專利名稱：一種渦能速旋分離系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于污水處理領域,尤其適用于油田回注水、含乳化油廢水、餐廚類廢水等含油污水處理的一種渦能速旋分離系統(tǒng)。
背景技術：
隨著經濟社會的發(fā)展，廢水污染與日俱增，環(huán)境污染越來越受到人民的重視，而含油廢水是眾多廢水中常見的，易于帶來環(huán)境污染的工業(yè)和生活廢水，危害嚴重，其處理在國內外均引起高度重視。目前在石油開采、石油煉制、石油化工、車輛清洗、機械制造、食品加工等過程中均會產生含油廢水。油類污染物一旦進入水體立刻在水面擴散形成油膜，阻止水體從大氣中復氧。油類遷移范圍廣、降解速度慢，最終影響人類健康。根據含油廢水的來源和油類在水中的存在形式不同，可分為浮油、分散油、乳化油和溶解油四大類。這些油 類成分復雜，含有大量礦物油或植物油、乳化劑及其它有機物，乳化程度高、性質穩(wěn)定、去除難度大。因此，如何高效進行油水分離以達到排放標準仍是一個難題。目前常用的處理含油廢水的方法有重力分離法、離心分離法、氣浮法、超濾法、過濾法、吸附法等。各處理法都有自己的優(yōu)缺點。重力分離法和離心分離法只能分離水中的浮油和少量粒徑較大的分散油，對于分散、乳化、溶解的油基本沒有去除效果。因此通常作為含油廢水的預處理裝置。氣浮法是根據浮力的作用原理，將乳化油和分散油的油珠粘附在大量的微氣泡上，氣泡由于自身的浮力將油珠帶出水面，以實現固液分離過程。在實際應用中，由于廢水水質不同，綜合考慮處理效果和基建、運行費用等因素，所選的氣浮工藝也有所不同。比較常見的是真空溶氣氣浮法和加壓溶氣氣浮法，前者受各種因素限制目前使用很少，后者是最常采用的氣浮法。氣浮法一般和混凝技術相結合，可以去除水中大部分分散油，對乳化和溶解的油也有一定的去除率，因此是采用最多的含油廢水處理方法。但現有傳統(tǒng)氣浮法處理含油廢水存在幾大缺點浮油難處理，浮選時間停留較長；污泥易沉積在氣浮池底，釋放器頻繁堵塞；在處理量大的時候，氣浮設備占地面積大，投資費用高；設備整體性不完整，安裝繁瑣；對以乳化油和溶解油為主的含油廢水，傳統(tǒng)氣浮的去除效果不佳。超濾法近些年來主要用于濃縮乳化的礦物油。盡管超濾技術在一定條件下可以有效分離油水，但濃縮過程中產生的膜污染會導致膜通量嚴重衰減，跨膜壓差大幅上升，膜壽命縮短，膜分離效率下降，能耗增大。大部分超濾膜在運行半年之后就進入頻繁清洗期，不但消耗大量清洗劑，而且產生含油清洗液的二次污染問題。很少有超濾膜的使用壽命可以超過兩年。由于膜的投資通常較大，超濾除油系統(tǒng)的初期投資和運行成本都很高。此外超濾對浮油的耐受極低，一旦系統(tǒng)中由于預處理不善、濃縮析出等原因產生浮油，會對超濾膜帶來不可逆轉的破壞。過濾和吸附法主要是用特殊濾料(核桃殼，吸油塑料)等來吸附水中微量的油。這種方法僅適用于廢水中含油量很低的情況，否則會造成濾料很快飽和。頻繁的清洗和再生會造成濾料的機械損傷，并且由于難以徹底反洗濾料會逐漸失效，需要經常進行補充，運行費用較高。且當油滴乳化時該方法的去除效果不佳。中國專利CN201342267Y公開的高效油水分離裝置是這樣實現的包括分離容器和隔板，分離容器上部一側設置水泵，分離容器頂部設置蓋板，蓋板上設有進水口，容器底部設置出水管，分離容器底部設置的隔水板、隔油板和定位板將分離容器依次分割為油、分離池和水池，油池頂部設置出油管；隔油板下端與分離池底部留有連通口 ；分離池底部設有氣浮管，氣浮管連接氣浮泵。此分離裝置只適用于水量比較小的含油廢水，而且處理流程較長，廢水流量及操作不能很好的控制。