本实用新型涉及油田采出液污水预处理技术领域，具体涉及一种多适应性气浮旋流油水分离系统。
背景技术：
延长油田主力开发油藏属于特低渗透油田，经过几十年的快速发展，已形成年产1200万吨的原油生产规模，目前正在由一次采油向二次采油转变。“注好水、注足水”是低渗透油田持续稳产开发的重要措施之一。随着近年来注水工作量的不断增加，目前油田注水区域地下亏空达7818.2×104m3/d，一方面油田污水水量难以满足注水开发对注水水源的问题，另一方面目前油田污水处理后水质综合达标率偏低等问题，不能满足油田注水开发要求，根据2013年年底数据统计，延长油田共建设注水站1108座，其中清水固定站83座（占46.89%）、清水橇装站513座（占55.40%），全油田年注水量2892×104m3，年产污水量2460×104m3、其中注污水量1488×104m3，占油田注水总量的51.44％，污水的利用率仅有60.5%，剩余的生产污水都采取了无目的层回注方式解决。
随着油田持续开发，油田污水去向和注水水源问题会越来越突出，污水回注带来的环境保护风险越来越大；另外油田开发工业用水与地方经济建设争夺地下水资源的矛盾日益显露，制约了油田向二次采油高效转变和油田稳产战略实施，也势必影响油地共同和谐发展环境。油田所处区域属于水资源稀缺，国家和地方政府也会加大对水资源管理力度和有偿使用力度，《陕西省地下水条例》将于2016年4月1日起施行，地下水保护管理步入了法制化轨道，油田用水总量会得到严格控制，油田污水资源化利用势在必行，同时也是油田自身持续和谐发展的需要。
现场应用较多油水分离方法很多，常用的包括自然沉降、混凝沉降、斜板沉降、旋流分离、气浮分离、微生物降解、过滤、膜分离等分离工艺。但是这些常规单元技术以及各种常规单元技术之间的组合技术存在处理成本高、处理效果不稳定、设备占地面积大以及初期投资成本高等问题，一般无法满足新形势下油田污水处理要求。如自然沉降+混凝沉降的两级沉降预处理工艺存在初期投资成本高、设备占地面积大、处理效果不稳定的问题，极易影响下游精细水处理单元的正常运行；自然沉降+旋流+气浮的预处理工艺处理效果不稳定，对入口含油量要求极其严格，油田现场应用适应性差。面对油田污水处理所提出的新要求，近年来出现了将气浮与旋流、气浮旋流与粗粒化等分离技术集成组合的新技术，取得了不少可喜的研究成果，尤其以气浮与旋流一体化组合技术能以更低的成本、更少的占地、更好的入口适应性获得更稳定的处理效果。国外近十几年来在气浮与低强度旋流组合技术方面取得了较大发展，先后出现了一批气浮旋流一体化分离设备，如挪威Epcon公司的一体化气浮装置CFU，美国CETCO公司的CrudeSep、英国Cyclotech公司的DeepSweep、德国Siemens公司的VorSep等技术都属于此类，但目前国内尚处于起步阶段，有必要研制开发新型高效的气浮旋流一体化油水分离系统来满足油田污水处理的需求。
技术实现要素：
本实用新型旨在针对上述问题，提出一种污水处理量适应性强的气浮旋流油水分离预处理系统，以满足含油污水处理新形势需求，更好应对油田发展和环保要求。
本实用新型的技术方案在于：
一种多适应性气浮旋流油水分离系统，其特征在于：包括污水管道、氮气管道、第一气浮装置、混合系统以及分离系统；污水管道以及氮气管道分别与第一气浮装置连接；还包括第二气浮装置，所述的第二气浮装置的入口端与氮气管道连接，出口端与第一气浮装置的污水出口连接至混合系统的入口端，混合系统的出口端与分离系统的入口端连接；所述分离系统的清水出口一条支路与溶气泵相连，另一条支路通过精细分离系统进行后续处理；所述的第一气浮装置包括依次连接的微气泡发生器以及缓冲罐，第二气浮装置包括依次连接的溶气泵以及溶气稳定罐；缓冲罐的污油出口与分离系统的污水出口通过污油处理管线进行后续处理。
