本发明涉及一种油水砂三相介质分离技术领域，特别是涉及一种油水砂分离装置。
背景技术：
油砂属重油，是一种含有原油的砂状矿藏，具有很高的黏稠性，甚至呈准固态。油砂形成的地质年代为白垩纪，它出现在地表至760公里的地底，是一种沥青、砂、富矿黏土和水的混合物，可用于提炼重油和沥青。经过近百年的开采，常规油气资源储量日益减少。近十年来，一些发达国家纷纷把目光聚集到非常规油气资源，并取得了成功，比如，美国页岩油气、加拿大的油砂矿开发已形成了相当规模。在世界范围内，非常规油气资源量已经超过了常规油气资源量，油砂矿将有望成为重要的油气资源替代产品。油砂矿通过水洗或溶剂洗涤萃取后，可将矿内蕴含的丰富油类资源提取出来，从而得到含有油、水、砂三相介质的浆液。如何方便快速有效将含有三相介质的浆液进行相互分离是本领域亟待解决的技术难题。
技术实现要素：
本发明的目的旨在提供一种油水砂分离装置，其能够快速有效地将含有油、水、砂三相介质的浆液中将油、水和砂进行分离，以获得高质量油产品。
为了实现上述目的，本发明提供了一种油水砂分离装置，其包括：
分离室，配置成接收具有油、水和砂的油水砂混合物；
曝气装置，配置成向进入所述分离室的所述油水砂混合物中通入气体以产生气泡；
超声波发生装置，配置成产生作用于进入所述分离室的所述油水砂混合物的超声波；其中，所述超声波和所述气泡促使所述油水砂混合物中的至少部分油或至少部分油水混合物与所述砂分离；以及
池体，所述分离室设置于所述池体内，且配置成接收流出所述分离室的油水混合物，以使流出所述分离室的油水混合物在所述池体内根据密度进行重力分离。
进一步地，所述分离室为其内限定有空腔的稳流布料装置。
进一步地，所述分离室的底部设置有出口，以使所述分离室内的砂流出所述分离室，进入所述池体底部；
所述分离室的上部还设置有液体流出装置，以使所述分离室内的油水混物流出所述分离室，进入所述池体。
进一步地，所述液体流出装置包括均布在所述分离室四周的、与所述分离室连通的多个溢流管，每个所述溢流管的下半侧管壁上设置有多个流出口。
进一步地，所述分离室的下部呈锥形；
所述曝气装置的出气口设置于所述分离室底部出口处；
所述超声波发生装置的振子设置于所述分离室内。
进一步地，所述池体内限定有油水分离区、油一次收集区、油二次收集区和水收集区；所述油一次收集区位于所述油水分离区的上方；所述水收集区位于所述油水分离区的四周；所述油二次收集区与所述油一次收集区连通，且位于所述油一次收集区的周向外侧；且
所述油水砂分离装置还包括：
油收集系统，其具有与所述油二次收集区连通的出油管，以及设置于所述出油管上的第一调节阀或油输送泵；
水收集系统，其具有与所述水收集区连通的出水管，以及设置于所述出水管上的第二调节阀或水输送泵。
进一步地，所述池体的底部为砂收集锥槽，且所述池体底部的中央设置有砂收集漏斗，所述砂收集漏斗的侧壁上开设有与卸料泵连通的卸料口；
所述油水砂分离装置还包括：设置于所述砂收集漏斗内的刮刀、设置于所述池体的底部的耙架、传动主轴，以及经由所述传动主轴带动所述耙架及所述刮刀转动的驱动装置。
进一步地，还包括物料投加系统，其包括浆液投加管路、洗涤水投加管路和在线混合装置，所述在线混合装置的两个进口分别连通所述浆液投加管路和所述洗涤水投加管路，所述在线混合装置的出口经由管路连通所述分离室。
进一步地，所述曝气装置包括压缩空气进管和曝气头。
进一步地，还包括：桥架，设置于所述池体的上方；和控制系统，其具有主控制柜、水位检测装置、油位检测装置和卸料压力检测装置，所述主控制柜安装于所述桥架。
本发明提供的油水砂分离装置可将，经上道工艺后得到的油水砂三相介质混合物，一次性实现三相分离，一次性投资成本、运行成本大大降低。而且，本发明的油水砂分离装置可通过对油位及水位的监测，使油水砂进行分离的工艺更加稳定可靠，出油效率更高。油水之间的液位差接近恒定，可确保出水水质及油质的要求。本发明为油砂矿选取后的三相分离提供完善的解决方案，可广泛应用于各类油砂矿选矿过程中的油水砂分离过程。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1是根据本发明一个实施例的油水砂分离装置的示意性主视图。
具体实施方式
根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
图1是根据本发明一个实施例的油水砂分离装置的示意性主视图。如图1所示，本发明实施例提供了一种油水砂分离装置，其可包括支架、池体10、分离室20、曝气装置30和超声波发生装置。池体10可安装于支架。分离室20可设置于池体10内，且配置成接收具有油、水和砂的油水砂混合物，主要是经萃取工艺后得到的油水砂三相介质混合物。曝气装置30可配置成向进入分离室20的油水砂混合物中通入气体以产生气泡。超声波发生装置配置成产生作用于进入分离室20的油水砂混合物的超声波。超声波和气泡促使油水砂混合物中的至少部分油或至少部分油水混合物与砂分离。池体10与分离室20连通，且配置成接收流出分离室20的油水混合物，以使流出分离室20的油水混合物在池体10内根据密度进行重力分离，也可称为自然分离。
