專利名稱：含油廢水處理用緊湊型旋流氣浮分離設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種含油廢7JC中油、氣、水多相分離處理的設備，尤其是含有微 d 、 #油滴的含油廢水的凈化處理分離設備。
背景技術：
含油廢水在石油石化工業生產、城市生活中等經常itJij，實施油水分離以去 除其中的油分往往是面臨的首要處理任務。油水分離的方法很多，常用的處理方 法有重力沉降法、離心沉降法、氣浮法、過濾法、吸附法、膜分離法等。
各種處理方法都有各自的優缺點和特定的適用范圍。氣浮法工藝成熟、成本 ^氐廉、處理量大，目前已被廣泛應用于油田、石油化工、食品油生產等廢水的處 理中。其主要缺點是浮油難處理，浮選停留時間較長；在處理量大的時候，必須 建造大型的氣浮設備，占地面積大，投資費用高。基于水力旋流器的旋流分離技 術自2(Ht紀90年代以來在含油廢水處理中得到了越來越廣泛的應用，利用油、水 兩相的密度差由旋流器產生離心力將油、水分離，真有結構緊湊、占地面積小、 運行維護簡單等優點，但該法能夠去除的油珠粒徑范圍不低于20Mm。
為了克服傳統氣浮和旋流的缺點，進一步強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水處理設備生產廠家#^出了將氣浮分離技術與旋流 分離技斜目結合的觀點，取得了一些實質性的研究成果。
目前國內的旋流氣浮組合技術僅^^限于將氣浮分離技術與液-液分離用水 力旋流器單體相結合來進行油水分離，正處于實驗室探索階段。由于水力旋流器 單體的處理能力非常有限，當需M多根單體并聯并在適當部位注入氣體時，就 顯得非常^M頁，因此，了其工業化應用。
國外近年來推出了/Ut氣浮與低強度旋流離心力場的組合技術，該技術不僅 克服了國內研究存在的處理能力低等缺陷，而且在石油工業含油廢水的處理應用 方面取得了一定成效。因此，在未來一段時期內，氣浮與低強度旋流離心力場的 組合技術將主導著氣浮旋^i且合處理技術的;^a方向。
在挪威M-I Epcon公司申請的美國專利US7144503中闡述了一種脫氣浮選組 罐內有一個圓柱狀內筒和一個螺J炎狀入口導片，含油廢水從罐上部的切向 入口iiA罐中形成旋流，同時氣泡從水中析出。氣泡和油滴在旋流的作用下核壓
4至內筒壁，二者結合粘附后上升到罐頂，通過罐頂的油氣出口排出。據專利相人 的報道，此裝置對含油廢水的處理效果較好，并且成本及維護費用很低，比較適
用于海上作業的石油生產平臺或者浮式生產儲卸油輪(FPSO)等空間要求比較嚴 才各的領域使用。但從該專利所附的結構圖上來看，上升到罐內頂部的油和氣泡浮 淦的夕卜排存在著一些問題。尤其海上作業的石油生產平臺或FPSO會因波、浪、流 的作用而處于晃動狀態，此時罐內部的液面難以保持穩定，從而致使該裝置外排 油和氣泡浮渣中的含水量過高，從而嚴重影響了分離效果。
在美國Natco集團申請的美國專利US7157007中闡述了一種油、氣、水三相分 離裝置，該裝置為一個立式氣浮分離罐，主^為上、中、下三層，分別利用了 旋流分離、并財立化和氣浮分離技術。位于罐上部的中間位置安裝有一個內筒，含 油廢7K從切向入口it/v到內筒中產生旋流，在內筒中進行油水分離，油相直接進 入撇油斗。從內筒底部流出的水流經過位于罐中部的聚結層時，M的油滴在此 聚集長大。部分大顆粒油滴會在浮力作用下，克服自身重力和主體相的下向流動 而開始向上浮升，從而又去除了一部分油。在罐下部安裝有噴射器，利用罐內頂 部的氣體和回流凈化水在噴射器內剪切混合后，產生孩t小氣泡，對從聚結層流下 來的含油廢水進行氣浮處理。但聚結層的定期清理問題非常麻煩，同時整套設備 的內部結構非常復雜，加工制造的成本壽交高。
