申请日2011.10.17
公开(公告)日2012.04.18
IPC分类号C02F1/40; C02F1/24
摘要
本发明公开了一种含油污水处理用旋流气浮分离装置。所述装置包括旋流气浮组合机构和气液混合机构;所述旋流气浮组合机构包括圆柱筒体和与该圆柱筒体的两端相配合的上封头和下封头;所述圆柱筒体的内壁上连接有底部开口的球碗形集油罩;所述集油罩的下开口端固接有整流筒;所述圆柱筒体的内壁上与所述整流筒的位置相应处设有至少一个旋流导片，所述旋流导片以升角环绕的方式环绕所述整流筒，所述旋流导片与所述整流筒之间设有间距;所述上封头上设有排气口、压力表和出油口;所述下封头上设有出水口，所述出水口与排水管相连通;所述气液混合机构的气液混合物出口与切向入口管相连通，所述切向入口管与所述圆柱筒体相连通，所述切向入口管与所述圆柱筒体的连通处设于近所述旋流导片的起始端。
权利要求书
1.一种含油污水处理用旋流气浮分离装置，其特征在于：所述分离装置包括旋 流气浮组合机构和气液混合机构;
所述旋流气浮组合机构包括圆柱筒体和与该圆柱筒体的两端相配合的上封头和 下封头;所述圆柱筒体的内壁上连接有底部开口的球碗形集油罩，所述集油罩的下开 口端的周向上设有若干个扇形集油口;所述集油罩的下开口端固接有整流筒;所述圆 柱筒体的内壁上与所述整流筒的位置相应处设有至少一个旋流导片，所述旋流导片以 升角环绕的方式环绕所述整流筒，所述旋流导片与所述整流筒之间设有间距;所述上 封头上设有排气口、压力表和出油口;所述出油口上固接有收油管，所述收油管的游 离端延伸至所述集油罩的中上部;所述下封头上设有出水口，所述出水口与排水管相 连通;
所述气液混合机构的气液混合物出口与切向入口管相连通，所述切向入口管与所 述圆柱筒体相连通，所述切向入口管与所述圆柱筒体的连通处设于近所述旋流导片的 起始端。
2.根据权利要求1所述的分离装置，其特征在于：所述圆柱筒体的下部设有至 少一个气泡均布器，所述气泡均布器包括进液芯管和与该进液芯管垂直布置且相通的 至少一个不锈钢绕丝管;所述上封头上设有循环气体出口，所述循环气体出口与气体 循环回用管路相连通;所述气体循环回用管路的气体出口端与气液循环机构的进气口 相连通;所述出水口通过多通阀分别与回流水管路和所述排水管相连通;所述回流水 管路的回流水出口与所述气液循环机构的进液口相连通;所述气液循环机构的气液混 合物出口与所述进液芯管相连通。
3.根据权利要求1或2所述的分离装置，其特征在于：所述上封头和下封头均 为椭圆形;所述若干个扇形集油口沿所述集油罩的下开口端的周向均匀布置;所述圆 柱筒体上设有液位计;所述圆柱筒体的中下部设有手孔;所述上封头上设有安全阀。
4.根据权利要求2或3所述的分离装置，其特征在于：所述气液混合机构为气 液混合泵、液-气静态混合器、射流器或微气泡发生器;所述气液循环机构为气液混合 泵、离心泵与射流器的组合或离心泵与微气泡发生器的组合。
5.根据权利要求1-4中任一所述的分离装置，其特征在于：所述旋流导片的螺旋 升角为5°～15°;所述旋流导片与所述圆柱筒体的相交线在水平面上投影的圆周角为 210°～330°;所述旋流导片与所述整流筒之间的间距为所述整流筒与所述圆柱筒体的内 径差的(0.2～0.35)倍。
6.根据权利要求1-5中任一所述的分离装置，其特征在于：所述旋流气浮组合机 构的高度与所述圆柱筒体的直径的比值为1.6～3.2;所述整流筒与所述圆柱筒体的直 径的比值为0.3～0.7;所述整流筒与所述圆柱筒体的高度的比值为0.3～0.5。
7.根据权利要求2-6中任一所述的分离装置，其特征在于：所述不锈钢绕丝管的 绕丝间隙为0～0.25mm，但不为0。
8.根据权利要求1-7中任一所述的分离装置，其特征在于：所述圆柱筒体与所述 下封头的位置相应的腔体内设有缓流板;所述缓流板为水平圆板;所述缓流板的直径 为所述出水口的直径的3～6倍。
9.一种含油污水处理用旋流气浮分离系统，其特征在于：所述分离系统包括若 干个权利要求1-8中任一所述的含油污水处理用旋流气浮分离装置。
10.根据权利要求9所述的分离系统，其特征在于：所述若干个分离装置之间为 串连连通或并连连通。
