專利名稱：含油污水處理設備的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種污水處理設備，尤其涉及一種含油污水處理設備。
背景技術：
隨著環(huán)保意識的增強，我國城市污水和工業(yè)廢水處理率在不斷提高， 處理過程中產(chǎn)生的污水處理更是如此。
90年代以來，我國各油田大都進入中、高含水開采期，油井產(chǎn)出液中 含水量急劇增加，油田含油污水量也相應增加。隨著近海及海上油田開發(fā) 生產(chǎn)以及環(huán)境保護的需要，對油水二次分離提出了更高的要求。由于海洋 采油平臺空間的限制，使用其它油水分離設備將不可避免地增加平臺建造 和經(jīng)營成本。
含油污水處理設備的核心是采用液-液離心分離技術，它具有體積小、 重量輕、占地少等優(yōu)點。該技術在二十世紀七十年代產(chǎn)生于英國 Southampton大學，由M.T.Thew首先將研制的水力旋流器應用于油-水分 離，并在八十年ft將旋流技術應用在石油工業(yè)的液-液分離。在以后的二十 多年，液-液分離水力旋流器不斷得到改進。
液-液水力旋流分離器是依靠流體的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力來達到分離不同 物質(zhì)的目的。中國實用新型專利02239957.7 (
公開日2003年5月21日) 中公開了 一種旋流油水分離器，該分離器適合用于油田采出液處理過程中' 的污水處理，主要由入口段、加速段、分離段和穩(wěn)流段四個回轉(zhuǎn)體組成， 其出油管設置在入口段端部的中心位置，在入口段還設有兩個切向入口 。 液體混合物從入口沿切向流進入口段后，產(chǎn)生高速旋轉(zhuǎn)，由于混合物中輕 重組分的密度不同，在離心力的作用下，重組分將向旋流器回轉(zhuǎn)壁面處運 動，并在壁面附近濃集，在旋轉(zhuǎn)過程中，逐漸向底部出口運動，最終排出 旋流器。與此同時，輕組分將向旋流器中心軸處運動，形成油芯，并向入 口方向流動，從溢流口排出，這樣就實現(xiàn)了輕重組分的分離。較早的中國實用新型專利00217613.0 (^Hf日2001年3月14日) 中也公開了一種旋流油水分離器，其基本結(jié)構(gòu)與上述專利相似，只不過加 速段、分離段具有多個錐度，因而分離效果可能會好一些。
對油-水分離用水力旋流器而言，分為脫油型和脫水型兩種。通常使用 脫油型旋流油水分離器來處理含油污水，即含油量小于油-水混合液2%的 場合，來脫去污水中的油。此時采用上述旋流油水分離器處理含油量較低 的污水，從出油管排出的油的含水率可能會較高，特別是分離粘度較高的 油時，效果相對較差。另外，由于入口處各種含油污水壓力不一，或經(jīng)常 有波動，從而得不到穩(wěn)定的反向流動的油芯，分離出的油不能順利地從細 小的溢油口流出，還可能造成分開的油和水重新混合，這是不希望的。
此外，上述兩專利沒有公開對分離后的水的后續(xù)處理技術。由于分離 后的水還含有其它組份和少量的油，需作進一步的處理。這種水的再利用 處理還需要反應設備、沉降分離設備，還可能需要過濾設備的處理。這些 設備一般需單獨布置，具有占地大、流程時間長和濾料過濾易于板結(jié)需經(jīng) 常更換濾料的缺點。
發(fā)明內(nèi)容
因此，本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術之不足，提出一種含油污水 處理設備，它結(jié)構(gòu)緊湊，效率高并具有耗能小的特點。
本實用新型的再 一 個目的是想提供具有新穎的旋流油水分離器的含 油污水處理設備，從而使運行費用降低，適用范圍廣，并提高了分離效果。
本實用新型的另一個目的是想提供具有反沖洗功能的過濾裝置的含 油污水處理設備，該過濾裝置具有良好再生能力，可對水中雜質(zhì)進行深層 攔截，從而使運行費用降低，并進一步提高了分離效果。
