CN206660665U - 一种新型的油水分离系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种新型的油水分离系统，能产生高能溶氧，从而进行高效、便捷的含油污水处理。本实用新型油水分离系统，包括；溶气泵，输入回流水和纯氧气，输出气液混合流体；溶气罐，输入所述气液混合流体，输出排除掉多余气体后的溶气水；高能氧发生器，输入所述溶气水，输出具有高能级氧粒子团的高能溶氧水；混合器，输入污水和所述高能溶氧水，输出混合污水；油水分离装置，输入所述混合污水，输出所述回流水、第一出水及第一部分油；所述高能氧发生器包括：罐体，所述罐体的输入口的直径大于输出口的直径；转轮增压器，设置在所述输入口；电极，设置在所述转轮增压器上或设置在所述输出口。

Description

一种新型的油水分离系统

技术领域

本实用新型涉及水处理技术，特别是涉及石油行业的原油沉降和生产过程的产出污水的油水分离。

背景技术

油田、炼油厂等石油化工企业在生产作业中不可避免会产生各种含油污水。尤其是近年来，国内大部分油田开发已经进入高含水期，各种开采技术的应用使原油多以乳状液的形式被采出。据统计，世界开采出的原油近80％以原油乳状液形式存在，含油乳化污水的量也与日俱增。并且现在为了提高原油的产出率，一般均采用压水注入的方法提高原油产量，一般注入水采用原油沉降污水净化的方法生产。

根据含油污水中的油滴的直径与在污水中的状态不同，污水中的含油主要以四种状态存在：悬浮油、分散油、乳化油、溶解油。

根据含油状态的不同，一般现在有不同的处理工艺。现有的常规除油工艺有：重力、离心、电分、吸附、气浮分离等，在实际的应用中，这些技术一般针对不同的含油污水。以下对常规的除油工艺进行简单介绍。

1.1、重力式分离

其是根据斯托克斯公式的运动规律和“浅池理论”，利用油、气、水的相对密度不同，组分一定的油水混合物在一定的压力和温度下，当系统处于平衡时就会形成一定比例的油、气、水相原理进行。

工作原理：通过多次改变油水乳化液的运行方向和流速，强化机械破乳作用，从而进一步加快油水分离速度。

存在的缺点：单一重力分离设备体积大、时间慢，但先进油水分离设备均设置有该处理单元，只是将其体积变小。只能处理悬浮油和杂质(如泥沙)，无法处理乳化油和溶解油。

1.2、离心式分离

利用油水密度的不同,使高速旋转的油水混合液产生不同的离心力,从而使油与水分开。

存在的缺点：虽然停留时间少和设备体积较小，但由于离心设备有运动部件，日常维护较难，因此只应用于试验室的分析设备和需要减小占地面积的场所。并且离心式分离一般也是针对悬浮油效果较好，对于乳化油和溶解油基本没有效果。

1.3、电分离

原理是乳状液置于高压的交流或直流电场中，由于电场对水滴的作用,削弱了乳状液的界面膜强度，促进水滴的碰撞、合并，最终聚结成粒径较大的水滴,从原油中分离出来。

存在的缺点：电分离由于耗电量大、成本高，不适用于大量的污水处理。

1.4、吸附分离

利用油水对固体物质亲和状况的不同,常用亲水憎油的固体物质制成装置。当油水混合物流经吸附层时，被迫不断改变流速和方向，增加了水滴的碰撞聚结几率，使小液滴快速聚结沉降。

存在的缺点：一般只用于末端分离处理，不能作为主要手段。

1.5、气浮分离

气浮法是依靠水中形成微小气泡，携带絮粒上浮至液面使水净化的一种方法。条件是附在油滴上的气泡可形成油气颗粒。

以下，对气浮分离的方法进行具体介绍。

气浮分离主要有加压溶气减压曝气法与溶气泵曝气法两类方法：

加压溶气减压曝气法：溶气罐采用加压溶气减压曝气法(简称：减压曝气法)，其原理是，减压曝气的在加压情况下，将空气溶解在废水中达饱和状态，然后突然减至常压，这时溶解在水中的空气就成了过饱和状态，以极微小的气泡释放出来，乳化油和悬浮颗粒就粘附于气泡周围而随其上浮，在水面上形成泡沫层，然后由刮泡器清除，使废水得到净化。

