CN116282321A - 一种立式浅层气浮分离设备及其净化处理含油污水的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种立式浅层气浮分离设备及其净化处理含油污水的方法。本发明提供的立式浅层气浮分离设备和含油污水净化处理方法综合运用了气浮分离、旋流分离和浅层沉降强化分离等技术，可以在低分流比下实现含油污水的高效净化处理，有效降低富集油相的二次处理难度，同时还具有结构紧凑、安装操作方便、运行维护成本低等优势。
Description
技术领域
本发明属于废水净化处理设备及处理方法技术领域，具体涉及一种立式浅层气浮分离设备和含油污水净化处理方法。
背景技术
石油开采加工、冶金、机械工业、纺织及海上运输业等行业都会产生大量的含油污水，据统计含油污水已经成为全球水污染最重要的污染源之一。含油污水必须经达标处理后才能回用或排放至环境水体，如果未经处理或处理未达外排标准而直接排放，将会对周边土壤或水环境造成严重污染。同时，含油污水处理系统作为碳排放的重要来源之一，迫切需要更为密闭节能高效的含油污水处理新技术。
气浮技术是以气泡作为载体选择性碰撞粘附污水中的乳化油、微小悬浮物等污染物质，形成密度远小于水的“油滴-气泡”或“悬浮物-气泡”粘附体，从而实现污染物的高效去除。为保证气浮分离效率，传统气浮装置主体分离区内表面水力负荷率要求尽可能低，因此浮选分离时间一般控制在30min以上；这使得气浮设备普遍存在分离效率低、占地面积大等问题，不仅导致污水处理工艺冗长、设备占地面积庞大，而且设备投资、基建和操作运行维护费用也较高。
为解决传统气浮分离过程中分离效率与表面水力负荷率和水力停留时间之间的冲突，国内外研究人员尝试通过浅层沉降理念等来强化气浮分离过程。专利WO.94/21561A1中提出了一种超效浅层气浮技术，该技术将进水口、出水口和气浮刮渣斗安装在设备中央回转的回转机上，利用电动机无级调速调节回转机架和刮渣斗转速，废水从池中心的旋转进水器经配水器布水后进入分离区，进水配水器的移动速度与和进水流速大小一致但方向相反，使原水进入池内产生零速度，按此“零速原理”进水不会对池内水流产生扰乱，使池内颗粒的沉浮在一种超静的状态下进行，从而大大提高气浮池的效率。专利CN113233629A和CN208516995U等都基于该理念提出了不同结构的超效浅层气浮装置结构。虽然该结构可以大幅提升气浮分离效率，但该装置在运行过程中仍存在占地面积庞大、运行维护费用高、敞开式运行容易造成VOCs挥发等。专利EP1193342 A1中提出了一种基于浅层沉降分离原理的立式浅层气浮设备，该设备利用圆形空心锥台结构堆叠形成的浅层沉降区，有效缩短油滴浮升距离，缩减所需分离时间，从而大幅提升气浮分离效率。但该结构存在入水口与圆形空心锥台结构处理水流入端间距过小，容易造成圆形空心锥台结构间流体分配及其不均匀，导致浅层沉降效率较低，同时入口到顶部集油区间流场直接连通，来液波动非常容易对油相富集过程产生冲击，导致设备稳定性下降。
除浅层气浮外，气浮技术的另一个重要发展方向就是将气浮分离与旋流分离等耦合协同，利用离心力场强化油水运移分离过程，实现降低气浮设备占地面积和提高分离效率的目的。例如，专利WO 2005/079946 A1中提出了一种紧凑型气浮装置（CompactFlotation Unit，CFU），该技术通过切向入口在立式分离罐内诱导产生旋流流场来强化油水分离过程，该技术海上油田现场应用表明，对于含油量小于200mg/L的采油污水，CFU处理后水出口的含油量可降至15~20mg/L，而水力停留时间只有传统卧式气浮装置1/5左右。