CN107963693A - 一种带自动调节功能的含油污水处理装置 - Google Patents

一种带自动调节功能的含油污水处理装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种含油污水处理装置，污水处理领域。含油污水处理装置一般性地可包括壳体、进出管路、分离装置和控制单元。壳体由圆柱外筒、上封头和下封头组成。进出管路由含油污水入口管、一级溢流管、二级溢流管和出口管组成。分离装置包括圆柱内筒和设于圆柱外筒和旋流导板，旋流导板固定于圆柱外筒的内壁的上部。控制单元与气液混合器相连，根据含油率对气液混合器进行调节，以调节进入到圆柱外筒内部的污水的气液体积比。本发明的污水处理装置采用控制单元，根据经处理后的含油污水的含油率对气液混合器进行调节，以调节气液体积比。对处理流量及其内含油、含气量波动的适应性较强，具有较大的操作弹性。

Description

一种带自动调节功能的含油污水处理装置
技术领域
本发明涉及污水处理领域，特别是涉及一种带自动调节功能的含油污水处理装置。
背景技术
随着油田持续开采，油田采出液含水量逐渐增大，污水处理成本在生产成本中占据的比例越来越大，出于环境保护的需要和油田渗透率的限制，污水排放标准和回注要求越来越严苛，这些对污水处理装置的处理能力和处理效果提出更高的要求。此外，对于海上油田和部分陆上油田，由于空间的局限性需要污水处理系统流程简单、装置紧凑。
为了克服传统气浮和旋流的缺点，进一步强化气浮法的油水分离效果，近年来不少研究人员甚至是相关水处理设备生产厂家都提出了将气浮分离技术与旋流分离技术相结合的观点，取得了一些实质性的研究成果。如挪威Epcon公司的紧凑型气浮装置(CFU)、美国CETCO公司的英国Cyclotech公司的DeepSweep、英国Opus Maxim公司的紧凑型气浮装置、德国Siemens公司的VorSep、法国Veolia Water Solutions&Technologies(VWS)Westgarth公司的Cophase等产品都属于此类。
由于在采油过程中产生的含油污水的含油率不同，净化后的污水中的含油率也会随着变化，因此，有必要研制出一种能根据含油率自动调节的含油污水处理装置来满足国内现状的需要。
发明内容
本发明的一个目的是要解决现有含油污水处理装置占地空间大，效率低的问题，提供一种带自动调节功能的含油污水处理装置。
特别地，本发明提供了一种带自动调节功能的含油污水处理装置，用于实现油水分离，包括：
壳体，由圆柱外筒、上封头和下封头组成；
进出管路，由含油污水入口管、一级溢流管、二级溢流管和出口管组成；
其中，所述含油污水入口管水平通入所述圆柱外筒的上半部，所述含油污水入口管与气液混合泵相连，所述气液混合泵的入口与一气液混合器相连；所述一级溢流管位于所述上封头的中心位置，所述二级溢流管与所述一级溢流管同轴且管径小于所述一级溢流管，所述出口管位于所述下封头的中心位置，其分别连接排水管和排沙管，所述排水管处设有一用于检测经处理后的含油污水的含油率的污水含油率检测装置；
分离装置，包括与所述圆柱外筒同轴的圆柱内筒和设于所述圆柱外筒和所述圆柱内筒之间的螺旋上倾的旋流导板，所述旋流导板固定于所述圆柱外筒的内壁的上部；
其中，所述二级溢流管与所述圆柱内筒相连通，所述圆柱内筒的底部设有环状的隔板，所述隔板由内向外向下倾斜且上边缘与所述圆柱内筒的下边缘连接；
控制单元，与所述气液混合器相连，根据所述含油率对所述气液混合器进行调节，以调节进入到所述圆柱外筒内部的污水的气液体积比。
进一步地，所述气液体积比为0.1-0.2。
进一步地，所述污水含油率检测装置采用即重法、红光光度法、紫外分光光度法或比色法对所述含油污水进行检测。
进一步地，所述旋流导板的螺旋升角为5°-15°。
进一步地，所述旋流导板与所述圆柱外筒的相交线在水平面上投影的圆周角为210°-330°。
进一步地，所述旋流导板与所述圆柱内筒之间的间距为所述圆柱内筒与所述圆柱外筒的内径差的0.2-0.35倍。
进一步地，所述圆柱外筒的内腔底部设有十字型止旋板，所述十字型止旋板由两块交叉垂直的坚直板状体构成，其横截面呈十字形；
其中，所述十字型止旋板与所述出口管相连通，所述十字型止旋板顶部设有锥形板。
进一步地，所述十字型止旋板宽度不小于所述锥形板底部圆周直径，厚度小于0.2倍所述出口管内径。
进一步地，所述上封头和所述下封头均通过螺栓固定于所述圆柱外筒处。
本发明的污水处理装置由于采用控制单元，根据经处理后的含油污水的含油率对气液混合器进行调节，以调节进入到圆柱外筒内部的污水的气液体积比。对处理流量及其内含油、含气量波动的适应性较强，具有较大的操作弹性。
