CN106587243A - 一种高效旋流气浮一体化装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效旋流气浮一体化装置，包括气浮罐、静态混合器、循环水泵和射流器等设备。气浮罐是整套装置的核心设备，本质上是一个油气水固四相分离器，内置有折流板、污水切向进口、循环水切向进口、导流筒、集油筒和缓流板等部件。气浮罐的中上部外侧污水进水管上设有静态混合器，静态混合器还与净化天然气进气管相连接；气浮罐的底部外侧连接有循环水泵和射流器，通过循环水管依次连接，射流器还与天然气回流管相连接。本发明在设计上和使用上有其独特性与实用性，具有处理效率高、适应性强、自动化程度高、操作维护简便、结构紧凑而占地面积小等优点，通过对污水实施一次旋流分离和两次气浮分离，使污水中的污油和悬浮物被高效去除。

Description

一种高效旋流气浮一体化装置

技术领域

本发明涉及污水处理装置，尤其涉及一种高效旋流气浮一体化装置，属于环保技术领域。

背景技术

石油、石化行业在石油开采、处理、提炼等过程中会产生大量的含油污水，含油污水是一种成分复杂、量大面广、极具危害的废水，处理难度较大。目前污水处理的主要方法有重力沉降法、过滤法、气浮法、水力旋流法、旋流气浮法、吸附法、膜分离法、生物处理法等，其中旋流气浮法格外引人关注，旋流气浮技术将旋流分离技术和气浮分离技术有效结合，充分利用低强度旋流离心力场与气浮的协同作用，能够获得更好的处理效果和更大的处理能力。近十多年来旋流气浮技术取得了一些实质性的进步，根据研究成果陆续推出一批旋流气浮装置，但在实际应用中也暴露出一些问题，例如：公开号为CN204918050U的中国实用新型专利公开了一种高效旋流气浮器，该装置无中心内筒或稳流筒，在处理含油污水过程中，污水旋流强度受到较大影响，无法达到足够的旋流强度；污水旋流运动使得油滴等较轻成分向罐体中心移动，这样中心油柱不稳定，轴向摆动较剧烈，流场不稳定对污水处理效果影响较大，特别是对海上油田的采油平台或FPSO晃动的适应性较差。公开号为CN202778078U的中国实用新型专利公开了一种旋流气浮压力过滤器，该装置设有过滤单元，滤床由无烟煤和磁铁矿等滤料组成，在实际运行中，需要频繁对滤料进行反冲洗，操作繁琐，而且还需要定期停运对滤料进行更换，增加了维护成本；采用滤网阻拦滤料，反冲洗时滤料膨胀空间有限，容易造成滤料漏失；该装置管口过多，即罐体开孔过多，明显降低了本质安全性。公开号为CN103303992B的中国发明专利公开了一种含油污水旋流气浮分离装置，该装置包括一级气浮装置与二级气浮装置，二者通过管路并联连接，一级气浮装置底部外侧连接有溶气泵，二级气浮装置底部设有气浮发生器，该装置结构过于复杂，占地面积较大。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种高效旋流气浮一体化装置，克服现有技术中含油污水处理效率低、操作维护复杂、占地面积大的问题。

本发明的是由以下技术方案实现的：

所述一种高效旋流气浮一体化装置，包括气浮罐、静态混合器、循环水泵和射流器等设备。所述气浮罐的中上部外侧污水进水管上设有静态混合器，所述静态混合器还与净化天然气进气管相连接；所述气浮罐的底部外侧连接有循环水泵和射流器，通过循环水管依次连接，所述射流器还与天然气回流管相连接。

所述气浮罐的罐体由圆柱形筒体、椭圆形上封头和椭圆形下封头组成。

所述气浮罐的上部设有环形折流板。

所述气浮罐的中上部和中下部分别设有污水切向进口和循环水切向进口，污水切向进口和循环水切向进口均设为两个且水平对称布置。

所述气浮罐的中上部设有导流筒，导流筒与气浮罐同轴心，内部空心，上部呈圆筒形，下部呈倒喇叭形，底部与水平方向呈45℃，且与气浮罐内壁之间留有一定的开放空间。

所述气浮罐的中部设有圆柱形集油筒，集油筒与气浮罐同轴心，其直径为气浮罐直径的0.2～0.5倍；集油筒顶部低于导流筒顶部2cm，其底部连接有延伸至气浮罐外部的排油管。