本发明实施例的油水砂分离装置可利用曝气装置30产生细小的气泡，气泡起到搅拌作用，降低混料表面油的附着力，将夹杂在砂里面的油释放出来。进一步地，在曝气与超声波作用下，表面张力降低，浆液里的油类迅速分离，从而分离砂和油水，且油水可在分离室20外侧的池体10内分离，从而一次性实现三相分离，进而实现油砂矿选矿过程中的油水砂的分离，且一次性投资成本、运行成本大大降低。
在本发明的一些实施例中，分离室20的底部设置有出口，以使分离室20内的砂流出分离室20，进入池体10底部。分离室20的上部还设置有液体流出装置，以使分离室20内的油水混物流出分离室20，进入池体10。优选地，在一些实施方式中，液体流出装置包括均布在分离室20四周的、与分离室20连通的多个溢流管21，每个溢流管21的下半侧管壁上设置有多个流出口，以使油水混合出口不是平开口，而是朝侧下方开口。每个溢流管21上均布有6至8个流出口。在一些替代性实施方式中，液体流出装置为分离室20壁上的开孔。分离室20的四周和顶壁是密闭的。
进一步地，为了便于油水向上运动，分离室20为其内限定有空腔的稳流布料装置。砂和油水在稳流布料装置内经分离后，油水混合物经稳流布料装置上段的油水混合出口(即流出口)出料，砂在重力作用下下沉，进入池体10底部，以被收集。
在本发明的一些实施例中，曝气装置30包括压缩空气进管和曝气头。当然，本领域的技术人员也可采用其它的曝气装置30，例如机械式曝气装置。分离室20的下部呈锥形。曝气装置30的出气口设置于分离室20底部出口处，出气口朝上，曝气头设置于分离室20底部出口处。超声波发生装置的振子41设置于分离室20内。
在本发明的一些实施例中，池体10内限定有油水分离区11、油一次收集区12、油二次收集区13和水收集区14；油一次收集区12位于油水分离区11的上部；水收集区14位于油水分离区11的四周；油二次收集区13与油一次收集区12连通，且位于油一次收集区12的周向外侧。各个区域之间可设置有间隔板件或设置一些透水隔油膜或设置一些透油隔水膜。油水砂分离装置还可包括油收集系统15和水收集系统16。油收集系统15具有与油二次收集区13连通的出油管，以及设置于出油管上的第一调节阀或油输送泵。水收集系统16具有与水收集区14连通的出水管，以及设置于出水管上的第二调节阀或水输送泵。第一调节阀和第二调节阀均可为电动或气动调节阀。该油水砂分离装置可利用第一调节阀和第二调节阀的开闭控制油和水收集，当然也可采用泵输送。
在本发明的一些实施例中，池体10的底部为砂收集锥槽，且池体10底部的中央设置有砂收集漏斗17，砂收集漏斗17的侧壁上开设有与卸料泵18连通的卸料口、备用卸料口、排空管、反冲洗管等。油水砂分离装置还包括：设置于砂收集漏斗17内的刮刀51、设置于池体10的底部上方的耙架52、传动主轴53，以及经由传动主轴53带动耙架52及刮刀51转动的驱动装置55。
在本发明的一些实施例中，如图1所示，油水砂分离装置还包括物料投加系统，其包括浆液投加管路、洗涤水投加管路和在线混合装置61，在线混合装置61可为管道混合器，其两个进口分别连通浆液投加管路和洗涤水投加管路，在线混合装置61的出口经由管路连通分离室20。在线混合装置61的出口与分离室20之间的管路可沿水平方向延伸，以使油水砂混合物沿切线方向进入稳流布料装置。
在本发明的一些实施例中，油水砂分离装置还可包括桥架70和控制系统。桥架70设置于池体10的上方，可利用桥架70将油水砂分离装置挂起来，桥架70上并设有检修站。控制系统可具有主控制柜81、水位检测装置82、油位检测装置83和卸料压力检测装置及配套控制回路组成。主控制柜81、超声波发生装置的电源42等安装于桥架70。水位检测装置82和油位检测装置83可对水位以及油位进行监测，控制系统可方便实现对工艺稳定性的控制，系统工艺稳定后，油水之间的液位差接近恒定，可确保出水水质及油质的要求。同时控制系统可对旋转的耙架52及卸料泵18系统进行监控。
本发明实施例中的油水砂分离装置的工作过程可如下：
含有油水砂三相介质的砂浆(即油水砂混合物)混合一定量的清水，通过管道混合器后，沿切线方向进入稳流布料装置，在曝气与超声波作用下，表面张力降低，浆液里的油类迅速分离。油与水沿稳流布料装置上升，砂在重力作用下下沉，进入池体10底部被收集；油水混合物上升至稳流布料装置顶部后四周溢出，溢出后的油水混合物进入油水分离区11，在重力作用下，油类上升，进入油一次收集区12；水下降后，经油水隔离区后，进入水收集区14。驱动装置55带动刮刀51及耙架52转动，沉降下来的砂通过耙架52的刮集作用收集到砂收集漏斗17处，经卸料泵18送排出。同时通过对油位、水位(如图1中较长的断线为水位，较短的断线为油位)及排砂的监测监控，控制系统可方便实现对工艺稳定性的控制。以上过程实现一次油水砂分离，如果需要得到更多的油及更纯净的砂，根据油砂的具体性质，可进行多次油水砂分离。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。