溶气泵曝气法：溶气泵的吸入口可以利用负压作用吸入气体，所以无需采用空气压缩机和溶气装置。高速旋转的泵叶轮将液体与气体混合搅拌，所以无需搅拌器和混合器。由于泵内的加压混合，气体与液体充分溶解，溶解效率可达80～100％。所以无需大型加压溶气罐或昂贵的反应塔即可制取高度溶解液。气液比约为1:9(吸气量为8-10％)，串联使用可以增加吸气量。一台气液混合泵即可进行气液吸引、混合、溶解并直接将高度溶解液送至使用点。

气浮分离存在的缺点：现在广泛的污水处理方式，具有效率高、占地小的优点，但是当污水中乳化油含量较高时，需要与药剂配合使用，带来二次水质污染并且加大了污水处理成本。

因此，如何使油水分离过程中无需加药处理，避免二次污染，同时较为高效、便捷、占地及运营成本较低，并符合现场含油污水处理工况，是有待解决的问题。

在以上含有污水处理中，现在悬浮油已经有很好的处理手段，现在重力除油法、离心除油法或气浮除油法均有较好的去除效果。但是对于乳化油现在一般多采用加药气浮手段，随着污水成分的越来复杂，尤其是注入水中含有各种破乳剂和很多化学成分，这些化学成分极大的降低了破乳剂的效果，并且由于破乳剂的使用又带来了新的污染。所以现在大家越来越倾向于采用一种高效的物理破乳法代替现有的加药破乳法。

实用新型内容

本实用新型的目的是要提供一种新型的油水分离系统，能产生高能溶氧，从而进行高效、便捷的含油污水处理，使用溶氧破乳法可以有效的破坏污水中的乳化键和化合键，达到破乳目的，降低运营成本。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种新型的油水分离系统，包括；

溶气泵，输入回流水和纯氧气，输出气液混合流体；

溶气罐，输入所述气液混合流体，输出排除掉多余气体后的溶气水；

高能氧发生器，输入所述溶气水，输出具有高能级氧粒子的高能溶氧水；

混合器，输入污水和所述高能溶氧水，输出混合污水；

油水分离装置，输入所述混合污水，输出所述回流水、第一级出水及第一级去除油；

所述高能氧发生器包括：罐体，所述罐体的输入口的直径大于输出口的直径；转轮增压器，设置在所述输入口；电极，设置在所述转轮增压器上或设置在所述输出口。

优选的，上述的油水分离系统中，所述电极连接有间歇性通断电的电源。

优选的，上述的油水分离系统中，

所述罐体的截面为半椭圆形，所述输出口设置在所述半椭圆形的左侧顶点。

优选的，上述的油水分离系统中，所述半椭圆形内壁设置有螺旋沟槽。

优选的，上述的油水分离系统中，还包括；

过滤单元，输入所述第一级出水，输出去除部分悬浮物和含油后的第二级出水及第二级去除油。

优选的，上述的油水分离系统中，还包括；

阻截除油单元，输入所述第二级出水，输出去除悬浮物和含油后的最终出水及第三级去除油。

优选的，上述的油水分离系统中，所述油水分离装置包括外罐和内罐。

优选的，上述的油水分离系统中，所述阻截除油单元中具有阻滤油介质。

本实用新型实施例具有以下技术效果：

1)通过高能溶氧技术来进行污水的油水分离，高能氧发生器可以产生大量的高能溶氧水，且这些高能溶氧水带有极高的能量，通过高能氧可以破坏污水中的油与水之间的乳化键和结合作用，使得油与水分离，同时高能氧发生器也产生大量的微纳米气泡，分离出的油和悬浮颗粒就粘附于气泡周围而随其上浮，从而油和水的分离。

2)除油效果好：首先含油污水经过高能氧的破乳与分离作用，出水的含油量及杂质含量较低；其次高能氧对于不溶的两相均有很好的分离效果，并且产生的杂质较少。因高能氧活性很强，附带很强的氧化能力有很强的除色除味的作用。

