CN114477369A - 一种脱气及轻重油同步分离的酚氨废水预处理装置和工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种脱气及轻重油同步分离的酚氨废水预处理装置和工艺，所述预处理装置包括罐体，所述罐体的一端设有酚氨废水进口，顶部设有轻油相出口和气相出口，底部依次设有固相出口、重油相出口和水相出口，所述罐体内从所述酚氨废水进口的一端起，依次设有三体芯管模块、沉降模块、轻油收集模块和挡流板；本发明的装置和工艺可有效将酚氨废水中的油类物质、固体颗粒和夹带气进行预处理，实现酚氨废水中的油相、固相、气相以及水相的快速协同分离，极大的减少后续设备的处理压力，与传统的酚氨废水预处理装置和工艺相比，本发明具有结构紧凑、能耗低，多相同步预处理的特点。

Description

一种脱气及轻重油同步分离的酚氨废水预处理装置和工艺
技术领域
本发明属于煤化工的废水处理技术领域，具体涉及一种脱气及轻重油同步分离的酚氨废水预处理装置和工艺。
背景技术
煤化工是以煤为原料，基于对产物的需求将煤转化为目标产物的过程，主要包括煤制气、煤制油、煤制焦、煤制兰炭及煤制醇醚等工艺。在煤化工生产过程中通常会产生大量废水，其特征在于水量大、水质复杂。油类物质、酚类物质、氨氮、多环芳烃、含氧多环等是煤化工废水主要的组成成分，其中油类和酚类物质是煤化工中污染物的典型代表。在煤化工废水中，高浓度的油类物质会抑制后续生化池微生物的活性以及导致换热设备的堵塞，传统的重力沉降和气浮池处理含油废水存在效率低、时间长、能耗大的缺点，且对于水中长时间存在的固相难以处理，CN110540329A中公开了一种酚氨废水处理方法和系统，其中对于油相、固相的去除采用传统的撇油池，利用重力沉降方式进行沉降处理，但是这种处理方式的处理时间长，且需要较大的处理空间。
因此，开发一种对于酚氨废水可以脱气及轻重油同步分离的预处理装置，对提高效率，减少能耗以及降低对后端设备处理压力具有实际的意义。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明提供一种脱气及轻重油同步分离的酚氨废水预处理装置和工艺，实现酚氨废水中的油相、固相、气相以及水相的快速协同分离，有效的将酚氨废水中的油类物质、固体颗粒和夹带气进行预处理，极大的减少了后续设备的处理压力。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种脱气及轻重油同步分离的酚氨废水预处理装置，所述酚氨废水预处理装置包括罐体，所述罐体的一端设有酚氨废水进口，顶部设有轻油相出口和气相出口，底部依次设有固相出口、重油相出口和水相出口，所述罐体内从所述酚氨废水进口的一端起，依次设有三体芯管模块、沉降模块、轻油收集模块和挡流板；其中，所述三体芯管模块包括数根三体芯管，所述三体芯管包括一根旋流主管和数根围绕所述旋流主管周向布置的旋流支管，所述旋流主管与所述旋流支管间设置连通管，所述旋流主管的底端设有三体芯管入口，与所述酚氨废水进口连通。
本发明进一步设置为，所述三体芯管入口设置螺旋状造旋器；所述连通管均与所述旋流主管和旋流支管相切设置，且所述旋流支管的切向进口方向与所述螺旋状造旋器的旋向相同，均采用正旋或反旋。
本发明进一步设置为，所述旋流主管的直径为D2，10mm≤D2≤100mm，高度为H5，200mm≤H5≤800mm；所述旋流支管的直径为D3，
Figure BDA0003474985380000021
高度为H4，1/4H5≤H4≤4/5H5。
本发明进一步设置为，所述罐体的切向长度为L，所述罐体的直径为D；所述沉降模块由多块平行叠加设置的波纹板或平板组成，且沿着所述罐体内水流方向倾斜，所述波纹板或平板与水平方向的夹角α为30°～60°；所述沉降模块的长度为L1，1/8L≤L1≤1/4L，高度为H1，1/5D≤H1≤4/5D。
本发明进一步设置为，所述轻油收集模块与所述轻油相出口连通，上部设置一收油槽，所述收油槽的进油口与所述罐体的顶部的距离为H3，1/15D≤H3≤1/10D；所述轻油收集模块的高度为H2，2/5D≤H2≤4/5D，长度为L2，1/10L≤L2≤1/8L。
本发明进一步设置为，所述气相出口的下端设置丝网除沫器，用于将排出气体携带的液体去除，保持气体的干燥性。
