專利名稱：含油廢水處理用多相分離系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種油、氣、水、固體懸浮物甚至是砂粒等多相混合介質(zhì)的分離設(shè) 備，特別適用于含有微小分散油粒的含油廢水凈化處理。
背景技術(shù)：
含油廢水在石油石化工業(yè)、機(jī)械制造、城市生活中等經(jīng)常遇到，去除其中的油分往 往是面臨的首要處理任務(wù)。油水分離的方法很多，常用的方法有重力沉降法、離心沉降法、 氣浮法、凝聚過濾法、吸附法、膜分離法等，各種處理方法都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)和特定的適用 范圍。其中氣浮法工藝成熟、成本低廉、處理量大，能夠有效去除廢水中粒徑在0. 1-10 μ m 的乳化油和部分溶解性污染組分，因此而被廣泛應(yīng)用于石油開采、石油化工、機(jī)械制造和食 品油生產(chǎn)等廢水的處理中。其主要缺點(diǎn)是浮油難處理，水力停留時(shí)間較長(zhǎng)；處理量大時(shí)必須 建造大型的氣浮設(shè)備，占地面積大，投資費(fèi)用高。除氣浮法外，基于離心分離技術(shù)的水力旋 流器自20世紀(jì)90年代以來在含油廢水處理中得到了越來越廣泛的應(yīng)用，該法利用油、水兩 相的密度差在旋流腔體中產(chǎn)生離心力而實(shí)施相分離，具有結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、運(yùn)行維護(hù) 簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。但該法能夠去除的油珠粒徑范圍不低于20 μ m,同時(shí)水力旋流器單體的處理能 力非常有限，處理量大時(shí)需要將多根單體并聯(lián)運(yùn)行，加工制造難度較大，且不便于維修。為了克服傳統(tǒng)氣浮和旋流處理技術(shù)的缺點(diǎn)，進(jìn)一步強(qiáng)化氣浮法的油水分離效果， 近年來不少研究人員甚至是相關(guān)水處理設(shè)備生產(chǎn)廠家都提出了將氣浮分離技術(shù)與離心分 離技術(shù)相結(jié)合的新型處理方法，并取得了一些實(shí)質(zhì)性的研究成果。尤其值得一提的是，隨著 歐盟防止海洋污染的《0SPAR公約》的簽訂，歐洲海洋石油大國(guó)環(huán)境保護(hù)和管理部門提出了 采油廢水零排放的處理目標(biāo)，迫使相關(guān)石油公司和設(shè)備生產(chǎn)廠家研制開發(fā)新型的采油廢水 處理技術(shù)，有5-6家知名企業(yè)先后推出了基于氣浮與低強(qiáng)度離心力場(chǎng)組合的緊湊型氣浮裝 置(Compact Flotation Unit，CFU)，并在油田現(xiàn)場(chǎng)尤其是海洋石油開發(fā)采油廢水處理中取 得了很好的效果。從知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)的角度來看，在挪威M-I Epcon公司申請(qǐng)的美國(guó)專利US7144503 中闡述了一種脫氣氣浮分離器，罐內(nèi)上部中心處有一豎直圓筒，在罐體上部?jī)?nèi)壁上固定有 螺旋狀入口導(dǎo)片。含油廢水經(jīng)由罐體上部切向進(jìn)入罐中后，在螺旋導(dǎo)片的引導(dǎo)下產(chǎn)生旋流 運(yùn)動(dòng)，氣泡和油粒在旋流作用下被壓至錐形旋流筒壁，二者結(jié)合粘附后上升到罐頂，通過罐 頂?shù)挠蜌獬隹谂懦?。?jù)專利權(quán)人的報(bào)道，此裝置對(duì)含油廢水的處理效果較好，并且成本及維 護(hù)費(fèi)用很低，比較適用于海上采油平臺(tái)或者浮式生產(chǎn)儲(chǔ)卸油輪(FPSO)等對(duì)空間要求比較 嚴(yán)格的場(chǎng)合使用。但從該專利所附的結(jié)構(gòu)圖上來看，上升到罐內(nèi)頂部的油和氣泡浮渣的外 排存在著一些問題。此外，海上采油平臺(tái)或FPSO會(huì)因波、浪、流的作用而時(shí)常處于晃動(dòng)狀 態(tài)，此時(shí)罐內(nèi)部的液面難以保持穩(wěn)定，從而致使該裝置外排油和氣泡浮渣中的含水量過高， 從而嚴(yán)重影響了分離效果。