鑒于上述原因，有必要進一步研制開發新型的緊湊型氣浮旋流分離系統來克 月Ui述油水分離裝置的不足。
發明內容
根據背景技術所述，本發明的目的在于避免上述缺點，提供一種將旋流和氣 浮兩種油水分離的單元技^"機結*來，使水中的M油滴能夠高效分離，達
到凈化處理目的的含油廢7jC處理用緊湊型旋流氣浮分離設備。
為了實現上述目的，本發明是通過以下技術方案來實現的 一種含油廢水處理用緊湊型旋流氣浮分離設備，主要由旋流氣浮組^ (1 )， 循環氣體組件(2)、氣液混合組件(3)和循環回流水組件(4)組成，其中由 圓柱形外筒體(11 )、橢圓形上封頭(12)和橢圓形下封頭(13 )組成旋流氣浮組 * (1)的罐體，其中在上封頭(12)上安裝有循環氣體出口 (21 )、出油口法 蘭(121 )和氣體安全閥(126)，出油口法蘭(121)與內筒(14)中的內懸管(123 ) 連接，其內懸管(123)的尾部設置有固定片(124)和出油槽(125)，外筒體(ll) 的底部裝設有循環回流水入口 (41)，并與筒內回流水管路(42)連接，其筒內回 流水管路(42)的端部與氣浮噴射器(43)連接，氣浮噴射器(43)的中上部設置有噴射器進氣口 (431)，下方設置有圓盤狀氣浮擋板(432)，距離氣浮噴射器 (43)的下端面(5 10)mm，在外筒體(11)的下封頭(13)內，下封頭出水 口 ( 131)的上方設置一水平圓板(133 ),并與下封頭(13 )之間形成一個圓環狀 水流通道(134 )，水平圓板(133 )的四周設置有濾網(135 )，在下封頭(13 )上 還安裝有油泥出口 (132);
內筒(14)由球冠狀撇油槽(141)與圓柱狀油筒(142)組成，其球冠狀撇 油槽(141)的上端制成鋸齒狀溢流堰(143 )，內筒(14)的底部與內懸管(123 ) 固接，圓柱狀外筒體(11)的上邊緣與球冠狀撇油槽(141)上邊緣之間的距離 H產50mm,內筒(14)底部邊纟彖距外筒體(11)的上邊緣距離H2= (1/3 3/5 ) H;
循環氣體管路(24)與循環氣體出口 (21)、循環氣體入口 (22)、筒內氣循 環管路(23 )連接，且筒內氣賴環管路(23 )與氣浮噴射器(43 )的進氣口 ( 431) 連接共同組成循環氣體組件(2);
在外筒體(11)的上部，設置有入口導片(31)環繞內筒(14)固定在外筒 體(11)的內壁上，其導片^^始端(32)與切向入口管(34)的入口管末端光滑 過渡連接，入口導片(31)沿筒壁圓周方向螺旋狀設置，螺旋升角為5。 15° ， 入口導片(31)與外筒體(11)內壁相交線在水平面上投影的圓周角為210° 330° ，入口導片(31)與內筒(14)的外表面之間應留有一定的徑向間隙，切 向入口管(34 )的入口 ( 37 )通過管路(35 )與氣液混合泵(36 )連接，從而入 口導片(31 )、切向入口管(34 )、管路(35 )和氣液混合泵(36 )共同組成氣液 混合組件(3 );
由進水管(441),三通管(442 )和排水管(443 )連接構成進排水管(44), 并Jit過進排水管(44)的進水口 ( 444 )與下封頭出水口 (131)連接，循環回 流水泵(45)通過筒外回流水管路(46)與循環回流水入口 (41)連接，氣浮噴 射器(43 )、圓盤狀氣浮擋板(432 )、筒內回流7jc管路(42 )、循環回;iMc入口 ( 41 )、 筒外回流水管路(46 )、循環回流水泵(45 )和進排水管(44 )共同組成循環回流 水組件(4 )。