但该装置对粒径较小的油相去除效果有限。美国专利US2011/0290738A1中提出了一种立式单罐多级气旋浮设备结构，该专利通过在立式气旋浮罐内分隔出多个分离区，每个分离区内流场分区结构基本一致，都是富含微气泡的含油污水经多切向口均布口在分离区内形成旋流运行，经气浮和旋流协同分离后的富集油相从排油口排出，净化后的处理水通过底部集水口进入下一级分离区进行分离或直接排出。但该装置在运行过程中需要每级都设置有排油口，导致富集相排出量增大，极大地增加了二次处理难度。专利WO 2017/164747 A1专利中提出了一种新型紧凑型气浮装置，该结构与上述气旋浮技术最大的区别在于增加了两次破旋结构，降低旋流对油相富集过程影响，以期进一步提升设备分离性能。北京石油化工学院环保多相流分离团队在2022年3月22日的《Jørn Folkvang在挪威Stauper Offshore AS公司推出其职业生涯的第三代紧凑型气浮装置(CFU)》中提到“2016年11月，Stauper CFU在越南VietSovPetro公司中心处理平台（CPP2）进行海上试验，在历时4天的海上试验中，能将油田采出水中的含油量处理低至0.6ppm，分离效率达95%”。虽然从现场数据来看，该装置分离性能和紧凑性较常规气浮有明显提升，但其破旋过程中，主体水流从中心向外辐射流动，此时周向流速较大，会对上部油相富集区形成扰动冲击，导致对粒径较小油滴去除作用有限，且分离效率极易受到来液流量波动的影响。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型的立式浅层气浮设备和利用该设备净化处理含油污水的方法。本发明所提供的立式浅层气浮设备具有结构紧凑、占地面积小，抗冲击性好，设备稳定性高，运行维护简单费用低等优点，尤其适合海上平台或陆上升级改造时场所受限等对气浮设备紧凑性和分离效率要求较高的场合。利用该设备的净化处理方法具有分离效率高、二次处理难度低、对粒径较小油滴去除效果好、封闭运行不会造成VOCs挥发等特点。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种立式浅层气浮分离设备，包括立式分离罐；
所述立式分离罐内的中下部位置同轴心设置离心分离筒；所述离心分离筒的中下部位置设有入口旋切管，所述入口旋切管延伸至所述立式分离罐外；所述离心分离筒的侧壁与所述立式分离罐的侧壁之间形成的空间为水相分离区；
所述离心分离筒的上方同轴心设置锥台式浅层沉降组件；所述锥台式浅层沉降组件的上方同轴心设置溢流堰板；所述溢流堰板与所述立式分离罐的内壁之间形成油相富集区；
所述立式分离罐的顶端轴心处设有排气管；
所述立式分离罐的侧壁上端设有排油管；
所述立式分离罐的底端轴心处设有排水管；
所述离心分离筒的底端轴心设有排渣管，所述排渣管延轴心竖直向下与所述排水管同轴心外延穿过所述立式分离罐的底部封头，延伸至所述立式分离罐外。
所述入口旋切管包括依次连接的入口直管段、流体撞击消能段和分支切向管；
所述入口直管段位于所述立式分离罐侧壁中下部，其一端与含油污水来水管路相连，另一端延伸至所述离心分离筒中部的圆筒形空心结构内并与所述流体撞击消能段和所述分支切向管连接；
所述流体撞击消能段由90°弯头和直径呈扩散状且扩散端封闭的圆管组成，所述扩散端的侧壁设有分支切向管；
所述分支切向管为弯曲90°的圆管结构，其出口端轴心线与所述离心分离筒的水平面径向方向相切。
所述分支切向管的底端与所述流体撞击消能段的扩散端的间距控制在20~50mm之间；
所述分支切向管的数量为2-4个。