在美國(guó)Natco集團(tuán)申請(qǐng)的美國(guó)專利US7157007中闡述了一種油、氣、水三相分離裝 置，該裝置為一個(gè)立式氣浮分離罐，主要分為上、中、下三層，分別利用了離心分離、粗?；?br> 3和噴射氣浮分離技術(shù)。位于罐體上部的中心位置安裝有一個(gè)直徑較小的內(nèi)筒，含油廢水從 切向入口進(jìn)入到內(nèi)筒中產(chǎn)生旋流，在內(nèi)筒中進(jìn)行油水分離，油相直接進(jìn)入撇油斗，由撇油斗 底部直接排出。從內(nèi)筒底部流出的水自上而下流動(dòng)，經(jīng)過位于罐體中部的聚結(jié)層時(shí)，分散的 油粒在此聚集長(zhǎng)大。部分大顆粒油粒會(huì)在浮力作用下，克服自身重力和主體相的下向流動(dòng) 而開始向上浮升，從而又去除了一部分油。在罐下部中心處安裝有一個(gè)噴射器，利用罐內(nèi)頂 部的氣體和回流凈化水在噴射器內(nèi)剪切混合后，產(chǎn)生微氣泡，對(duì)從聚結(jié)層流下來的含油廢 水進(jìn)行氣浮處理。但由于油氣從撇油斗中去除采用自由外排的方式，所以無法有效地控制 罐內(nèi)液面；同時(shí)聚結(jié)層的定期清理非常麻煩，整套設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)常復(fù)雜，加工制造的成本 較高。國(guó)內(nèi)也有一些研究人員也提出了緊湊高效氣浮裝置的結(jié)構(gòu)構(gòu)想。例如，西安建筑 科技大學(xué)王曉昌等人申請(qǐng)的專利CN 2401273Y中闡述了一種高效氣浮裝置，主要由氣浮 罐、高效溶氣加壓泵、混合區(qū)、清水區(qū)和集渣區(qū)組成。氣浮罐由內(nèi)外兩個(gè)同形狀的筒體構(gòu)成， 外筒和內(nèi)筒之間為清水區(qū)，內(nèi)筒作為氣浮區(qū)；內(nèi)筒下端連接有均勻布水的錐帽。原水和溶 氣水從氣浮罐底部進(jìn)入，混合并經(jīng)錐帽均勻布水后進(jìn)入內(nèi)筒中的氣浮區(qū)，水中較輕懸浮物 附著在微氣泡上，在浮力作用下向上移動(dòng)，到達(dá)水面后，形成浮渣。浮渣則進(jìn)入上端的集渣 區(qū)，通過管路排出罐體；處理后的水由內(nèi)筒頂端進(jìn)入清水區(qū)，釋放氣泡的水通過內(nèi)筒筒壁上 部進(jìn)入外筒。雖然該專利提出利用高效溶氣泵代替溶氣罐和水射器，從而使得整個(gè)工藝流 程簡(jiǎn)化，但由于原水和溶氣水在進(jìn)入罐體時(shí)徑向空間瞬間增大，流量壓力減小，致使原水與 溶氣水的混合程度降低，影響處理效果。為了進(jìn)一步提高氣浮分離裝置的處理效率，國(guó)內(nèi)研究人員也嘗試著利用離心力場(chǎng) 來強(qiáng)化氣浮過程，但多數(shù)研究人員目前所關(guān)注的旋流氣浮組合處理技術(shù)尚局限于將液-液 分離用水力旋流器單體與氣浮分離技術(shù)相結(jié)合，不僅處理能力有限，而且正處于實(shí)驗(yàn)室探 索階段。天津大學(xué)化工學(xué)院康勇等人申請(qǐng)的專利CN 2459311Y中提出了一種油水分離用水 力旋流氣浮器，由筒體、可拆式底流口和曝氣頭組成，筒體由圓柱和兩級(jí)圓錐構(gòu)成，上部設(shè) 有溢流管，供輕質(zhì)油相排出；筒體圓柱側(cè)面設(shè)有進(jìn)料管，筒體下端與可拆式底流口相接，供 水和固相懸浮物排出?？刹鹗降琢骺谕ㄟ^螺紋與筒體下端相連，底流口內(nèi)設(shè)有一螺紋套圈， 與底流口通過四個(gè)筋板連接并固定。螺紋套圈用來固定曝氣頭并控制曝氣頭在底流口的插 入深度，曝氣頭柱體部分的下部外側(cè)開有小口，壓縮空氣等通過曝氣頭表面微孔以微細(xì)氣 泡的形式逸出后，彌散于沿筒體內(nèi)壁旋轉(zhuǎn)而下的乳化油、少量游離油和分散油等主體流中， 從而將主體流中疏水的油相(包括乳化油、少量游離油和分散油)捕集到自身表面而從溢 流管排出。但該方案存在處理能力有限、曝氣頭容易被堵塞等不足。江蘇工業(yè)學(xué)院王樹立等 人申請(qǐng)的專利CN 101182080A中公開了一種水處理分離器裝置，其中涉及到了旋流氣浮分 離器，所述旋流氣浮分離器表面開有排渣口、下部設(shè)置成錐體結(jié)構(gòu)且在錐體結(jié)構(gòu)向外開有 排污口，在氣浮筒與排污錐體的連接處開有起旋入口，起旋入口連通弓I射器，引射器另一端 連通位于進(jìn)口處的污水泵；污水由泵經(jīng)引射器摻入氣，為旋流氣浮分離器提供氣源。