所述的混合系统包括第一静态混合器以及第二静态混合器；分离系统包括第一气浮旋流分离器以及第二气浮旋流分离器；其中，第一静态混合器、第一气浮旋流分离器、第二静态混合器以及第二气浮旋流分离器依次串联连接；即溶气稳定罐分别与第一静态混合器以及第二静态混合器的入口端连接，第一静态混合器的出口端与第一气浮旋流分离器的入口端连接，第一气浮旋流分离器的清水出口与第二静态混合器的入口端连接，第二气浮旋流分离器的清水出口一条支路与溶气泵相连，另一条支路通过精细分离系统进行后续处理；缓冲罐的污油出口、第一气浮旋流分离器的污油出口以及第二气浮旋流分离器的污油出口通过污油处理管线进行后续处理。
所述的混合系统包括第一静态混合器以及第二静态混合器；分离系统包括第一气浮旋流分离器以及第二气浮旋流分离器；其中，第一气浮旋流分离器以及第二气浮旋流分离器并联连接；即溶气稳定罐分别与第一静态混合器以及第二静态混合器的入口端连接，第一静态混合器的出口端与第一气浮旋流分离器的入口端连接，第二静态混合器的出口端与第二气浮旋流分离器的入口端连接；第一气浮旋流分离器的清水出口以及第二气浮旋流分离器的清水出口相连并分为两条支路，一条支路与溶气泵相连，另一条支路通过精细分离系统进行后续处理；缓冲罐的污油出口、第一气浮旋流分离器的污油出口以及第二气浮旋流分离器的污油出口通过污油处理管线进行后续处理。
所述的第一气浮旋流分离器以及第二气浮旋流分离器上设有双切向入口，所述的双切向入口位置对称，方向相反，且双切向入口直径一致；第一气浮旋流分离器的双切向入口分别与第一静态混合器的出口端相连，第二气浮旋流分离器的双切向入口分别与第二静态混合器的出口端相连。
所述的污水管道上还连接有动力系统，所述的动力系统为提升泵。
所述的氮气管道的氮气来源于制氮机，所述的制氮机与氮气管道连接。
本实用新型的技术效果在于：
1、本实用新型成功实现了气浮与旋流两种油水分离工艺的有机结合，节省了设备占地面积，减少了设备初期投资成本，稳定了设备处理效果，提高了下游精细处理单元的工作效率，特别适合油田污水处理撬装站；
2、本实用新型第一气浮旋流分离器以及第二气浮旋流分离器既可并联亦可串联，提高了所述系统对不同污水处理量的适应性；
3、本实用新型第一气浮旋流分离器以及第二气浮旋流分离器串联时，采用第一气浮旋流分离器分离出的清水作为第二气浮旋流分离器的入口污水，提高了所属系统对入口污水含油量的适应范围，实验显示此范围可达200ppm-1000ppm；第二气浮旋流分离器分离出的清水作为回流水，既提高了所述系统对不同污水处理量的适应性，又减少了由溶气泵剪切破碎导致的污水乳化现象，提高了油水分离系统的处理效果；
4、本实用新型第一气浮旋流分离器以及第二气浮旋流分离器串联或并联时，入口端连接静态混合器的出口端，有效混合了溶气水和待处理污水，提高了气浮效果；
5、本实用新型溶气泵出口连接溶气稳定罐，使溶气水停留1-3分钟，使溶气水内微气泡分布更均匀，提高了气浮效果；
6、本实用新型一气浮旋流分离器以及第二气浮旋流分离器采用双切向入口，不仅提高了分离设备内部流场稳定性，而且由于双切向入口直径更小，入口压力变化更大，更有利于油水两相初步分离。
附图说明
图1为本实用新型实施例1的结构连接示意图。
图2为本实用新型实施例2的结构连接示意图。
图3为本实用新型溶气稳定罐入口方式示意图。
图4为本实用新型静态混合器连接及结构示意图。
图5为本实用新型气浮旋流分离设备双切向入口示意图。
图6为本实用新型气浮旋流分离设备双切向入口与单切向入口总压变化云图。