3)还用纯氧气代替传统工艺上使用的空气，增大水中氧含量，使产生的高能氧密度和能级较高，同时产生的气泡也也很小，可以提高不同介质的分离效率。

4)使用高能氧发生器替代普通曝气头进行曝气，产生更多的高能量的高能溶氧水，可以有效实现破乳目的，增加曝气效果，并且本装置为纯物理作用，不会因为原水中某些成分与药剂反应而降低添加剂效果，所以本装置对二次加药污水或多次加药污水有较好的处理效果。

5)二级除油单元的阻滤油介质进行再次净化，阻截除油单元为亲水憎油材料，对小颗粒油滴有较好的去除作用，油水分离过程中无需加药处理，避免二次污染。

根据下文结合附图对本实用新型具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本实用新型的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本实用新型的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是本实用新型提供的油水分离系统的结构示意图；

图2是本实用新型提供的高能氧发生器的原理图。

图3是本实用新型提供的一般气泡和高能氧净化原理对比图；

图4是本实用新型提供的高能溶氧技术产生的高能氧气泡与普通气泡的对比图。

具体实施方式

图1是本实用新型提供的油水分离系统的结构示意图；如图1所示，本实用新型实施例提供一种新型的油水分离系统，包括；

溶气泵101，输入回流水和纯氧气，输出气液混合流体；

溶气罐102，输入所述气液混合流体，输出排除掉多余气体后的溶气水；

高能氧发生器103，输入所述溶气水，输出具有高能级氧粒子的高能溶氧水；

混合器104，输入污水和所述高能溶氧水，输出混合污水；

油水分离装置105，输入所述混合污水，输出所述回流水、第一级出水及第一级去除油(占总除油量中的大部分油)；

如图2所示，所述高能氧发生器包括：罐体200，所述罐体的输入口210的直径大于输出口220的直径；转轮增压器，设置在所述输入口；电极230，设置在所述转轮增压器上或设置在所述输出口。

可见，本是实用新型实施例中，通过高能溶氧技术来进行污水的油水分离，高能氧发生器产生大量高能溶氧水，同时产生大量微纳米气泡。高能溶氧水可以有效去除污水中的乳化油，将乳化油破乳聚合成油滴，这些油滴和一些悬浮颗粒就粘附于气泡周围而随其上浮，从而分离油和水。高能溶氧水中的气泡也带有一定的电荷，对污物的吸附作用远远大于普通气浮，高能溶氧技术产生的高能氧气泡与普通气泡的对比见图4，所以高能溶氧技术对悬浮油和污物的去除效果远远好于普通气浮。

在本发明的一个实施例中，所述电极连接有间歇性通断电的电源，这样通过输入间歇性(例如脉冲性)的电流，加大气泡的电荷量。所述电源的电压为5-12伏的安全低压，即使漏电也不会产生危险。

