申请日2013.06.20
公开(公告)日2014.09.24
IPC分类号C02F1/24; C02F1/40; C02F1/38
摘要
一种含油污水旋流气浮分离装置，所述气浮装置包括一级气浮装置与二级气浮装置，所述一级气浮装置和二级气浮装置通过管路并联，所述一级气浮装置的底部外侧连接有溶气泵，所述一级气浮装置内设置有分离器，所述二级气浮装置内设置有与水平进入二级气浮装置的管路相连的液体螺旋导流片，所述二级气浮装置的底部还设置有气浮发生器。本发明的有益效果为：本发明的装置有尺寸小、重量轻、成本低、可靠性高、效率高、易于操作、适应性强的优点。
权利要求书
1.一种含油污水旋流气浮分离装置，包括气浮装置，所述气浮装置为立式圆柱形筒体，其圆柱形筒体的两端安装有上封头和下封头，所述气浮装置的上封头上设置有出油的管路，所述气浮装置下封头上设置有入口管，其特征在于，所述气浮装置包括一级气浮装置与二级气浮装置，所述一级气浮装置和二级气浮装置通过管路并联，所述一级气浮装置的底部外侧连接有溶气泵，所述一级气浮装置内设置有分离器，所述二级气浮装置内设置有与水平进入二级气浮装置的管路相连的液体螺旋导流片，所述二级气浮装置的底部还设置有气浮发生器;所述分离器包括旋流腔体、导流片、开孔锥形腔体、外套管、导流弯头，所述旋流腔体其位于一级气浮装置的中心线同轴上，所述旋流腔体的上部为开孔锥形腔体，下部为圆筒形，所述开孔锥形腔体外罩有外套管，所述外套管之上相切连通有导流弯头，所述开孔锥形腔体的上端与一级气浮装置的出油管相接，所述旋流腔体的下端与一级气浮装置的入口管相连接;所述旋流腔体的底部设置有导流片。
2.如权利要求1所述的一种含油污水旋流气浮分离装置，其特征在于，所述导流片为多个，所述导流片为半椭圆形状，与旋流腔体的横截面呈10°～60°，且所述导流片在旋流腔中沿着管道的轴向分布，所述导流片的厚度为2mm～5mm之间。
3.如权利要求1所述的一种含油污水旋流气浮分离装置，其特征在于，所述开孔锥形腔体的锥度小于15°，开孔锥形腔体表面开设有切向设置的孔，且开设方向与导流片导流后所形成的旋流场旋向一致，孔径为旋流腔体直径的1/25。
4.如权利要求1所述的一种含油污水旋流气浮分离装置，其特征在于，所述二级气浮装置中的气浮发生器包括储气腔、米字支架、钢模，所述米字支架包括上米字支架和下米字支架，所述上、下米字支架中间夹有钢模，所述钢模上设置有出气孔，所述上、下米字支架和钢模组成的一体结构安装在储气腔上。
5.如权利要求4所述的一种含油污水旋流气浮分离装置，其特征在于，所述储气腔内设置有环形槽道，所述下米字支架上也设置有与储气腔内的环形槽道相同的环形槽道，其二者能够契合，在两个环形槽道契合的空间内设置有密封圈，所述储气腔与米字支架螺栓连接。
6.如权利要求1所述的一种含油污水旋流气浮分离装置，其特征在于，所述溶气泵通过气浮循环管路入口管和气浮循环管路出口管接入一级气浮装置的筒体中，所述气浮循环管路入口管在一级气浮装置的筒体内连接有一级溶气出口装置，所述一级溶气出口装置为套接在旋流腔体的外壁上的圆环盘，所述圆环盘内设置有环形腔道，所述圆环盘上设置有与环形腔道相通的多个弯头管，所述弯头管的朝向为切向。
7.如权利要求1所述的一种含油污水旋流气浮分离装置，其特征在于，所述液体螺旋导流片以5°～10°向下延展，其与二级气浮装置的筒体壁面相交线在水平面上投影的中心角为90°～135°。
8.如权利要求1所述的一种含油污水旋流气浮分离装置，其特征在于，所述一级气浮装置和二级气浮装置的上封头上安装有气体压力阀。
9.如权利要求6所述的一种含油污水旋流气浮分离装置，其特征在于，所述溶气泵的气浮循环管路入口管和气浮循环管路出口管上安装有控制阀门。
