申请日2007.11.28
公开(公告)日2011.11.09
IPC分类号C02F1/24; C02F1/38
摘要
一种含油废水处理用紧凑型旋流气浮分离设备，主要由旋流气浮组合罐(1)、循环气体组件(2)、气液混合组件(3)和循环回流水组件(4)组成，其中，旋流气浮组合罐(1)为关键部件，它由圆柱形外筒体(11)，椭圆形上封头(12)和椭圆形下封头(13)组成，其中主要设置有内筒(14)、入口导片(31)，并与切向入口管(34)衔接，底部设置有筒内气体循环管路(23)、筒内回流水管路(42)、气浮喷射器(43)、气浮挡板(432)和水平圆板(133)。圆柱形外筒体(11)与循环气体组件(2)、气液混合组件(3)和循环回流水组件(4)连接组成本发明总体。本发明结构紧凑、简单，工作效率高，占地小，造价低廉，使用维护修理简易，特别适用于含有微小分散油滴含油废水的净化处理。
权利要求书
1.一种含油废水处理用紧凑型旋流气浮分离设备，主要由旋流气浮组合罐(1)， 循环气体组件(2)，气液混合组件(3)和循环回流水组件(4)组成，其特 征在于：由圆柱形外筒体(11)，椭圆形上封头(12)和椭圆形下封头(13) 组成旋流气浮组合罐(1)的罐体，其中在上封头(12)上安装有循环气体出 口(21)、出油口法兰(121)和气体安全阀(126)，出油口法兰(121)与内 筒(14)中的内悬管(123)连接，其内悬管(123)的尾部设置有固定片(124) 和出油槽(125)，外筒体(11)的底部装设有循环回流水入口(41)，并与筒 内回流水管路(42)连接，其筒内回流水管路(42)的端部与气浮喷射器(43) 连接，气浮喷射器(43)的中上部设置有喷射器进气口(431)，下方设置有 圆盘状气浮挡板(432)，距离气浮喷射器(43)的下端面(5～10)mm，在 外筒体(11)的下封头(13)内，下封头出水口(131)的上方设置一水平圆 板(133)，并与下封头(13)之间形成一个圆环状水流通道(134)，水平圆 板(133)的四周设置有滤网(135)，在下封头(13)上还安装有油泥出口(132); 内筒(14)由球冠状撇油槽(141)与圆柱状油筒(142)组成，其球冠状撇 油槽(141)的上端制成锯齿状溢流堰(143)，内筒(14)的底部与内悬管(123) 固接，圆柱状外筒体(11)的上边缘与球冠状撇油槽(141)上边缘之间的距 离H1=50mm，内筒(14)底部边缘距外筒体(11)的上边缘距离H2=(1/3～ 3/5)H;气体循环管路(24)与循环气体出口(21)、循环气体入口(22)、 筒内气循环管路(23)连接，且筒内气循环管路(23)与气浮喷射器(43) 的进气口(431)连接共同组成循环气体组件(2);在外筒体(11)的上部， 设置有入口导片(31)环绕内筒(14)固定在外筒体(11)的内壁上，其导片 起始端(32)与切向入口管(34)的入口管末端光滑过度连接，入口导片(31) 沿筒壁圆周方向螺旋状设置，入口导片(31)与内筒(14)的外表面之间 应留有一定的径向间隙，切向入口管(34)的入口(37)通过管路(35)与 气液混合泵(36)连接，从而入口导片(31)、切向入口管(34)、管路(35) 和气液混合泵(36)共同组成气液混合组件(3);由进水管(441)，三通管 (442)和排水管(443)连接构成进排水管(44)，并且通过进排水管(44) 的进水口(444)与下封头出水口(131)连接，循环回流水泵(45)通过筒 外回流水管路(46)与循环回流水入口(41)连接，气浮喷射器(43)、气浮 挡板(432)、筒内回流水管路(42)、循环回流水入口(41)、筒外回流水管 路(46)、循环回流水泵(45)和进排水管(44)共同组成循环回流水组件(4)。
2.根据权利要求1所述的含油废水处理用紧凑型旋流气浮分离设备，其特征在 于：旋流气浮组合罐(1)的内筒(14)与外筒体(11)筒直径比率的理想值 为0.3～0.6.