由于采用了上述技術方案，本發明具有如下優點和效果
1、 本發明成功地實現了旋流和氣浮兩種油水分離單元技術的有機結合，能夠 分離微小油滴，工作效率大大提高，設備結構形體緊湊、簡單，結構形式精巧， 特別適用于含有微小*油滴的含油廢水的凈化處理。
2、 ^^發明對處理流量;^其內含油、含氣量波動的it應性爭文強，具有豐支大的 操作彈性。3、本發明結構it價^J:， ^f吏用安裝維護^奮理簡易。
圖1為本發明結構總體剖視示意圖
圖2為本發明圖1的A-A剖一見示意圖
圖3為本發明圖1的B-B剖—見示意圖
圖4為本發明圖1的C-C剖4見示意圖
圖5為本發明氣浮噴射器剖視示意圖
圖6為本發明另一實施例總體結構剖視示意圖
圖7為本發明旋流氣浮組^串聯方式結構示意圖
圖8為本發明旋流氣浮組^并聯方式結構示意圖
具體實施例方式
由圖1至圖4示出本發明的一種含油廢水處理用緊湊型旋流氣浮分離設備， 主要由旋流氣浮組合罐1 、循環氣體組件2、氣液^給組件3和循環回流水組件4 組成，其中由圓柱形外筒體ll、橢圓形上封頭12和橢圓形下封頭13組成旋流 氣浮組^ 1的罐體，其中在上封頭12上安裝有循環氣體出口 21、出油口法蘭 121和氣體安全閩126，出油口法蘭121與內筒14中的內懸管123連沖妄，其內懸 管123的尾部設置有固定片124和出油槽125,外筒體11的底部裝設有循環回流 水入口 41，并與筒內回流水管路42連接，筒內回流水管路42的端部與氣浮噴射 器43連接，氣浮噴射器43的中上部設置有噴射器進氣口 431,下方設置有圓盤 狀氣浮擋板432,距離氣浮噴射器43下端5 10mm,在外筒體11的下封頭13 內，下封頭出水口 131的上方設置一水平圓板133,并與下封頭13之間形成一個 圓環狀水濟uit道134，水平圓板133的四周設置有濾網135,在下封頭13上還安 裝有油泥出口 132;
內筒14由球冠狀撇油槽141與圓柱狀油筒142組成，其球冠狀撇油槽141 的上端制成鋸齒狀溢力 143，內筒14的底部與內懸管123固接，圓柱狀外筒體 11的上邊緣與球冠狀撇油槽141上邊緣之間的距離H產50mm，內筒14底部邊多彖 距外筒體11的上邊緣距離H2= (1/3 3/5 ) H;
循環氣體管路24與循環氣體出口 21、循環氣體入口22、筒內氣，環管路 23連接，且筒內氣，環管路23與氣浮噴射器43的進氣口 431連M同組成循 環氣體組件2;
在外筒體11的上部，設置有入口導片31環繞內筒14固定在外筒體11的內 壁上，其導片起始端32與切向入口管34的入口管末端光滑過渡連接，入口導片
731沿筒壁圓周方向螺3走狀i更置，螺旋升角為5° 15。，入口導片31與外筒體 11內壁相交線在7K平面上投影的圓周角為210° 330° ，入口導片31與內筒14 的外表面之間應留有一定的徑向間隙，切向入口管34的入口 37通過管路35與氣 液混合泵36連接，從而入口導片31、切向入口管34、管路35和氣液混合泵36 共同組成氣液^^組件3;
由進水管441,三通管442和排水管443連接構成進排7jC管44,并iLit過進 排水管44的進水口 444與下封頭出水口 131連接，循環回流水泵45通過筒外回 流水管路46與循環回流水入口 41連接，氣浮噴射器43、圓盤狀氣浮擋板432、 筒內回流水管路42、循環回流水入口 41、筒外回流tK管路46、循環回流水泵45 和進排水管44共同組成循環回流水組件4。
