CN117902676A - 一种用于含油污水的微涡流聚结装置 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种用于含油污水的微涡流聚结装置，所述微涡流聚结装置为中空结构，包括：多孔壳体；所述多孔壳体设置有连通所述微涡流聚结装置内外的导流孔；聚结填料，所述聚结填料设置在所述中空结构中，所述导流孔最长的直径小于所述聚结填料最短直径。所述装置同时采用微涡流碰撞聚结和润湿聚结两种聚结机理，提升了聚结效率，能够对含油污水高效、稳定、长期聚结处理。同时避免了装置易板结堵塞、操作复杂等问题，并具有一定的去除悬浮物能力。所述装置在水流的作用下转动，内部聚结填料也转动碰撞，将油泥和悬浮物脱离去除，完成了在水流作用下的自清洁，保证了所述装置可长期使用。
Description
技术领域
本文涉及油气田含油污水处理领域，尤其涉及一种用于含油污水的微涡流聚结装置及安装该装置的设备。
背景技术
随着石油工业的发展，含油污水的排放量与日俱增。我国大部分油田已进入石油开采的中后期，采出原油的含水率已超过80％，有的油田甚至高达90％，导致大量的含油污水产生。这些含油污水可能引起环境污染，甚至危害人体健康，处理与净化含油污水十分重要。
油田采出水处理早期通常采用聚结方法即通过粒状、块状或环状等填料为介质，改变并加大采出水中油粒的粒径，从而提高重力分离性能。常用填料如蛇纹石、陶粒、无烟媒、多面体球、鲍尔环、阶梯环、矩鞍环等，但是存在以下问题：①对于蛇纹石、陶粒、无烟媒等较重的填料，该填料层实际上是一种稳定的过滤层，悬浮固体和油泥会不断地聚积在填料的内部或外表面，会逐渐板结，影响处理水质，需要不断反冲洗或更换填料，从而限制了其在油气田的应用；②对于多面体球、鲍尔环、阶梯环、矩鞍环等填料，一般采用聚丙烯等低密度塑料材质，该种填料容易上浮到液体上部，形成相对稳定的过滤层，悬浮固体和油泥会逐渐堵塞填料，需要不断的反冲洗，同时需要反冲洗泵、回收水池等设施，操作繁杂；此外，由于上述填料的形状不规则，彼此之间互相卡住，也加剧了填料的堵塞。由于上述填料存在易堵塞板结、操作复杂等问题，目前油气田采出水处理中通常不采用该种除油方法。
发明内容
以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
本申请提供了一种微涡流聚结装置，所述微涡流聚结装置为中空结构，包括：
多孔壳体；所述多孔壳体设置有连通所述微涡流聚结装置内外的导流孔；
聚结填料，所述聚结填料设置在所述中空结构中，
所述导流孔最长的直径小于所述聚结填料最短直径。
在本申请提供的一种实施方式中，所述导流孔占所述多孔壳体面积的30％至80％。
在本申请提供的一种实施方式中，所述微涡流聚结装置为球体；在本申请提供的一种实施方式中，所述微涡流聚结装置的外径与所述多孔壳体的厚度比为(100至300):(1至6)；在本申请提供的一种实施方式中，所述微涡流聚结装置的外径与所述导流孔的直径长度比为(100至300):(15至40)。
在本申请提供的一种实施方式中，一个所述微涡流聚结装置中的多个聚结填料在多孔壳体内有旋转活动的空间。
在本申请提供的一种实施方式中，多孔壳体的材质可以选自ABS材料、改性ABS材料、聚丙烯材料、改性聚丙烯材料和聚乙烯等塑料材料中的任意一种或更多种。
在本申请提供的一种实施方式中，聚结填料的材质可以选自ABS材料、改性ABS材料、聚丙烯材料、改性聚丙烯材料和聚乙烯等塑料材料中的任意一种或更多种。
在本申请提供的一种实施方式中，所述微涡流聚结装置的外径与所述聚结填料的外径的长度比为1:(0.125至0.5)。
在本申请提供的一种实施方式中，所述微涡流聚结装置的外径可以为100mm至300mm。
在本申请提供的一种实施方式中，所述聚结填料的外径可以为25mm至75mm。在本申请提供的一种实施方式中，所述聚结填料的外径大于所述导流孔直径。