3.根据权利要求1所述的含油废水处理用紧凑型旋流气浮分离设备，其特征在 于：水平圆板(133)的直径应为下封头出水口(131)直径的3～5倍。
4.根据权利要求1所述的含油废水处理用紧凑型旋流气浮分离设备，其特征在 于：入口导片的螺旋升角为5°～15°，入口导片(31)与外筒体(11)内壁 相交线在水平面上投影的圆周角为210°～330°;入口导片(31)与内筒(14) 外表面之间的半径间隙为内筒(14)与外筒体(11)直径差的0.2～0.35。
5.根据权利要求1所述的含油废水处理用紧凑型旋流气浮分离设备，其特征在 于：气浮喷射器(43)，主要由圆筒段(433)、吸气口(434)、收缩段(435)、 吸气腔(436)、喉部(437)和扩散段(438)组成，其中气浮喷射器(43) 的顶部通过法兰与筒内回流水管路(42)相连接，吸气口(434)与筒内气体 循环管路(23)连接。
6.根据权利要求1所述的含油废水处理用紧凑型旋流气浮分离设备，其特征在 于：外筒体(11)的体外下部侧向设置两个气浮喷射器(43)，通过筒外回流 水管路(46)与循环回流水泵(45)连接。
7.根据权利要求1所述的含油废水处理用紧凑型旋流气浮分离设备，其特征在 于：旋流气浮组合罐(1)，根据工作流量需求的不同采用串联方式组合，将 前一组合罐的出水口作为下一组合罐的入水口。
8.根据权利要求1所述的含油废水处理用紧凑型旋流气浮分离设备，其特征在 于：旋流气浮组合罐(1)，根据工作流量需求的不同采用并联方式组合，将 出油口与出水口分别汇集到合一管路。
说明书
含油废水处理用紧凑型旋流气浮分离设备
技术领域
本发明涉及一种含油废水中油、气、水多相分离处理的设备，尤其是含有微 小分散油滴的含油废水的净化处理分离设备。
背景技术
含油废水在石油石化工业生产、城市生活中等经常遇到，实施油水分离以去 除其中的油分往往是面临的首要处理任务。油水分离的方法很多，常用的处理方 法有重力沉降法、离心沉降法、气浮法、过滤法、吸附法、膜分离法等。
各种处理方法都有各自的优缺点和特定的适用范围。气浮法工艺成熟、成本 低廉、处理量大，目前已被广泛应用于油田、石油化工、食品油生产等废水的处 理中。其主要缺点是浮油难处理，浮选停留时间较长;在处理量大的时候，必须 建造大型的气浮设备，占地面积大，投资费用高。基于水力旋流器的旋流分离技 术自20世纪90年代以来在含油废水处理中得到了越来越广泛的应用，利用油、水 两相的密度差由旋流器产生离心力将油、水分离，具有结构紧凑、占地面积小、 运行维护简单等优点，但该法能够去除的油珠粒径范围不低于20μm。
为了克服传统气浮和旋流的缺点，进一步强化气浮法的油水分离效果，近年 来不少研究人员甚至是相关水处理设备生产厂家都提出了将气浮分离技术与旋流 分离技术相结合的观点，取得了一些实质性的研究成果。
目前国内的旋流气浮组合技术仅仅局限于将气浮分离技术与液-液分离用水 力旋流器单体相结合来进行油水分离，正处于实验室探索阶段。由于水力旋流器 单体的处理能力非常有限，当需要将多根单体并联并在适当部位注入气体时，就 显得非常麻烦，因此束缚了其工业化应用。
国外近年来推出了几种气浮与低强度旋流离心力场的组合技术，该技术不仅 克服了国内研究存在的处理能力低等缺陷，而且在石油工业含油废水的处理应用 方面取得了一定成效。因此，在未来一段时期内，气浮与低强度旋流离心力场的 组合技术将主导着气浮旋流组合处理技术的发展方向。
在挪威M-I Epcon公司申请的美国专利US7144503中阐述了一种脱气浮选组 合罐，罐内有一个圆柱状内筒和一个螺旋状入口导片，含油废水从罐上部的切向 入口进入罐中形成旋流，同时气泡从水中析出。气泡和油滴在旋流的作用下被压 至内筒壁，二者结合粘附后上升到罐顶，通过罐顶的油气出口排出。据专利权人 的报道，此装置对含油废水的处理效果较好，并且成本及维护费用很低，比较适 用于海上作业的石油生产平台或者浮式生产储卸油轮(FPSO)等空间要求比较严 格的领域使用。但从该专利所附的结构图上来看，上升到罐内顶部的油和气泡浮 渣的外排存在着一些问题。尤其海上作业的石油生产平台或FPSO会因波、浪、流 的作用而处于晃动状态，此时罐内部的液面难以保持稳定，从而致使该装置外排 油和气泡浮渣中的含水量过高，从而严重影响了分离效果。
