专利名称：溶气式微旋流气浮含油污水处理装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于油田设备及环保设备技术领域。它具体涉及溶气式微 旋流气浮含油污水处理装置的结构。
背景技术：
在原油的生产过程中，油藏水和用来维持油藏压力的注水通常会与原 油一起开采出来。特别是在油田生产的中、后期，产液中的含水率会大大提高，常常会达到 产液流量的80-90%以上。从油井生产出来的油气水多相流通常先进入三相分离器或自由 水分离器，将天然气和自由水分离出来。分离出来的水相通常为含油和带油杂质颗粒的污 水，需要作进一步的处理，并达到一定的水质指标后，才能排放或回注。由于环境保护对污 水排放指标或油藏管理对污水回注指标的严格要求，现代海洋或陆地油田一般都装备有较 为先进的含油污水处理系统。这些含油污水处理系统通常由以波纹板除油器(Corrugated PlateInterc印tors)或水力旋流器(Hydrocyclones)为代表的一次除油装置、以气浮选 (Gas Floatation)为代表的二次除油除污装置、及以核桃壳过滤器或双介质过滤器为代表 的三次除油除污装置构成。气浮污水处理装置的一般工作原理是在污水中引入或释放大量微小气泡，这些 微小气泡在上浮过程中捕捉并粘附在细小油珠和带油杂质颗粒上，从而加速油珠和带油杂 质颗粒在污水中的浮升速度和大大提高污水除油除污的效率，聚集在液面上的油污进一步 由撇油器或油污收集桶回收。根据气泡产生方式的不同，气浮污水处理装置又分为引气式 和溶气式两种。引气式气浮污水处理装置微小气泡的产生有水力和机械两种方法。引气式气浮 装置存在如下主要缺陷(1)水力和机械引气式气浮装置产生的气泡尺寸均偏大，一般在 100-400微米之间，因而单级除油效率偏低，一般在60-70%的水平上；( 水力引气式气浮 装置所需的净水回流量较大，以引射足够的微小气泡而且操作范围狭窄，常常需要停机调 试；C3)机械引气式气浮装置因具有转动部件，可靠性较低，维护费用较高，而且用电量很 大，运行费用较高。溶气式气浮装置所产生的气泡尺寸很细小，一般在40-70微米之间，使得溶气式 气浮装置的除油效率较高，在配合上适当的化学药剂后，单级除油效率可高达80-90%，因 而溶气式气浮技术近年来得到越来越广泛的应用。然而，现有溶气式气浮装置的本体一般为水平布置的箱式或筒式气浮容器，含油 污水在这种卧式气浮容器内仅作简单的横向、上升或下降的缓慢平流，微小油珠和带油微 粒与微气泡的碰撞的机率上没有极大化；并且由于卧式气浮容器及溶气回流水分配器结构 设计上的限制，气浮气泡难以达到气浮容器的每一个角落，不能有效利用气浮容器的所有 空间。因而，溶气式气浮装置的结构设计有待于优化，以进一步提高溶气式气浮装置的除油 效率。发明内容本实用新型的目的是为克服现有引气式及溶气式气浮污水处理装置尚 存的缺点特提出本方案——溶气式微旋流气浮含油污水处理装置。它具有除油除污效率 高、适应范围宽广、结构简单而紧凑、工作可靠性高、维护费用低等优点。按如上构思本方案所提供的溶气式微旋流气浮含油污水处理装置，它包括立式气浮筒体(1)、切向的污水进口 O)、底部净水出口(3)和循环净水出口(6)、顶部气体出口 G)、筒内底部的导流板(11)、及与导流板固定连接的漩涡稳定器(9)，其特征是筒体内设 有集油筒(10)连接着排油污的出口(5)，下部有微气泡的环形均布管圈(8)及连接管(7)， 在连接管的外端连接着带溶气泵式的微气泡发生器(A)或带静态混合器式的微气泡发生 器(B)，它的集油筒与下方的漩涡稳定器连接，集油筒的上口与筒体的侧面连接。