所述气浮罐的集油筒底部固定有缓流板，缓流板直径等于导流筒底部直径。

所述气浮罐的顶部连接有排天然气管、底部连接有净化水出水管，所述排天然气管、净化水出水管和排油管上均设有调节阀。

所述气浮罐的底部中心设有排泥砂管。

所述气浮罐的操作压力为30～300kPa，采用净化天然气作为气浮气源。

由于采用了上述技术方案，本发明具有以下优点和效果：

1.本发明在设计上和使用上有其独特性与实用性，具有处理效率高、适应性强、自动化程度高、操作维护简便、结构紧凑而占地面积小等优点。

2.通过对污水实施一次旋流分离和两次气浮分离，使污水中的污油和悬浮物被高效去除。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图做简单介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些图获得其它的附图。

图1为本发明的结构示意图；

图中：10.气浮罐(101.折流板；102.污水切向进口；103.循环水切向进口；104.导流筒；105.集油筒；106.缓流板)；20.静态混合器；30.循环水泵；40.射流器；50.污水进水管；60.净化天然气进气管；70.循环水管；80.天然气回流管；90.排天然气管；100.压力调节阀；110.排油管；120.油相液位调节阀；130.净化水出水管；140.水相液位调节阀；150.排泥砂管。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明实施方式做进一步详细描述。

如图1所示，一种高效旋流气浮一体化装置，包括气浮罐10、静态混合器20、循环水泵30和射流器40等设备，其中气浮罐10是整套装置的核心设备。

气浮罐10的中上部外侧污水进水管50上设有静态混合器20，所述静态混合器20还与净化天然气进气管60相连接；所述气浮罐10的底部外侧连接有循环水泵30和射流器40，通过循环水管70依次连接，所述射流器40还与天然气回流管80相连接。

气浮罐10的罐体由圆柱形筒体、椭圆形上封头和椭圆形下封头组成。气浮罐10为圆柱形罐体设计，注入的气泡沿罐体内壁完全对称地流动，从而维持气泡在污水中均匀地分布，使得气泡与油滴及悬浮颗粒碰撞粘附的机会更大，从而提高污水处理效率。

气浮罐10的上部设有环形折流板101，污水在气浮罐10内旋流运动过程中，液面呈重力抛物线形，折流板101用来防止污水旋流运动时重力抛物线形的液面过高而影响气液分离效果。

气浮罐10的中上部和中下部分别设有污水切向进口102和循环水切向进口103，污水和循环水均沿气浮罐10的罐体切线方向进入罐内，这样可以优化污水流态，增强旋流强度；污水切向进口102和循环水切向进口103均设为两个且水平对称布置，这样可以保持污水旋流时的水力平衡，减小滑脱现象对处理能力的影响。

气浮罐10的中上部设有导流筒104，导流筒104与气浮罐10同轴心，内部空心，上部呈圆筒形，下部呈倒喇叭形，底部与水平方向呈45℃，且与气浮罐10内壁之间留有一定的开放空间。导流筒104通过在其外壁与气浮罐10内壁形成环形空间使污水获得适当的旋流强度；从污水切向进口102进入气浮罐10的溶气污水经旋流气浮分离后，处理后的水从气浮罐10内壁侧向下流动，避免了处理后的水直接向下运移对气浮罐中下部实施的二次气浮分离过程中粘附油滴及悬浮颗粒的气泡的上浮造成影响，从而避免了流场交叉。导流筒104独特的结构设计可以使气浮罐10内部旋流强度更大、流场分布更合理及空间利用率更高。

气浮罐10的中部设有圆柱形集油筒105，集油筒105与气浮罐10同轴心，其直径为气浮罐10直径的0.2～0.5倍；集油桶105顶部低于导流筒顶部104 2cm，其底部连接有延伸至气浮罐10外部的排油管110。集油筒105位于气浮罐10的中心，这样可以最大程度地减少罐体晃动对油相液位操作的影响，因为罐体的中心是运动速度最低点；集油筒105同时起到稳定气浮罐10中心油柱的作用。

气浮罐10的集油筒105底部固定有缓流板106，缓流板106直径等于导流筒104底部直径，缓流板106用来防止净化水出口因出水速度过快而产生涡流。

气浮罐10的顶部连接有排天然气管90、底部连接有净化水出水管130，排天然气管90、排油管110和净化水出水管130上分别设有压力调节阀100、油相液位调节阀120和水相液位调节阀140，采用比例积分微分(PID)反馈控制分别对气浮罐10的压力、油相液位和水相液位实施自动控制。当气浮罐10所处理污水的压力、温度、流量、含油量等波动以及污水水质特性发生变化时，气浮罐10的压力、油相液位和水相液位等操作参数可以进行调整而重新设定，从而提高污水处理效率。

