CN110204085A - 一种多级螺旋气浮除油装置及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于一种多级螺旋气浮除油装置，包括通过管路顺次连接的预调节池、三相涡流混合器和气浮池，所述预调节池用于盛放预处理后的污水；所述三相涡流混合器用于将污水与高压气体以及药剂混合，所述气浮池用于将所述所述三相涡流混合器处理后的污水进行静置从而分离浮渣和液体。上述装置能够解决现有技术中的气浮装置用于处理含油废水存在的气泡大、停留时间短、表面张力低、处理效率低等技术问题，最大限度地利用化学药剂、充分捕捉细小污染颗粒及胶体，对油去除率高。

Description

一种多级螺旋气浮除油装置及其应用

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种多级螺旋气浮除油装置及其应用。

背景技术

随着对石油的开采规模越来越大，以至含油污水的排放也越来越多，国内各油田采油污水排放量也非常惊人，所以含油污水已经是环境的严重污染源。为此，国内外均特别重视对含油污水的处理。根据油粒在水中分散的状态，含油废水大致可分为上浮油、分散油和乳化油其中，乳化油的粒径介于0.1～10μm之间，且大部分处于0.1～2μm，形成热力学稳定体系，很难分离。若将这些含油污水任意排放，将带来巨大的环境污染和能源浪费。

目前含油废水常用的溶气气浮是气浮的一种，它是利用在不同水压下溶解度不同的特性，对全部或者部分待处理的水进行加压并加气，增加水的空气溶解量，通入含有药剂的水中，再在常压情况下释放，空气析出形成小气泡，粘附在絮粒上，造成絮粒整体密度小于水而上升，从而使固液分离。

在热力学理论中，接触区高度分散的微气泡与絮体颗粒具有大量过剩表面自由能而属于热力学不稳定体系，而两者之间的粘附结合过程是体系总面自由能降低的热力学自发过程，因此微气泡与絮体颗粒具有自发粘附结合的趋势。当微气泡与絮体颗粒碰撞时，当二者为表面液层厚度小于1nm时会发生瞬间破坏而形成三相接触角。絮体颗粒的接触角越大，其憎水性能越好，越容易与微气泡粘附结合而去除。

目前传统的含油废水处理方法是采用气浮进行处理，但存在诸多问题，如：处理效率低；溶气气浮释放器易堵塞、气水比控制复杂污泥含水率高，气泡大；气浮前端混凝、絮凝效率低，影响处理效果。由于气浮装置处理效率低、操作要求高、气泡水中停留时间短，一般用于低浓度含油废水的处理。近年来逐渐引入超滤系统处理含油废水，在实际运行过程中，超滤装置清洗比较频繁，清洗排水量大，增加了系统的处理负荷，而运行费用高、维护成本高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种多级螺旋气浮除油装置，以解决现有技术中的气浮装置用于处理含油废水存在的气泡大、停留时间短、表面张力低、处理效率低等技术问题。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种多级螺旋气浮除油装置，包括通过管路顺次连接的预调节池、三相涡流混合器和气浮池，

所述预调节池用于盛放预处理后的污水；

所述三相涡流混合器用于将污水与高压气体以及药剂混合，

所述气浮池用于将所述所述三相涡流混合器处理后的污水进行静置从而分离浮渣和液体。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以有如下进一步的具体选择或优化选择。

具体的，所述预调节池和三相涡流混合器之间的管路上还设有污水提升泵，所述污水提升泵用于将所述污水调节池中的污水输送至所述三相涡流混合器。采用上述进一步方案的有益效果是提高三相涡流混合器内污水流速，从而能够充分与气相和固相三者充分混合。