又知，氣-液混合物在旋流氣浮組^ 1內產生的旋流離心強度對分離性能的 影響也非常大，理想的離心強度范圍為15~30。
旋流氣浮組Ml內的氣體^* #持在一個合適的范圍，理想的氣液比 為9%~18%。
"^:要求氣浮噴射器43產生的氣泡直徑范圍為100nm ~ 300pm。 另知，首先利用氣液混合泵36邊抽水，邊吸氣，在泵內將含油廢水與氣體劇 烈攪拌，剪切混合成含油廢水4效小氣泡的均勻混合物，增加了^lfc油滴與微小氣 泡的粘附機會，然后再通過切向入口管34 ii^外筒體11中，經由入口導片31 在罐內形成螺旋向上的旋流。
氣液';^^流體在罐內旋轉而產生離心力，密度較大的7M目向罐內壁移動，而 油滴、粘附有油滴的微小氣泡等輕組分則向罐中間發生徑向相對遷移，到達罐內 內筒14的外壁附近區域。在此過程中由于M油滴與微小氣泡的徑向遷移速度存 在差異，微小氣泡的徑向內遷移速度相對較大，從而增加了二者接觸的機會，提 高了微小氣泡與微小油滴的粘附速度。由于氣泡-油滴粘附體的密度遠遠低于水的 密度，因此已經位于罐內內筒14外壁附近的氣泡-油滴粘附體會f曼'fUi浮。而大 部分的氣-液混合流體則會邊旋轉、邊向下流動，同時旋轉離心效應i^^斤減弱，在 該過程中仍然會有部分氣泡-油滴粘附體'漫慢上浮。為了進一步增強氣浮分離效 果，通過罐內下部中心位置安裝的氣浮噴射器43,循環回流水泵45將一部分凈 化水循環回流到氣浮噴射器的中上部，與此同時氣浮噴射器43從罐頂pA^氣體， 氣體在氣浮噴射器43內被剪切破碎成微小氣泡，在圓盤狀氣浮擋板432的配^f乍 用下，氣浮噴射器43出口的含氣泡凈化水故均勻分布在氣浮噴射器43的周圍區 域，從而形成了一個完整的氣浮強化分離區。罐內下部廢水中殘余的微小油滴通過與氣泡粘附，再次形成氣泡-油滴粘附體而向罐頂部上浮。通過前、后兩次氣浮 過程，最終在罐內液面上部產生一層油水乳化液和氣泡浮渣，這些氣浮產物最終
通過鋸齒形的溢流堰142匯集到內筒14中，通過出油口法蘭121連續不斷地被排 除到罐外。罐中的^f目一部分混合在氣泡浮渣中，隨著油水乳化液"^t從出油口 法蘭121排出罐外， 一部分上升至罐頂，上升至罐頂的這部分氣體又分為兩種排 出方式， 一部分,人氣體安全閥126排出，另一#分/人循環氣體出口 21被pA^，再 次進入罐中作為氣源被循環利用。經過處理的水沿著罐壁流向罐的底部，經水平 圓板133緩it^，從罐底部的出水口 131排出。此外，沙子和其他較重顆粒將下 落到罐底，通過濾網135收集后以油泥的形式由罐底部的油泥出口 132排出。
由圖5示出本發明氣浮噴射器的剖視示意圖，由圖可見氣浮噴射器43實為一 文丘里噴嘴，主要由圓筒段433，吸氣口 434,收縮段435，吸^J空436,喉部437 和擴散段438組成，其中氣浮噴射器43的頂部通過法蘭與筒內管路42相連接， 通過循環回流7JC泵45從下封頭出水口 131導入已處理的凈化水，吸氣口 434與筒 內氣賴環管路23連接，以便從循環氣體出口 21 ^L7v氣體。
