CN112429803A - 破乳反应器 - Google Patents

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唐学文
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Abstract

本发明公开了一种破乳反应器，该破乳反应器包括反应箱体和集油箱体；反应箱体的内部沿第一方向依次设有污水进口、破乳吸附段、油水分离段以及净水出口；集油箱体在第二方向上设置于所述反应箱体的顶部并与所述反应箱体连通，所述第二方向垂直于所述第一方向；其中，所述污水进口配置为用于接收所述反应箱体外部的污水；所述破乳吸附段包括具有亲油基团的纳米吸附填料；所述油水分离段设置于所述集油箱体的下方并具有容纳腔，所述容纳腔与所述集油箱体连通；所述净水出口配置为用于将处理之后得到的净水排出所述反应箱体。本发明的破乳反应器可以使含油量较低的污水进一步降低油含量，将含油污水处理为能够达到工艺回用要求的净水。

Description

破乳反应器
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，具体地涉及一种破乳反应器。
背景技术
当含油量较高的污水经过气浮工艺处理后，变为含油量较低的污水(例如含油量为43.5mg/l的污水)。而这种含油量较低的污水虽然已经降低了含油量，但是仍然不能作为工艺水直接回用，通常还需要通过污水处理厂进行生化处理之后再作为工艺水回用，这一方面降低了含油污水的循环利用效率，另一方面也提高了使用成本。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的问题，提供一种破乳反应器，该破乳反应器可以使含油量较低的污水进一步降低油含量，将含油污水处理为能够达到工艺回用要求的净水。
为了实现上述目的，本发明提供一种破乳反应器，所述破乳反应器包括反应箱体和集油箱体；所述反应箱体的内部沿第一方向依次设有污水进口、破乳吸附段、油水分离段以及净水出口；所述集油箱体在第二方向上设置于所述反应箱体的顶部并与所述反应箱体连通，所述第二方向垂直于所述第一方向；其中，所述污水进口配置为用于接收所述反应箱体外部的污水；所述破乳吸附段包括具有亲油基团的纳米吸附填料；所述油水分离段设置于所述集油箱体的下方并具有容纳腔，所述容纳腔与所述集油箱体连通；所述净水出口配置为用于将处理之后得到的净水排出所述反应箱体。
可选的，所述纳米吸附填料包括基体材料以及在所述基体材料上接枝的C-C长链基团。
可选的，所述纳米吸附填料包括聚氨酯海绵、改性聚氨酯海绵、全氟硅烷聚酰亚胺、改性纤维球、疏水亲油聚丙烯纤维、疏水亲油氧化硅、聚四氟乙烯聚氨酯、疏水亲油碳纳米管、氧化硅聚氨酯和疏水亲油聚二乙烯基苯中的一者或多者。
可选的，所述破乳吸附段包括在污水流动方向上位于所述纳米吸附填料的上游的初级破乳填料，所述初级破乳填料为软性填料。
可选的，所述初级破乳填料包括羊毛毡、玻璃纤维丝、不锈钢纤维丝、碳纤维丝、高分子材料纤维丝中的一者或多者。
可选的，所述反应箱体的内部设有隔离拦截段，所述隔离拦截段在所述第一方向上位于所述油水分离段的后方，所述隔离拦截段配置为能够使污水中的油珠聚合并阻止油珠向所述净水出口(170)的方向移动。
可选的，所述隔离拦截段包括隔离填料，所述隔离填料的内部具有相互连通的多个微米级孔洞，所述隔离填料的表面分布有分别与多个所述多个微米级孔洞连通的多个纳米级孔洞。
可选的，所述隔离填料包括纳米二氧化钛陶瓷膜、亲水疏油纳米聚苯乙烯网膜、聚己内酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯、无机二氧化硅纤维膜、多羟基脂肪酰胺和改性纤维素海绵中的一者或多者。
可选的，所述破乳吸附段包括在污水流动方向上位于所述纳米吸附填料的上游的初级破乳填料，所述初级破乳填料为软性填料；所述破乳反应器包括支撑填料，所述支撑填料包括格栅板以及设置于所述格栅板上的钢丝网，所述支撑填料配置为用于向所述初级破乳填料、所述纳米吸附填料以及所述隔离填料提供支撑。