進(jìn)入氣 浮筒的污水形成互成120°的射流，形成旋轉(zhuǎn)的圓而產(chǎn)生氣浮旋流效應(yīng)。在螺旋流離心力作 用下，固體雜質(zhì)沿壁面由排污口排出，帶有大量微氣泡的旋轉(zhuǎn)氣浮旋流將油污等帶到液面， 由排渣口排出。但該裝置僅能用于固體雜質(zhì)與液相的預(yù)分離，不能實(shí)現(xiàn)油、水等兩相物質(zhì)的 預(yù)分離；同時(shí)，常規(guī)氣浮引射器對(duì)于含有大量固體雜質(zhì)混合流的適應(yīng)能力較差，難以長(zhǎng)時(shí)間
4穩(wěn)定工作。在申請(qǐng)人此前申請(qǐng)的專利CN201157703中闡述了一種緊湊型旋流氣浮分離系統(tǒng)， 其主體為立式緊湊型旋流氣浮組合罐，組合罐內(nèi)內(nèi)上部中心處有一內(nèi)筒，內(nèi)筒上部帶有下 凹球冠狀的溢流堰；組合罐上部?jī)?nèi)壁自切向入口處安裝有向上的螺旋導(dǎo)片；組合罐內(nèi)下部 中心位置安裝有一個(gè)氣浮噴射器。氣液混合泵將含油廢水-微氣泡的均勻混合液由位于 罐上部的切向入口輸入組合罐中，經(jīng)由入口螺旋導(dǎo)片在組合罐內(nèi)形成旋流，與此同時(shí)混合 液中微氣泡釋放，在罐內(nèi)壁與內(nèi)筒間形成了旋流分離和氣浮分離區(qū)；部分凈化回流水在清 水泵的作用下通過氣浮噴射器抽吸來自頂部氣體空間的循環(huán)氣體，從而產(chǎn)生微細(xì)氣泡，與 自上而下流動(dòng)廢水中的分散相油粒逆向接觸，并攜帶油粒上浮。組合罐內(nèi)液面上部聚集的 油水乳化液和氣泡浮渣最終通過鋸齒形的溢流堰匯集到內(nèi)筒中，經(jīng)油出口連續(xù)不斷地被清 除，較重的水相及固相最后分別由罐底部的出水口和油泥出口排出。該結(jié)構(gòu)不僅對(duì)海洋環(huán) 境波、浪、流所引起設(shè)備晃動(dòng)工況的適應(yīng)性較差，而且僅靠一個(gè)位于罐體下部中心的氣浮噴 射器產(chǎn)生微細(xì)氣泡，氣泡數(shù)量有限、氣泡尺寸也較大，難以確保在整個(gè)徑向方向上微細(xì)氣泡 的均勻分布，難免存在氣浮死區(qū)，從而影響凈化效果。鑒于上述原因，有必要進(jìn)一步研制開發(fā)新型的含油廢水處理用旋流氣浮分離系統(tǒng) 來克服上述油水分離裝置的不足。
發(fā)明內(nèi)容根據(jù)背景技術(shù)所述，本實(shí)用新型的目的在于克服傳統(tǒng)水力旋流器難于對(duì)微小油粒 進(jìn)行有效分離和傳統(tǒng)氣浮設(shè)備占地面積大、停留時(shí)間長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等缺點(diǎn)，提出一種充分利 用湍流氣浮的理論，將旋流、氣浮兩種油水分離單元技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來，使水中的分散油粒 能夠得到高效分離，設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，油田應(yīng)用達(dá)到初步分離處理甚至直接排放標(biāo)準(zhǔn)的新型 旋流氣浮一體化多相分離方法與系統(tǒng)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種含油廢水處理用多相分離系統(tǒng)，主要由旋流氣浮一體化分離器(10)、含油 廢水入口處氣液混合用多相流泵(64)、部分循環(huán)回流凈化水與循環(huán)氣體混合用多相流泵 (42)以及必要的管線和閥門組成，其中旋流氣浮一體化分離器(10)通過三個(gè)支腿(55) 固定在地面上，其上部設(shè)置橢圓形上封頭(48)，中部設(shè)置圓筒殼體(49)，下部設(shè)置橢圓形 下封頭(53)，其內(nèi)設(shè)置有弧形集油罩(43)、錐形旋流筒(11)、防渦導(dǎo)氣管(37)、環(huán)形布水 器(40)和環(huán)形擋板(35)，弧形集油罩(43)位于分離器上部而環(huán)形布水器(40)和環(huán)形擋 板(35)位于分離器下部，整個(gè)多相分離區(qū)域分為旋流分離和初次氣浮區(qū)(12)、二次氣浮區(qū)、浮渣收集和氣體積聚區(qū)(14)。 