专利名称：一种加压溶气气浮式水力旋流油－水分离的装置和方法
技术领域：
本发明属于油—水分离技术领域。特别涉及一种油—水分离的加压溶气气浮式水力旋流设备。
背景技术：
油水分离是含油污水处理中的重要问题，有巨大的经济和环保价值。水力旋流器是利用流体在旋流腔中高速旋转产生的离心力来使密度不同且不相互溶的物质获得分离的设备。水力旋流器由于结构简单、体积小、造价低和分离效率高而广泛用于冶金、化工、石油等行业中来分离液体中含有的固相颗粒物。至二十世纪八十年代后被用于油—水分离，英国South_ampton大学MThew等研究了水力旋流器在进行油—水分离时应具有的设备结构特征和操作要求，开发成功了能有效地用于含油污水进行脱油处理的水力旋流器，并于1985年在商业上销售。其后，曾有不少研究和改进，但要进一步提高油—水分离水力旋流器的分离效率很不容易，其主要困难有二，一是油与水的密度相差较小，在旋流器中所受到的离心力相差不大，难以分离；二是在旋流器中由于流体旋转产生的剪切力，易将油滴切碎成更小微滴，增加了分离的难度。为了提高分离效率，法国Neyrtec公司开发了一种Dynaclean外壳转动式旋流器，其外壳转速1500-5000rpm，加大了离心力，从而提高了分离能力，然而这种具有外壳高速转动的旋流器，结构与安装都较复杂，难以推广到生产中应用。又有一种气浮式油—水旋流分离器，如图1所示，在一圆形外壳筒中设置一具有微小筛孔的圆筒作为空气分布栅，圆筒外壳下端设有进料口，料液进入时绕底部设置的圆柱芯旋转向上，而由压缩机打来的空气由筒体外壳上的进气口进入外壳与空气分布栅之间的圆筒形环隙中，空气经微小筛孔被分散成微小气泡进入筒中心随料液一起快速旋转，由于空气比重小，显然趋向中心，并由筒顶部的溢流口向上由溢流管排出，而且空气旋转向上排出时，由于空气的亲油作用，将料液中的油滴一起带出，而含油减少了的水相则趋向外圈，在向上旋转时由底流管排出。这种装置将旋流产生离心力的作用和空气亲油可以气浮分离油滴的作用相结合，达到了油—水分离的目的。但这种装置效率不高，排出的溢流中尚有多量水份，而且这种装置的结构亦较复杂，不能在生产得到有效的使用。
发明内容
本发明的目的就是提供一种结构比较简单、操作方便而分离效率高的加压溶气气浮式水力旋流油—水分离装置和方法。
本发明的技术构思是在水力旋流器中，污水作为料液由旋流器顶部的进料管以切线方向进入旋流器顶部，在旋流器中作高速旋转，由于料液旋转时产生的离心力，旋流器中高速旋转的料液中的压力沿着半径方向由外圈到中心逐渐减小，本发明利用这一特征，将料液在进入水力旋流器前经过一个加压溶气中间罐，在此中间罐以较高的压力打入空气，使空气在较高的压力下溶解于料液达到饱和。则进入水力旋流器的料液成为含空气达饱和的料液，当料液在旋流器中高速旋转时，由于内圈的压力减小，空气的饱和溶解度减小，空气必然随着释出成微小气泡，而由于空气具有亲油的特征，微小的空气泡必然携带油滴由外圈进入内圈，当在水力旋流器底部形成向上的二次旋流上行时，便使携带的油滴以气浮式与料液进行分离，最后由中心向上自水力旋流器的溢流管中排出。这样，就使其油—水分离能力大为提高，使底流排出的料液中含油量大为减少，大大减少排放时的水中含油量，十分有利于环保。
本发明的技术解决方案是创建一种加压溶气气浮式水力旋流油—水分离装置，由依次连接的进料泵2、加压溶气中间罐3和气浮式水力旋流器1构成，气浮式水力旋流器1由圆柱段8和第一圆锥段9与第二圆锥段10、进料管4、溢流管7和底流出口管11组成，进料管4采用对称双切口进料。
圆柱段8的直径为D1，第一圆锥段9的圆锥角为α，第二圆锥段10的圆锥角为θ，第一圆锥段9和第二圆锥段10交界处的直径为D，溢流管7直径为D0，底流出口管11直径为Db，双切向进料管4直径各为Di，其中，D1为50～100mm，D1/D为1.7～2.2，Di/D为0.25～0.4，D0/D为0.25～0.35，Db/D为0.28～0.45，α为18～25°，θ为1.5～3.5°。
加压溶气中间罐3内设有开微孔的空气分布器5，中间罐3上设有放气管6，以一针形阀保压和微调，使其能控制到不断放出被吸收溶解入料液而多余的少量空气。
空气分布器5是圆环形，用钛管制成，其上以激光打眼成微小的空气分布微孔。
