一种油水分离塔及油水分离方法与流程

本发明涉及含油污水处理领域，尤其涉及一种油水分离塔及含油分离方法。

背景技术：

工业生产上经常需要对油水混合物进行油水分离，特别是在石油化工、煤化工、油田等行业。油和水是两类互不相溶的液体，根据工艺需要或者环境保护的要求必须将其进行分离。现有油水分离的方法有很多，通常是利用油水密度差进行分离，如沉降法、离心分离法、聚结法、气浮法、旋流过滤等，其它还有活性炭或超滤纤维过滤、化学破乳、加热分离及膜分离等方法，以及设计堰流板、多孔板、多腔室、机械挤压等利用装置结构的变化流体力学原理进行分离等。这些方法及装置各有优缺点，总体来说除油效果不理想，存在停留时间长、不能深度去除小粒径油滴、产生污泥造成二次污染等问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种油水分离塔及油水分离方法，以解决含油污水的油水分离难题，实现低成本有效的油水分离。

本发明的油水分离方法和装置基于以下设计构思：利用接触相的变化先破除有含油污水的乳化状态，同时利用填料增加接触面积，使油滴或水滴的直径增加，然后通过重力作用进行自然沉降的分离方法，将油相与水相分离。

根据本发明的一个方面，提供了一种油水分离塔，包括上部的排油段、下部的排水段以及位于所述排油段和排水段之间的油水分离段，所述油水分离段使分离得到的污油上升从所述排油段排出并且使分离得到的污水下降从所述排水段排出；所述油水分离段进一步包括油相段和水相段，所述油相段内设有亲油憎水填料以及位于所述亲油憎水填料之上的进料分布器，所述水相段内设有亲水憎油填料。

根据本发明的油水分离塔，优选地，所述亲水憎油填料包括分离的上填料段和下填料段，所述上填料段与下填料段之间还设有回流油分布器，用于在所述上填料段与下填料段之间引入回流油。

根据本发明的油水分离塔，优选地，所述排油段的横截面积大于所述油相段的横截面积,比如将所述排油段的横截面积设为所述油相段横截面积的1.5-4倍，进一步优选为2-3倍；所述排水段的横截面积大于所述水相段的横截面积，比如将所述排水段的横截面积设为所述油相段横截面积的1.5-4倍，进一步优选为2-3倍。

根据本发明的油水分离塔，优选地，所述亲油憎水填料与所述亲水憎油填料之间还设有界位计，用于监控所述亲油憎水填料与亲水憎油填料之间油水界面的位置。

根据本发明的油水分离塔，优选地，所述进料分布器为水平设置的环形分布器，包括环形管和连接至所述环形管内侧的两根垂直相交且连通的导流管，在所述导流管的相交处设有连接至外界含油污水源的开口，所述环形管的下端设有多个分布口，以排出含油污水。

根据本发明的油水分离塔，优选地，所述进料分布器与所述亲油憎水填料之间的高度差不大于0.5米，进一步优选不超过0.4米，更进一步优选地在0.1米-0.3米之间。

根据本发明的油水分离塔，优选地，所述油水分离塔还包括污油缓冲罐、污水缓冲罐、过滤器、回流油泵和污水缓冲罐；

所述排油段通过管线连接至所述污油缓冲罐，所述污油缓冲罐、过滤器、回流油泵、回流油分布器通过管线依次连接，以使所述污油缓冲罐中污油过滤后作为回流油送入所述油水分离塔中，所述排水段通过管线连接至所述污水缓冲罐，所述污油缓冲罐的上部设有污油出口，所述污水缓冲罐的下部设有污水出口。

根据本发明的另一个方面，提供了一种利用上述油水分离塔进行油水分离的方法，包括：

将含油污水引入所述油水分离塔，在所述油水分离塔内，所述油相段内油相为连续相，所述水相段内水相位连续相，所述油相与水相的油水界面位于所述亲油憎水填料与亲水憎油填料之间；

所述含油污水与所述油相中的亲油憎水填料接触，使所述含油污水中的污油转化为连续相，污水转化为分散相并在重力作用下与所述水相中的亲水憎油填料接触，使所述污水中夹带的污油进一步汇集并上浮分离。