说明书
含油污水处理用旋流气浮分离装置
技术领域
本发明涉及一种含油污水处理用旋流气浮分离装置，适用于含油污水的净化处理， 由于其结构紧凑、性能高效，尤其适合海上平台采出水的除油净化。
背景技术
含油污水来源十分广泛，油田开采、石油化工、船舶运输、屠宰与肉食品加工、 餐饮业、机械制造和金属压延加工、轻工、化工、油气销售站(库)等行业和场所都 会产生大量的含油污水。由于含油量及其特征随工业种类不同而异，同一种工业也因 生产工艺流程、设备和工作条件等不同而相差较大，因此含油污水的处理在国内外都 受到高度重视。从绝对产生量来看，石油工业是含油污水的最主要来源，从钻井到采 油的各个生产环节，都产生大量的含油污水。随着陆上和海洋油气开发活动范围的不 断加大，油田采出水的产量也在不断增加，尤其是国内外各大油田相继进入了高含水 开采期和三次采油期，不仅使得不少油田采出液的平均含水率已达90%以上，而且含 油污水的处理难度也大大增加。
然而，在石油含量减少而伴生采出水不断增加的情况下，含油污水的排放标准却 随着环保意识的增强而更加严格。国家环境保护局在1985年1月18日发布了《海洋 石油开发工业含油污水排放标准》(GB4914-85)，规定在渤海湾等海域实施一级排放标 准，外排含油污水中石油类的最高容许浓度为：月平均值30mg/L、一次容许值45mg/L。 国家海洋局于2008年10月19日颁布了最新的《海洋石油勘探开发污染物排放浓度限 值》，要求从2009年5月1日起，海上石油天然气勘探开发过程中生产排放污水的含 油量月均值要少于或等于20mg/L、一次容许值要少于或等于30mg/L(一级标准)。标准 的提高也预示着含油污水处理技术所面临挑战的严峻性。由此可见，石油工业上游领 域含油污水的处理问题，不仅成为一个环保问题，而且成为了一个生产性问题。
常规油水分离的方法很多，常用的处理方法有自然沉降、离心分离、气浮、粗粒 化聚结、过滤、吸附、膜分离等。但是，这些常规单元技术以及各种常规单元处理技 术顺序串联组合由于成本过高或处理能力有限，一般已无法满足新的要求，尤其是深 水油气开发作业中进行含油污水处理的要求会更高。众所周知，深水平台的费用与自 重和其所承载的负荷成正比，因此在平台上采用紧凑型油井产出物处理装置可以节省 平台空间、减轻负荷等。实际上，欧美一些海洋石油大国当前在油井产出物分离设备 研制开发方面的基本理念就是“内联化(inline)、紧凑化(compact)”。面对含油污水处理 所提出的新要求、新理念，近年来出现了将气浮与旋流分离技术集成组合应用的趋势， 取得了不少实质性的研究成果。旋流离心分离技术和气浮技术的集成应用，能以更低 的成本获得更大的处理能力和更好的处理效果。国外近十年来在气浮与低强度旋流离 心力场组合应用方面取得了较大进展，先后出现了一批紧凑型组合处理设备，如挪威 Epcon公司的紧凑型气浮装置(CFU)、美国CETCO公司的英国Cyclotech 公司的DeepSweepTM、英国Opus Maxim公司的紧凑型气浮装置、德国Siemens公司 的VorSepTM、法国Veolia Water Solutions & Technologies(VWS)Westgarth公司的 CophaseTM等产品都属于此类，但目前国内尚处于起步阶段，有必要研制开发新型高效 的紧凑型旋流气浮分离系统来满足国内现状的需要。
发明内容
本发明的目的是提供一种将旋流和气浮两种油水分离技术有机结合、高效净化处 理含油污水的紧凑型旋流气浮分离装置来满足含油污水处理新形势的需要，更好地应 对海洋平台上对含油污水处理技术的挑战。
本发明提供的一种含油污水处理用旋流气浮分离装置，其包括旋流气浮组合单元 和气液混合机构;所述旋流气浮组合机构包括圆柱筒体和与该圆柱筒体的两端相配合 的上封头和下封头;所述圆柱筒体的内壁上连接有底部开口的球碗形集油罩，所述集 油罩的下开口端的周向上设有若干个扇形集油口;所述集油罩的下开口端固接有整流 筒;所述圆柱筒体的内壁上与所述整流筒的位置相应处设有至少一个旋流导片，所述 旋流导片以升角环绕的方式环绕所述整流筒，所述旋流导片与所述整流筒之间设有间 距;所述上封头上设有排气口、压力表和出油口;所述出油口上固接有收油管，所述 收油管的游离端延伸至所述集油罩的中上部;所述下封头上设有出水口，所述出水口 与排水管相连通;所述气液混合机构的气液混合物出口与切向入口管相连通，所述切 向入口管与所述圆柱筒体相连通，所述切向入口管与所述圆柱筒体的连通处设于近所 述旋流导片的起始端。