所述锥台式浅层沉降组件为同轴平行放置的多层喇叭口状锥台；
所述喇叭口状锥台的锥角为30°~60°；
所述喇叭口状锥台的下部大端直径为所述立式分离罐内径的3/4~7/8，所述喇叭口状锥台的上部小端直径为所述立式分离罐内径的1/3~1/2；
所述喇叭口状锥台放置的层数为4~8层，相邻两个所述喇叭口状锥台之间的间距控制在30~100mm之间。
所述离心分离筒内部包括由上至下连通的锥台形空心结构、圆筒形空心结构及椭圆形封头结构；所述椭圆形封头结构的底部轴心与所述排渣管相连；
所述锥台形空心结构的上端开口直径为所述立式分离罐内径的1/4~1/2；
所述锥台形空心结构的锥形倾斜角度为30°~60°；
所述圆筒形空心结构的内径为所述立式分离罐内径的2/3~7/8；
所述椭圆形封头结构的下部与所述排渣管连接；
所述离心分离筒的总高度为所述立式分离罐高度的1/3~2/3。
所述立式分离罐下部的椭圆封头内侧与所述离心分离筒下部的椭圆形封头结构外侧之间轴向均布有间距控制支撑；所述间距控制支撑的数量为3-4个。
所述溢流堰板包括溢流收集罩、环形板和溢流筒；
所述溢流收集罩为上部小端、下部大端的喇叭状结构；
所述溢流收集罩的上部小端与所述溢流筒连接，所述溢流筒的上端为锯齿形结构；所述溢流收集罩的下部大端与所述环形板的内侧连接；
所述环形板的外侧与所述立式分离罐的内壁面环形密封；
所述环形板的上端面与所述排油管底部相切。
所述溢流堰板的总高度为所述立式分离罐内径的1/3-2/3；
所述溢流收集罩的锥角为25°~45°；
所述环形板沿所述立式分离罐的径向宽度为所述立式分离罐内径的1/8~1/10；
所述溢流筒的直径为所述立式分离罐内径的1/5~1/4。
一种利用所述立式浅层气浮分离设备净化处理含油污水的方法，包括如下步骤：
S1、含油污水进入所述入口旋切管，经消能减压后以切向环流的形式进入所述离心分离筒；
S2、进入所述离心分离筒的所述含油污水在旋流离心作用下，分离得到低密度油气相、含油液相和固相；
S3、所述低密度油气相汇集后依次穿过所述锥台式浅层沉降组件、所述溢流堰板至所述油相富集区；
所述含油液相汇集后流至所述锥台式浅层沉降组件内进行浅层沉降分离，得到油相、气泡和水相；所得油相和气泡沿锥台式浅层沉降组件斜向上运移至油相富集区；所得水相则沿锥台式浅层沉降组件斜向下运移至水相分离区；
S4、所述油相富集区内的油相富集后经所述排油管排出；所述水相分离区内的水相富集后经所述排水管排出；步骤S2中所述固相沉积于所述离心分离筒的底部，经所述排渣管排出。
步骤S1中，所述入口旋切管的出口流速控制在3~7m/s。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，在设计理念上，本发明综合运用气浮分离、旋流分离和浅层沉降强化分离等技术，可实现含油污水多技术耦合强化高效分离。通过外部注入微细气泡和撞击消能段减压溶解气释放生成微细气泡，利用入口旋切管内强湍流作用保证油滴与微细气泡碰撞接触几率；气液混合相经入口旋切管切向进入到离心分离筒内，在旋流离心力场作用下，低密度油滴和微气泡不断碰撞聚结，同时向中心汇集并上浮至油相富集区；经初步离心分离后的大部分水相会绕流进入锥台式浅层沉降组件内，经过多层喇叭口状锥台间进行高效浅层强化沉降分离。分离后的大部分水相和富集油相分别经排水管和排油管排出。
与常规立式浅层气浮或气旋浮装置相比，本发明所述的立式浅层气浮分离设备和含油污水净化处理方法具有如下特点：
（1）本发明在单个立式容器内综合运用气浮分离、旋流分离和浅层沉降强化分离等技术，创新性的结构设计解决了现有气浮设备高表面水力负荷率带来的处理量与分离效率间冲突性的问题，有利于优化精简现有含油污水处理工艺流程。