由圖6示出本發明另一實施例，主^^循環回流水組件4的噴射器安裝位置 有所不同，循環回流水泵45從下封頭出水口 131抽出一部分已處理的凈化水，位 于外筒體11體外下部側向設置的兩個噴射器43通過筒外回流水管路46與循環回 流水泵45連接，向罐中切向噴射入含有微小氣泡的水流，其中氣體由外筒體ll 的循環氣體出口 21沿著循環氣體管路24， M氣孔47ii/v到吸，436中被剪 切成孩史小氣泡，吸氣腔436內為真空低壓區，切向進入的氣液混合物在罐中螺旋 轉動，對含油廢7jc進^it流、氣浮組合處理。
本發明的緊湊型旋流氣浮組^ 1,可以根據工作流量等不同的性能需求采 取串聯或并聯的工作方式。
圖7示出3個緊湊型旋流氣浮組^串聯的工作方式，前一個組^l的出水 口作為下一個組^的入水口，出油口排出的油匯集到同一管路中，這種工作方 式可以提高緊湊型旋流氣浮組^l的分離效率。
圖8示出2個緊湊型旋流氣浮組^并聯的工作方式，二者分別獨立進行含 油廢水的凈化處理，出油口排出的油與出水口排出的7jc分別匯集到同一管路中， 這種工作方式可以提高緊湊型旋流氣浮組合罐的處理能力。
綜上所述，含油廢水的氣液yV^物從罐體上部的切向入口ii^罐中，在罐內 形成旋流。同時，在氣液》V^泵作用下均勻分布在含油廢水中的氣泡在罐中析出， 對罐中的含油廢水進行氣浮處理。因此，粘附有油滴的氣泡等較輕物質向罐頂移動；水流以及固相顆粒等較重物質向罐底移動，到達組合罐下部的噴射氣浮區域 時，由噴射器對含油廢水進行二次M處理。所以，含油廢水相當于在罐內進行 了一次旋流分離與兩次氣浮分離，可以達到滿意的處理效果。
權利要求
1、一種含油廢水處理用緊湊型旋流氣浮分離設備，主要由旋流氣浮組合罐(1)、循環氣體組件(2)、氣液混合組件(3)和循環回流水組件(4)組成，其特征在于由圓柱形外筒體(11)、橢圓形上封頭(12)和橢圓形下封頭(13)組成旋流氣浮組合罐(1)的罐體，其中在上封頭(12)上安裝有循環氣體出口(21)、出油口法蘭(121)和氣體安全閥(126)，出油口法蘭(121)與內筒(14)中的內懸管(123)連接，其內懸管(123)的尾部設置有固定片(124)和出油槽(125)，外筒體(11)的底部裝設有循環回流水入口(41)，并與筒內回流水管路(42)連接，其筒內回流水管路(42)的端部與氣浮噴射器(43)連接，氣浮噴射器(43)的中上部設置有噴射器進氣口(431)，下方設置有圓盤狀氣浮擋板(432)，距離氣浮噴射器(43)的下端面(5～10)mm，在外筒體(11)的下封頭(13)內，下封頭出水口(131)的上方設置一水平圓板(133)，并與下封頭(13)之間形成一個圓環狀水流通道(134)，水平圓板(133)的四周設置有濾網(135)，在下封頭(13)上還安裝有油泥出口(132)；內筒(14)由球冠狀撇油槽(141)與圓柱狀油筒(142)組成，其球冠狀撇油槽(141)的上端制成鋸齒狀溢流堰(143)，內筒(14)的底部與內懸管(123)固接，圓柱狀外筒體(11)的上邊緣與球冠狀撇油槽(141)上邊緣之間的距離H1＝50mm，內筒(14)底部邊緣距外筒體(11)的上邊緣距離H2＝(1/3～3/5)H；氣體循環管路(24)與循環氣體出口(21)、循環氣體入口(22)、筒內氣循環管路(23)連接，且筒內氣循環管路(23)與氣浮噴射器(43)的進氣口(431)連接共同組成循環氣體組件(2)；在外筒體(11)的上部，設置有入口導片(31)環繞內筒(14)固定在外筒體(11)的內壁上，其導片起始端(32)與切向入口管(34)的入口管末端光滑過渡連接，入口導片(31)沿筒壁圓周方向螺旋環狀設置，入口導片(31)與內筒(14)的外表面之間應留有一定的徑向間隙，切向入口管(34)的入口(37)通過管路(35