可选的，所述反应箱体包括入口分配段和出口分配段，所述入口分配段设置在所述污水进口和所述破乳吸附段之间，所述出口分配段设置在所述隔离拦截段和所述净水出口之间，所述入口分配段和所述出口分配段均为空腔。
通过上述技术方案，污水从所述污水进口进入所述反应箱体的内部，在污水流经所述破乳吸附段时，污水与所述破乳吸附段的纳米吸附填料充分接触，由于所述纳米吸附填料具有亲油基团，因此，污水中的油能够被所述纳米吸附填料吸附而与水脱离，污水经过所述破乳吸附段以后，乳化油及溶解油被分离出来并形成较大的油珠，较大的油珠能够在所述油水分离段的容纳腔中上浮而进入所述集油箱体，油珠在所述集油箱体中沉降脱水并定时排出。当污水经过所述油水分离段之后，含油量降低而变为净水，净水通过所述净水出口排出所述反应箱体即可作为工艺水回用。因此，本发明的破乳反应器可以使含油量较低的污水进一步降低油含量，将含油污水处理为能够达到工艺回用要求的净水。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
图1是本发明的破乳反应器的一种实施方式的示意图。
附图标记说明
100-反应箱体，110-污水进口，111-进口挡板，120-入口分配段，130-破乳吸附段，140-油水分离段，150-隔离拦截段，160-出口分配段，170-净水出口，171-出口挡板，200-集油箱体，210-油位观察窗
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
如图1所示，本发明的破乳反应器包括反应箱体100和集油箱体200；反应箱体100的内部沿第一方向(即图1中由左向右的方向)依次设有污水进口110、破乳吸附段130、油水分离段140以及净水出口170；集油箱体200在第二方向(即图1中由下向上的方向)上设置于反应箱体100的顶部并与反应箱体100连通，第二方向垂直于第一方向；其中，污水进口110配置为用于接收反应箱体100外部的污水；破乳吸附段130包括具有亲油基团的纳米吸附填料；油水分离段140设置于集油箱体200的下方并具有容纳腔，容纳腔与集油箱体200连通；净水出口170配置为用于将处理之后得到的净水排出反应箱体100。
在上述实施方式中，污水从污水进口110进入反应箱体100的内部，在污水流经破乳吸附段130时，污水与破乳吸附段130的纳米吸附填料充分接触，由于纳米吸附填料具有亲油基团，因此，污水中的油能够被纳米吸附填料吸附而与水脱离，污水经过破乳吸附段130以后，乳化油及溶解油被分离出来并形成较大的油珠，较大的油珠能够在油水分离段140的容纳腔中上浮而进入集油箱体200，油珠在集油箱体200中沉降脱水并定时排出。当污水经过油水分离段140之后，含油量降低而变为净水，净水通过净水出口170排出反应箱体100即可作为工艺水回用。因此，本发明的破乳反应器可以使含油量较低的污水进一步降低油含量，将含油污水处理为能够达到工艺回用要求的净水。
应当理解的是，纳米吸附填料的亲油基团可以有多种形式，例如烷基、苯基、环烷基等，在本发明的一种实施方式中，纳米吸附填料可以包括基体材料以及在基体材料上接枝的C-C长链基团。C-C长链基团能够大大降低基体材料的表面能，使其吸油能力大幅度提高，并且价格低廉、无毒无污染，是一种良好的油类吸附材料。在本实施方式中，基体材料为普通材料，利用C-C长链基团对基体材料进行改性的纳米吸附填料的吸油能力相较于未改性的纳米吸附填料的吸油能力提高了20至50倍，并且能使高度乳化的纳米油滴破乳，同时也能吸附水中的溶解油。
具体的，纳米吸附填料包括聚氨酯海绵、改性聚氨酯海绵、全氟硅烷聚酰亚胺、改性纤维球、疏水亲油聚丙烯纤维、疏水亲油氧化硅、聚四氟乙烯聚氨酯、疏水亲油碳纳米管、氧化硅聚氨酯和疏水亲油聚二乙烯基苯中的一者或多者。
为了能够更好地降低污水的含油量，在本发明的一种实施方式中，破乳吸附段130还包括在污水流动方向上位于纳米吸附填料的上游的初级破乳填料，初级破乳填料为软性填料。软性填料充分利用材料的大比表面积以及材料的表面对油和水的不同亲和性，使微乳化的污水得以初级破乳。初级破乳填料可以使较大的乳化油滴吸附于表面从而实现初步的油水分离，初步降低了污水中的油含量，并且，初级破乳填料还可以降低污水中的悬浮物，给下一步纳米吸附填料的污水处理打好基础。在本实施方式中，由于在纳米吸附填料的上游设置初级破乳填料，使得污水在经过纳米吸附填料之前先经过初级破乳填料进行初级破乳处理，缓解了纳米吸附填料的处理压力，使纳米吸附填料更主要地负责具有更小粒径的乳化油滴(如纳米级的乳化油滴)的吸附处理，从而大大提高了破乳吸附段130的整体吸附处理效果。