本发明进一步设置为，所述罐体内安装液位计，用于监测罐体内轻油相和水相间的液位变化。
本发明还提供了一种脱气及轻重油同步分离的酚氨废水预处理工艺，所述预处理工艺采用所述的酚氨废水预处理装置，包括以下步骤：
(1)待处理的酚氨废水由所述酚氨废水进口进入所述罐体中，在所述三体芯管中旋流，在离心力的作用下酚氨废水中携带的气体和轻相油从所述三体芯管的上部排出并聚集上浮，气体从所述气相出口排出，重相油和固体颗粒从所述三体芯管的下部排出并下沉；
(2)酚氨废水通过所述沉降模块，酚氨废水中的固体颗粒、轻重相油进行沉降分离，固体颗粒从所述固相出口排出，轻、重相油分别上浮至水相上层及下沉至水相下层；
(3)轻相油上浮后形成轻相油层，收集于所述轻油收集模块中，并从所述轻油相出口排出；重相油从所述重相油出口排出；水相通过所述挡流板后从所述水相出口排出。
本发明进一步设置为，所述罐体内部的截面流速为0.0005～0.1m/s。
本发明进一步设置为，所述罐体的三体芯管模块根据实际处理量，将所述三体芯管并联，每根所述三体芯管的处理量为1-8m3/h。
本发明的有益效果在于：
本发明提供的一种脱气及轻重油同步分离的酚氨废水预处理装置和工艺，与传统的酚氨废水预处理装置和工艺相比，具有结构紧凑、能耗低，多相同步预处理的特点，可有效的将酚氨废水中的油类物质、固体颗粒和夹带气进行预处理，实现酚氨废水中的油相、固相、气相以及水相的快速协同分离，极大的减少后续设备的处理压力。
附图说明
图1为本发明的脱气及轻重油同步分离的酚氨废水预处理装置的结构示意图；
图2为图1中标注尺寸的结构示意图；
图3为本发明的三体芯管的正视图；
图4为本发明的三体芯管的俯视图；
其中，1-罐体、2-酚氨废水进口、3-轻油相出口、4-气相出口、5-固相出口、6-重油相出口、7-水相出口、8-三体芯管模块、8-1三体芯管、8-2旋流主管、8-3旋流支管、8-4连通管、8-5三体芯管入口、8-6螺旋状造旋器、9-沉降模块、10-轻油收集模块、11-挡流板、12-丝网除沫器、13-液位计、14-收油槽。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。应理解，以下实施例仅用于对本发明作进一步说明，不应理解为对本发明保护范围的限制，该领域的专业技术人员根据本发明的内容做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
实施例1
本发明提供一种脱气及轻重油同步分离的酚氨废水预处理装置，如图1和图2所示，所述酚氨废水预处理装置为卧式分离器，包括罐体1，所述罐体1的切向长度为L，直径为D，所述罐体1的一端设有酚氨废水进口2，顶部设有轻油相出口3和气相出口4，底部依次设有固相出口5、重油相出口6和水相出口7，所述罐体1内从所述酚氨废水进口2的一端起，依次设有三体芯管模块8、沉降模块9、轻油收集模块10和挡流板11。
其中，所述三体芯管模块8包括数根三体芯管8-1，所述三体芯管8-1可以选自CN202011283927.2一种自适应多相一体化分离装置和方法中的一体化分离芯管；如图3和图4所示，每根三体芯管8-1包括一根旋流主管8-2和数根围绕所述旋流主管8-2周围周向布置的旋流支管8-3，所述旋流支管8-3的数量n≥3，所述旋流主管8-2与所述旋流支管8-3间设置连通管8-4；所述旋流主管8-2的底端设有三体芯管入口8-5，与所述酚氨废水进口2连通，所述三体芯管入口8-5设置螺旋状造旋器8-6，用于将酚氨废水以旋流的方式进入所述旋流主管8-2内在离心力的作用下对固液气三相分离；所述连通管8-4均与所述旋流主管8-2和旋流支管8-3相切设置，且所述旋流支管8-3切向进口方向与所述螺旋状造旋器8-6的旋向相同，均采用正旋或反旋，使得经过所述旋流主管8-2旋流后的酚氨废水进入所述旋流支管8-3进行二次旋流，进一步分离；经过旋流，酚氨废水携带的气体和轻油相从所述旋流主管8-2与旋流支管8-3的顶部排出并聚集上浮，重油相和固体颗粒从所述旋流主管8-2与旋流支管8-3的底部排出并下沉；下沉的固体颗粒从所述固相出口5排出。
进一步的，所述旋流主管8-2的直径为D2，10mm≤D2≤100mm，高度为H5，200mm≤H5≤800mm；所述旋流支管8-3的直径为D3，
Figure BDA0003474985380000041