根据本发明的方法，优选地，将所述亲水憎油填料设置为分离的上填料段和下填料段，在所述上填料段和下填料段之间引入回流油；优选地，所述回流油与所述排油段排出的污油的流量之比为1:2-10，进一步优选为1:3-8，更进一步优选为1:4-6。

根据本发明的方法，优选地，所述进料分布器流出的含油污水的流速不大于0.5m/s，进一步优选地流速不大于0.4m/s，更进一步优选地流速为0.15m/s-0.3m/s；所述回流油为所述排油段直接排出或排出后经进一步过滤后的污油；所述回流油分布器流出的回流油的流速不大于0.5m/s，进一步优选地流速不大于0.4m/s，更进一步优选地流速为0.15m/s-0.3m/s。

与现有技术相比，该发明具有以下优点：

(1)不加任何破乳剂、絮凝剂，可以有效的节能降耗，减少生产成本；

(2)利用油层、水层和填料对含油污水进行破乳，并设置污油回流，充分利用“相似相溶”原理，特别适合于成分复杂的工业污水的除油处理。

(3)本发明的油水分离理念先进，除油单元的工艺流程简单，便于操作，且易于与其它工序组合使用。

附图说明

图1为本发明的油水分离系统的示意图；

图2为图1中进料器的示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细说明本发明所提供的油水分离塔和分离方法，但本发明并不因此而受到任何限制。

如图1所示，本发明的提供的油水分离塔包括上部的排油段11、下部的排水段13以及位于所述排油段11和排水段13之间的油水分离段10，经所述油水分离段10分离得到的污油上升从所述排油段11排出，经所述油水分离段10分离得到的污水下降从所述排水段13排出；所述油水分离段10进一步包括油相段12和水相段15，所述油相段12内设有亲油憎水填料14以及位于所述亲油憎水填料14之上的进料分布器17，以便来自外界的含油污水可以尽可能均匀地在所述亲油憎水填料14上方分布，所述水相段15内设有亲水憎油填料19。在所述油相段12内油相为连续相，在所述水相段15内水相位连续相，其中所述油相与水相的油水界面位于所述亲油憎水填料14与亲水憎油填料19之间。

术语“亲油憎水填料”是指具有亲油憎水性质的填料，例如由亲油憎水材料制成的填料，或者是表面经亲油憎水处理从而具有亲油憎水性质的填料，比如聚乙烯鲍尔环填料、聚丙烯鲍尔环填料。所述亲油憎水填料的结构可以是多种，比如鲍尔环、阶梯环等，只要可以实现含油污水的分散以及与填料充分接触即可。

术语“亲水憎油填料”是指具有亲水憎油性质的填料，例如由亲水憎油材料制成的填料，或者是表面经亲水憎油处理从而具有亲水憎油性质的填料，比如钢质鲍尔环填料。所述亲水憎油填料的结构可以是多种，比如鲍尔环、阶梯环等，只要可以实现含油污水的分散以及与填料充分接触即可。

在一个实施例中，如图2所示，所述进料分布器17为水平设置的环形分布器，包括环形管171和连接至所述环形管171内侧的两根垂直相交且连通的导流管172，在两根导流管172的相交处设有连接至外界含油污水源的开口174，所述环形管171的下端设有多个均匀分布的分布口，含油污水可以经所述分布口均匀分布在所述亲油憎水填料14的上方。当然，所述进料分布器17还可以是其它适合的液体分布器。

在一个实施例中，所述亲油憎水填料14与亲水憎油填料19之间还设有界位计16，用于监控位于所述亲油憎水填料14与亲水憎油填料19之间的油水界面的高度，以保证所述亲油憎水填料14完全位于油相中，所述亲水憎油填料19位于水相中。

在本发明的一种优选的实施方式中，所述亲水憎油填料19进一步包括分离的上填料段19a和下填料段19b，所述上填料段19a与下填料段19b之间还设有回流油分布器18，所述回流油分布器18通过管线向所述上填料段19a与下填料段19b之间引入回流油并使所述回流油在所述上填料段19a与下填料段19b之间的水相内均匀分布。在一个实施例中，所述回流油分布器18的结构与图2所示的进料分布器的结构大体相同，并且所述回流油从所述回流油分布器18中向上流出。