在本申请提供的一种实施方式中，所述聚结填料选自鲍尔环填料、阶梯环填料、矩鞍环填料、多面空心球填料、空心球填料、多孔球填料、拉西环填料、异鞍环填料和齿轮环填料中的任意一种或更多种。
在本申请提供的一种实施方式中，微涡流聚结装置的材料平均密度为0.90×103kg/m3至1.1×103kg/m3。
又一方面，本申请提供了一种油水分离方法，使用上述的微涡流聚结装置。
在本申请提供的一种实施方式中，所述微涡流聚结装置设置于容器内，含油水从所述装置的底部流入，从顶部流出；或含油污水从所述装置的顶部流入，从底部流出。
在本申请提供的一种实施方式中，用于放置若干个微涡流聚结装置的设备腔室(容器)，腔室呈竖向圆筒或竖向长方体筒，腔内上部和下部设置网格，用于限定若干个微涡流聚结装置的工作空间。含油污水从设备底部进水，流经微涡流聚结装置，采出水中的油粒经过微涡流碰撞和润湿聚结而逐渐变大，水流在腔内上部的出水口流出。
在本申请提供的一种实施方式中，所述微涡流聚结装置设置于容器内，所述容器的水力停留时间为2min至20min；在本申请提供的一种实施方式中，所述容器的水力停留时间为5min至10min。所述水力停留时间为水流通过微涡流聚结装置的有效停留时间。
在本申请提供的一种实施方式中，所述微涡流聚结装置设置于容器内，所述容器的空床流速为10m/h至360m/h；在本申请提供的一种实施方式中，所述容器的空床流速为25m/h至90m/h。
又一方面，本申请提供了装填有上述的微涡流聚结装置的设备。
本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的其他优点可通过在说明书中所描述的方案来发明实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本申请技术方案的理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。
图1是本申请实施例所述的用于含油污水的微涡流聚结装置及安装该装置的设备使用时的整体结构示意图。
图2为本申请实施例所述的用于含油污水的微涡流聚结装置一个多孔壳体的局部放大结构示意图。
图3为本申请实施例所述的用于含油污水的微涡流聚结装置一个多孔壳体及多个聚结填料的局部放大结构示意图。
图4为本申请实施例所述的用于含油污水的微涡流聚结装置一个聚结填料(以多面空心球为例)的放大结构剖面示意图。
图5为本申请实施例所述的用于含油污水的微涡流聚结装置一个聚结填料(以多面空心球为例)的放大结构俯视示意图。
图6为本申请实施例所述的用于含油污水的微涡流聚结装置一个多孔壳体使用时的局部放大结构示意图。
图中标记：1、多孔壳体；11、导流孔；2、聚结填料；3、聚结反应腔。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文对本申请的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
本申请提供了一种微涡流聚结装置，用于含油污水的微涡流强化聚结，所述微涡流聚结装置为中空结构，包括：
多孔壳体1；所述多孔壳体设置有连通所述微涡流聚结装置内外的导流孔11；
聚结填料2，所述聚结填料设置在所述中空结构中，
所述导流孔11最长的直径小于所述聚结填料最短直径。
进一步地，所述导流孔11占所述多孔壳体1面积的30％至80％。
进一步地，所述微涡流聚结装置为球体。
进一步地，所述微涡流聚结装置的外径与所述多孔壳体1的厚度比为(100至300):(1至6)。
进一步地，所述微涡流聚结装置的外径与所述导流孔11的直径长度比为(100至300):(15至40)。
示例性地，所述微涡流聚结装置的外径可以为100mm至300mm。
示例性地，多孔壳体1的厚度可以为1mm至6mm。
示例性地，如图2和图6所示，微涡流聚结装置中的导流孔11的形状为圆形，所述导流孔11的形状还可以为四边形或多边形。