高度为H4，1/4H5≤H4≤4/5H5。
所述沉降模块9由多块平行叠加设置的波纹板或平板组成，且沿着所述罐体1内水流方向倾斜，所述波纹板或平板与水平方向的夹角α为30°～60°，所述沉降模块9位于所述固相出口5的下游位置，使得经所述沉降模块9的酚氨废水中的固体颗粒沉降于所述沉降模块9前方，并通过所述固相出口5排出，轻、重油分别上浮至水相上层及下沉至水相下层。
进一步的，所述沉降模块9的长度为L1，1/8L≤L1≤1/4L，高度为H1，1/5D≤H1≤4/5D。
所述轻油收集模块10与所述轻油相出口3连通，上部设置一收油槽14，经所述三体芯管模块8和沉降模块9处理后，轻相油上浮后形成一定厚度的轻油相层，排入所述收油槽14内，并收集于所述轻油收集模块10中，通过所述轻油相出口3排出。
进一步的，所述收油槽14的进油口与所述罐体1的顶部的距离为H3，1/15D≤H3≤1/10D；所述轻油收集模块10的高度为H2，2/5D≤H2≤4/5D，长度为L2，1/10L≤L2≤1/8L。
所述挡流板11设置于所述重油相出口6和所述水相出口7之间，用于分离所述酚氨废水中的重油相，重油相下沉后从所述重油相出口6排出，水相位于所述重油相的上层，通过所述挡流板11后从所述水相出口7排出。
进一步的，所述气相出口4的下端设置丝网除沫器12，酚氨废水中的气相经所述三体芯管模块8处理后上浮，从所述气相出口4排出，所述丝网除沫器12可以将气体携带的液体去除，保持气体的干燥性。
进一步的，所述罐体1内安装液位计13，用于监测罐体内轻油相和水相间的液位变化，方便轻油相的排放，避免水相经所述收油槽14进入所述轻油收集模块10中。
利用所述脱气及轻重油同步分离的酚氨废水预处理装置处理酚氨废水的方法，具体包括如下步骤：
(1)待处理的酚氨废水由所述酚氨废水进口2进入所述罐体1中，在所述三体芯管8-1中旋流，在离心力的作用下酚氨废水中携带的气体和轻相油从所述三体芯管8-1的上部排出并聚集上浮，气体从所述气相出口4排出，重相油和固体颗粒从所述三体芯管8-1的下部排出并下沉；
(2)酚氨废水通过所述沉降模块9，酚氨废水中的固体颗粒、轻重相油进行沉降分离，固体颗粒从所述固相出口5排出，轻、重相油分别上浮至水相上层及下沉至水相下层；
(3)轻相油上浮后形成轻相油层，收集于所述轻油收集模块10中，并从所述轻油相出口3排出；重相油从所述重相油出口6排出；水相通过所述挡流板11后从所述水相出口7排出。
进一步的，所述罐体1内部的截面流速为0.0005～0.1m/s。
进一步的，为了提高处理效果，步骤(1)中所述罐体1的三体芯管模块8可根据实际处理量，将三体芯管8-1并联；每根三体芯管8-1的处理量设置为1-8m3/h。进入所述罐体1的酚氨废水，借助所述螺旋状造旋器8-6以旋流的方式进入所述三体芯管8-1中，在离心力的作用下对酚氨废水的固液气三相分离，经所述旋流主管8-2旋流后进入所述旋流支管8-3二次旋流；通过所述旋流主管8-2，对于当量直径大于15μm的气泡的分离效率不低于80％，当量直径大于20μm的油滴的分离效率不低于70％，当量直径大于20μm的固体颗粒的分离效率不低于90％；通过所述旋流支管8-3，对于当量直径大于10μm的气泡的分离效率不低于90％，当量直径大于15μm的油滴的分离效率不低于85％，当量直径大于10μm的固体颗粒的分离效率不低于90％。
实施例2
某化工厂中的酚氨废水流量为100t/h，成分复杂，来液废水中既夹带着有气体，同时含有固体颗粒，其中酚氨废水总酚含量为6000mg/L，油含量大于5000mg/L，其中油的含量成分复杂，既有轻油也有重油，整体的pH为9。因此，常规的酚氨废水处理设备不能同时对如此复杂工况的废水进行预处理，采用实施例1所述的装置和工艺对该酚氨废水进行油气固三相预处理。具体处理工艺包括如下流程：
(1)待处理的酚氨废水由所述酚氨废水进口2进入所述罐体1的三体芯管模块8，本实施例采用15根三体芯管8-1并联使用，最大处理量为120m3/h；
酚氨废水在所述螺旋状造旋器8-6的作用下以旋流的方式进入所述三体芯管8-1的旋流主管8-2中，大气泡携带大粒径的轻相油滴快速集中于旋流主管8-2中心生成气芯从顶部分离排出，大粒径固体颗粒携带大粒径的重相油滴在旋流作用下快速集中于旋流主管8-2的壁面从底部分离排出，脱去大部分大粒径颗粒和气泡的酚氨废水进入所述旋流支管8-3进一步旋流脱气脱固，气体和轻油相从三体芯管模块8的顶部排出并聚集上浮，气体从所述气相出口4排出，重油相和固体颗粒从底部排出并下沉；