為此，本實用新型提供一種含油污水處理設備，包括罐體，在該罐 體的上部設有出水管，底部設有排泥斗，而該排泥斗的下部開有排泥口； 在該罐體的上部中間位置還設有旋流油水分離器，油水分離器的一端從罐 體的頂部伸出，分離出來的油從該端導出，該油水分離器的另一端位于罐 體內(nèi)，初分出來的水從所述另一端導出，其特征在于，在所述罐體內(nèi)還設 置有加藥反應器和沉降分離器，其中該加藥反應器位于油水分離器的下游，其進口端與該油水分離器所述的另一端相接，而加藥反應器的出口端 則與下游的沉降分離器相接。
本實用新型的含油污水處理設備結(jié)構(gòu)緊湊，它將原先單獨設置的下游 處理裝置組合在一臺設備上，大大節(jié)省了占地面積和工作時間，分離效率 有了顯著的提高。
所述含油污水處理設備還采用了新穎的旋流油水分離器，包括順次連
接的入口段、第一錐體和穩(wěn)流段；所述入口段設有至少一個切向入口，進 液管與切向入口相接；該第一錐體向下收縮，具有加速^:、油水分離^:; 所述穩(wěn)流段呈細長形的圓柱管，其尾部設有出口；所述分離器還包括位于 所述入口段上方與之相接的第二錐體或收縮體，該錐體或收縮體向上收 縮，并具有頂部開口。
由于緊靠入口段沒有設置小口徑的溢流口 ，而用大口徑的第二錐體或 收縮體，使得4艮容易容納反向流動的油，并沿內(nèi)面收縮，流動速度在頂部 開口最大。這樣可將油引出，而不易夾帶水。
根據(jù)本實用新型的進一步特征，所述入口段的中部偏上的中心位置還 設有攪拌槳。所述的攪拌槳半徑不宜太大，以防流體擾動過大，且轉(zhuǎn)速也 不能太快，以防剪切速度太大會使油水乳化。在處理含粘度較大的油的污 水時，轉(zhuǎn)速更不能太快，以免油更加變稠。攪拌槳主要用于分離含粘度較 大的油和含油量大的污水。在一定的速度下粘度較大的油具有非牛頓流體 的剪切變稀特性，經(jīng)該攪拌槳的旋轉(zhuǎn)攪拌加速，油的粘度降低，流動性得 到改善，從而易于沿錐面加速上升。
所述旋流油水分離器的頂部開口下游最好設有用于開關該頂部開口 的閥。該閥凈皮定期打開，以更好地將油引出。
根據(jù)本實用新型的含油污水處理設備的進一步結(jié)構(gòu)，還包括反沖洗過 濾裝置，且從水流方向看，該過濾裝置位于所述沉降分離器的下游。所述 過濾裝置通過氣水反沖系統(tǒng)進行再生，從而使運行費用降低，并進一步提 高了分離效果。
所述反沖洗過濾裝置包括濾料層和若干反沖洗管，這些反沖洗管上端 穿過所述的濾料層，其下端位于濾料層內(nèi)并開有橫向通孔。按照一個實施例，沉降分離器包括分流器、位于其下面的擋流板及位 于其上的分離斗。分流器設有若干朝向擋流板的孔口，從加藥反應器過來 的水經(jīng)這些孔口落到擋流板上，^v而進入罐體下部的液-固分離區(qū)。
所述的分離斗為向上擴徑的圓錐體，并與所述的濾料層相貼接，下端 圍繞旋流油水分離器而構(gòu)成環(huán)形出水口 ，經(jīng)沉降處理后的水從該出水口到 達沉降分離斗內(nèi)，再通過濾裝置從出水管排出。所述的分離斗上端壁部和 /或過濾裝置的周邊開有至少 一個平衡孔，使過濾區(qū)和反應沉降區(qū)的流體壓 力平衡，保證反應區(qū)正常沉淀反應，從而使含油污水處理設備連續(xù)平穩(wěn)工 作。
從上可以看出，本實用新型的設備不但可以較好地進行油水分離，還 可以同時實現(xiàn)加藥反應、混凝沉淀、過濾等多項功能，混凝沉降克服了傳 統(tǒng)沉淀池沉降時間長、沉降效果差的特點。此外，該設備占地少，維護簡 單，易于操作運行。


以下，結(jié)合附圖來詳細說明本實用新型的實施例，其中 圖1為本實用新型含油污水處理設備的示意圖，其中過濾裝置以上部 分被剖開，過濾裝置以下部分的罐體被移去； 圖2為油水旋流分離器的示意圖； 圖3為沿圖2中的A-A線剖的、放大了的截面圖； 圖4為圖3所示結(jié)構(gòu)的局部放大圖； 圖5為沉降分離器的局部放大圖； 圖6為圖5所示沉降分離器的俯視圖，被局部放大。
標號說明
l-油水旋流分離器；2-入口段；3-第一錐體；
4- 第二錐體或收縮體；