如图2所示，在本发明的一个实施例中，所述罐体200的截面为半椭圆形，所述输出口220设置在所述半椭圆形的左侧顶点。

所述半椭圆形内壁设置有螺旋沟槽，从而与水流相配合。

因为半椭圆形底部宽顶部窄，所以在顶部输出口可以获得较大的压力。

转轮增压器可以是由多个扇叶组成，扇叶的转向与罐体内壁的螺旋沟槽的转向相匹配。

如图1所示，在本发明的一个实施例中，还包括；

过滤单元106，输入所述第一级出水，输出去除部分悬浮物(占总悬浮物的大部分)和含油后的第二级出水和及第二级去除油(占总除油量中的小部分油)。

在本发明的一个实施例中，还包括；

阻截除油单元107，输入所述第二级出水，输出去除悬浮物(占总悬浮物的小部分)和含油后的最终出水(为达标出水)和及第三级去除油(为最后除后的残余的油)。

在本发明的一个实施例中，所述油水分离装置包括外罐和内罐，外罐为高能纳米氧反应区1052，内罐为高能纳米氧混合区1051。所述阻截除油单元107中具有阻滤油介质。

本发明的实施例中，设计使用高能氧发生器达到油水分离目的，替代现有加药气浮工艺，降低了运行费用。其高能氧发生器为纯物理作用达到油水分离目的，避免引入新的污染。

图2所示，为高能氧发生器原理，气液混合液在高能氧发生器中会高速涡旋，在这个螺旋压缩过程中，氧气气泡会随着切割水在蜗旋加速系统中加速运动，在加速运动中来自外部的压力逐渐增高，气泡因外部压力增高而逐渐压缩，氧分子间距逐渐缩小，分子间能蓄积达到最高，一部分气泡破裂后形成高能活性氧，自由热运动增强，可以加入到水分子共价键中成为溶解氧，也可以断裂其它物质与水分子形成的共价键，或氧化其它物质，另一部分为破裂的气泡也会变成微纳米气泡，并带上电荷。另外，高能氧发生器产生的微纳米气泡与普通气泡在水中的运动轨迹也不同，如图3所示，一般气泡的大气泡(直径毫米级)受到的浮力较大，上浮速度快，而且是直线上浮，到顶端后直接破裂。而直径小于10微米的微纳米气泡，浮力较小，在水中停留时间长，路线迂回，在加上气泡的带电作用，使得微纳米气泡更容易粘附乳化油和悬浮颗粒。另外，一部分气泡在运动过程中，由于受到挤压、碰撞等作用，会产生氧分子团破裂，从而形成高能溶氧水，在这个过程中会释放较大的能量，这种能量可以导致气泡周边的污染物与水之间的共价键结合破裂，而且溶于水中的高能氧离子对污染物产生氧化降解作用。同时高能氧分子团破裂时释放出的大量的羟基自由基，可氧化分解各种有机污染物。同时，直径10微米的气泡同直径1mm的气泡相比，考虑气泡内部压力及比表面积的效果，前者的气体溶解能力为后者的1万倍，如果考虑气泡的上升速度的影响，理论上有20万倍的气体溶解能力。微纳米气泡极大促进气液之间的反应速率。

另外，本是实用新型实施例中，还用纯氧气代替传统工艺上使用的空气，增大水中氧含量，使产生的气泡体积较小，可以提高不同介质的分离效率。纯氧气经过高能氧发生器的高速切割作用，会行成带点高能氧粒子。高能氧在水中，具有很高的能量等级。首先可以在水中形成较高的高浓度溶解氧，可以有效的降低污水中的COD(chemical oxygendemand，化学耗氧量)值，同时高能氧所具有的高能特性可以有效的降解水中的污染物，尤其对乳化油有着普通曝气所不具有的强破乳效果。在水中，微纳米气泡会因为受到水的物理作用(包括水流产生的压缩、膨胀、旋流等)，会因为这些物理作用产生超高温、超高压等极限反应现象，使得与周围的水产生大量高效带电自由基，自由基是一种不稳定的活性物质，会从周围其它物质夺取电荷以达到自身平衡，在这个过程中，会产生很强的氧化作用，这个作用会破坏含油污水中的的油水结合作用和乳化键。在实际使用中，如果水中含油较高的乳化油，使用本实用新型的技术结合使用纯氧气曝气，不但具有快速破乳的效果，很可以快速的降低污水中的COD值，同时也可以起到悬浮杂质快速去除的效果。

如图1所示，在本实用新型的另一个实施例中，使用高能氧发生器替代普通曝气头进行曝气，产生更多的高能氧粒子，增加曝气效果。

在本实用新型的另一个实施例中，所述油水分离装置包括外罐和内罐。污水流过外罐和内罐，与高能溶氧水进行两级混合，使得混合更加充分。

在本实用新型的另一个实施例中，还包括阻截除油单元来作为二级除油单元，输入所述出水。油水分离装置的出水被所述二级除油单元再次净化。所述二级除油单元中具有阻滤油介质。当所述阻滤油介质浸入水中后，其表面载能会与水发生综合反应，产生一层致密牢固的功能层，形成阻截除油功能。

当含油的水要透过阻滤油介质时，给水以适当的压力，来水一侧的水分子可与膜内一侧的水分子发生置换透过，而油等憎水性分散质被阻挡在阻滤油介质表面，从而实现油水分离。

被阻挡下来的油不能与阻滤油介质相粘附，随着油粒的不断增加，浮力加大，油粒会浮升到表面，并被收集。

在本实用新型的另一个实施例中，所述污水溶气装置具有高能氧发生器。图2是本实用新型提供的高能氧发生器的原理图。如图2所示，所述发生器具有喷射口；所述气液混合流体从上方进入后，在所述发生器中高速旋转形成负压轴。