在本方案中，它的带溶气泵式的微气泡发生器(A)由净水回流管(6)、溶气循环泵 (16)、及气体回流管(17)、节流阀(1 组成，部分净水经净水回流管(6)进入溶气循环泵 (16)，由气浮筒分离出来的气体由溶气循环泵的低压侧吸入，在溶气循环泵内形成的饱和 溶气净水经节流阀送入微气泡环形均布管圈的连接管道(7)。它的带静态混合器式的微气 泡发生器(B)由循环水泵(18)、压缩气源(21)、静态混合器(20)、气液分离器(19)、节流阀 (15)组成，把处理后的部分净水经循环水泵输送与压缩气源在静态混合器中混合，再送入 气液分离器(19)，分离出的气体经节流阀(15)与油气排出管(14)汇合，分离出来的饱和溶 气净水经节流阀送入微气泡环形均布管圈的连接管道(7)。采用本方案能体现如下的优越性①本方案是采用溶气式产生微气泡方式的结 构，产生的气泡在40 70微米之间，比引气式产生的100 400微米气泡小得多；②微气 泡的尺寸小、数量多就能捕捉更多的油珠及油污颗粒使之加速上升与水分离，从而提高除 污的效率由引气式的除污率60 70%能提高到80 90%;③适用范围宽广，特别适用于 含重质油和微细悬浮颗粒的污水处理；④结构紧凑，重量轻，占地面积小；⑤工作可靠，操 作简单，维护费用低；⑥由于采用立式筒体，其除污效率对浮式海洋平台的晃动不敏感。
图1是溶气式微旋流气浮污水处理装置的结构示意图。图2是污水切向入口和溶气净水回流入口及微气泡发生器环管的布置示意图。图3是采用溶气泵的溶气式微旋流气浮污水处理装置的工艺流程示意图图4是采用静态混合器的溶气式微旋流气浮污水处理装置的工艺流程示意图。
具体实施方式
本实用新型所提供的方案是溶气式微旋流含油污水气浮处理装 置，它包括立式微旋流气浮筒本体和溶气式气泡发生器两大部分。立式柱状微旋流气浮筒 1的中上部有一个切向污水入口 2、底部有一个净水出口 3和通向溶气式气泡发生器的循环 净水出口 6、顶部有一个气体出口 4、上侧部有一个油污出口 5、下侧部有一个溶气净水回流 入口 7 ；微旋流气浮筒内部的气液界面12维持在气浮筒体与上部椭圆封头的切线处；在柱 状气浮筒内部的中心线有一个上沿与气液界面平齐的用来收集分离出来的油污的收集桶 10，其所收集的油污由一个导管经油污出口 5引出气浮筒；气浮筒内底部设有一个净水导 流板11，以便在气浮筒内维持良好的流场；安装在柱状气浮筒中心线上的漩涡稳定器9由 一段钢管制成，其不仅用来稳定或消除气浮筒内的水流漩涡，而且用来支撑油污收集桶10 ； 气浮筒内下部还有一个环形微气泡均布管圈8，其与位于气浮筒下侧部的溶气净水回流入 口 7相连。在污水切向入口处还布置有一个导流板13，以便优化污水进入气浮筒的流速和 旋流角速度。在气浮筒内下部的微气泡均布环管8上，沿周向均勻开有若干小孔，使微小气 泡均勻分布在气浮筒的截面上，以极大地强化气浮除油效果。本方案中，微气泡发生器有两种结构，一种是使用溶气泵的微气泡发生器，另一种 是带有静态混合器的微气泡发生器。使用溶气泵的微气泡发生器由节流阀15、溶气循环泵 16、及气体回流管17组成。经过除油的部分净水经由循环净水出口 6进入溶气循环泵16 ；与此同时，由气浮筒分离出来的气体由溶气循环泵的低压侧吸入，从而在溶气循环泵出口 形成了饱和溶气净水，其在流经节流阀15时，由于压力的降低，释放出大量的微小气泡。夹 带有大量微小气泡的循环净水通过溶气净水回流入口 7进入气浮筒1，由微气泡均布环管8 均勻地分布在气浮筒的截面上，在气浮筒内产生气浮除油作用。而使用静态混合器的微气 泡发生器由节流阀15、循环水泵18、气液分离器19、静态混合器20、压缩气源21组成。