中國專利CN102225812A的油田回注水膜法處理，其基本流程包括含油污水進入沉降罐沉降，除去部分大的懸浮固體和浮油，沉降后的水進入陶瓷膜超濾設備，在陶瓷膜設備內部循環(huán)過濾，透過膜的滲透液直接回注，未透過的繼續(xù)沉降循環(huán)過濾。雖然該工藝簡單，過濾精度高，但是運行一段時間后，油等污垢會堵塞膜管，導致膜通量大幅度衰減，不易順利達到油水分離的結果。基于旋流分離技術在含油廢水處理中的廣泛應用，近來很多水處理生產廠家都提出將傳統(tǒng)氣浮和旋流技術相結合的觀點，取得了一些研究成果。美國專利US7157007中闡述了一種油、氣、水三相分離裝置，該裝置為一個立式氣浮分離罐，主要分為上、中、下三層，分別利用了旋流分離、粗?；蜌飧》蛛x技術。位于罐上部的中間位置安裝有一個內筒，含油廢水從切向入口進入到內筒中產生旋流，在內筒中進行油水分離，油相直接進入撇油斗。從內筒底部流出的水流經過位于罐中部的聚結層時，分散的油滴在此聚集長大。部分大顆粒油滴會在浮力作用下，克服自身重力和主體相的下向流動而開始向上浮升，從而又去除了一部分油。在罐下部安裝有噴射器，利用罐內頂部的氣體和回流凈化水在噴射器內剪切混合后，產生微小氣泡，對從聚結層流下來的含油廢水進行氣浮處理。但聚結層的定期清理問題非常麻煩，同時整套設備的內部結構非常復雜，加工制造的成本較高。美國專利US7144503中闡述了一種脫氣浮選組合罐，罐內有一個圓柱狀內筒和一個螺旋狀入口導片，含油廢水從罐上部的切向入口進入罐中形成旋流，同時氣泡從水中析出。氣泡和油滴在旋流的作用下被壓至內筒壁，二者結合粘附后上升到罐頂，通過罐頂的油氣出口排出。據專利權人的報道，此裝置對含油廢水的處理效果較好，并且成本及維護費用很低，比較適用于海上作業(yè)的石油生產平臺或者浮式生產儲卸油輪(FPSO)等空間要求比較嚴格的領域使用。但從該專利所附的結構圖上來看，上升到罐內頂部的油和氣泡浮渣的外排存在著一些問題。尤其海上作業(yè)的石油生產平臺或FPSO會因波、浪、流的作用而處于晃動狀態(tài)，此時罐內部的液面難以保持穩(wěn)定，從而致使該裝置外排油和氣泡浮渣中的含水量過高，從而嚴重影響了分離效果。由上述可見，目前現有的處理技術很難對含油污水取得良好的處理效果，特別是當含油污水的組分越來越復雜時，處理難度越來越大。

實用新型內容針對已有技術存在的不足，本實用新型的目的在于提供一種能實現高壓空氣溶解、藥劑分子拉伸提效、混凝絮凝攪拌(污染物捕集)、絮體形成、氣泡晶核生成的渦能速旋分尚系統(tǒng)。本實用新型通過如下技術方案實現的。[0016]一種渦能速旋分離系統(tǒng)，包括自動配藥加藥系統(tǒng)、高壓進水泵、旋流速差三相混合器、釋放腔、分離池、渣斗、出水槽，所述藥劑通過配藥系統(tǒng)實現系統(tǒng)精準加藥，高壓進水泵將污水打入多級旋流速差三相混合器，藥劑和壓縮空氣也進入多級旋流速差三相混合器，與污染物充分接觸后進入釋放腔中，在釋放腔中，隨壓力降低，絮體中的溶氣慢慢釋放長大，將絮體中的水分擠出，氣體和固體絮體形成多孔中空形態(tài)，含水率顯著降低同時自身比重越來越輕，可以不借助外力自行上浮，最終形成浮渣后進入分離池，通過分離池上面的刮渣機刮除浮渣，刮除的浮渣被后面所連接的渣斗排出作后續(xù)脫水處理，分離的水經出水堰板進入出水槽，通過出水管排出。所述旋流速差三相混合器為多級旋流速差三相混合器。本實用新型有益效果(1)投加的藥劑幾乎100%被利用，因此只需極少的藥劑消耗；(2)系統(tǒng)產生極少的污泥(浮渣)，只有傳統(tǒng)工藝的1/3不到；(3)處理效果極好，對于油田回注水可以一步到位將油從幾百mg/L (甚至更高)處理到3-5mg/L以下；對于乳化油可實現完全破乳并分離；(4)對懸浮物的去除率高達99%以上；(5)極少的體積，緊湊的設 備，節(jié)省基建投資；(6)控制簡單，無任何易損部件，無需擔心堵塞問題，維護費用極低。