在多相流泵(64)的作用下，攜帶大量微氣泡的含油廢水經(jīng)進(jìn)水管(16)穿過圓筒 殼體(49)后切向進(jìn)入錐形旋流筒(11)中，在螺旋導(dǎo)片(39)的引流作用下旋轉(zhuǎn)上升而產(chǎn)生 旋轉(zhuǎn)離心力場(chǎng)，含油廢水中的微氣泡得以釋放并與分散相油粒發(fā)生粘附，氣泡-油粒粘附 體等輕組分因所受的離心力較小而存在向防渦導(dǎo)氣管(37)周圍運(yùn)移的趨勢(shì)，在旋轉(zhuǎn)上升 主體運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的復(fù)合作用下，大部分的氣體和氣泡_油粒粘附體最終到達(dá)并積聚于錐形旋 流筒(11)頂部的區(qū)域，少部分的氣體和氣泡_油粒粘附體通過防渦導(dǎo)氣管(37)上的微孔 進(jìn)入其內(nèi)，最終上升聚集在弧形集油罩(43)下方；密度較大的固體顆粒因所受的離心力較大而達(dá)到錐形旋流筒(11)的內(nèi)壁，然后沿著內(nèi)壁面下滑積聚在下部的倒錐段，并通過油泥 排放口(26)定期排出；經(jīng)過初步分離的含油廢水從錐形旋流筒(11)溢出進(jìn)入二次氣浮區(qū) (13)自上而下流動(dòng)，部分循環(huán)回流的凈化水和循環(huán)氣經(jīng)多相流泵(42)剪切混合產(chǎn)后輸入 錐形旋流筒(11)外部的環(huán)形空間，在環(huán)形布水器(40)和環(huán)形擋板(35)的聯(lián)合作用下產(chǎn)生 大量均勻分布的微細(xì)氣泡，微細(xì)氣泡在自下而上的運(yùn)動(dòng)過程中與自上而下的含油廢水逆向 接觸，其中的分散相油粒與微細(xì)氣泡粘附后上升到弧形集油罩(43)下方，所聚集的大量油 水乳化液和氣泡浮渣最終通過弧形集油罩(43)上部出口(44)進(jìn)入浮渣收集和氣體積聚區(qū)，并由出油管(22)排出；未用作循環(huán)回流的凈化水由分離器底部的清水出口(30)排 出o由于采用了上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)和效果1.本實(shí)用新型設(shè)備外形緊湊、簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)形式精巧，占地面積小，適用于油、氣、水、 固體懸浮物甚至是泥砂的多相分離，特別適用于含有微小分散油粒含油廢水的凈化處理。2.本實(shí)用新型部分應(yīng)用了湍流氣浮的設(shè)計(jì)理論，可提高操作彈性，對(duì)處理流量、含 油量和含氣量波動(dòng)的適應(yīng)性較強(qiáng)。3.本實(shí)用新型可用于對(duì)已建有的含油廢水處理系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)容改造，不需改動(dòng)現(xiàn)有 設(shè)備及管道，降低成本投入，做到了處理后清水的再利用，節(jié)約資源。4.本實(shí)用新型應(yīng)用范圍廣，既可應(yīng)用在海洋石油工業(yè)上游領(lǐng)域的采油廢水處理和 石油化工領(lǐng)域的煉油廢水處理，同時(shí)也可應(yīng)用于其他行業(yè)含油廢水的處理，如鋼鐵行業(yè)冷 軋含油廢水及脫脂液的處理，機(jī)加工行業(yè)研磨、切削、冷卻等乳化油的排放處理，表面處理 行業(yè)脫脂廢水處理。

圖1為本實(shí)用新型的系統(tǒng)總體布置示意圖；圖2為本實(shí)用新型圓筒殼體及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)剖視示意圖；圖3為本實(shí)用新型圖2的A-A向剖視示意圖；圖4為本實(shí)用新型圖2的B-B向剖視示意圖；圖5為本實(shí)用新型圖2的C-C向剖視示意圖；圖6為本實(shí)用新型圓筒殼體帶中間聚結(jié)層的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