应当理解的是，初级破乳填料可以采用多种疏水亲油的软性填料，例如，初级破乳填料可以包括羊毛毡、玻璃纤维丝、不锈钢纤维丝、碳纤维丝、高分子材料纤维丝中的一者或多者，或由上述几种材料的组合成的各种形状的复合材料，如球状材料、条状材料、块状材料、异型材料等。并且，初级破乳填料可以是块状、条状或者颗粒状等。
为了进一步提高污水处理效果，在本发明的一种实施方式中，反应箱体100的内部设有隔离拦截段150，隔离拦截段150在第一方向上位于油水分离段140的后方，隔离拦截段150配置为能够使污水中的油珠聚合并阻止油珠向净水出口170的方向移动。当污水经过油水分离段140以后，污水中的油与水分离，净水继续向净水出口170的方向流动，在油水分离段140还没有完全分离上浮的小油珠能够在流经隔离拦截段时被拦截，小油珠之间不断碰撞变为大油珠，从而使浮力增大，大油珠不断上浮而最终进入集油箱体200内。
应当理解的是，隔离拦截段150可以采用多种形式使得污水中的油珠发生聚合，例如，隔离拦截段150可以设有孔隙较小的滤网结构，当小油珠碰到滤网时会改变流动方向，从而使多个小油珠相互碰撞发生聚合形成大油珠。在本发明的一种实施方式中，隔离拦截段150可以包括隔离填料，隔离填料的内部具有相互连通的多个微米级孔洞，隔离填料的表面分布有分别与多个多个微米级孔洞连通的多个纳米级孔洞。隔离填料采用超亲水且超疏油的材料制备而成，小油珠通过纳米级孔洞进入微米级孔洞中发生聚合，因此，隔离填料对不同油和有机溶剂，表现出独特的水下超疏油特性以及高效的油水分离率，同时，隔离填料在高酸、高碱、高盐环境下也具有稳定的超疏油、防污、自清洁特性。
具体的，隔离填料包括纳米二氧化钛陶瓷膜、亲水疏油纳米聚苯乙烯网膜、聚己内酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯、无机二氧化硅纤维膜、多羟基脂肪酰胺和改性纤维素海绵中的一者或多者。并且，隔离填料可以是块状、条状或颗粒状，隔离填料也可以是由上述几种材料的组合成的各种形状的复合材料，如球状材料、条状材料、块状材料、异型材料等。
进一步的，破乳反应器还包括支撑填料，支撑填料包括格栅板以及设置于格栅板上的钢丝网，支撑填料配置为用于向初级破乳填料、纳米吸附填料以及隔离填料提供支撑。在破乳吸附段130中，支撑填料、初级破乳填料和纳米吸附填料沿第二方向依次设置，该支撑填料的主要作用是支撑初级破乳填料和纳米吸附填料，同时起到整形和拦截作用，也有稳定流速、分配水流的作用。在隔离拦截段150中，支撑填料和隔离填料沿第二方向依次设置，该支撑填料的主要作用是支撑隔离填料，同时起到整形和拦截作用，也有稳定流速、分配水流的作用。
进一步的，反应箱体100还包括入口分配段120和出口分配段160，入口分配段120设置在污水进口110和破乳吸附段130之间，出口分配段160设置在隔离拦截段150和净水出口170之间，入口分配段120和出口分配段160均为空腔。
污水从污水进口110流入反应箱体100后，在入口分配段120得以缓冲，降低流速，从而使污水能够均匀缓慢地流入破乳吸附段130。为了能够更好地对污水进行缓冲，在污水进口110处装有进口挡板111，以缓冲污水进口110处水流的冲击。
当净水流出隔离拦截段后，进入出口分配段160，净水在此处得以缓冲，并且，在净水出口170处装有出口挡板171，能够使净水均匀流出。
另外，集油箱体200的侧面设有油位观察窗210，可以观察集油箱体200内的油位高度，当油位过高时，可以打开阀门将集油箱体200内的油排出，以控制油位在适当位置。
在本发明中，为了更好地处理污水，污水在反应箱体100内部的流速控制在0.1毫米/秒～1米/秒之间，优选0.1米/秒；污水在破乳吸附段130的停留时间控制在1分钟～2小时之间，优选30分钟；污水在隔离拦截段150的停留时间控制在1分钟～2小时之间，优选30分钟；污水在油水分离段140的停留时间控制在1分钟～2小时之间，优选30分钟。