具体的，所述三相涡流混合器包括污水输送管、药剂输送管、第一单元螺旋混合器、多个第二螺旋混合器、压缩空气管道和空压机，所述污水输送管的进水口与所述污水提升泵的出水口连通，所述污水输送管的出水口与所述气浮池的进水口连通，所述污水输送管道上沿污水流动方向依次设有一个第一单元螺旋混合器和多个所述第二单元螺旋混合器，所述第一单元螺旋混合器和第二单元螺旋混合器均与所述压缩空气管道的出气口连通，所述第一单元螺旋混合器还与所述药剂输送管连通，所述压缩空气管道的进气口与所述空压机的出气口连通。具体的，上述连通是通过管路将两端连接来实现，例如，所述第一单元螺旋混合器还与所述药剂输送管连通是指所述第一单元螺旋混合气的入水口通过管路与药剂输送管道连通。上述三相涡流混合器的具体结构能够实现多级三项混合，从而能够实现混合更加充分均匀。

具体的，所述第一单元螺旋混合器包括箱体，所述箱体设有箱体进气口、箱体进水口和箱体出水口，所述箱体进气口与所述压缩空气管道连通，所述箱体进水口与所述污水输送管的出水口以及药剂输送管的出水口连通，所述箱体出水口与污水输送管的进水口连通。所述第二单元螺旋混合器包括箱体，所述箱体设有箱体进气口、箱体进水口和箱体出水口，所述箱体进气口与所述压缩空气管道连通，所述箱体进水口与所述污水输送管的出水口连通，所述箱体出水口与污水输送管的进水口连通。根据本发明的技术方案，只需要在第一单元螺旋混合器加入药剂与最开始的污水混合，后面的多个第二单元螺旋混合器利用压缩空气的作用是使得气泡均匀，药剂与污水充分混合，所以需要每级都要通入压缩空气。

具体的，还包括加药装置，所述加药装置包括加药进水管、加药出水管、阴离子混合箱和阳离子混合箱，所述阴离子混合箱和阳离子混合箱分别设有进水口与出水口，所述进水口均与所述加药进水管连通，所述出水口均与加药出水管连通，且所述阴离子混合箱和阳离子混合箱内均设有搅拌器和加药机，所述进水管与自来水箱连通，所述出水管与所述药剂输送管的进水口连通。由于加药装置中盛放的药剂为PAM(聚丙烯酰胺)分为阳离子型PAM和阴离子型PAM，二者的效果不同，因此采用不同的加药箱进行加药，不但能够更好的两种药剂进行定量，而且也避免二者之间发生反应降低药效。

具体的，还包括刮渣机和污泥斗，所述刮渣机位于所述气浮池的上方用于将所述气浮池液面的浮渣刮至所述污泥斗。上述刮渣机和污泥斗的配合能够将气浮池上方的油污浮渣与污水分离，集中到污泥斗中的浮渣进行集中处理，从而最终达到对液体中油污分离的目的。

此外，本发明还提供了使用上述多级螺旋气浮除油装置进行的气浮除油方法，其包括如下步骤：

1)将预处理后的污水盛放至所述预调节池中；

2)在所述三相涡流混合器中将污水与高压气体以及药剂混合；

3)将步骤2)中处理的污水盛放至所述气浮池中进行静置从而分离浮渣和液体。

具体的，所述预处理是将污水经过格栅过滤。上述格栅主要是为了过滤污水中的固体，例如碎石杂草等不能通过气浮原理处理的物质。通过预处理的污水可以提高后续处理步骤的效率，避免对后续处理造成负担。

需要说明的是，上述加药装置中盛放的药剂为PAM(聚丙烯酰胺)。聚丙烯酰胺是一种线状的有机高分子聚合物，同时也是一种高分子水处理絮凝剂产品，专门可以吸附水中的悬浮颗粒，在颗粒之间起链接架桥作用，使细颗粒形成比较大的絮团，并且加快了沉淀的速度。其中阳离子型PAM主要用于有机污泥中，在碱性很强的污水中使用。阳离子型PAM使得能中和污水中颗粒表面的负电荷并在颗粒间产生架桥作用而引起絮凝。阳离子型PAM对水溶液介质中的各种悬浮微粒都有极强的絮凝沉降效能，特别是对那些带有负电荷的胶体溶液微粒更显示出其优越性。阴离子型PAM主要用于无机污泥中，阴离子型PAM链状分子上的荷电基团为正电荷，能中和污水颗粒表面上的负电荷，具有压缩双电层功效；较长的分子链能在污水颗粒之间产生吸附荷架桥作用。其对污水颗粒的絮凝作用机理主要是吸附架桥或网补、卷扫，而不是电性中和。以上两种都是离子型PAM长用于污水处理的初次聚合。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)用气能絮凝技术作为除油废水前处理，气能絮凝独有的三相涡流混合器技术可以最大限度地利用化学药剂、充分捕捉细小污染颗粒及胶体，对油去除率高，能有效的保障后续进水水质的要求。