由圖1至圖6示出，一種含油廢水處理用多相分離系統(tǒng)，主要由旋流氣浮一體化分 離器10、含油廢水入口處氣液混合用多相流泵64、部分循環(huán)回流凈化水與循環(huán)氣體混合用 多相流泵42以及必要的管線和閥門組成，其中旋流氣浮一體化分離器10通過三個(gè)支腿 55固定在地面上，其上部設(shè)置橢圓形上封頭48，中部設(shè)置圓筒殼體49，下部設(shè)置橢圓形下 封頭53，其內(nèi)設(shè)置有弧形集油罩43、錐形旋流筒11、防渦導(dǎo)氣管37、環(huán)形布水器40和環(huán)形 擋板35，弧形集油罩43位于分離器上部而環(huán)形布水器40和環(huán)形擋板35位于分離器下部， 整個(gè)多相分離區(qū)域分為旋流分離和初次氣浮區(qū)12、二次氣浮區(qū)13、浮渣收集和氣體積聚區(qū) 14。錐形旋流筒11分為小正錐段111、大正錐段112和倒錐段113，倒錐段113底部的短直頸與分離器下封頭53固定連接，大正錐段112的內(nèi)壁安裝有自下而上、旋轉(zhuǎn)上升的螺 旋導(dǎo)片39，位于錐形旋流筒11中心軸線上的防渦導(dǎo)氣管37由錐形旋流筒11底端和頂端的 各四根徑向支撐肋條38固定，防渦導(dǎo)氣管37的管壁均勻開設(shè)有若干個(gè)微孔371，其頂部高 出錐形旋流筒11約10cm，錐形旋流筒11的高度為分離器總高的3/5 3/4，三個(gè)錐段的最 大直徑比為0.6 1 1，錐形旋流筒最大直徑與反應(yīng)器直徑比值控制在1/3 1/2。二次氣浮區(qū)13底部設(shè)有截面為圓管狀的環(huán)形布水器40，并在其水平圓周方向均 勻開設(shè)有向下的布水孔401，周向間隔為10° 30°，環(huán)形布水器40水平放置在固定于圓 筒殼體49內(nèi)壁的四個(gè)徑向支撐耳片41上，徑向支撐耳片41末端貼靠在錐形旋流筒11的 筒壁101上，徑向支撐耳片41的下部固定有與環(huán)形布水器40平行布置的環(huán)形擋板35。弧形集油罩43上部為浮渣收集和氣體積聚區(qū)14，弧形集油罩43中間凸起的圓筒 形出口 44為氣泡一油粒粘附體從氣浮區(qū)上升到浮渣收集和氣體積聚區(qū)14的通道，弧形集 油罩43主體圓弧部分的半徑一般大于橢圓形上封頭48的最大曲率半徑，弧形集油罩43外 圓周環(huán)狀平直部分，均勻分布有4個(gè)圓孔431，并與圓筒殼體49的內(nèi)壁螺接，在圓筒殼體49 上部設(shè)置排油口 23。橢圓形上封頭48通過螺栓50與圓筒殼體49螺接，并在其上設(shè)置吊耳51，排氣道 36和出氣孔34，橢圓形下封頭53通過螺栓54與圓筒殼體49螺接，其上設(shè)置清水出口 30， 備用清水出口 65和油泥排放口 26。在圖1示出的旋流氣浮一體化多相分離系統(tǒng)中，含油廢水和空氣同時(shí)吸入到多相 流泵64中，經(jīng)過泵內(nèi)葉輪的劇烈攪拌、剪切混合成含油廢水-微氣泡的均勻混合液，增加了 分散油與微小氣泡的粘附機(jī)會(huì)。攜帶大量微細(xì)氣泡的含油廢水氣_液混合液以一定的速度 和壓力通過進(jìn)水管16穿過分離器圓筒殼體49后由切向入水口 17進(jìn)入錐形旋流筒11大正 錐段112下部，該入口位置可以使油粒和微氣泡獲得最長(zhǎng)的接觸時(shí)間。與此同時(shí)，具有一定 壓力的氣液混合液在螺旋導(dǎo)片39的引導(dǎo)以及錐形旋流筒11內(nèi)壁的約束下旋轉(zhuǎn)上升，從而 在錐形旋流筒11中形成旋流離心力場(chǎng)。在此過程中，含油廢水中的微氣泡得以釋放并與分 散相油粒發(fā)生粘附，氣泡_油粒粘附體等輕組分，因所受的離心力較小而存在向防渦導(dǎo)氣 管37周圍運(yùn)移的趨勢(shì)，在螺旋上升主體運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的復(fù)合作用下，大部分的氣體和氣泡_油 粒粘附體最終到達(dá)并積聚于錐形旋流筒11頂部的區(qū)域，少部分的氣體和氣泡_油粒粘附體 通過防渦導(dǎo)氣管37上的微孔進(jìn)入其內(nèi)，最終上升聚集在弧形集油罩43下方；密度較大的固 體顆粒因所受的離心力較大而達(dá)到錐形旋流筒11的筒壁，然后沿著筒壁下滑積聚在下部 的倒錐段113，并通過油泥排放口 26定期排出。