使用一种加压溶气气浮式水力旋流油—水分离装置的气浮式水力旋流油—水分离方法是料液由进料泵2以2～5m3/h的进料量打入加压溶气中间罐3，由压缩机将空气打入中间罐3的圆环形空气分布器5内，由分布器5的微孔排出进入料液，在加0.3～0.8MPa表压力下溶入料液中，未溶解而多余的空气由中间罐3上方的放气管6放出，在加压下为溶入空气所饱和的料液由中间罐3经双切向进料口4以切向进入气浮式水力旋流器1，料液在气浮式水力旋流器1内高速旋转，在进入到内圈时由于压力减小，其中溶解的空气以微气泡形式脱出，并携带水中油滴与水分离，在气浮式水力旋流器1中，料液与微气泡混在一起旋流到气浮式水力旋流器1底部，形成向上运动的二次旋流，携带油滴由中心向上旋转运动自气浮式水力旋流器1的溢流管7中排出。
本发明所达到的有益效果是旋流器的油—水分离能力大为提高，而底流中排出的料液中含油量大为减少，含油降到10mg/L以下，满足废水排放的要求，十分有利于环保。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明进一步说明。
图1为已公开的一种气浮式油—水旋流分离器。
图2为本发明的设备流程图。
图3为本发明进料管的双切向进料口示图。
具体实施例方式
一气浮式水力旋流器，D1＝70mm，其进料管双切向进料口直径Di＝10mm，处理含油量为0.04％的料液，进料量为3～4m3/h，以进料泵将料液打到加压溶气中间罐，在0.3～0.4MPa的表压下使空气溶入达到饱和后进入旋流器，操作的分流比为2～3％，获得排出底流中的含油量减少到7～16mg/L，已达排放标准，排出的溢流中含油量为1.4～2.0％。而在进料不用空气溶入时，操作的分流比为3～4.5％，排出的底流中含油量为45～58mg/L，未达排放标准。
权利要求
1.一种加压溶气气浮式水力旋流油—水分离的装置，其特征在于，由依次连接的进料泵(2)、加压溶气中间罐(3)和气浮式水力旋流器(1)构成，气浮式水力旋流器(1)由圆柱段(8)和第一圆锥段(9)与第二圆锥段(10)、进料管(4)、溢流管(7)和底流出口管(11)组成。
2.根据权利要求1所述的一种加压溶气气浮式水力旋流油—水分离的装置，其特征在于，圆柱段(8)的直径为D1，第一圆锥段(9)的圆锥角为α，第二圆锥段(10)的圆锥角为θ，第一圆锥段(9)和第二圆锥段(10)交界处的直径为D，溢流管(7)直径为D0，底流出口管(11)直径为Db，双切向进料管(4)直径为Di，其中，D1为50～100mm，D1/D为1.7～2.2，Di/D为0.25～0.4，D0/D为0.25～0.35，Db/D为0.28～0.45，α为18～25°，θ为1.5～3.5°。
3.根据权利要求1所述的一种加压溶气气浮式水力旋流油—水分离的装置，其特征在于，加压溶气中间罐(3)内设开有微孔的空气分布器(5)，加压溶气中间罐(3)上设有放气管(6)。
4.使用权利要求1所述的一种加压溶气气浮式水力旋流油—水分离的装置的气浮式水力旋流油—水分离方法，其特征在于，料液由进料泵(2)以2～5m3/h的进料量打入加压溶气中间罐(3)，在加压溶气中间罐(3)中由压缩机将空气打入圆环形空气分布器(5)内，由分布器(5)的微孔排出到料液中，在加0.2～0.8Mpa表压下溶入料液中，未溶解而多余的空气由加压溶气中间罐(3)上方的放气管(6)放出，在加压下为溶入空气所饱和的料液由加压溶气中间罐(3)经进料管(4)以切向进入气浮式水力旋流器(1)，料液在气浮式水力旋流器(1)内高速旋转，在进入到内圈时由于压力减小，空气以微气泡形式脱出，携带水中油滴与水分离，在气浮式水力旋流器(1)中，料液与微气泡混在一起旋流到气浮式水力旋流器(1)底部，形成向上运动的二次旋流，携带油滴由中心向上旋转运动自气浮式水力旋流器(1)的溢流管(7)中排出，脱除了多量油滴的料液于气浮式水力旋流器(1)的底流出口管(11)中排出。
全文摘要
一种加压溶气气浮式水力旋流油—水分离的装置和方法属于油—水分离技术领域。其进料在加压的条件下溶气，使料液为溶入的空气所饱和，利用料液在旋流器中高速旋转中在趋向中心时压力的减小使空气逐渐释出，形成微小气泡携带料液中所含的微小油滴，以气浮脱油与旋流分离相结合，使油—水分离效率大为提高，自旋流器排出底流中的含油量大为降低，可符合废水排放标准，十分有利于环保与污水回用，在环保以及实现污水资源化的前景上有重要意义。
文档编号B01D17/02GK1546196SQ20031011902
公开日2004年11月17日 申请日期2003年12月8日 优先权日2003年12月8日
发明者沈自求, 王德英, 徐维勤 申请人:大连理工大学