（2）本发明提出的入口旋切管构件设计，可以通过对含油污水进行减压消能作用，使溶解气快速释放形成微细气泡群，此部分形成的微细气泡平均粒径仅为38μm左右，可以有效保证后续气浮分离过程中油滴与气泡碰撞粘附几率。同时入口旋切管的多分支切向管设计还可以提高立式分离罐内进行旋流流动均匀性。
（3）与传统立式浅层气浮设备、气旋浮设备或紧凑型气浮设备相比，本发明提供的立式浅层气浮分离设备首先利用气浮技术与旋流离心分离技术耦合，通过中度湍流保证油滴与微气泡碰撞粘附效率，并利用弱旋流离心力场下加速气浮分离过程。经旋流离心初步净化后的主体水流进入到锥台式浅层沉降组件，经浅层沉降分离后，油滴等轻相物质会快速上浮到喇叭口状锥台下表面，并依靠浮力沿喇叭口状锥台上浮至油相富集区内完成分离过程，而净化后的水相则斜向下流动并最终经排水口排出。立式锥台式浅层沉降组件结构使得在气浮主体分离区内形成超效浅层强化分离区。分离过程中还可通过调节锥台式浅层沉降组件喇叭口状锥台数量和间距等以适应不同来液及处理要求。
总之，本发明提供的立式浅层气浮分离设备具有结构紧凑、无动元件、可操作性强、且易于维护等优势，有利于简化含油污水处理工艺流程，减少投资。利用该设备净化处理含油污水时，可在低水力停留时间和占地面积下实现含油污水的密闭高效分离。
附图说明
图1为本发明提供的立式浅层气浮分离设备的结构示意图。
图2为本发明提供的立式浅层气浮分离设备中入口旋切管2的结构示意图；其中上侧为前视图；下侧为俯视图。
图3为本发明提供的立式浅层气浮分离设备中锥台式浅层沉降组件4的结构示意图；上侧为前视图，下侧为俯视图；
图4为本发明提供的立式浅层气浮分离设备运行效果的计算流体动力学(CFD)模拟流动迹线展示图；左侧为设备外部，右侧为设备内部。
图中：1-立式分离罐；2-入口旋切管；3-离心分离筒；4-锥台式浅层沉降组件；5-溢流堰板；6-排水管；7-排渣管；8-排油管；9-排气管；
11-预分离区；12-强化分离区；13-水相分离区；14-油相富集区；15-间距控制支撑；
21-入口直管段；22-流体撞击消能段；23-分支切向管；
31-锥台形空心结构；32-圆筒形空心结构；33-椭圆形封头结构；
41-锥台；42-支撑耳；43-肋筋；
51-溢流收集罩；52-环形板；53-溢流筒。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，给出的实施例仅为了阐明本发明，而不是为了限制本发明的范围。
本发明提供的立式浅层气浮分离设备，如图1所示，包括立式分离罐1、入口旋切管2、离心分离筒3、锥台式浅层沉降组件4、溢流堰板5、排水管6、排渣管7、排油管8和排气管9等；
其中：
立式分离罐1内的中下部位置同轴心设置离心分离筒3；离心分离筒3内部包括由上至下连通的锥台形空心结构31、圆筒形空心结构32及椭圆形封头结构33；椭圆形封头结构的底部轴心与排渣管7相连；锥台形空心结构31的上端开口直径为立式分离罐1内径的1/4~1/2；锥台形空心结构31的锥形倾斜角度为30°~60°；圆筒形空心结构32的内径为立式分离罐1内径的2/3~7/8；椭圆形封头结构33的下部与排渣管7连接；离心分离筒3的总高度为立式分离罐1高度的1/3~2/3。所述离心分离筒的侧壁与所述立式分离罐的侧壁之间形成的空间为水相分离区13。