5- 加速段；6-油水分離段；7-穩(wěn)流段；8-進液管； 9-蝸桿；10-攪拌槳；ll-切向入口； 12-出口； 13-管口；14-頂部開口； 15-出油管；16-罐體；17-加藥反應器； 18_加藥口； 19-沉降分離器；20-分流器；21-擋流4反； 22-分離斗；23-集泥斗；14-排泥口； 25-平4紆孔；26-過濾裝置; 27-反沖洗管；28-出水管；29-濾料層；30-孔口； 31-出水口； 32-叉形管;33-環(huán)形管。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型的含油污水處理設備具有直立的圓筒形罐體 16,在罐體的上部設有出水管28,底部開有排泥斗23，該排泥斗在本實 施例中為錐形，其下部開有排泥口 24。此外，罐體16的上部中間位置還 設有旋流油水分離器1,該油水分離器1的一端從罐體16的頂部伸出，分 離出來的油就從該端導出。所述油水分離器1的另一端位于罐體16內(nèi)， 初分出來的水從所述端導出。在所述罐體16內(nèi)還設置加藥反應器17和沉 降分離器19，其中加藥反應器17位于油水分離器1的下游，其進口端與 所述油水分離器1相接，而加藥反應器17的出口端則與下游的沉降分離 器19相接。
所述的加藥反應器17具有加藥口 18，在本實施例中有兩個加藥口 ， 可實現(xiàn)自動加藥。加藥反應器17為直立狀，油水分離后的污水從下向上 流動，之后流到沉降分離器19。所述沉降分離器19包括分流器20、位于 其下面的擋流板21及位于其上的分離斗22。擋流板21為較大錐度的錐體 或類似的收縮體，自上而下擴大。
結(jié)合圖5和6所示，所述分流器20具有叉形管32和環(huán)形管33,環(huán)形 管33上開有若干朝向擋流板21的孔口 30。 一般來說，靠近叉形管32出 口的孔口 30的孔徑要小一些，使流出這些孔口 30的流量基本上相同。從 加藥反應器17過來的水經(jīng)這些孔口 30落到擋流板21的外面，緩緩而下， 從而固相有較好的沉淀環(huán)境。沉淀出來的固相定期從排泥口 24排出。
所述的分離斗22為向上擴徑的圓錐體類似的收縮體。當采用錐體時， 其頂端的直徑大致與罐體16相等。頂端與所述的濾料層29相貼接，下端 圍繞旋流油水分離器1而構(gòu)成環(huán)形出水口 31,經(jīng)沉降處理后的水從該出水 口31到達分離斗22內(nèi)，再通過濾裝置26從出水管28排出。環(huán)形出水口31應與擋流板21隔開一定的距離，以不攪混中央周圍上升的液體為宜， 以免部分從孔口 30出來的固相夾帶到分離斗22內(nèi)。
所述的分離斗22上端壁部和/或過濾裝置26的周邊開有至少一個平衡 孔25。使分離斗外壁與罐體之間的空氣能及時排出，保持水壓穩(wěn)定。。
過濾裝置26為反沖洗過濾裝置，從水流方向看，該過濾裝置26位于 所述沉降分離器19的下游。
反沖洗過濾裝置26包括濾料層29和若干反沖洗管27。這些反沖洗管 27上端穿過所述的濾料層29，其下端位于濾料層29內(nèi)并開有若干橫向通 孔。對過濾裝置26進行反沖洗時，水和/或氣從出水管28注入，經(jīng)反沖洗 管27的下端的若干橫向通孔流入濾料層29中，再向下流到分離斗22中， 將附在濾料層29下表面的附著物沖掉，使之落到排泥斗23中，從打開的 排泥口 14排出，從而完成了反沖洗過程。如果濾料為散開的顆粒組成， 則在濾料中可設置攪拌器，加強對濾料的清洗效果。
請參見圖2所示，所述含油污水處理設備還采用了新穎的旋流油水分 離器，該油水旋流分離器總體用數(shù)字1表示，包括順次連接的入口段2、 第一錐體3和穩(wěn)流段7。入口段2為圓柱形，其設有至少一個切向入口 11 (請參見圖3和4),在本實施例中，切向入口 ll有兩個，它們間隔180。 布置在同一高度上。當然，各切向入口 ll也設置在不同的高度。進液管8 插接在切向入口 11上，并優(yōu)選與入口段2內(nèi)壁齊平。圖2中的一根進液 管8被省略，以顯示切向入口 11。入口流在入口段2最好造成流體呈逆時 針旋轉(zhuǎn)。