以下述的实验为例：
污水入口流量：4498千克/时，
污水在反应箱体100内部的流速：0.1米/秒，
污水在破乳吸附段130的停留时间：30分钟，
净水在隔离拦截段150的停留时间：30分钟，
净水在油水分离段140的停留时间：30分钟。
污水与净水的对比数据如下表：
项目 油含量(mg/l) 化学需氧量(mg/l) 悬浮物(mg/l)
污水 43.5 136 87
净水 8.71 85 12
脱除率 80.0％ 37.5％ 86.2％
可以看出，采用本发明的破乳反应器，可以使含油量较低的污水进一步降低油含量，将含油污水处理为能够达到工艺回用要求的净水。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种破乳反应器，其特征在于，所述破乳反应器包括反应箱体(100)和集油箱体(200)；
所述反应箱体(100)的内部沿第一方向依次设有污水进口(110)、破乳吸附段(130)、油水分离段(140)以及净水出口(170)；
所述集油箱体(200)在第二方向上设置于所述反应箱体(100)的顶部并与所述反应箱体(100)连通，所述第二方向垂直于所述第一方向；
其中，所述污水进口(110)配置为用于接收所述反应箱体(100)外部的污水；所述破乳吸附段(130)包括具有亲油基团的纳米吸附填料；所述油水分离段(140)设置于所述集油箱体(200)的下方并具有容纳腔，所述容纳腔与所述集油箱体(200)连通；所述净水出口(170)配置为用于将处理之后得到的净水排出所述反应箱体(100)。
2.根据权利要求1所述的破乳反应器，其特征在于，所述纳米吸附填料包括基体材料以及在所述基体材料上接枝的C-C长链基团。
3.根据权利要求2所述的破乳反应器，其特征在于，所述纳米吸附填料包括聚氨酯海绵、改性聚氨酯海绵、全氟硅烷聚酰亚胺、改性纤维球、疏水亲油聚丙烯纤维、疏水亲油氧化硅、聚四氟乙烯聚氨酯、疏水亲油碳纳米管、氧化硅聚氨酯和疏水亲油聚二乙烯基苯中的一者或多者。
4.根据权利要求1所述的破乳反应器，其特征在于，所述破乳吸附段(130)包括在污水流动方向上位于所述纳米吸附填料的上游的初级破乳填料，所述初级破乳填料为软性填料。
5.根据权利要求4所述的破乳反应器，其特征在于，所述初级破乳填料包括羊毛毡、玻璃纤维丝、不锈钢纤维丝、碳纤维丝、高分子材料纤维丝中的一者或多者。
6.根据权利要求1所述的破乳反应器，其特征在于，所述反应箱体(100)的内部设有隔离拦截段(150)，所述隔离拦截段(150)在所述第一方向上位于所述油水分离段(140)的后方，所述隔离拦截段(150)配置为能够使污水中的油珠聚合并阻止油珠向所述净水出口(170)的方向移动。
7.根据权利要求6所述的破乳反应器，其特征在于，所述隔离拦截段(150)包括隔离填料，所述隔离填料的内部具有相互连通的多个微米级孔洞，所述隔离填料的表面分布有分别与多个所述多个微米级孔洞连通的多个纳米级孔洞。
8.根据权利要求7所述的破乳反应器，其特征在于，所述隔离填料包括纳米二氧化钛陶瓷膜、亲水疏油纳米聚苯乙烯网膜、聚己内酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯、无机二氧化硅纤维膜、多羟基脂肪酰胺和改性纤维素海绵中的一者或多者。
9.根据权利要求7所述的破乳反应器，其特征在于，所述破乳吸附段(130)包括在污水流动方向上位于所述纳米吸附填料的上游的初级破乳填料，所述初级破乳填料为软性填料；所述破乳反应器包括支撑填料，所述支撑填料包括格栅板以及设置于所述格栅板上的钢丝网，所述支撑填料配置为用于向所述初级破乳填料、所述纳米吸附填料以及所述隔离填料提供支撑。
10.根据权利要求6-9中任意一项所述的破乳反应器，其特征在于，所述反应箱体(100)包括入口分配段(120)和出口分配段(160)，所述入口分配段(120)设置在所述污水进口(110)和所述破乳吸附段(130)之间，所述出口分配段(160)设置在所述隔离拦截段(150)和所述净水出口(170)之间，所述入口分配段(120)和所述出口分配段(160)均为空腔。
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