由圖2、圖3示出的錐形旋流筒11采用三錐段設(shè)計(jì)最下方是倒錐段113，用于收 集廢水中的固體顆粒和其它懸浮物，倒錐形下部與油泥排放口 26相連，收集的泥砂定期從 該出口排出分離器；中部大正錐段112作為主要的離心分離和初次氣浮區(qū)12，包含了底部 切向進(jìn)口 17和螺旋導(dǎo)片39 ；上部小正錐段111的錐度最小，并未設(shè)計(jì)螺旋導(dǎo)片，此錐段為 過渡區(qū)，避免高強(qiáng)度旋流將聚集于此的氣泡-油粒粘附體剪切分散，并且使含油廢水能以 較為穩(wěn)定的狀態(tài)進(jìn)入二次氣浮區(qū)13，提高氣浮效果。錐形旋流筒11通過底部的短直頸與分 離器下封頭固定連接，并且由四個(gè)徑向支撐耳片41的末端貼靠在錐形旋流筒外壁協(xié)助扶 正，防止設(shè)備運(yùn)行中因外界晃動(dòng)致使錐形旋流筒短直頸與分離器下封頭固定連接處的應(yīng)力 過大而造成斷裂。錐形旋流筒11的高度為分離器總高的3/5 3/4，三個(gè)錐段的最大直徑
7比為0.6 1 1，錐形旋流筒11的最大直徑與反應(yīng)器直徑比值控制在1/3 1/2。由圖2、圖4示出了環(huán)形布水器40的安裝布置方式。含油廢水經(jīng)過旋流分離和初 次氣浮分離過程之后，大部分廢水由錐形旋流筒小正錐段111頂部溢出，邊旋轉(zhuǎn)邊向下運(yùn) 動(dòng)，離心力逐漸減弱，最后落入二次氣浮區(qū)13進(jìn)行二次氣浮。部分循環(huán)回流的凈化水和循 環(huán)氣經(jīng)多相流泵42剪切混合產(chǎn)后輸入位于錐形旋流筒11外部環(huán)形空間下部的環(huán)形布水器 40，環(huán)形布水器40的截面為圓管狀，并在其水平圓周方向均勻開設(shè)有向下的布水401，以防 止進(jìn)入二次氣浮區(qū)13的含油廢水中固相懸浮物在分離器不工作或處理量發(fā)生波動(dòng)時(shí)堵塞 布水孔401，布水孔401的孔徑為①8 15mm，周向間隔為10° 30°。環(huán)形布水器40水 平放置在固定于圓筒殼體49內(nèi)壁上的四個(gè)徑向支撐耳片41上，末端貼靠在錐形旋流筒11 的外壁起支撐作用。徑向支撐耳片41的下部固定有與環(huán)形布水器40平行布置的環(huán)形擋板 35。從布水401出來的氣-液混合液在環(huán)形布水器40和環(huán)形擋板35的聯(lián)合作用下產(chǎn)生大 量微細(xì)氣泡，且呈漫流狀沿水平方向向四處流動(dòng)，從而使得整個(gè)二次氣浮區(qū)域能夠均勻的 分配微氣泡而不出現(xiàn)氣浮死區(qū)。錐形旋流筒11中溢出的含油廢水自上而下流動(dòng)，微氣泡自 下而上上升，逆流可以使廢水中的油粒與微氣泡得到充分接觸，并且隨著氣泡的上升，由于 壓力不斷下降氣泡逐漸長(zhǎng)大，使更多的油粒同微細(xì)氣泡進(jìn)行粘附，形成氣泡_油粒粘附體。 氣泡_油粒粘附體在二次氣浮區(qū)13內(nèi)不斷上升，也聚集在弧形集油罩43下部。由圖5示出了弧形集油罩43的部分結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)?；⌒渭驼?3上部為浮渣收集和 氣體積聚區(qū)14，弧形集油罩43中間凸起的圓筒形出口 44為氣泡-油粒粘附體從氣浮區(qū)上 升到浮渣收集和氣體積聚區(qū)14的通道?；⌒渭驼?3主體圓弧部分的半徑一般大于橢圓 形上封頭48的最大曲率半徑，在弧形集油罩43外圓周為環(huán)狀平直區(qū)域，其上均勻分布有4 個(gè)圓孔，采用4個(gè)螺釘46對(duì)應(yīng)固定在罐體內(nèi)壁四個(gè)帶螺紋孔的徑向支撐耳片47上，從而將 集油罩固定在分離器內(nèi)，而又便于將集油罩從分離器中較為容易的拆卸和維修。伴隨著兩 次氣浮，聚集在弧形集油罩下的氣體、氣泡_油粒粘附體不斷增多，最后由弧形集油罩43上 部出口 44進(jìn)入浮渣收集和氣體積聚區(qū)14。在分離器圓筒殼體49上略微高于弧形集油罩 43外圓周平直區(qū)域處，開設(shè)有水平出油管22。分離器頂部的氣體一部分由34進(jìn)入循環(huán)氣 流程，另一部分通過36排出分離器。未用作循環(huán)回流的凈化水由分離器底部的清水出口 30 排出(另設(shè)有備用清水出口 65)?