附图标记：1-第一气浮旋流分离器，2-第二气浮旋流分离器，3-缓冲罐，4-溶气稳定罐，5-制氮机，6-微气泡发生器，7-提升泵，8-溶气泵，9-1-第一静态混合器，9-2-第二静态混合器，10-温度表，11-压力表，12-电磁流量计，13-转子流量计，14-减压阀，15-针型阀，16-安全阀，17-截止阀，18-球阀，19-取样口。
具体实施方式
实施例1
一种多适应性气浮旋流油水分离系统，其特征在于：包括污水管道、氮气管道、第一气浮装置、混合系统以及分离系统；污水管道以及氮气管道分别与第一气浮装置连接；还包括第二气浮装置，所述的第二气浮装置的入口端与氮气管道连接，出口端与第一气浮装置的污水出口连接至混合系统的入口端，混合系统的出口端与分离系统的入口端连接；所述分离系统的清水出口一条支路与溶气泵8相连，另一条支路通过精细分离系统进行后续处理；所述的第一气浮装置包括依次连接的微气泡发生器6以及缓冲罐3，微气泡发生器6为缓冲罐3提供溶气气浮水，因入口处污水含油量，游离污油含量高，应用微气泡发生器6产生溶气气浮水，不仅避免因剪切导致的大量游离污油破碎乳化，增加下游污油的分离难度，而且有效预分离了来液污水中的游离油，有利于提高下游气浮旋流核心设备的分离效率。第二气浮装置包括依次连接的溶气泵8以及溶气稳定罐4，溶气泵8提供溶气水，溶气水管线从正中间进入溶气稳定罐4，利于溶气水在溶气稳定罐4内停留较长时间，溶气稳定罐4体积保证溶气水能够在进入气浮旋流分离设备之前停留1-3分钟，保证溶气水内气泡分布稳定。溶气泵8为分离系统提供平均粒径约为20-50微米的气浮气。调节溶气气液比，容器压力等参数；缓冲罐3的污油出口与分离系统的污水出口通过污油处理管线进行后续处理。
所述的混合系统包括第一静态混合器9-1以及第二静态混合器9-2，用于混合污水和溶气气浮水，使溶气气浮水与污水充分混合，从而充分发挥分离系统的分离功能；分离系统包括第一气浮旋流分离器1以及第二气浮旋流分离器2；其中，第一静态混合器9-1、第一气浮旋流分离器1、第二静态混合器9-2以及第二气浮旋流分离器2依次串联连接，增强污水含油量适应性，又可增强污水处理量适应性；即溶气稳定罐4分别与第一静态混合器9-1以及第二静态混合器9-2的入口端连接，为第一气浮旋流分离器1以及第二气浮旋流分离器2提供溶气气浮水，第一静态混合器9-1的出口端与第一气浮旋流分离器1的入口端连接，第一气浮旋流分离器1的清水出口与第二静态混合器9-2的入口端连接，第二气浮旋流分离器2的清水出口一条支路与溶气泵8相连，约为分离清水10-30%；溶气泵8来水为第二气浮旋流分离器2分离后清水，该清水在整个分离系统中含油量最少，最大可能的减少了因溶气泵8剪切破碎导致的乳化现象，提高了整个分离系统分离效果；根据所述系统分离效果，可自由调节溶气泵8回流清水（10%-30%）以及气浮气源入口流量，从而调节所述分离系统的处理量。另一条支路通过精细分离系统进行后续处理，约为分离清水的70-90%；缓冲罐3的污油出口、第一气浮旋流分离器1的污油出口以及第二气浮旋流分离器2的污油出口通过污油处理管线进行后续处理。本实施例污油与分离清水比约为1-3%。
所述的第一气浮旋流分离器1以及第二气浮旋流分离器2上设有双切向入口，所述的双切向入口位置对称，方向相反，且双切向入口直径一致，入口速度维持在4-8m/s之间；双切向入口，不仅提高了分离设备内部流场稳定性，而且由于双切向入口直径更小，入口压力变化更大，更有利于油水两相初步分离。第一气浮旋流分离器1的双切向入口分别与第一静态混合器9-1的出口端相连，第二气浮旋流分离器2的双切向入口分别与第二静态混合器9-2的出口端相连。
所述的污水管道上还连接有动力系统，所述的动力系统为提升泵7，提升泵7控制处理量和处理压力。所述的氮气管道的氮气来源于制氮机5，所述的制氮机5与氮气管道连接。