進液管8的內(nèi)徑在管口 13處被縮小，以增加流速。 一般來說，入口 直徑越小，則進口速度越大，離心力越大，在一定程度上有利于油水兩相 的分離。由于旋流器內(nèi)液體介質(zhì)是在高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力的作用下而 進行分離的，高速旋轉(zhuǎn)運動必然帶來剪應力的作用，這種剪應力的存在會 使油滴等被分離的液體破碎成更小的液滴，加大了分離的難度。所以水力 旋流器的液體入口速度并非越大越好，入口速度應控制在一定的范圍內(nèi)。 在本實施例中，進液管8的內(nèi)徑在在管口 13處被減到一半左右，原則上 是讓油水旋流分離器在常壓下工作。在所示的實施例中，由于水是自下而 上流動的，維持一定的水壓是必須的。第一錐體3向下收縮，具有加速段5、油水分離段6。其中加速段5 的錐度(例如10°-30°)遠大于油水分離段5的錐度(例如3°-5°,優(yōu)選 為1°-2°)，但長度短于后者。根據(jù)需要，加速段5可以有若干不同錐度 段組成。穩(wěn)流段7是呈細長形的圓柱管，其尾部設有出口 12,用于與反應 器17的入口管相接。
再參見圖2，所述分離器還包括位于所述入口段2上方與之相接的第 二錐體或收縮體4，該錐體或收縮體4向上收縮。當采用錐體時，構(gòu)成圓 錐形集油_敬。第二錐體或收縮體4具有頂部開口 14。在頂部開口 14還連 接出油管15。在所述頂部開口 14下游可設有用于開關該頂部開口 14的閥。 所述的閥在分離器工作時被定期打開，間隔時間視含油污水的特性、流速 及流量等而定。
考慮到含油量大或分離粘度較大的油，在入口段2的中部偏上的中心 位置還設有攪拌槳10，與第二錐體或收縮體4同軸。攪拌槳IO為小葉輪， 被裝在蝸桿9上，由蝸輪(未示出)帶動。由于蝸輪-蝸桿的傳動比很大， 蝸輪可由電機直接帶動，使蝸桿的轉(zhuǎn)速在20~800轉(zhuǎn)/分，優(yōu)選在30-600轉(zhuǎn) /分。當然，采用其它傳動裝置也在本實用新型的精神范圍之內(nèi)。
所述的攪拌槳10半徑不宜太大，以防流體擾動過大，且轉(zhuǎn)速也不能 太快，以防剪切速度太大會使油水乳化。在處理含粘度較大的油的污水時， 轉(zhuǎn)速更不能太快，以免油更加變稠。攪拌槳10主要用于分離含粘度較大 的油和含油量大的污水。在一定的速度下粘度較大的油具有非牛頓流體的 剪切變稀特性，經(jīng)該攪拌槳10的旋轉(zhuǎn)攪拌加速，油的粘度降低，流動性 得到改善，從而易于沿錐面加速上升。
工作原理
含油污水從進液管8切向進入旋流油水分離器入口段2，由于液體帶 有一定壓力及切向進入旋流分離器，受邊壁約束，切向運動變?yōu)樾D(zhuǎn)運動， 產(chǎn)生渦旋流。當混合液體從入口段流向加速段5時，受錐面的作用，旋流 作用加強。
在油水分離段6，由于液體高速旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生很大的離心加速度，受離 心力作用，密度較小相(油相)向軸中心遷移，并通過大口徑的第二錐體 或收縮體4，使得很容易容納反向流動的油，并沿內(nèi)面收縮，流動速度在,頂部開口最大。這樣可將油引出，而不易夾帶水。密度較大相(水相)向
邊壁運動，通過穩(wěn)流段7從底部排出旋流器。如果在頂部開口 14下游設 有用于開關該頂部開口 14的閥，且閥在分離器工作時^皮定期打開，則引 油的效果會更佳。
已去基本除油的污水向下流到加藥反應器17,通過兩次加藥過程，實 現(xiàn)藥劑充分混合反應，達到較好的處理效果。經(jīng)加藥充分混合的污水進入 沉降分離器19,污水經(jīng)整流板后，水流速度減小，污泥沉降區(qū)受擾動較小， 能夠達到相對靜態(tài)的狀態(tài)，所以沉降效果很好，可充分進行泥水分離。污 泥最后聚集在泥斗中，被定期排出。沉淀過的水經(jīng)出水口 31到達分離斗 22內(nèi)，此時水中還有絮狀物并夾帶少量比水重的固相。密度較大的固相沉 至底部與上流的污水相撞，增強污水的處理效果(固相起到過濾層的作用)。 上流的水經(jīng)帶平衡孔的濾料層29過濾從出水口排出。濾料的反沖洗采用 氣、水、機械攪拌聯(lián)合使用，從上部吹氣或注水，實現(xiàn)定時排污反洗功能。