；⌒渭驼?3和出口 44的設(shè)計(jì)可以保證即使分離器處 于有一定傾角或者擺動(dòng)的較惡劣的操作環(huán)境中，廢水也不會(huì)溢流進(jìn)入浮渣收集和氣體積聚 區(qū)影響油水分離效果。防渦導(dǎo)氣管37位于錐形旋流筒11中心軸線上的防渦導(dǎo)氣管37由錐形旋流筒11 底端和頂端的各四根徑向支撐肋條38固定。防渦導(dǎo)氣管37頂部高出錐形旋流筒11頂端 5 10cm，向上直達(dá)弧形集油罩43正下方，除前面提到的防渦作用之外，該中空防渦導(dǎo)氣管 37上開有微孔371，聚集在附近的一部分氣泡和氣泡-油粒粘附體可以通過微孔進(jìn)入導(dǎo)氣 管內(nèi)腔，向上運(yùn)動(dòng)并排出氣體和粘附體，以防止在錐形旋流筒11中心處產(chǎn)生強(qiáng)烈的二次渦 流。氣浮用的氣體可以是空氣，也可以是氮?dú)?，甚至可以是油田伴生氣，但是最好采?不具有氧化性，且容易得到的油田伴生氣。圖6示出了本發(fā)明的另一實(shí)施方案，即可以在二次氣浮區(qū)13中部增設(shè)微小油粒粗 ?；劢Y(jié)填料層66。由錐形旋流筒小正錐段111頂部溢出的含油廢水在經(jīng)過此填料層時(shí)，
8含油廢水中的油?？梢跃劢Y(jié)長(zhǎng)大，從而提高分離效率。聚結(jié)填料層一般采用親油疏水性材 料，其厚度一般不低于100mm。圓筒殼體49相應(yīng)位置設(shè)有手孔67，用于裝卸填料。本發(fā)明所述的旋流氣浮一體化多相分離系統(tǒng)，可以根據(jù)工作流量等不同的性能需 求采取串聯(lián)的工作方式，即第一級(jí)分離器的出水口作為第二級(jí)分離器的入水口，出油口排 出的油匯集到同一管路中，這種工作方式可以提高旋流氣浮一體化多相分離系統(tǒng)的分離效 率；或者采用2個(gè)旋流氣浮一體化多相分離系統(tǒng)并聯(lián)的工作方式，二者分別獨(dú)立進(jìn)行含油 廢水的凈化處理，出油口排出的油與出水口排出的水分別匯集到同一管路中，這種工作方 式可以提高旋流氣浮一體化多相分離系統(tǒng)的處理能力。綜上所述，含有大量微氣泡的含油廢水從罐體下部的切向入口 17進(jìn)入錐形旋流 筒11，在錐形旋流筒11形成旋流，完成旋流分離過程，同時(shí)含油廢水中微氣泡釋放對(duì)含油 廢水進(jìn)行初次氣浮，粘附有油粒的氣泡等較輕物質(zhì)向錐形旋流筒頂部移動(dòng)，固相顆粒等較 重物質(zhì)向錐形旋流筒底部移動(dòng)，含油廢水從錐形旋流筒上部溢出后進(jìn)入二次氣浮區(qū)13，一 部分用于循環(huán)回流的凈水與循環(huán)氣在多相流泵內(nèi)剪切混合后，通過環(huán)狀布水器上布水孔發(fā) 出的氣_液混合液對(duì)含油廢水進(jìn)行二次氣浮處理，含油廢水相當(dāng)于在分離器內(nèi)進(jìn)行了一次 旋流分離和兩次氣浮分離，因此可以達(dá)到滿意的處理效果。
權(quán)利要求一種含油廢水處理用多相分離系統(tǒng)，主要由旋流氣浮一體化分離器(10)、含油廢水入口處氣液混合用多相流泵(64)、部分循環(huán)回流凈化水與循環(huán)氣體混合用多相流泵(42)以及必要的管線和閥門組成，其特征在于旋流氣浮一體化分離器(10)通過三個(gè)支腿(55)固定在地面上，其上部設(shè)置橢圓形上封頭(48)，中部設(shè)置圓筒殼體(49)，下部設(shè)置橢圓形下封頭(53)，其內(nèi)設(shè)置有弧形集油罩(43)、錐形旋流筒(11)、防渦導(dǎo)氣管(37)、環(huán)形布水器(40)和環(huán)形擋板(35)，弧形集油罩(43)位于分離器上部而環(huán)形布水器(40)和環(huán)形擋板(35)位于分離器下部，整個(gè)多相分離區(qū)域分為旋流分離和初次氣浮區(qū)(12)、二次氣浮區(qū)(13)、浮渣收集和氣體積聚區(qū)(14)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含油廢水處理用多相分離系統(tǒng)，其特征在于錐形旋流筒 (11)分為小正錐段(111)、大正錐段(112)和倒錐段(113)，倒錐段(113)底部的短直頸 與分離器下封頭(53)固定連接，大正錐段(112)的內(nèi)壁安裝有自下而上、旋轉(zhuǎn)上升的螺旋 導(dǎo)片(39)，位于錐形旋流筒(11)中心軸線上的防渦導(dǎo)氣管(37)由錐形旋流筒(11)底端 