首先，污水与制氮机5制造的氮气汇合，进入微气泡发生器6，来液污水变为溶气气浮水，后进入缓冲罐3，一方面分离去除部分游离油，分离后通过污油处理管线进行后续处理，另一方面为整个分离系统起到缓冲来液污水的作用，分离缓冲后的污水经溶气稳定罐4出口端的溶气微气泡进入第一静态混合器9-1进行混合，经第一静态混合器9-1充分混合后，进入第一气浮旋流分离器1双切向入口，经第一气浮旋流分离器1的气浮分离与弱旋流共同作用下，含油污水得到有效分离，分离效率70-90%之间，入口含油量200ppm-1000ppm范围内，第一气浮旋流分离器1清水出口含油量能够达到20-100ppm，出口清水与溶气稳定罐4出口的溶气微气泡进入第二静态混合器9-2，经第二静态混合器9-2充分混合后，进入第二气浮旋流分离器2双切向入口，经第二气浮旋流分离器2的气浮分离与弱旋流共同作用下，含油污水得到高效分离，分离效率70-90%之间，入口含油量20ppm-100ppm范围内，第二气浮旋流分离器2清水出口含油量降到10-20ppm，第二气浮旋流分离器2清水出口分两路，一路作为回流水进入溶气泵8液相入口，该路流量约为总流量的10-30%，一路通过精细分离系统进行后续处理，该路流量约为总流量的70-90%，完成整个气浮旋流油水分离系统的分离任务。第一气浮旋流分离器1污油出口的污油、第二气浮旋流分离器2污油出口的污油以及缓冲罐3污油出口的污油汇合，通过污油处理管线进行后续处理；
实施例2
在实施例1的基础上，将第一气浮旋流分离器1以及第二气浮旋流分离器2并联连接；即溶气稳定罐4分别与第一静态混合器9-1以及第二静态混合器9-2的入口端连接，第一静态混合器9-1的出口端与第一气浮旋流分离器1的入口端连接，第二静态混合器9-2的出口端与第二气浮旋流分离器2的入口端连接；第一气浮旋流分离器1的清水出口以及第二气浮旋流分离器2的清水出口相连并分为两条支路，一条支路与溶气泵8相连，另一条支路通过精细分离系统进行后续处理；缓冲罐3的污油出口、第一气浮旋流分离器1的污油出口以及第二气浮旋流分离器2的污油出口通过污油处理管线进行后续处理。
一种多适应性气浮旋流油水分离系统中包括微气泡发生器6和溶气泵8，提供不同的气浮方式，微气泡发生器6为简化的喷射诱导气浮，液相来源为来液污水，气相来源为制氮机5所制氮气。微气泡发生器6的微气泡发生原理避免了污水内游离油被剪切破碎乳化，利于提高油水分离效率；溶气泵8为溶气气浮，液相入口为分离系统的清水出口，含油量约为10-20ppm的回流清水，该回流清水内已不存在游离油，大多为乳化油，因此溶气泵8叶轮的剪切破碎乳化作用对含油量约为10-20ppm的回流清水的乳化影响不明显，因此，能够最大限度的发挥溶气泵8溶气效果稳定的作用，提高分离系统的效率。
综上所述，采用两种气浮方式，以污水作为微气泡发生器6液相来源，以回流清水作为溶气泵8液相来源，充分发挥两种气浮方式的优点；分离之前采用微气泡发生器6气浮旋流分离，既分离了游离油，又为整个系统缓冲了来液污水，利于整个系统的稳定运行；第一气浮旋流分离器1与第二气浮旋流分离器2既可串联，亦可并联，串联时，整个分离系统的处理精度可达到10ppm，能够满足精细过滤入口条件，且适应来液污水含油量的范围高达200-1000ppm，处理效果稳定性大大提高，且可根据回流清水量减少整个分离系统的污水处理规模，而不影响系统的处理精度；并联时，整个分离系统的处理量成倍增加，而处理精度仍能满足下游精细分离的入口要求；气浮旋流油水分离系统气浮气来源选择氮气，由制氮机5制造，相比空气，氮气溶气水对设备的腐蚀性降低，有利于系统的长久运行。
如图1所示，还包括温度表10，压力表11，电磁流量计12，转子流量计13，减压阀14，针型阀15，安全阀16、截止阀17、球阀18以及取样口19。