(2)针对特殊污水，采用PMA药剂，将PAM药剂与自来水按一定比例搅拌和溶解，分别加入阴阳离子药剂，通过螺旋输送泵加入到三相涡流混合器中，可以更加充分捕集水中污染物，形成比重极轻的中空絮体，浮升至池体表面被刮除。

(3)采用多级螺旋气浮除油装置，可以让污水在进入气浮池前固液气三者在螺旋混合器中充分混合，在气浮池中通过水中溶解的气体析出，从而将固体颗粒从水中带走，污水反应充分。而且不需要另外增加溶气缸及溶气泵，减少了设备投入和运行成本。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的一种多级螺旋气浮除油装置结构示意图；

图2为本发明一实施例提供的一种多级螺旋气浮除油装置的三相涡流混合器结构示意图；

图3为本发明一实施例提供的一种多级螺旋气浮除油装置的加药装置结构示意图；

图4为本发明一实施例提供的一种多级螺旋气浮除油装置的第一单元螺旋混合器结构示意图；

图5为本发明一实施例提供的一种多级螺旋气浮除油装置的第二单元螺旋混合器结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、预调节池；2、三相涡流混合器；3、气浮池；4、污水提升泵；5、加药装置；6、刮渣机；7、污泥斗；21、污水输送管；22、药剂输送管；23、第一单元螺旋混合器；24、第二单元螺旋混合器；25、压缩空气管道；26、空压机；51、加药进水管；52、加药出水管；53、阴离子混合箱；54、阳离子混合箱；55、搅拌器；56、加药机。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合附图及具体实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

本发明提供了一种多级螺旋气浮除油装置，包括通过管路顺次连接的预调节池1、三相涡流混合器2和气浮池3，

所述预调节池1用于盛放预处理后的污水；

所述三相涡流混合器2用于将污水与高压气体以及药剂混合，

所述气浮池3用于将所述所述三相涡流混合器2处理后的污水进行静置从而分离浮渣和液体。

优选的，所述预调节池1和三相涡流混合器2之间的管路上还设有污水提升泵4，所述污水提升泵4用于将所述污水调节池1中的污水输送至所述三相涡流混合器2。采用上述进一步方案的有益效果是提高三相涡流混合器内污水流速，从而能够充分与气相和固相三者充分混合。具体的，所述污水提升泵4为离心泵、混流泵、轴流泵、旋涡泵等多种，只要能够实现对污水流速的提升，为污水流向三相涡流混合器加压的目的即可。

优选的，所述三相涡流混合器2包括污水输送管21、药剂输送管22、第一单元螺旋混合器23、多个第二螺旋混合器24、压缩空气管道25和空压机26，所述污水输送管21的进水口与所述污水提升泵4的出水口连通，所述污水输送管21的出水口与所述气浮池3的进水口连通，所述污水输送管21上沿污水流动方向依次设有一个第一单元螺旋混合器23和多个所述第二单元螺旋混合器24，所述第一单元螺旋混合器23和第二单元螺旋混合器24均与所述压缩空气管道25的出气口连通，所述第一单元螺旋混合器23还与所述药剂输送管22连通，所述压缩空气管道25的进气口与所述空压机26的出气口连通。具体的，上述连通是通过管路将两端连接来实现，例如，所述第一单元螺旋混合器还与所述药剂输送管连通是指所述第一单元螺旋混合气的入水口通过管路与药剂输送管道连通。上述三相涡流混合器的具体结构能够实现多级三项混合，从而能够实现混合更加充分均匀。