應該理解，以上描述是示范性而非限制性的。對于閱讀了以上描迷的 本領域技術人員而言，除了所給出的例子之外的許多實施例和應用將是顯 而易見的。因此，本實用新型的保護范圍的確定不應局限于以上描述，而 是應該參照后續(xù)的權利要求書以及應給予這樣的權利要求書的全部等同、 可以預見和想到的全部方案來確定。
權利要求1.一種含油污水處理設備，包括罐體(16)，在該罐體的上部設有出水管(28)，底部設有排泥斗(23)，該排泥斗的下部開有排泥口(24)；在該罐體的上部中間位置還設有旋流油水分離器(1)，分離器(1)的一端從罐體(16)的頂部伸出，分離出來的油從該端導出，分離器(1)的另一端位于罐體(16)內(nèi)，初分出來的水從所述另一端導出，其特征在于，在所述罐體(16)內(nèi)還設置加藥反應器(17)和沉降分離器(19)，其中加藥反應器(17)位于分離器(1)的下游，其進口端與分離器(1)所述的另一端相接，而加藥反應器(17)的出口端則與下游的沉降分離器(19)相接。
2. 根據(jù)權利要求1所述的設備，其特征在于，所述旋流油水分離器(1) 包括順次連接的入口段(2)、第一錐體(3)和穩(wěn)流段(7);所述入口段(2)設有至少一個切向入口 (11),進液管(8)與切向入口 (11)相4妄； 該第一錐體(3)向下收縮，具有加速段(5)、油水分離段(6);所述穩(wěn) 流段(7)呈細長形的圓柱管，其尾部設有出口 (12)，所述分離器還包括 位于所述入口段(2)上方與之相接的第二錐體或收縮體(4),該錐體或 收縮體(4)向上收縮，并具有頂部開口 (14)。
3. 根據(jù)權利要求2所述的設備，其特征在于，所述入口段(2)的中 部偏上的中心位置設有攪拌槳(10)。
4. 根據(jù)權利要求2或3所述的設備，其特征在于，所述頂部開口 (14) 或下游設有用于開關該頂部開口 (14)的閥。
5. 根據(jù)權利要求1所述的設備，其特征在于，還進一步包括反沖洗過 濾裝置(26),且從水流方向看，該過濾裝置(26)位于所述沉降分離器(19)的下游。
6. 根據(jù)權利要求5所述的設備，其特征在于，所述反沖洗過濾裝置 (26)包括濾料層(29)和若干反沖洗管(27),這些反沖洗管(27)上端穿過所述的濾料層(29),其下端位于濾料層(29)內(nèi)并開有橫向通孔。
7. 根據(jù)權利要求1或5所述的設備，其特征在于，所述沉降分離器 (19)包括分流器(20)、位于其下面的擋流板(21)及位于其上的分離斗(22 )。
8. 根據(jù)權利要求7所述的設備，其特征在于，所述分流器(20)設 有若干朝向擋流板(21)的孔口 (30),從加藥反應器(17)過來的水經(jīng) 這些孔口 (30)落到擋流板(21)上。
9. 根據(jù)權利要求7所述的設備，其特征在于，所述的分離斗(22) 為向上擴徑的圓錐體，并與所述的濾料層(29)相貼接，下端圍繞旋流油 水分離器(1 )而構(gòu)成環(huán)形出水口 ( 31 ),經(jīng)沉降處理后的水從該出水口 ( 31 ) 到達沉降分離斗(22)內(nèi)，再通過濾裝置(26)從頂端出水管(28)排出。
10. 根據(jù)權利要求7所述的設備，其特征在于，所述的分離斗(22) 上端壁部和/或過濾裝置(26)的周邊開有至少一個平衡孔(25)。
專利摘要本實用新型公開了一種含油污水處理設備，包括罐體(16)，在該罐體的上部設有出水管(28)，底部設有排泥斗(23)，該排泥斗的下部開有排泥口(24)；在該罐體的上部中間位置還設有旋流油水分離器(1)，分離器(1)的一端從罐體(16)的頂部伸出，分離出來的油從該端導出，分離器(1)的另一端位于罐體(16)內(nèi)，初分出來的水從所述另一端導出，其特征在于，在所述罐體(16)內(nèi)還設置加藥反應器(17)和沉降分離器(19)，其中加藥反應器(17)位于分離器(1)的下游，其進口端與分離器(1)所述的另一端相接，而加藥反應器(17)的出口端則與下游的沉降分離器(19)相接。
文檔編號C02F1/40GK201301240SQ200820080609
公開日2009年9月2日 申請日期2008年5月15日 優(yōu)先權日2008年5月15日
發(fā)明者苓 張 申請人:北京中天油石油天然氣科技有限公司