與現有技術相比，本實用新型的核心是“旋流速差三相混合器”，以及相衍生的“氣泡晶核生長技術”，前者可以有效控制藥液混合、絮體形成與長大，并且同樣的機器可以處理不同特性的廢水，在轉產或污水發(fā)生變化時無需更換系統(tǒng)，僅需調節(jié)藥劑混合和絮體形成；后者是氣體在溶解狀態(tài)下注滿整個絮體，無數的微型氣泡在絮體內部和周邊生成晶核生長，一旦壓力降低，氣泡會在絮體內部迅速膨脹，并有效的附著在絮體周邊。而在傳統(tǒng)的混凝氣浮中，混凝劑與絮凝劑由于無效的絮體橋接，絮體含水率高，并且其不充分的攪拌導致許多顆粒物不能被藥劑捕獲，同時絮體顆粒與氣泡的不穩(wěn)定接觸導致經常發(fā)生脫附現象，出水難以控制。因此本實用新型渦能速旋分離器(海恩斯)代表了一種全新的溶氣浮選技術，它的各項特性都超越了傳統(tǒng)的溶氣氣浮。

圖I為本實用新型渦能速旋分離系統(tǒng)的結構示意圖；圖2為本實用新型含油廢水處理方法的工藝流程圖。圖中標號說明I 一加料斗2—攪拌槽3—攪拌機4 一計量泵5—高壓進水泵 6—旋流速差三相混合器 7—釋放腔 8—刮渣機9一分離池 10—洛斗 11一出水堰板 12—出水槽A—自動配藥加藥系統(tǒng)B—多級旋流速差三相混合器。
具體實施方式
以下結合附圖I一圖2進一步說明本實用新型是如何實現的。實施例I某工廠乳化油污水處理原水情況污水流量5m3/hr。原水乳化油5，000 8，000mg/L,并含鋁屑，鋁離子，pH為8 9。[0031]如圖I和圖2所示，將藥劑聚丙烯酰胺粉末通過加料斗I定量加入攪拌槽2后，開啟攪拌機3，和定量加入的自來水均勻攪拌，配成一定濃度的溶液；用高壓進水泵5將上述原(污)水輸入旋流速差三相混合器6中形成渦流，然后用加藥計量泵4將配好的藥劑與壓縮空氣一起進入旋流速差三相混合器6溶于入流廢水中，由于污水在旋流速差三相混合器6中形成多次渦流，產生足夠長的流線，加大了與藥劑碰撞的機會，并且由于不存在機械攪拌產生的剪切力，藥劑分子鏈不會被打斷，膠團狀高分子物在速差下被充分拉伸成長鏈分子狀，藥劑所帶電荷利用率大大增加，減少浪費，并且漩渦中央的高壓充氣腔由于液相傳質速率的限制，將空氣充分溶解到廢水中。多級的三相混合器使得上述三相反應更充分的進行。在與旋流速差三相混合器6連接的釋放腔7中，隨壓力降低，溶解態(tài)氣體借助污染物絮體形成無數的氣泡晶核，這些晶核直接生長在污泥絮體之中，當壓力降低氣泡膨脹即產生海綿狀絮體，絮體上浮過程中，細小絮體迅速合并長大，同時氣泡也急劇膨脹，擠占 絮體內間隙水的空間，絮體含水率和比重進一步降低，絮體結實且達到很強的自行上浮能力；絮體從釋放腔7出來后進入分離池9，分離池9上面設有一個刮渣機8，浮渣集結在池面上，相互堆積，粘結成浮渣毯，形成整體上浮并通過刮渣機8刮除，上浮能力稍差的絮體顆粒被沖入釋放區(qū)與新鮮的上浮絮體和多余的細氣泡多次接觸反應，最終再形成優(yōu)良浮渣通過刮渣機8刮除；刮除的浮渣被后面所連接的渣斗10排出作后續(xù)脫水處理，分離的水經出水堰板11溢流進入出水槽12，通過出水管排出。原處理工藝采用美國KOCH的超濾膜進行濃縮。原工藝問題①堵塞問題嚴重，有機物堵塞，鹽垢堵塞，每運行半天就需要清洗；②控制復雜，操作難度大；③投資昂貴，運行費用很高(>20元/噸水);④濃縮后的含乳化油20%的濃液無法處置，大量超濾清洗水難以處理； 由于浮油析出對膜的不可逆的污染，膜的使用壽命不到I年。處理后出水C0D在3，000mg/L左右本實用新型通過利用渦能速旋分離器(海恩斯)處理后的結果僅投加陰陽離子PAM就去除95%的COD和99%的乳化油，出水C0D〈1，000mg/L,乳化油〈100mg/L ;投資是超濾的1/3 ;控制及其簡單；超低的運行費用，僅消耗電和藥劑，約4元/噸水；污泥產量極少，不到原系統(tǒng)的1/10 ;無任何易損部件，僅需3年更換一次原水泵機封。