所述回流油可以是自所述排油段11直接排出或排出后经进一步处理(比如过滤等)后的污油，或者可以是一些其它适合的油。

所述回流油在所述水相段15中向上流动，与污水在所述上填料段19a中逆向接触。设置该回流油有利于加速所述上填料段19a中的油滴变大上浮，扩大分离效果；降低所述油相段12中固体颗粒含量，防止出现新的乳化现象；并且利用萃取原理进一步降低污水中各种有机物含量，具有降低出水COD的效果。优选地，所述回流油与所述排油段11排出的污油的流量之比为1:2-10，进一步优选为1:3-8，更进一步优选为1:4-6。

优选地，所述排油段11的横截面积大于所述油相段12的横截面积，比如将所述排油段11的横截面积设为所述油相段横截面积的1.5-4倍，进一步优选为2-3倍；所述排水段13的横截面积大于所述水相段15的横截面积，比如将所述排水段13的横截面积设为所述油相段横截面积的1.5-4倍，进一步优选为2-3倍。采用这种设计，可以减缓油向上或水向下的流动速率，避免返混或夹带。

优选地，在垂直方向上，所述进料分布器17与亲油憎水填料14之间的距离不超过0.5米，优选不超过0.4米，进一步优选地在0.1米-0.3米之间，以使来自所述进料分布器17的含油污水可以更好地进入所述亲油憎水填料14中。

运行时，含油污水首先经过进料分布器17在所述亲油憎水填料14上方分布，所述进料分布器17的管径、开孔直径、开孔分布等根据含油污水的实际流量计算确定。优选地，含油污水以平缓流(非喷射状态)流入所述油水分离塔内，避免对所述油相产生较大的扰动和冲击，例如从所述进料分布器17流出的含油污水的流速不大于0.5m/s，进一步优选地流速不大于0.4m/s，更进一步优选地流速为0.15m/s-0.3m/s。含油污水与塔内的油相接触，同时由于重力作用开始向下流动，进入亲油憎水填料14。污水呈滴状在油层穿过，此段污水为分散相、油为连续相。由于进入塔内的含油污水中的油呈“水包油”的状态，油为分散相，在穿过油相时，由“水包油”型逐渐向“油包水”型过渡。在转型过程中存在以水占优势转化为以油占优势的转化趋势，这时的含油污水中的油滴外膜非常不稳定，同时由于亲油憎水填料14的作用，增加了接触面积，油滴由于亲油憎水填料14的亲油表面粘附而逐渐汇入油相中，而水在填料憎水的表面成为水滴，同时在重力作用下进一步汇聚长大。

污水通过油相以后，由于重力作用继续向下运动，进入亲水憎油填料19的上填料段19a。污水在水相中穿过，在水相中由于液体流动夹带、反混的油滴在亲水憎油填料19上逐渐汇合变大，由于密度差而上浮进入上部油相，实现油水分离。

同时，在上填料段19a的下方回流油通过回流油分布器18以稳定非喷射态流出，例如从所述进料分布器18流出的污水的流速不大于0.5m/s，进一步优选地流速不大于0.4m/s，更进一步优选地流速为0.15m/s-0.3m/s。回流油向上流动与下流的污水逆向接触，进一步带走污水中的有机物质。

穿过上填料段19a的污水继续向下进入下填料段19b，使其中夹带的微量油滴进一步汇集变大、上浮，穿过下填料段19b的污水随后进入所述排水段13排出。

如图1所示，在本发明进一步优选的实施方式中，所述油水分离塔还包括污油缓冲罐2、污水缓冲罐4、过滤器5和回流油泵3。所述油水分离塔的排油段11通过管线连接至所述污油缓冲罐2，以将分离后的污油送入所述污油缓冲罐2中。所述污油缓冲罐2、过滤器5、回流油泵3和回流油分布器18通过管线依次连接，将所述污油缓冲罐2中的部分污油作为回流油依次经过滤器5和回流油泵3送入所述油水分离塔。其中，所述过滤器5用于对回流油进行过滤，所述回流油泵将回流油泵入油水分离塔。所述油水分离塔的排水段13通过管线连接至污水缓冲罐2。此外，所述污油缓冲罐2的上部设有污油出口，所述污水缓冲罐4的下部设有污水出口。