)與氣液混合泵(36)連接，從而入口導片(31)、切向入口管(34)、管路(35)和氣液混合泵(36)共同組成氣液混合組件(3)；由進水管(441)，三通管(442)和排水管(443)連接構成進排水管(44)，并且通過進排水管(44)的進水口(444)與下封頭出水口(131)連接，循環回流水泵(45)通過筒外回流水管路(46)與循環回流水入口(41)連接，氣浮噴射器(43)、氣浮擋板(432)、筒內回流水管路(42)、循環回流水入口(41)、筒外回流水管路(46)、循環回流水泵(45)和進排水管(44)共同組成循環回流水組件(4)。
2、 根據權利要求l所述的含油廢7jc處理用緊湊型旋流氣浮分離設備，其特;W 于旋流氣浮組^ (1)的內筒(14 )與外筒體(11)筒直徑比率的理想值 為0. 3 0. 6。
3、 根據權利要求1所述的含油廢水處理用緊湊型旋流氣浮分離設備，其特# 于水平圓板(133)的直徑應為下封頭出水口 (131)直徑的3 5倍。
4、 根據權利要求1所述的含油廢7jc處理用緊湊型旋流氣浮分離設備，其特征在 于入口導片的螺》炎升角為5。 15° ,入口導片(31)與外筒體(11)內壁 相交線在水平面上投影的圓周角為210° 330° ;入口導片(31)與內筒(14) 外表面之間的半徑間隙約為內筒(14 )與外筒體(11)直徑差的0. 2 0. 35。
5、 根據權利要求1所述的含油廢水處理用緊湊型旋流氣浮分離設備，其特征在 于氣浮噴射器(43),主要由圓筒段(433)、吸氣口 (434)、收縮段(435)、 吸氣腔(436)、喉部(437)和擴散段(438)組成，其中氣浮噴射器(43) 的頂部通過法蘭與筒內回流水管3各(42)相連接，吸氣口 (434)與筒內氣體 循環管路(23 )連接。
6、 根據權利要求1所述的含油廢水處理用緊湊型旋流氣浮分離設備，其特征在 于可以在外筒體(11)的體外下部側向設置兩個氣浮噴射器(43)，通過筒 外回流水管路(46)與循環回流水泵(45)連接。
7、 根據權利要求1所述的含油廢水處理用緊湊型旋流氣浮分離設備，其特征在 于旋流氣浮組M(l),根據工作流量需求的不同釆用串聯方式組合，將 前一組^^的出水口作為下一組^^的入水口 。
8、 根據權利要求1所述的含油廢水處理用緊湊型旋流氣浮分離設備，其特# 于旋流氣浮組合罐(l),根據工作流量需求的不同采用并聯方式組合，將 出油口與出水口分別匯集到合一管if各。
全文摘要
一種含油廢水處理用緊湊型旋流氣浮分離設備，主要由旋流氣浮組合罐(1)、循環氣體組件(2)、氣液混合組件(3)和循環回流水組件(4)組成，其中，旋流氣浮組合罐(1)為關鍵部件，它由圓柱形外筒體(11)，橢圓形上封頭(12)和橢圓形下封頭(13)組成，其中主要設置有內筒(14)、入口導片(31)，并與切向入口管(34)銜接，底部設置有筒內氣體循環管路(23)、筒內回流水管路(42)、氣浮噴射器(43)、氣浮擋板(432)和水平圓板(133)。圓柱形外筒體(11)與循環氣體組件(2)、氣液混合組件(3)和循環回流水組件(4)連接組成本發明總體。本發明結構緊湊、簡單，工作效率高，占地小，造價低廉，使用維護修理簡易，特別適用于含有微小分散油滴含油廢水的凈化處理。
文檔編號C02F1/38GK101445279SQ20071018749
公開日2009年6月3日 申請日期2007年11月28日 優先權日2007年11月28日
發明者波 王, 陳家慶 申請人:北京石油化工學院