(2)酚氨废水通过所述沉降模块9，酚氨废水中的固体颗粒、轻重相油进行沉降分离，本实施例的沉降模块9中波纹板或平板与水平方向的夹角α为45°，固体颗粒从所述固相出口5排出，轻、重相油分别上浮至水相上层及下沉至水相下层；
(3)轻相油上浮后形成轻相油层，收集于所述轻油收集模块10中，并从所述轻油相出口3排出；重相油从所述重相油出口6排出；水相通过所述挡流板11后从所述水相出口7排出，经所述流程预处理，出水总酚含量可降至3000mg/L，油含量可降至1500mg/L，固体颗粒脱除可达80％以上。

Claims (10)

1.一种脱气及轻重油同步分离的酚氨废水预处理装置，其特征在于，所述酚氨废水预处理装置包括罐体，所述罐体的一端设有酚氨废水进口，顶部设有轻油相出口和气相出口，底部依次设有固相出口、重油相出口和水相出口，所述罐体内从所述酚氨废水进口的一端起，依次设有三体芯管模块、沉降模块、轻油收集模块和挡流板；其中，所述三体芯管模块包括数根三体芯管，所述三体芯管包括一根旋流主管和数根围绕所述旋流主管周向布置的旋流支管，所述旋流主管与所述旋流支管间设置连通管，所述旋流主管的底端设有三体芯管入口，与所述酚氨废水进口连通。
2.根据权利要求1所述的酚氨废水预处理装置，其特征在于，所述三体芯管入口设置螺旋状造旋器；所述连通管均与所述旋流主管和旋流支管相切设置，且所述旋流支管的切向进口方向与所述螺旋状造旋器的旋向相同，均采用正旋或反旋。
3.根据权利要求2所述的酚氨废水预处理装置，其特征在于，所述旋流主管的直径为D2，10mm≤D2≤100mm，高度为H5，200mm≤H5≤800mm；所述旋流支管的直径为D3，
Figure FDA0003474985370000011
高度为H4，1/4H5≤H4≤4/5H5。
4.根据权利要求1所述的酚氨废水预处理装置，其特征在于，所述沉降模块由多块平行叠加设置的波纹板或平板组成，且沿着所述罐体内水流方向倾斜，所述波纹板或平板与水平方向的夹角α为30°～60°；所述沉降模块的长度为L1，1/8L≤L1≤1/4L，高度为H1，1/5D≤H1≤4/5D，L为所述罐体的切向长度，D为所述罐体的直径。
5.根据权利要求1所述的酚氨废水预处理装置，其特征在于，所述轻油收集模块与所述轻油相出口连通，上部设置一收油槽，所述收油槽的进油口与所述罐体的顶部的距离为H3，1/15D≤H3≤1/10D；所述轻油收集模块的高度为H2，2/5D≤H2≤4/5D，长度为L2，1/10L≤L2≤1/8L；L为所述罐体的切向长度，D为所述罐体的直径。
6.根据权利要求1所述的酚氨废水预处理装置，其特征在于，所述气相出口的下端设置丝网除沫器，用于将排出气体携带的液体去除，保持气体的干燥性。
7.根据权利要求1所述的酚氨废水预处理装置，其特征在于，所述罐体内安装液位计，用于监测罐体内轻油相和水相间的液位变化。
8.一种脱气及轻重油同步分离的酚氨废水预处理工艺，其特征在于，所述预处理工艺采用权利要求1～7中任一项所述的酚氨废水预处理装置，包括以下步骤：
(1)待处理的酚氨废水由所述酚氨废水进口进入所述罐体中，在所述三体芯管中旋流，在离心力的作用下酚氨废水中携带的气体和轻相油从所述三体芯管的上部排出并聚集上浮，气体从所述气相出口排出，重相油和固体颗粒从所述三体芯管的下部排出并下沉；
(2)酚氨废水通过所述沉降模块，酚氨废水中的固体颗粒、轻重相油进行沉降分离，固体颗粒从所述固相出口排出，轻、重相油分别上浮至水相上层及下沉至水相下层；
(3)轻相油上浮后形成轻相油层，收集于所述轻油收集模块中，并从所述轻油相出口排出；重相油从所述重相油出口排出；水相通过所述挡流板后从所述水相出口排出。
9.根据权利要求8所述的酚氨废水预处理工艺，其特征在于，所述罐体内部的截面流速为0.0005～0.1m/s。
10.根据权利要求8所述的酚氨废水预处理工艺，其特征在于，所述罐体的三体芯管模块根据实际处理量，将所述三体芯管并联，每根所述三体芯管的处理量为1-8m3/h。
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