离心分离筒的中下部位置设有入口旋切管2，入口旋切管延伸至立式分离罐外；入口旋切管2包括依次连接的入口直管段21、流体撞击消能段22和分支切向管23；入口直管段21位于立式分离罐1侧壁中下部，其一端与含油污水来水管路相连，另一端延伸至离心分离筒3中部的圆筒形空心结构32内并与流体撞击消能段22和分支切向管23连接；流体撞击消能段22由90°弯头和直径呈扩散状且扩散端封闭的圆管组成，扩散端的侧壁设有分支切向管23；分支切向管23为弯曲90°的圆管结构，其出口端轴心线与离心分离筒3的水平面径向方向相切。分支切向管23的底端与流体撞击消能段22的扩散端的间距控制在20~50mm之间；分支切向管的数量为2-4个，具体数量和管径可根据处理量和切向流速确定。
离心分离筒的上方同轴心设置锥台式浅层沉降组件4；锥台式浅层沉降组件4为同轴平行放置的多层喇叭口状锥台41；喇叭口状锥台41的锥角为30°~60°；喇叭口状锥台的下部大端直径为立式分离罐1内径的3/4~7/8，喇叭口状锥台的上部小端直径为立式分离罐1内径的1/3~1/2；喇叭口状锥台放置的层数为4~8层，相邻两个喇叭口状锥台41之间的间距控制在30~100mm之间。喇叭口状锥台41通过支撑耳42周边支架固定，或通过设置径向延展的肋筋43固定；肋筋43的数量控制在3-10个，肋筋43的高度与喇叭口状锥台41间距保持一致。
锥台式浅层沉降组件的上方同轴心设置溢流堰板5。溢流堰板5包括溢流收集罩51、环形板52和溢流筒53；溢流收集罩51为上部小端、下部大端的喇叭状结构；溢流收集罩的上部小端与溢流筒53连接，溢流筒53的上端为锯齿形结构；溢流收集罩的下部大端与环形板52的内侧连接；环形板52的外侧与立式分离罐1的内壁面环形密封；环形板52的上端面与排油管8底部相切。
溢流堰板5的总高度为立式分离罐1内径的1/3-2/3；溢流收集罩51的锥角为25°~45°；环形板52沿立式分离罐1的径向宽度为立式分离罐1内径的1/8~1/10；溢流筒53的直径为立式分离罐1内径的1/5~1/4。
所述溢流堰板与所述立式分离罐的内壁之间形成油相富集区14。
立式分离罐的顶端轴心处设有排气管9，用于设备调试运行或检修时平衡内外压力或紧急情况下起快速泄压释放作用。立式分离罐的侧壁上端设有排油管8；立式分离罐的底端轴心处设有排水管6；离心分离筒3的底端轴心设有排渣管7，排渣管延轴心竖直向下与排水管同轴心外延穿过立式分离罐的底部封头，延伸至立式分离罐外。
离心分离筒的内部空间为预分离区11；锥台式浅层沉降组件4中各锥台式浅层沉降件之间形成的空间为强化分离区12；立式分离罐1下部的椭圆封头内侧与离心分离筒3下部的椭圆形封头结构33外侧之间轴向均布有间距控制支撑15；间距控制支撑的数量为3-4个。间距控制支撑15主要作用是支撑固定离心分离筒3，并保证离心分离筒3与立式分离罐1壁面保持有固定间距。
利用本发明提供的立式浅层气浮分离设备净化处理含油污水时，可根据下述步骤进行：
S1、含油污水从入口旋切管2的入口直管段21进入，在流体撞击消能段22处进行消能减压，使部分溶解气释放生成微细气泡，得到含有微细气泡群的含油污水，然后通过分支切向管23以切向环流的形式进入离心分离筒3内预分离区11；分支切向管23的出口流速控制在3~7m/s。
S2、含有微细气泡群的含油污水在预分离区11内旋流离心力场作用下，分离得到低密度油气相、含油液相和固相；
步骤S2中，可通过控制分支切向管23直径和数量、离心分离筒3筒体直径和高度来调节离心分离筒内气浮耦合旋浮分离过程中的旋流强度和旋流作用时间。
S3、所得低密度油气相在离心分离筒内向中心汇集并上浮，依次穿过锥台式浅层沉降组件4、溢流堰板5至立式分离罐的顶部的油相富集区14；