气浮罐10的底部中心设有排泥砂管150，用来定期排放气浮罐10底部收集的泥砂，气浮罐10本质上是一个油气水固四相分离器。

气浮罐10的操作压力为30～300kPa，采用净化天然气作为气浮气源，处理1m³污水需要的气浮气量不大于0.1sm³气浮气。

本发明的工作过程：污水由污水进水管50经与净化天然气进气管60相连接的静态混合器20溶气后，通过两个水平对称布置的污水切向进口102进入气浮罐10，大量密集的微气泡瞬间减压释放，污水在气浮罐10内壁与导流筒104外壁的环形空间内产生弱旋流，弱旋流引起的离心力场驱使密度较大的水向气浮罐10内壁移动，而气泡、油滴及悬浮颗粒等较轻成分将向导流筒104外壁附近运移，在此过程中气泡与油滴及悬浮颗粒发生碰撞粘附，通过气泡的上浮实现浮选，油滴及悬浮颗粒逐渐聚并变大，沿导流筒104外壁不断上升被带到液面而流入集油筒105，然后经排油管110排出；与此同时，从气浮罐10顶部的排天然气管90引出的天然气通过天然气回流管80与经循环水泵30增压的处理后净化水在射流器40内混合，并通过两个循环水切向进口103在气浮罐10内喷出，再次产生大量密集的微气泡，带有大量微气泡的循环水在气浮罐10下部均匀分布，油滴及悬浮颗粒粘附在气泡上沿集油筒105外壁均匀上升进入集油筒105，完成污水第二次气浮分离。处理后的净化水部分通过循环水泵30输送到射流器40参与溶气，其余全部通过气浮罐10底部的净化水出水管130排出。

本发明工作过程中，气浮罐10的有效容积被分成两个工作区域，液面与循环水切向进口103之间的空间用来强化油气接触与油水分离，称为处理区，污水在该区域呈重力抛物线形旋转，持续的污水切向进入、循环水循环和气浮气注入维持处理区的旋流离心运动和浮选过程；循环水切向进口103以下的空间用于净化水及泥砂的收集，这个区域称为收集区。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种高效旋流气浮一体化装置，其特征在于，包括气浮罐、静态混合器、循环水泵和射流器设备，所述气浮罐的中上部外侧污水进水管上设有静态混合器，所述静态混合器还与净化天然气进气管相连接；所述气浮罐的底部外侧连接有循环水泵和射流器，通过循环水管依次连接，所述射流器还与天然气回流管相连接。

2.根据权利要求1所述的一种高效旋流气浮一体化装置，其特征在于，所述气浮罐的罐体由圆柱形筒体、椭圆形上封头和椭圆形下封头组成。

3.根据权利要求1所述的一种高效旋流气浮一体化装置，其特征在于，所述气浮罐的上部设有环形折流板。

4.根据权利要求1所述的一种高效旋流气浮一体化装置，其特征在于，所述气浮罐的中上部和中下部分别设有污水切向进口和循环水切向进口，污水切向进口和循环水切向进口均设为两个且水平对称布置。

5.根据权利要求1所述的一种高效旋流气浮一体化装置，其特征在于，所述气浮罐的中上部设有导流筒，导流筒与气浮罐同轴心，内部空心，上部呈圆筒形，下部呈倒喇叭形，与水平方向呈45℃，且与气浮罐内壁之间留有一定的开放空间。

6.根据权利要求5所述的一种高效旋流气浮一体化装置，其特征在于，所述气浮罐的中部设有圆柱形集油筒，集油筒与气浮罐同轴心，其直径为气浮罐直径的0.2～0.5倍；集油筒顶部低于导流筒顶部2cm，其底部连接有延伸至气浮罐外部的排油管。

7.根据权利要求6所述的一种高效旋流气浮一体化装置，其特征在于，所述气浮罐的集油筒底部固定有缓流板，缓流板直径等于导流筒底部直径。

8.根据权利要求6所述的一种高效旋流气浮一体化装置，其特征在于，所述气浮罐的顶部连接有排天然气管、底部连接有净化水出水管，所述排天然气管、净化水出水管和排油管上均设有调节阀。

9.根据权利要求1所述的一种高效旋流气浮一体化装置，其特征在于，所述气浮罐的底部中心设有排泥砂管。

10.根据权利要求1所述的一种高效旋流气浮一体化装置，其特征在于，所述气浮罐的操作压力为30～300kPa，采用净化天然气作为气浮气源。