优选的，所述第一单元螺旋混合器23包括箱体，所述箱体设有箱体进气口、箱体进水口和箱体出水口，所述箱体进气口与所述压缩空气管道25连通，所述箱体进水口与所述污水输送管21的出水口以及药剂输送管22的出水口连通，所述箱体出水口与污水输送管21的进水口连通。所述第二单元螺旋混合器24包括箱体，所述箱体设有箱体进气口、箱体进水口和箱体出水口，所述箱体进气口与所述压缩空气管道25连通，所述箱体进水口与所述污水输送管21的出水口连通，所述箱体出水口与污水输送管21的进水口连通。根据本发明的技术方案，只需要在第一单元螺旋混合器加入药剂与最开始的污水混合，后面的多个第二单元螺旋混合器利用压缩空气的作用是使得气泡均匀，药剂与污水充分混合，所以需要每级都要通入压缩空气。

优选的，还包括加药装置5，所述加药装置5包括加药进水管51、加药出水管52、阴离子混合箱53和阳离子混合箱54，所述阴离子混合箱53和阳离子混合箱54分别设有进水口与出水口，所述进水口均与所述加药进水管51连通，所述出水口均与加药出水管52连通，且所述阴离子混合箱53和阳离子混合箱54内均设有搅拌器55和加药机56，所述加药进水管51与自来水箱连通，所述加药出水管52与所述药剂输送管22的进水口连通。由于加药装置中盛放的药剂为PAM(聚丙烯酰胺)分为阳离子型PAM和阴离子型PAM，二者的效果不同，因此采用不同的加药箱进行加药，不但能够更好的两种药剂进行定量，而且也避免二者之间发生反应降低药效。

优选的，还包括刮渣机6和污泥斗7，所述刮渣机6位于所述气浮池3的上方用于将所述气浮池3液面的浮渣刮至所述污泥斗7。上述刮渣机6和污泥斗7的配合能够将气浮池3上方的油污浮渣与污水分离，集中到污泥斗7中的浮渣进行集中处理，从而最终达到对液体中油污分离的目的。

此外，本发明还提供了使用上述多级螺旋气浮除油装置进行的气浮除油方法，其包括如下步骤：

1)将预处理后的污水盛放至所述预调节池1中；

2)在所述三相涡流混合器2中将污水与高压气体以及药剂混合；

3)将步骤2)中处理的污水盛放至所述气浮池3中进行静置从而分离浮渣和液体。

具体的，所述预处理是将污水经过格栅过滤。上述格栅主要是为了过滤污水中的固体，例如碎石杂草等不能通过气浮原理处理的物质。通过预处理的污水可以提高后续处理步骤的效率，避免对后续处理造成负担。

实施例：

如图1-5所示，使用本发明提供了一种多级螺旋气浮除油装置，将待处理污水通过栅格过滤之后进入预调节池1，在加药装置5中分别在阴离子箱53和阳离子箱54中将加药机56(例如是螺旋给料机)与自来水按一定比例混合，通过搅拌器55充分搅拌和溶解，将配好阴离子箱53和阳离子箱54的化学药剂通过螺杆输送泵输送到三相涡流混合器2中。同时，污水由污水输送管21进入涡流三相混合器2，污水经过污水输送管21首先进入第一单元螺旋混合器23中，污水首先与化学药剂混合，然后污水在箱体内与高压气体混合，所述高压气体令三者的混合更为均匀。随后，污水依次进入多个第二单元螺旋混合器24中，污水在箱体内与高压气体混合，多级重复的与所述高压气体作用能够令污水、化学药剂和高压气体的混合更为均匀。在三相涡流混合器2内形成涡流，水中形成巨大冲击力使固液气充分混合后排入污水输送管21，经过多级螺旋混合器(包括第一单元螺旋混合器23、多个第二螺旋混合器24)处理后的污水最后输送至所述气浮池3。水中压力减小，水中溶气与液体分离，形成1-2μm粒径微型气泡，在气泡上浮过程中，将水中固体托浮值液面。最后，刮渣机6将液面的浮渣刮除，由气浮池3顶的刮渣机6将浮渣刮入污泥斗7内，由污泥输送泵输出。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种多级螺旋气浮除油装置，其特征在于，