说明书
一种含油污水旋流气浮分离装置
技术领域
本发明涉及一种含油污水处理设备，具体涉及一种含油污水旋流气浮分离装置。
背景技术
石油开发是含油污水的主要来源，在陆上石油开发中，从钻井到采油的各个生产环节，都产生大量含油污水，尤其是以注水为主要手段的二次采油和以注聚合物溶液为主要手段的三次采油会产生大量含油污水。石油化工行业也产生大量含油污水。随着国家经济的快速发展，尤其是工业生产的快速发展，产生的含油污水量越来越大，含油污水的处理难度也越来越大，含油污水对环境造成的污染也越来越严重。在油田开采进入中后期，采出液含水率逐年递增，有的油田采出液含水率甚至高达90%以上，产生了大量的含油污水，而且随着国家环保标准的不断提高，对油田的污水处理设备提出了严峻的挑战。
目前常规的含油污水单元处理技术主要有重力沉降除油、压力密闭除油、气浮除油以及液-液旋流除油等，陆上油田含油污水常用“物理除油—混凝沉降—过滤”的工艺处理后回注。海上油田开发中，由于受生产平台的限制，无法采用此工艺，而且随着海上油田开发到中后期，原油含水率上升，水质变化复杂，处理难度加大，严重影响到油田的开发生产。为了处理含油污水，所采用的分离原理主要有重力沉降、旋流原理、气浮选、过滤等。传统的油田污水处理常利用多级多种分离原理的工艺过程，如：加药→沉降→过滤;或者加药→气浮→过滤。这一工艺过程具有操作单、可靠性强等特点，实际应用时也取得了较好的效果，但其不足之处是：采用重力原理沉降速度慢，处理量小，且占地面积大;采用化学药剂使水体容易富营养化，且易与油形成油渣，无法回收油至油外输系统;采用过滤法虽然能够深度处理含油污水，但是速度仍然较慢，且定期需要进行反冲洗，为了处理大量的含油污水，通常将设备做的很庞大;气浮法是一种有效的分离方法，其利用微小气泡粘附微小粒径的分散油滴形成气浮体微团，使其密度降低浮出水面而除去油滴，但气浮法通常用于低浓度的含油污水。可见传统的污水处理设备庞大、占地大、成本高，难以适应处于开采中后期油田的需要。
气浮法工艺成熟、成本低廉、处理量大，可以去除粒径较小的分散油和部分溶解油，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，但其主要缺点是水力停留时间较长，上浮油渣难以处理。基于水力旋流器的离心分离技术自20世纪90年代以来在含油废水的处理中得到了越来越广泛的应用，具有结构紧凑、占地面积小、运行维护简单等优点,但该法能够去除的分散油珠粒径一般不低于20μm。为了克服传统气浮和旋流分离技术的缺点，满足各行业对含油污水处理所提出的新要求，为了高效的处理含油污水，近年来出现了将气浮与旋流分离技术组合应用的趋势，复合式污水处理设备常基于旋流原理进行初步含油污水处理，再结合其它的分离原理进行深度处理。因此，对目前现有的气浮和旋流相结合的技术进行检索，发现如下的发明专利，1)CN2256338Y一种油-水分离水力旋流器;2)CN102417212A一种含有污水处理用旋流气浮分离装置;3)CN200981025一种气携式液液水力旋流器。
如下是针对上述检索的发明专利进行的优缺点的分析：中国发明专利说明书CN2256338Y号，公开了一种油-水分离水力旋流器，其具有结构简单、体积小、占地面积少的优点，但与此同时，由于强旋流剪切作用，产生的微小油滴难以分离，因此其分离后的水中含油率仍然较高。中国发明专利说明书CN102417212A号，公开了一种含有污水处理用旋流气浮分离装置，其利用旋流+气浮原理，在来流中添加小气泡，含气污水进入罐中形成旋流场，在旋流场中气体携带油滴向上运动从而实现污水净化作用，这种装置的缺点在于，来流中添加小气泡在水平入口管中运动时，容易聚并变成大气泡，从而失去携带功能，使得污水处理效果有限。