所得含油液相在离心分离筒内向中心汇集并流出离心分离筒，并受分流比(排油口流量与总污水流量之比)控制流至锥台式浅层沉降组件4内进行浅层沉降分离，得到油相、气相和水相；所得油相和气相受浮力作用会沿锥台式浅层沉降组件4锥台41底面斜向上运移，运移过程中分散的油滴和气泡会进一步碰撞聚并形成粘附体，并最终上浮至油相富集区14，油相富集后经排油管8排出；所得水相则沿锥台式浅层沉降组件4锥台41底面斜向下运移至水相分离区13，经排水管6排出；
步骤S3中，可通过控制锥台式浅层沉降组件4高度和锥台41间距等调节浅层沉降效果。
S4、油相富集区14内的油相富集后经排油管8排出；水相分离区13内的水相富集后经排水管6排出；旋流离心后所得的固相物质沉积于离心分离筒的底部，并定时经排渣管7排出。
步骤S4中，油相富集区的排油过程，可以采用连续排出和间歇排出两种运行模式。连续排出模式主要是根据入口旋切管2来液流量来调节排水管6排水流量，控制富集油相经排油管8排出量，实现分流比精确控制，适用于分流比≮5%工况。间歇排出模式分为稳定运行阶段和排油阶段，稳定运行阶段主要是通过液位高度与排水管6流量连锁控制使立式分离罐内液位稳定于设定值，此时排油管8关闭，待满足稳定运行时间设定后，进入排油阶段，开启排油管8，减小排水管6流量，富集油相经溢流堰板5溢出后从排油管8排出，通过调节排油管8排出量来实现分流比精确控制，适用于分流比≯5%工况。
具体实施例
图4为依据上述设计理念和结构方案，所设计研制处理量为20m3/h的立式浅层气浮分离设备运行效果的计算流体动力学(CFD)模拟流动迹线展示图。
从图中可知，该设备可以在分离过程中很好的保证油滴向中心汇集的效果。在处理量在10-30m3/h、分流比在1-5%、入口含油浓度在200mg/L的工况条件下，单体设备的油水分离效率能够稳定在90%以上。
通过与常规立式浅层气浮设备和气旋浮设备进行对比可得出，本发明所设计的立式浅层气浮分离设备具有结构紧凑、抗冲击性好、分离效率较高、运行维护简单费用低等优点，充分表明本发明的有效性和先进性。
在工程应用领域上，本发明提供的立式浅层气浮分离设备和利用该设备净化处理含油污水的方法可以用于油田、食品等行业含油污水的除油除悬处理，以代替当前工程常用的复杂且能耗较高的常规溶气气浮池等单元，从而在保证分离效率的同时显著降低含油污水处理的投资运行维护成本。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种立式浅层气浮分离设备，其特征在于：包括立式分离罐；
所述立式分离罐内的中下部位置同轴心设置离心分离筒；所述离心分离筒的中下部位置设有入口旋切管，所述入口旋切管延伸至所述立式分离罐外；所述离心分离筒的侧壁与所述立式分离罐的侧壁之间形成的空间为水相分离区；
所述离心分离筒的上方同轴心设置锥台式浅层沉降组件；所述锥台式浅层沉降组件的上方同轴心设置溢流堰板；所述溢流堰板与所述立式分离罐的内壁之间形成油相富集区；
所述立式分离罐的顶端轴心处设有排气管；
所述立式分离罐的侧壁上端设有排油管；
所述立式分离罐的底端轴心处设有排水管；
所述离心分离筒的底端轴心设有排渣管，所述排渣管延轴心竖直向下与所述排水管同轴心外延穿过所述立式分离罐的底部封头，延伸至所述立式分离罐外。
2.根据权利要求1所述的立式浅层气浮分离设备，其特征在于：所述入口旋切管包括依次连接的入口直管段、流体撞击消能段和分支切向管；
所述入口直管段位于所述立式分离罐侧壁中下部，其一端与含油污水来水管路相连，另一端延伸至所述离心分离筒中部的圆筒形空心结构内并与所述流体撞击消能段和所述分支切向管连接；
所述流体撞击消能段由90°弯头和直径呈扩散状且扩散端封闭的圆管组成，所述扩散端的侧壁设有分支切向管；