进一步地，本发明的带自动调节功能的含油污水处理装置，由于其内筒顶部封闭，可避免旋流分离区污水由上部进入浮选区而冲击上浮的油滴气泡。内筒和隔板将内部区域分隔成上部旋流预分离区和下部二次浮选区，可以使含油污水在二个筒体内经过旋流预分离和二次浮边两次除油，克服了二次旋流气浮除油中装置空间利用率低和气泡利用率低等问题。
进一步地，本发明的底部锥形板和十字形防涡板结构可以起到加深二次浮边的除油深度，减少底流口含油、含气率的作用；底部锥形板结构可减缓二次浮选区旋流强度衰减、引导气泡油滴上浮，避免了大量气泡油滴流向底流口。
根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1是根据本发明一个实施例的带自动调节功能的含油污水处理装置的示意性装置图。
图中的附图标记为：
1-壳体，11-上封头，12-圆柱外筒，13-下封头，21-含油污水入口管，23-一级溢流管，24-二级溢流管，25-出口管，251-排水管，252-排沙管，3-分离装置，31-圆柱内筒，32-旋流导板，41-十字型止旋板，42-锥形板，51-气液混合泵，52-气液混合器，6-污水含油率检测装置，7-隔板。
具体实施方式
图1是根据本发明一个实施例的带自动调节功能的含油污水处理装置的示意性装置图。如图1所示，含油污水处理装置一般性地可包括壳体1、进出管路、分离装置3和控制单元(图中未示出)。壳体1由圆柱外筒12、上封头11和下封头13组成。进出管路，由含油污水入口管21、一级溢流管23、二级溢流管24和出口管25组成；其中，含油污水入口管21水平通入圆柱外筒12的上半部，含油污水入口管21与气液混合泵51相连，气液混合泵51的入口与一气液混合器52相连；一级溢流管23位于上封头11的中心位置，二级溢流管24与一级溢流管23同轴且管径小于一级溢流管23，出口管25位于下封头13的中心位置，其分别连接排水管251和排沙管252，排水管251处设有一用于检测经处理后的含油污水的含油率的污水含油率检测装置6。分离装置3，包括与圆柱外筒12同轴的圆柱内筒31和设于圆柱外筒12和圆柱内筒31之间的螺旋上倾的旋流导板32，旋流导板32固定于圆柱外筒12的内壁的上部；其中，二级溢流管24与圆柱内筒31相连通，圆柱内筒31的底部设有环状的隔板7，隔板7由内向外向下倾斜且上边缘与圆柱内筒31的下边缘连接。控制单元，与气液混合器52相连，根据含油率对气液混合器52进行调节，以调节进入到圆柱外筒12内部的污水的气液体积比。
本发明的污水处理装置由于采用控制单元，根据经处理后的含油污水的含油率对气液混合器52进行调节，以调节进入到圆柱外筒12内部的污水的气液体积比。对处理流量及其内含油、含气量波动的适应性较强，具有较大的操作弹性。
本发明的含油污水处理装置，由于其圆柱内筒31顶部封闭，可避免旋流分离区污水由上部进入浮选区而冲击上浮的油滴气泡。圆柱内筒31和隔板7将内部区域分隔成上部旋流预分离区和下部二次浮选区，可以使含油污水在二个筒体内经过旋流预分离和二次浮边两次除油，克服了二次旋流气浮除油中装置空间利用率低和气泡利用率低等问题。
圆柱外筒12内分为旋流预分离区和二次浮选区。旋流预分离区为圆柱外筒12上部与圆柱内筒31和隔板7之间的环形部分。该区域利用含油污水入口管21和旋流导板32的起旋作用使含气泡污水形成旋流场，实现初步除油和油滴气泡碰撞粘附。二次浮选区为圆柱外筒12下部、隔板7所围成的区域，该区域主要进行弱旋流浮边过程，浮选除油效果决定了装置处理污水的深度。
旋流导板32在整个装置中的作用主要为：减弱旋流强度的衰减；实现装置周向上均匀布水布气；上旋设计可引导污水向上旋流，促进气泡油滴从水中初步分离，增加旋流预分离区的除油深度。
隔板7一方面可以减弱旋流预分离区I的污水对下部二次浮选区的冲击，保证底部弱旋流场中油流强度较小，另一方面可截留上浮的气泡油滴，使气泡油滴粘附后经圆柱内筒31上浮溢流出，防止粘附体进入旋流预分离区I发生粘附破裂。
在本发明中，气液体积比为0.1-0.2。污水含油率检测装置6可以采用即重法、红光光度法、紫外分光光度法或比色法对含油污水进行检测。
在本发明的一实施例中，旋流导板32的螺旋升角为5°-15°。旋流导板32与圆柱外筒12的相交线在水平面上投影的圆周角为210°-330°。旋流导板32与圆柱内筒31之间的间距为圆柱内筒31与圆柱外筒12的内径差的0.2-0.35倍。