示例性地，多个所述导流孔11均匀设于所述多孔壳体1的上。
示例性地，一个所述多孔壳体1中的所述导流孔11的数量为两个以上。
示例性地，一个所述微涡流聚结装置中的所述聚结填料2的数量为两个以上，优选为三个以上。聚结填料2也可以为多个，根据使用的场景进行添加。
所述聚结填料2用于吸附油污水中的油粒，使其聚结为油珠，所述多孔壳体1用于限制所述聚结填料2在其空腔内移动。
示例性地，一个所述微涡流聚结装置中的多个聚结填料2在多孔壳体1内有旋转活动的空间。
进一步地，多孔壳体1的材质可以选自ABS材料、改性ABS材料、聚丙烯材料、改性聚丙烯材料和聚乙烯等塑料材料中的任意一种或更多种。
进一步地，聚结填料2的材质可以选自ABS材料、改性ABS材料、聚丙烯材料、改性聚丙烯材料和聚乙烯等塑料材料中的任意一种或更多种。
进一步地，所述微涡流聚结装置的外径与所述聚结填料2的外径的长度比为1:(0.125至0.5)。
示例性地，所述聚结填料2的外径可以为25mm至75mm。
进一步地，所述聚结填料2可以选自鲍尔环填料、阶梯环填料、矩鞍环填料、多面空心球填料、空心球填料、多孔球填料、拉西环填料、异鞍环填料和齿轮环填料中的任意一种或更多种。
进一步地，微涡流聚结装置的材料平均密度为0.90×103kg/m3至1.1×103kg/m3。
示例性地，所述多孔壳体1的材料密度大于水的密度，所述聚结填料2的材料密度小于水的密度。也可以所述多孔壳体1的材料密度小于水的密度，所述聚结填料2的材料密度大于水的密度，使微涡流聚结装置整体密度略大于水，悬浮在水体中，在向上水流的作用下会发生不断的转动，从而避免了其它密度比水轻的絮凝反应球或比水重的颗粒填料形成的比较稳定的填料层而造成的堵塞。
又一方面，本申请提供了一种油水分离方法，使用上述的微涡流聚结装置。
在本申请提供的一种实施方式中，所述微涡流聚结装置设置于容器内，含油水从所述装置的底部流入，从顶部流出。
用于放置若干个微涡流聚结装置的聚结反应腔3(容器)，腔室呈竖向圆筒或竖向长方体筒，腔内上部和下部设置网格，用于限定若干个微涡流聚结装置的工作空间以防止微涡流聚结装置随水流流出聚结反应管器。含油污水从设备底部进水，流经微涡流聚结装置，采出水中的油粒经过微涡流碰撞和润湿聚结而逐渐变大，水流在腔内上部的出水口流出。
示例性地，含油污水在聚结反应腔3内流动时，带动多个微涡流聚结装置在含油污水中旋转，从而形成多个方向的水流，通过多个方向的水流流动不易使聚结填料2形成板结，同时多孔壳体1之间也不会互相卡住，多孔壳体1在水流的作用下转动，内部聚结填料2也发生转动碰撞，将油膜和悬浮固体脱离去除，完成了在水流作用下的自清洁，保证了多孔壳体1的长期使用。
示例性地，在对含油污水进行处理时，含油污水流经多孔壳体1，再通过导流孔11流进聚结填料2中。由于多孔壳体1上设有多个导流孔11，使得水流的速度和方向发生改变，流层间形成速度梯度，流体中形成大量微涡流，油粒间碰撞机率大大增加，促进油粒扰动碰撞聚结成大油珠上浮，并且部分油粒和悬浮物在微涡流中碰撞结合从而使其有携带悬浮固体上浮的能力。没有被碰撞聚结的小油珠在流经聚结填料2时，被吸附在聚结填料2表面，随着吸附的累积，在聚结填料2上逐渐形成油膜，最后形成大油珠后脱离聚结填料2上浮，然后进入下一个微涡流聚结装置，达到润湿聚结除油的效果。重复上述过程，缩短反应时间和容器体积，提高油水分离效果。聚结填料2的润湿聚结弥补了多孔壳体1微涡流碰撞聚结难以捕捉的微小油珠，将两种聚结形式相结合，显著提升了聚结填料2的聚结效果和扩大了油珠去除范围。
多孔壳体1为空心球形，在水流作用下不断转动，其内部聚结填料2也随之位移转动，并在水流中不断循环上浮和下沉的过程，在水流的作用下可以促进聚结填料2上的油珠和悬浮固体脱离聚结填料2，使多孔壳体1之间不会形成悬浮固体和油泥的堵塞，解决了聚结填料2和微涡流聚结装置逐渐堵塞和板结的问题，达到自清洗的效果，可以长期稳定进行聚结水处理。