所述分支切向管为弯曲90°的圆管结构，其出口端轴心线与所述离心分离筒的水平面径向方向相切。
3.根据权利要求2所述的立式浅层气浮分离设备，其特征在于：所述分支切向管的底端与所述流体撞击消能段的扩散端的间距控制在20~50mm之间；
所述分支切向管的数量为2~4个。
4.根据权利要求1所述的立式浅层气浮分离设备，其特征在于：所述锥台式浅层沉降组件为同轴平行放置的多层喇叭口状锥台；
所述喇叭口状锥台的锥角为30°~60°；
所述喇叭口状锥台的下部大端直径为所述立式分离罐内径的3/4~7/8，所述喇叭口状锥台的上部小端直径为所述立式分离罐内径的1/3~1/2；
所述喇叭口状锥台放置的层数为4~8层，相邻两个所述喇叭口状锥台之间的间距控制在30~100mm之间。
5.根据权利要求1所述的立式浅层气浮分离设备，其特征在于：所述离心分离筒内部包括由上至下连通的锥台形空心结构、圆筒形空心结构及椭圆形封头结构；所述椭圆形封头结构的底部轴心与所述排渣管相连；
所述锥台形空心结构的上端开口直径为所述立式分离罐内径的1/4~1/2；
所述锥台形空心结构的锥形倾斜角度为30°~60°；
所述圆筒形空心结构的内径为所述立式分离罐内径的2/3~7/8；
所述椭圆形封头结构的下部与所述排渣管连接；
所述离心分离筒的总高度为所述立式分离罐高度的1/3~2/3。
6.根据权利要求5所述的立式浅层气浮分离设备，其特征在于：所述立式分离罐下部的椭圆封头内侧与所述离心分离筒下部的椭圆形封头结构外侧之间轴向均布有间距控制支撑；所述间距控制支撑的数量为3~4个。
7.根据权利要求1所述的立式浅层气浮分离设备，其特征在于：所述溢流堰板包括溢流收集罩、环形板和溢流筒；
所述溢流收集罩为上部小端、下部大端的喇叭状结构；
所述溢流收集罩的上部小端与所述溢流筒连接，所述溢流筒的上端为锯齿形结构；所述溢流收集罩的下部大端与所述环形板的内侧连接；
所述环形板的外侧与所述立式分离罐的内壁面环形密封；
所述环形板的上端面与所述排油管底部相切。
8.根据权利要求7所述的立式浅层气浮分离设备，其特征在于：所述溢流堰板的总高度为所述立式分离罐内径的1/3~2/3；
所述溢流收集罩的锥角为25°~45°；
所述环形板沿所述立式分离罐的径向宽度为所述立式分离罐内径的1/8~1/10；
所述溢流筒的直径为所述立式分离罐内径的1/5~1/4。
9.一种利用权利要求1-8任一所述立式浅层气浮分离设备净化处理含油污水的方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、含油污水进入所述入口旋切管，经消能减压后以切向环流的形式进入所述离心分离筒；
S2、进入所述离心分离筒的所述含油污水在旋流离心作用下，分离得到低密度油气相、含油液相和固相；
S3、所述低密度油气相汇集后依次穿过所述锥台式浅层沉降组件、所述溢流堰板至所述油相富集区；
所述含油液相汇集后流至所述锥台式浅层沉降组件内进行浅层沉降分离，得到油相、气泡和水相；所得油相和气泡沿锥台式浅层沉降组件斜向上运移至油相富集区；所得水相则沿锥台式浅层沉降组件斜向下运移至水相分离区；
S4、所述油相富集区内的油相富集后经所述排油管排出；所述水相分离区内的水相富集后经所述排水管排出；步骤S2中所述固相沉积于所述离心分离筒的底部，经所述排渣管排出。
10.根据权利要求9所述的立式浅层气浮分离设备净化处理含油污水的方法，其特征在于：步骤S1中，所述入口旋切管的出口流速控制在3~7m/s。
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