圆柱外筒12的内腔底部还可以设有十字型止旋板41，十字型止旋板41由两块交叉垂直的坚直板状体构成，其横截面呈十字形；其中，十字型止旋板41与出口管25相连通，十字型止旋板41顶部设有锥形板42。进一步地，十字型止旋板41宽度不小于锥形板42底部圆周直径，厚度小于0.2倍出口管25内径。
本发明的底部锥形板42和十字形防涡板结构可以起到加深二次浮边的除油深度，减少底流口含油、含气率的作用；底部锥形板42结构可减缓二次浮选区旋流强度衰减、引导气泡油滴上浮，避免了大量气泡油滴流向底流口。
为了方便维修，上封头11和下封头13均通过螺栓固定于圆柱外筒12处。
在本发明的另一实施例中，气泡分布器下方设有一缓流板，用于防止涡流对气泡环境产生不良影响。
本发明的工作流程如下：
含油污水经含油污水入口管21切向进入，在旋流导板32的导流作用下向上旋流运动，控制离心力口速度在8～12倍的重力加速度为宜。在旋流场中，气泡、油滴和水产生有序地径向运动，水在离心力作用下向圆柱外筒12壁面移动，油滴和气泡在向心作用力下向位于中心运移。其中，大粒径的油滴和气泡可以在向中心运移的过程中上浮至液面:部分粒径较小不足以上浮的油滴气泡在旋流场中运移至内筒外壁附近，形成油滴气泡高密度区域，发生油滴-油滴或油滴-气泡的聚并后上浮至液面，经二级溢流管24排出，实现油滴和气泡从水中分离；一部分粒径较小的油滴与气泡碰撞并成功粘附后，在气泡携带作用下也可以上浮至液面从污水中分离。未分离出的小粒径油滴和气泡随污水经过旋流导板32导流作用后在重力作用下向下旋流运动，经隔板7与圆柱内容之间的空隙进入二次浮选区。随着流通面积增大，污水流速减小，流场趋于稳定，形成弱旋流场。残余的小粒径气泡和油滴会在弱旋流作用下发生碰撞粘附形成粘附体，后经圆柱内筒31内部上浮，由二次溢流管排出。净化后的污水由底流管排出，泥沙会在排沙管252沉积，净化后的污水经水平的排水管251排出。
控制单元根绝污水含油率检测装置6检测到的含油率，以控制气液混合器52，调节进入污水处理装置的混合液体的气液比，使含油率达到要求。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (9)

1.一种带自动调节功能的含油污水处理装置，用于实现油水分离，包括：
壳体，由圆柱外筒、上封头和下封头组成；
进出管路，由含油污水入口管、一级溢流管、二级溢流管和出口管组成；
其中，所述含油污水入口管水平通入所述圆柱外筒的上半部，所述含油污水入口管与气液混合泵相连，所述气液混合泵的入口与一气液混合器相连；所述一级溢流管位于所述上封头的中心位置，所述二级溢流管与所述一级溢流管同轴且管径小于所述一级溢流管，所述出口管位于所述下封头的中心位置，其分别连接排水管和排沙管，所述排水管处设有一用于检测经处理后的含油污水的含油率的污水含油率检测装置；
分离装置，包括与所述圆柱外筒同轴的圆柱内筒和设于所述圆柱外筒和所述圆柱内筒之间的螺旋上倾的旋流导板，所述旋流导板固定于所述圆柱外筒的内壁的上部；
其中，所述二级溢流管与所述圆柱内筒相连通，所述圆柱内筒的底部设有环状的隔板，所述隔板由内向外向下倾斜且上边缘与所述圆柱内筒的下边缘连接；
控制单元，与所述气液混合器相连，根据所述含油率对所述气液混合器进行调节，以调节进入到所述圆柱外筒内部的污水的气液体积比。
2.根据权利要求1所述的含油污水处理装置，其特征在于，所述气液体积比为0.1-0.2。
3.根据权利要求2所述的含油污水处理装置，其特征在于，所述污水含油率检测装置采用即重法、红光光度法、紫外分光光度法或比色法对所述含油污水进行检测。
4.根据权利要求3所述的含油污水处理装置，其特征在于，所述旋流导板的螺旋升角为5°-15°。
5.根据权利要求4所述的含油污水处理装置，其特征在于，所述旋流导板与所述圆柱外筒的相交线在水平面上投影的圆周角为210°-330°。
6.根据权利要求5所述的含油污水处理装置，其特征在于，所述旋流导板与所述圆柱内筒之间的间距为所述圆柱内筒与所述圆柱外筒的内径差的0.2-0.35倍。
7.根据权利要求6所述的含油污水处理装置，其特征在于，所述圆柱外筒的内腔底部设有十字型止旋板，所述十字型止旋板由两块交叉垂直的坚直板状体构成，其横截面呈十字形；
其中，所述十字型止旋板与所述出口管相连通，所述十字型止旋板顶部设有锥形板。
8.根据权利要求7所述的含油污水处理装置，其特征在于，所述十字型止旋板宽度不小于所述锥形板底部圆周直径，厚度小于0.2倍所述出口管内径。
9.根据权利要求8所述的含油污水处理装置，其特征在于，所述上封头和所述下封头均通过螺栓固定于所述圆柱外筒处。
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