回流 循环泵从微旋流气浮筒出口抽回的部分净水与来自压缩气源的气体先在静态混合器中进 行高强度混合，再进行气液分离，排出多余的气体。与使用溶气泵的微气泡发生器相似，含 饱和溶气量的回流净水在流经节流阀15时，由于压力的降低，释放出大量的微小气泡。夹 带有大量微小气泡的循环净水通过溶气净水回流入口 7进入气浮筒1，由微气泡均布环管8 均勻地分布在气浮筒的截面上，在气浮筒内产生气浮除油作用。工作运转时，含油污水通过切向入口进入旋流气浮筒，在筒体内形成缓慢旋转流 动；由微气泡均布环管喷出的大量微小气泡在浮力的作用下在水中向上运动，含油污水则 以微旋流形式向下缓慢运动，与微气泡的上升形成交叉运动，大大地提高了微小油珠和带 油微粒与微气泡的碰撞的机率，大量的微气泡捕捉到油滴和含油污物上升，浮出水面经集 油筒的外排口排出。经过除油的部分净水进入微气泡发生器，反复循环完成污水气浮除油 除污的工作。在实际工程设计中，可根据入口污水含油量的大小和出口净水含油指标的具体要 求，将两个或两个以上的溶气式微旋流污水气浮处理装置进行串联，对含油污水进行逐级 除油处理，以确保处理后的净水达到规定的含油指标。
权利要求1.一种溶气式微旋流气浮含油污水处理装置，它包括立式气浮筒体(1)、切向的污水 进口 O)、底部净水出口(3)和循环净水出口(6)、顶部气体出口 G)、筒内底部的导流板 (11)、及与导流板固定连接的漩涡稳定器(9)，其特征是筒体内设有集油筒(10)连接着排 油污的出口(5)，下部有微气泡的环形均布管圈(8)及连接管(7)，在连接管的外端连接着 带溶气泵式的微气泡发生器(A)或带静态混合器式的微气泡发生器(B)，它的集油筒与下 方的漩涡稳定器连接，集油筒的上口与筒体的侧面连接。
2.按照权利要求1所述的溶气式微旋流气浮含油污水处理装置，其特征是它的带溶气 泵式的微气泡发生器(A)由净水回流管(6)、溶气循环泵(16)、及气体回流管(17)、节流阀 (15)组成，部分净水经净水回流管(6)进入溶气循环泵(16)，由气浮筒分离出来的气体由 溶气循环泵的低压侧吸入，在溶气循环泵内形成的饱和溶气净水经节流阀送入微气泡环形 均布管圈的连接管道(7)。
3.按照权利要求1所述的溶气式微旋流气浮含油污水处理装置，其特征是它的带静态 混合器式的微气泡发生器(B)由循环水泵(18)、压缩气源、静态混合器OO)、气液分离 器(19)、节流阀(15)组成，把处理后的部分净水经循环水泵输送与压缩气源在静态混合器 中混合，再送入气液分离器(19)，分离出的气体经节流阀(15)与油气排出管(14)汇合，分 离出来的饱和溶气净水经节流阀送入微气泡环形均布管圈的连接管道(7)。
专利摘要本实用新型属于油田及环保设备领域。为解决现存的污水处理设备之不足特提出本方案——溶气式微旋流气浮含油污水处理装置。它是由立式气浮筒、污水入口、微气泡喷管、导流器、漩涡稳定器、集油筒及油污排出口、气体出口、净水出口及外部的溶气式微气泡发生系统组成。含油污水由气浮筒中上部的切向入口进入形成缓慢的下旋流动，溶气式微气泡发生器产生的大量微气泡由下部喷出，在浮力的作用下向上运动，形成了交叉运动，大大地提高了微小油珠和带油微粒与微气泡的碰撞的几率，极大地强化了除油效果。它的溶气式气泡发生系统有溶气循环泵式或静态混合器和气液分离器式的两种。本方案具有结构简单、工作稳定、除污效率高、适应范围广的特点。
文档编号C02F1/40GK201932927SQ20112003702
公开日2011年8月17日 申请日期2011年2月12日 优先权日2011年2月12日
发明者何泽慧, 陈方非 申请人:天津瑞吉德科技有限公司