所述正电极板和负电极板垂直于进水方向排布，相邻极板间距约为25～35mm，极板厚度不小于5mm。
4.根据权利要求3所述的高效的含油污水处理装置，其特征在于：所述正电极板和负电极板为铝板。
5.根据权利要求3所述的高效的含油污水处理装置，其特征在于：所述电絮凝池为长方体形状。
6.根据权利要求2所述的高效的含油污水处理装置，其特征在于：所述水力旋流筒体的上端为向上5°的扩口结构。
7.根据权利要求2所述的高效的含油污水处理装置，其特征在于：所述布溶气水管上具有均匀的开孔。
8.根据权利要求2所述的高效的含油污水处理装置，其特征在于：所述水力旋流筒体上对称设置有多个切向入水口，所述电絮凝池的数量与切向入水口的数量对应。
9.根据权利要求2所述的高效的含油污水处理装置，其特征在于：所述收缩管为锥形收缩管。
10.根据权利要求2所述的高效的含油污水处理装置，其特征在于：所述气浮筒体上设置有视镜和人孔；所述排污口设置于下封头中心位置，所述出水口的水平位置高于下封头的水平位置。
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2016
- 2016-12-15 CN CN201611161967.3A patent/CN106746048A/zh active Pending
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