多孔壳体1的球形没有凸出结构，不会出现块状填料彼此卡住的情况，多孔壳体1内如果有少数聚结填料2卡住也可以在转动和浮沉的作用下解除卡住的状态，保障了聚结装置的聚结效率。
示例性地，通过将多个聚结填料2放置在一个多孔壳体1内。由于多孔壳体1在水流的作用下会在水中发生转动，避免了多孔壳体1和聚结填料2的堵塞，通过多个方向的水流流动，不易使聚结填料2形成板结，避免了单独在水中使用聚结填料2时，聚结填料2易上浮至水体上部，从而形成稳定的填料层导致聚结填料2堵塞板结。
示例性地，设置微涡流聚结装置的尺寸，使得微涡流聚结装置内的涡流尺度大于悬浮物粒径，可以将悬浮物与油珠碰撞，使悬浮物吸附在油珠上最终上浮去除。
进一步地，所述微涡流聚结装置设置于容器内，所述容器的水力停留时间为2min至20min；或者所述容器的水力停留时间为5min至10min。
进一步地，所述微涡流聚结装置设置于容器内，所述容器的空床流速为10m/h至360m/h；或者所述容器的空床流速为25m/h至90m/h。
本申请提供的装置同时采用微涡流碰撞聚结和润湿聚结两种聚结机理，提升了聚结效率，能够对含油污水高效、稳定、长期聚结处理。同时避免了装置易板结堵塞、操作复杂等问题，并具有一定的去除悬浮物能力。所述装置在水流的作用下转动，内部聚结填料也转动碰撞，将油泥和悬浮物脱离去除，完成了在水流作用下的自清洁，保证了所述装置可长期使用。
Claims (10)
1.一种微涡流聚结装置，其特征在于，所述微涡流聚结装置为中空结构，包括：
多孔壳体；所述多孔壳体设置有连通所述微涡流聚结装置内外的导流孔；
聚结填料，所述聚结填料设置在所述中空结构中，
所述导流孔最长的直径小于所述聚结填料最短直径。
2.根据权利要求1所述的微涡流聚结装置，其特征在于，
所述导流孔占所述多孔壳体面积的30％至80％。
3.根据权利要求1所述的微涡流聚结装置，其特征在于，所述微涡流聚结装置为球体，
所述微涡流聚结装置的外径与所述多孔壳体的厚度比为(100至300):(1至6)；
所述微涡流聚结装置的外径与所述导流孔的直径长度比为(100至300):(15至40)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的微涡流聚结装置，其特征在于，所述微涡流聚结装置的外径与所述聚结填料的外径的长度比为1:(0.125至0.5)。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的微涡流聚结装置，其特征在于，所述聚结填料选自鲍尔环填料、阶梯环填料、矩鞍环填料、多面空心球填料、空心球填料、多孔球填料、拉西环填料、异鞍环填料和齿轮环填料中的任意一种或更多种。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的微涡流聚结装置，其特征在于，微涡流聚结装置的材料平均密度为0.90×103kg/m3至1.1×103kg/m3。
7.一种油水分离方法，其特征在于，使用权利要求1至6中任一项所述的微涡流聚结装置。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述微涡流聚结装置设置于容器内，含油水从所述装置的底部流入，从顶部流出；或含油污水从所述装置的顶部流入，从底部流出。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述微涡流聚结装置设置于容器内，所述容器的水力停留时间为2min至20min；优选地，所述容器的水力停留时间为5min至10min；
可选地，所述微涡流聚结装置设置于容器内，所述容器的空床流速为10m/h至360m/h；优选地，所述容器的空床流速为25m/h至90m/h。
10.一种装填有权利要求1至6中任一项所述的微涡流聚结装置的设备。
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