在美国Natco集团申请的美国专利US7157007中阐述了一种油、气、水三相分 离装置，该装置为一个立式气浮分离罐，主要分为上、中、下三层，分别利用了 旋流分离、粗粒化和气浮分离技术。位于罐上部的中间位置安装有一个内筒，含 油废水从切向入口进入到内筒中产生旋流，在内筒中进行油水分离，油相直接进 入撇油斗。从内筒底部流出的水流经过位于罐中部的聚结层时，分散的油滴在此 聚集长大。部分大颗粒油滴会在浮力作用下，克服自身重力和主体相的下向流动 而开始向上浮升，从而又去除了一部分油。在罐下部安装有喷射器，利用罐内顶 部的气体和回流净化水在喷射器内剪切混合后，产生微小气泡，对从聚结层流下 来的含油废水进行气浮处理。但聚结层的定期清理问题非常麻烦，同时整套设备 的内部结构非常复杂，加工制造的成本较高。
鉴于上述原因，有必要进一步研制开发新型的紧凑型气浮旋流分离系统来克 服上述油水分离装置的不足。
发明内容
根据背景技术所述，本发明的目的在于避免上述缺点，提供一种将旋流和气 浮两种油水分离的单元技术有机结合起来，使水中的分散油滴能够高效分离，达 到净化处理目的的含油废水处理用紧凑型旋流气浮分离设备。
为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种含油废水处理用紧凑型旋流气浮分离设备，主要由旋流气浮组合罐(1)， 循环气体组件(2)、气液混合组件(3)和循环回流水组件(4)组成，其中：由 圆柱形外筒体(11)、椭圆形上封头(12)和椭圆形下封头(13)组成旋流气浮组 合罐(1)的罐体，其中在上封头(12)上安装有循环气体出口(21)、出油口法 兰(121)和气体安全阀(126)，出油口法兰(121)与内筒(14)中的内悬管(123) 连接，其内悬管(123)的尾部设置有固定片(124)和出油槽(125)，外筒体(11) 的底部装设有循环回流水入口(41)，并与筒内回流水管路(42)连接，其筒内回 流水管路(42)的端部与气浮喷射器(43)连接，气浮喷射器(43)的中上部设 置有喷射器进气口(431)，下方设置有圆盘状气浮挡板(432)，距离气浮喷射器 (43)的下端面(5～10)mm，在外筒体(11)的下封头(13)内，下封头出水 口(131)的上方设置一水平圆板(133)，并与下封头(13)之间形成一个圆环状 水流通道(134)，水平圆板(133)的四周设置有滤网(135)，在下封头(13)上 还安装有油泥出口(132);
内筒(14)由球冠状撇油槽(141)与圆柱状油筒(142)组成，其球冠状撇 油槽(141)的上端制成锯齿状溢流堰(143)，内筒(14)的底部与内悬管(123) 固接，圆柱状外筒体(11)的上边缘与球冠状撇油槽(141)上边缘之间的距离 H1=50mm，内筒(14)底部边缘距外筒体(11)的上边缘距离H2=(1/3～3/5)H;
循环气体管路(24)与循环气体出口(21)、循环气体入口(22)、筒内气循 环管路(23)连接，且筒内气体循环管路(23)与气浮喷射器(43)的进气口(431) 连接共同组成循环气体组件(2);
在外筒体(11)的上部，设置有入口导片(31)环绕内筒(14)固定在外筒 体(11)的内壁上，其导片起始端(32)与切向入口管(34)的入口管末端光滑 过渡连接，入口导片(31)沿筒壁圆周方向螺旋状设置，螺旋升角为5°～15°， 入口导片(31)与外筒体(11)内壁相交线在水平面上投影的圆周角为210°～ 330°，入口导片(31)与内筒(14)的外表面之间应留有一定的径向间隙，切 向入口管(34)的入口(37)通过管路(35)与气液混合泵(36)连接，从而入 口导片(31)、切向入口管(34)、管路(35)和气液混合泵(36)共同组成气液 混合组件(3);
由进水管(441)，三通管(442)和排水管(443)连接构成进排水管(44)， 并且通过进排水管(44)的进水口(444)与下封头出水口(131)连接，循环回 流水泵(45)通过筒外回流水管路(46)与循环回流水入口(41)连接，气浮喷 射器(43)、圆盘状气浮挡板(432)、筒内回流水管路(42)、循环回流水入口(41)、 筒外回流水管路(46)、循环回流水泵(45)和进排水管(44)共同组成循环回流 水组件(4)。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下优点和效果：
1、本发明成功地实现了旋流和气浮两种油水分离单元技术的有机结合，能够 分离微小油滴，工作效率大大提高，设备结构形体紧凑、简单，结构形式精巧， 特别适用于含有微小分散油滴的含油废水的净化处理。
2、本发明对处理流量及其内含油、含气量波动的适应性较强，具有较大的 操作弹性。
3、本发明结构造价低廉，使用安装维护修理简易。