过程如下：从上方进入高能氧发生器的气液流体在压力作用下高速旋转；在高能氧发生器的中部形成负压轴，负压轴的吸力可将液体中溶解的气体或者外部接入的气体集中到负压轴上；当高速旋转的液体和气体在适当的压力下从特别设计的喷射口喷出时，由于喷口处混合气液的超高的旋转速度与气液密度比(1：1000)的力学上的相乘效果，在气液接触界面间产生高速强力的剪切及高频率的压力变动，形成人造极端条件，生成大量高能氧粒子。

由上可知，本实用新型具有如下优势：

1)通过高能溶氧技术来进行污水的油水分离，高能氧发生器可以产生大量的高能溶氧水，且这些高能溶氧水带有极高的能量，通过高能氧可以破坏污水中的油与水之间的乳化键和结合作用，使得油与水分离，同时高能氧发生器也产生大量的微纳米气泡，分离出的油和悬浮颗粒就粘附于气泡周围而随其上浮，从而油和水的分离。

2)除油效果好：首先含油污水经过高能氧的破乳与分离作用，出水的含油量及杂质含量较低；其次高能氧对于不溶的两相均有很好的分离效果，并且产生的杂质较少。因高能氧活性很强，附带很强的氧化能力有很强的除色除味的作用。

3)还用纯氧气代替传统工艺上使用的空气，增大水中氧含量，使产生的高能氧密度和能级较高，同时产生的气泡也也很小，可以提高不同介质的分离效率。

4)使用高能氧发生器替代普通曝气头进行曝气，产生更多的高能量的高能溶氧水，可以有效实现破乳目的，增加曝气效果，并且本装置为纯物理作用，不会因为原水中某些成分与药剂反应而降低添加剂效果，所以本装置对二次加药污水或多次加药污水有较好的处理效果。

5)二级除油单元的阻滤油介质进行再次净化，阻截除油单元为亲水憎油材料，对小颗粒油滴有较好的去除作用，油水分离过程中无需加药处理，避免二次污染。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本实用新型的多个示例性实施例，但是，在不脱离本实用新型精神和范围的情况下，仍可根据本实用新型公开的内容直接确定或推导出符合本实用新型原理的许多其他变型或修改。因此，本实用新型的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (8)

1.一种新型的油水分离系统，其特征在于，包括；

溶气泵，输入回流水和纯氧气，输出气液混合流体；

溶气罐，输入所述气液混合流体，输出排除掉多余气体后的溶气水；

高能氧发生器，输入所述溶气水，输出具有高能级氧粒子的高能溶氧水；

混合器，输入污水和所述高能溶氧水，输出混合污水；

油水分离装置，输入所述混合污水，输出所述回流水、第一级出水及第一级去除油；

所述高能氧发生器包括：罐体，所述罐体的输入口的直径大于输出口的直径；转轮增压器，设置在所述输入口；电极，设置在所述转轮增压器上或设置在所述输出口。

2.根据权利要求1所述的油水分离系统，其特征在于，所述电极连接有间歇性通断电的电源。

3.根据权利要求1所述的油水分离系统，其特征在于，

所述罐体的截面为半椭圆形，所述输出口设置在所述半椭圆形的左侧顶点。

4.根据权利要求3所述的油水分离系统，其特征在于，所述半椭圆形内壁设置有螺旋沟槽。

5.根据权利要求1所述的油水分离系统，其特征在于，还包括；

过滤单元，输入所述第一级出水，输出去除部分悬浮物和含油的第二级出水及第二级去除油。

6.根据权利要求5所述的油水分离系统，其特征在于，还包括；

阻截除油单元，输入所述第二级出水，输出去除悬浮物和含油的最终出水及第三级去除油。

7.根据权利要求6所述的油水分离系统，其特征在于，所述油水分离装置包括外罐和内罐。

8.根据权利要求7所述的油水分离系统，其特征在于，所述阻截除油单元中具有阻滤油介质。