實施例2某機場餐廚廢水預處理，流量20m3/hr原水情況原水B0D=3，000mg/L, C0D=4, 000-8，000mg/L,油脂 I，500mg/L 且基本為乳化油，含有大量的表面活性劑，TSS=2, 500mg/ L, pH=4 13原處理工藝采用傳統(tǒng)氣浮進行預處理。原工藝問題混凝破乳經常失效，出水含油嚴重超標，導致后續(xù)的生化系統(tǒng)無法正常運行。含油污泥處理困難，泡沫嚴重。本實用新型渦能速旋分離器(海恩斯)處理結果[0049]對油的去除率高達98%，出水含油僅20-30 mg/L,且極大的節(jié)省了占地。產生的污泥不到原系統(tǒng)的1/3，且十分易于脫水。實施例3某油田回注水處理，流量5m3/hr原處理工藝回注水處理站分為二級。第一級工藝為一次沉降罐一二次沉降罐—升壓緩沖罐一粗砂過濾罐，第一級處理后出水含油在30mg/L，懸浮物在20mg/L左右；出水進入第二級工藝，二級工藝為一次沉降罐一二次沉降罐一多介質過濾器一核桃殼過濾器一外輸注水。原工藝問題由于該油田采用三元區(qū)油，回注水中部分油已經乳化，采用隔油+ 過濾處理，無法去除乳化油。因此經過二級處理工藝，出水僅達到懸浮物<30mg/L，油<30mg/L,嚴重超標，達不到《碎屑巖油藏注水水質標準》所規(guī)定的指標。該系統(tǒng)控制復雜，砂濾器產生大量的反洗廢水，產水率低，二次污染嚴重。本實用新型渦能速旋分離器(海恩斯)處理結果使用潤能速旋分離器(海恩斯)，無需做預處理，出水懸浮物<3mg/L,油<3mg/L。達到《碎屑巖油藏注水水質標準》BI標準。
權利要求1.一種渦能速旋分離系統(tǒng)，包括自動配藥加藥系統(tǒng)、高壓進水泵、旋流速差三相混合器、釋放腔、分離池、渣斗、出水槽，其特征在于所述藥劑通過自動配藥加藥系統(tǒng)實現精準加藥，高壓進水泵將污水打入旋流速差三相混合器，藥劑和壓縮空氣也進入旋流速差三相混合器，與污染物充分接觸后進入釋放腔中，在釋放腔中，隨壓力降低，絮體中的溶氣慢慢釋放長大，將絮體中的水分擠出，氣體和固體絮體形成多孔中空形態(tài)，含水率顯著降低同時自身比重越來越輕，可以不借助外力自行上浮，最終形成浮渣后進入分離池，通過分離池上面的刮渣機刮除浮渣，刮除的浮渣被后面所連接的渣斗排出作后續(xù)脫水處理，分離的水經出水堰板進入出水槽，再通過出水管排出。
2.根據權利要求I所述的一種渦能速旋分離系統(tǒng)，其特征在于所述旋流速差三相混合器為多級旋流速差三相混合器。
專利摘要本實用新型公開了一種渦能速旋分離系統(tǒng)，含油污水通過加壓泵和預先配置好的藥劑、壓縮空氣一起進入多級旋流速差三相混合器，多級三相混合器使藥劑與污染物充分接觸形成微絮體、并使壓縮空氣充分溶解在污水中后進入釋放腔中，在釋放腔中，隨壓力降低，絮體中的溶氣慢慢釋放長大，將絮體中的水分擠出，氣體和固體絮體形成多孔中空形態(tài)，含水率顯著降低同時自身比重越來越輕，最終形成浮渣后進入分離池，通過分離池上面的刮渣機刮除浮渣，刮除的浮渣被后面所連接的渣斗排出作后續(xù)脫水處理，分離的水經出水堰板溢流到出水槽后，通過出水管排出。本實用新型具有處理效果好，節(jié)省藥劑，產生的污泥少，節(jié)省投資，控制簡單，維護費用低等優(yōu)點。
文檔編號C02F1/24GK202558668SQ20122016507
公開日2012年11月28日 申請日期2012年4月18日 優(yōu)先權日2012年4月18日
發(fā)明者於劍霞 申請人:上海齊國環(huán)境科技有限公司