包括通过管路顺次连接的预调节池(1)、三相涡流混合器(2)和气浮池(3)，

所述预调节池(1)用于盛放预处理后的污水；

所述三相涡流混合器(2)用于将污水与高压气体以及药剂混合，

所述气浮池(3)用于将所述所述三相涡流混合器(2)处理后的污水进行静置从而分离浮渣和液体。

2.根据权利要求1所述的一种多级螺旋气浮除油装置，其特征在于：所述预调节池(1)和三相涡流混合器(2)之间的管路上还设有污水提升泵(4)，所述污水提升泵(4)用于将所述污水调节池(1)中的污水输送至所述三相涡流混合器(2)。

3.根据权利要求1所述的一种多级螺旋气浮除油装置，其特征在于：所述三相涡流混合器(2)包括污水输送管(21)、药剂输送管(22)、第一单元螺旋混合器(23)、多个第二螺旋混合器(24)、压缩空气管道(25)和空压机(26)，所述污水输送管(21的进水口与所述污水提升泵(4)的出水口连通，所述污水输送管(21)的出水口与所述气浮池(3)的进水口连通，所述污水输送管(21)上沿污水流动方向依次设有一个所述第一单元螺旋混合器(23)和多个所述第二单元螺旋混合器(24)，所述第一单元螺旋混合器(23)和第二单元螺旋混合器(24)均与所述压缩空气管道(25)的出气口连通，所述第一单元螺旋混合器(23)还与所述药剂输送管(22)连通，所述压缩空气管道(25)的进气口与所述空压机(26)的出气口连通。

4.根据权利要求3所述的一种多级螺旋气浮除油装置，其特征在于：所述第一单元螺旋混合器(23)包括箱体，所述箱体设有箱体进气口、箱体进水口和箱体出水口，所述箱体进气口与所述压缩空气管道(25)连通，所述箱体进水口与所述污水输送管(21)的出水口以及药剂输送管(22)的出水口连通，所述箱体出水口与污水输送管(21)的进水口连通。

5.根据权利要求3所述的一种多级螺旋气浮除油装置，其特征在于：所述第二单元螺旋混合器(24)包括箱体，所述箱体设有箱体进气口、箱体进水口和箱体出水口，所述箱体进气口与所述压缩空气管道(25)连通，所述箱体进水口与所述污水输送管(21)的出水口连通，所述箱体出水口与污水输送管(21)的进水口连通。

6.根据权利要求5所述的一种多级螺旋气浮除油装置，其特征在于还包括加药装置(5)，所述加药装置(5)包括加药进水管(51)、加药出水管(52)、阴离子混合箱(53)和阳离子混合箱(54)，所述阴离子混合箱(53)和阳离子混合箱(54)分别设有进水口与出水口，所述进水口均与所述加药进水管(51)连通，所述出水口均与加药出水管(52)连通，且所述阴离子混合箱(53)和阳离子混合箱(54)内均设有搅拌器(55)和加药机(56)，所述加药进水管(51)与自来水箱连通，所述加药出水管(52)与所述药剂输送管(22)的进水口连通。

7.根据权利要求5所述的一种多级螺旋气浮除油装置，其特征在于：还包括刮渣机(6)和污泥斗(7)，所述刮渣机(6)位于所述气浮池(3)的上方用于将所述气浮池(3)液面的浮渣刮至所述污泥斗(7)。

8.一种使用如权利要求1至7任一项所述的多级螺旋气浮除油装置进行的气浮除油方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)将预处理后的污水盛放至所述预调节池(1)中；

2)在所述三相涡流混合器(2)中将污水与高压气体以及药剂混合；

3)将步骤2)中处理的污水盛放至所述气浮池(3)中进行静置从而分离浮渣和液体。

9.根据权利要求8所述的一种气浮除油方法，其特征在于：所述预处理是将污水经过格栅过滤。