和頂端的各四根徑向支撐肋條(38)固定，防渦導(dǎo)氣管(37)的管壁均勻開設(shè)有若干個(gè)微 孔(371)，其頂部高出錐形旋流筒(11)約10cm，錐形旋流筒(11)的高度為分離器總高的 3/5 3/4，三個(gè)錐段的最大直徑比為0.6 1 1，錐形旋流筒最大直徑與反應(yīng)器直徑比值 控制在1/3 1/2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含油廢水處理用多相分離系統(tǒng)，其特征在于二次氣浮區(qū) (13)底部設(shè)有截面為圓管狀的環(huán)形布水器(40)，并在其水平圓周方向均勻開設(shè)有向下的 布水孔(401)，周向間隔為10° 30°，環(huán)形布水器(40)水平放置在固定于圓筒殼體(49) 內(nèi)壁的四個(gè)徑向支撐耳片(41)上，徑向支撐耳片(41)末端貼靠在錐形旋流筒(11)的筒壁 (101)上，徑向支撐耳片(41)的下部固定有與環(huán)形布水器(40)平行布置的環(huán)形擋板(35)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含油廢水處理用多相分離系統(tǒng)，其特征在于弧形集油罩 (43)上部為浮渣收集和氣體積聚區(qū)(14)，弧形集油罩(43)中間凸起的圓筒形出口(44)為 氣泡一油粒粘附體從氣浮區(qū)上升到浮渣收集和氣體積聚區(qū)(14)的通道，弧形集油罩(43) 主體圓弧部分的半徑一般大于橢圓形上封頭(48)的最大曲率半徑，弧形集油罩(43)外圓 周環(huán)狀平直部分，均勻分布有4個(gè)圓孔(431)，并與圓筒殼體(49)的內(nèi)壁螺接，在圓筒殼體 (49)上部設(shè)置排油口(23)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含油廢水處理用多相分離系統(tǒng)，其特征在于橢圓形上封頭 (48)通過螺栓(50)與圓筒殼體(49)螺接，并在其上設(shè)置吊耳(51)，排氣道(36)和出氣孔 (34)，橢圓形下封頭(53)通過螺栓(54)與圓筒殼體(49)螺接，其上設(shè)置清水出口(30)，備 用清水出口 (65)和油泥排放口(26)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含油廢水處理用多相分離系統(tǒng)，其特征在于根據(jù)水質(zhì)情況 和凈化要求，在二次氣浮區(qū)(13)中部增設(shè)微小油粒粗?；劢Y(jié)填料層(66)，聚結(jié)填料層的 厚度一般不低于100_，并在圓筒殼體(49)的相應(yīng)處設(shè)置手孔(67)。
專利摘要一種含油廢水處理用多相分離系統(tǒng)，利用湍流氣浮機(jī)理一體化集成了旋流分離、氣浮分離單元處理技術(shù)；主要由旋流氣浮一體化分離器、含油廢水入口處氣液混合用多相流泵、部分循環(huán)回流凈化水與循環(huán)氣體混合用多相流泵以及相關(guān)的管線和閥門等組成；當(dāng)含有大量微氣泡的含油廢水從罐體下部進(jìn)入錐形旋流筒形成旋流，完成旋流分離，同時(shí)含油廢水中微氣泡釋放對(duì)含油廢水進(jìn)行初次氣浮，粘附有油粒的氣泡等較輕物質(zhì)向錐形旋流筒頂部移動(dòng)，固相顆粒等較重物質(zhì)向錐形旋流筒底部移動(dòng)，含油廢水從錐形旋流筒上部溢出后進(jìn)入二次氣浮區(qū)，一部分用于循環(huán)回流的凈水與循環(huán)氣在多相流泵內(nèi)剪切混合后，通過環(huán)狀布水器上布水孔發(fā)出的氣-液混合液對(duì)含油廢水進(jìn)行二次氣浮處理，含油廢水在分離器內(nèi)進(jìn)行了一次旋流分離和兩次氣浮分離。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)緊湊、簡(jiǎn)單，工作效率高，占地小，造價(jià)低廉，使用維護(hù)修理簡(jiǎn)易，適用于含有微小分散油粒含油廢水的凈化處理。
文檔編號(hào)C02F1/24GK201648141SQ20102014430
公開日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月26日
發(fā)明者王瑩瑩, 陳家慶, 韓旭 申請(qǐng)人:北京石油化工學(xué)院