上述的含油污水处理用旋流气浮分离装置中，所述整流筒不仅影响着旋流强度并 且会为气浮过程提供一个相对平稳的空间。
上述的含油污水处理用旋流气浮分离装置中，所述圆柱筒体的下部可设有至少一 个气泡均布器，所述气泡均布器包括进液芯管和与该进液芯管垂直布置且相通的至少 一个不锈钢绕丝管，用来实现气浮过程中所需的微细气泡的均匀分布;所述上封头上 设有循环气体出口，所述循环气体出口与气体循环回用管路相连通;所述气体循环回 用管路的气体出口端与气液循环机构的进气口相连通;所述出水口通过多通阀分别与 回流水管路和所述排水管相连通;所述回流水管路的回流水出口与所述气液循环机构 的进液口相连通;所述气液循环机构的气液混合物出口与所述进液芯管相连通;所述 气液循环机构用于部分处理后出水的回流并向其中注入适量的微细气泡，实现气体和 回流水的循环利用。
上述的含油污水处理用旋流气浮分离装置中，所述上封头和下封头均为椭圆形; 所述若干个扇形集油口沿所述集油罩的下开口端的周向均匀布置;所述圆柱筒体上设 有液位计，以便于观察所述圆柱筒体内的液位情况从而做出适当调节;所述圆柱筒体 的中下部设有手孔，便于对所述圆柱筒体的内部进行必要的清理和维护;所述上封头 上设有安全阀，用来确保所述装置在安全压力下工作。
上述的含油污水处理用旋流气浮分离装置中，所述气液混合机构为气液混合泵、 液-气静态混合器、射流器或微气泡发生器;所述气液循环机构为气液混合泵、离心泵 与射流器的组合或离心泵与微气泡发生器的组合;所述气液混合机构所产生的微细气 泡粒径与分散小油滴的粒径相近且稳定，为气浮效果提供了保证。
上述的含油污水处理用旋流气浮分离装置中，所述旋流导片的螺旋升角可为5°～ 15°;所述旋流导片与所述圆柱筒体的相交线在水平面上投影的圆周角可为210°～330°; 所述旋流导片与所述整流筒之间的间距可为所述整流筒与所述圆柱筒体的内径差的 (0.2～0.35)倍。
上述的含油污水处理用旋流气浮分离装置中，所述旋流气浮组合机构的高度与所 述圆柱筒体的直径的比值可为1.6～3.2;所述整流筒与所述圆柱筒体的直径的比值可 为0.3～0.7;所述整流筒与所述圆柱筒体的高度的比值可为0.3～0.5。
上述的含油污水处理用旋流气浮分离装置中，所述不锈钢绕丝管的绕丝间隙可为 0～0.25mm，但不为0。
上述的含油污水处理用旋流气浮分离装置中，所述圆柱筒体与所述下封头的位置 相应的腔体内可设有缓流板;所述缓流板可为水平圆板;所述缓流板的直径可为所述 出水口的直径的3～6倍;所述缓流板用来防止涡流对气浮环境产生不良影响。
本发明还提供了一种含油污水处理用旋流气浮分离系统，该分离系统包括若干个 上述的含油污水处理用旋流气浮分离装置。
上述的分离系统中，所述若干个分离装置之间为串连连通或并连连通，可根据对 处理效果要求的不同和工作流量需求的不同，采用串连或并连的组合方式方式的分离 系统。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下优点和效果：
1、本发明成功实现了旋流和气浮两种油水分离技术的有机结合，对含油污水的 处理效率得到极大提高，整个旋流气浮分离系统形式精巧、结构紧凑，性能高效，尤 其适合海上平台采出水的除油净化。
2、本发明避免了借助填料层来提高净化效率，也就省去了因填料层堵塞而带来 的清理麻烦，能够实现长期稳定运行，且无转动部件，使用安装维护修理简易。
3、本发明对含油污水的含油量、处理量等的适应性较强，具有较高的操作弹性， 并且能够适应液面的晃动。
4、本发明实现了气体的循环利用，不仅有利于环保而且提高了气体利用率。
5、本发明利用压力除油，省去了利用外置动设备来除去浮油以及泡沫浮渣。