中国发明专利说明书CN200981025号，公开了一种气携式液液水力旋流器，此种装置在水力旋流器器壁上开设小孔，从小孔注入气体，产生微气泡，但这个装置的缺点是，这种气浮旋流方式由于水力旋流器的尺寸小，处理量也比较有限，应用范围较窄。因此，需要一种新型的含油污水处理装置，其应该具有尺寸小、重量轻、成本低、可靠性高、效率高、易于操作、适应性强的优点。
发明内容
本发明提供一种含油污水旋流气浮分离装置，以解决现有技术中存在的装置体积庞大不够紧凑和处理含油污水效率低下的问题。
为实现上述目的，采用以下技术方案：
一种含油污水旋流气浮分离装置，包括气浮装置，所述气浮装置为立式圆柱形筒体，其圆柱形筒体的两端安装有上封头和下封头，所述气浮装置的上封头上设置有出油的管路，所述气浮装置下封头上设置有入口管，所述气浮装置包括一级气浮装置与二级气浮装置，所述一级气浮装置和二级气浮装置通过管路并联，所述一级气浮装置的底部外侧连接有溶气泵，所述一级气浮装置内设置有分离器，所述二级气浮装置内设置有与水平进入二级气浮装置的管路相连的液体螺旋导流片，所述二级气浮装置的底部还设置有气浮发生器。作为优选，所述分离器包括旋流腔体、导流片、开孔锥形腔体、外套管、导流弯头，所述旋流腔体其位于一级气浮装置的中心线同轴上，所述旋流腔体内的上部为开孔锥形腔体，其下部为圆筒形，所述开孔锥形腔体外罩有外套管，所述外套管之上相切连通有导流弯头，所述开孔锥形腔体的上端的与一级气浮装置的出油管相接，所述旋流腔体的下端与一级气浮装置的入口管相连接;所述旋流腔体的底部设置有导流片。
作为优选，所述导流片为多个，所述导流片为半椭圆形状，与旋流腔体的横截面呈10°～60°，且所述导流片在旋流腔中沿着管道的轴向分布，所述导流片的厚度为2mm～5mm之间。
作为优选，所述开孔锥形腔体的锥度小于15°，开孔锥形腔体表面开设有切向设置的孔，且开设方向与导流片导流后所形成的旋流场旋向一致，孔径一般为旋流腔体直径的1/25。
作为优选，所述储气腔内设置有环形槽道，所述下米字支架上也设置有与储气腔内的环形槽道相同的环形槽道，其二者能够契合，在两个环形槽道契合的空间内设置有密封圈，所述储气腔与米字支架螺栓连接。作为优选，所述储气腔内设置有环形槽道，所述下米字支架上也设置有与储气腔内的环形槽道相同的环形槽道，其二者能够契合，在两个环形槽道契合的空间内设置有密封圈，所述储气腔与米字支架螺栓连接。
作为优选，所述溶器泵通过入口管和出口管接入一级气浮装置的筒体中，所述入口管在一级气浮装置的筒体内连接有一级溶气出口装置，所述一级溶气出口装置为套接在旋流腔体的外壁上的圆环盘，所述圆环盘内设置有环形腔道，所述圆环盘上设置有与环形腔道相通的多个弯头管，所述弯头管的朝向为切向。
作为优选，所述液体螺旋导流片以5°～10°向下延展，其与二级气浮装置的筒体壁面相交线在在水平面上投影的中心角为90°～135°。
作为优选，所述一级气浮装置和二级气浮装置的上封头上安装有气体压力阀。
作为优选，所述溶气泵的入口管和出口管上安装有控制阀门。
本发明的有益效果：由于本发明采用一级气浮装置和二级气浮装置并联，所以能够对含油污水进行两次净化;由于在一级气浮装置内设置有分器，能够将含油污水的液体动能转化为离心力，密度较轻的油相在液流中间形成漩涡从较重的水相中分离出来;在一级气浮装置的底部安装有容器泵，容器泵能够使离心器中的气泡油滴聚合并从出口留出;所述二级气浮装置设置有螺旋导流片，螺旋导流片使液体旋流场得到加强;所述二级气浮装置的底部还设置有气浮发生器，所述气浮发生器的钢模上设置有出气孔，可以产生大量的分布均匀的微小气泡，可以迅速携带油滴到达二级气浮装置的顶部，进而从出油管流出。
