申请日2010.09.25
公开(公告)日2012.03.14
IPC分类号C02F9/02
摘要
一种用于处理含油污水的多级塔式浮选装置，浮选装置包括上下串接的至少两级浮选塔段，每级浮选塔段包括筒体，降液板，浮油捕集层，污油溢流套筒，塔板和导流管。降液板垂直连接在筒体的内部一侧;浮油捕集层连接于筒体的内部的另一侧与降液板之间，并位于筒体的中部;污油溢流套筒围设在筒体的中部的外侧，其底端面设有污油排出管，其顶端面与浮油捕集层之间的筒体设有缺口;塔板设置在筒体的底部，其上设有多个微孔;导流管连通在上下相邻的浮选塔段的筒体之间;最上方一级浮选塔段上设有进液管和排气管，最下方一级浮选塔段上设有净化水排出管和集气室，集气室上设有进气管，各污油排出管和净化水排出管上分别安装有阀门。
权利要求书
1.一种用于处理含油污水的多级塔式浮选装置，其特征在于，所述浮选装置包括上 下串接的至少两级浮选塔段，每级浮选塔段包括：
筒体(1);
降液板(2)，其垂直连接在筒体(1)的内部的一侧，降液板(2)的底端面与筒体 (1)的底部间隔有间距;
浮油捕集层(3)，其连接于筒体(1)的内部的另一侧与降液板(2)之间，浮油捕 集层(3)位于筒体(1)的中部;
污油溢流套筒(4)，其围设在筒体(1)的中部的外侧，污油溢流套筒(4)与筒体 (1)之间具有环隙空间，污油溢流套筒(4)的底端面设有污油排出管(41)，污油溢流 套筒(4)的顶端面与浮油捕集层(3)之间的筒体(1)设有缺口(11);
塔板(5)，其设置在筒体(1)的底部，每个塔板(5)上嵌设有多个以相互交错的 方式布置的气体分布板(51)，每个气体分布板(51)上均设有微孔;以及
导流管(61)，其连通在上下相邻的浮选塔段的筒体(1)之间，所述导流管的上端 连接口与所述塔板对应，导流管的下端连接口与所述降液板相对;
其中，最上方一级浮选塔段的筒体(1)上靠近降液板(2)的一侧设有进液管(62)， 最上方一级浮选塔段的筒体(1)的顶部设有排气管(63)，最下方一级浮选塔段的塔板 (5)上设有净化水排出管(64)，最下方一级浮选塔段的塔板(5)下方为集气室(7)， 集气室(7)上设有进气管(65)，各污油排出管(41)和净化水排出管(64)上分别安 装有阀门。
2.根据权利要求1所述的用于处理含油污水的多级塔式浮选装置，其特征在于，每 级浮选塔段的塔板(5)的上方连接有入口溢流堰(8)，每个入口溢流堰(8)与同级的 降液板(2)错开设置，且入口溢流堰(8)的上端面高于降液板(2)的下端面。
3.根据权利要求2所述的用于处理含油污水的多级塔式浮选装置，其特征在于，入 口溢流堰(8)的上端面距同级的浮选塔段的塔板(5)的上表面的距离为30-100mm，入 口溢流堰(8)的二分之一高度处沿横向均匀布置有多个小孔(81)，小孔直径为6-10mm。
4.根据权利要求3所述的用于处理含油污水的多级塔式浮选装置，其特征在于，每 级浮选塔段的筒体(1)上对应上述缺口的位置设有污油溢流堰(9)，污油溢流堰(9) 的上端面与污油溢流套筒(4)的顶端面之间具有流通间隙。
5.根据权利要求4所述的用于处理含油污水的多级塔式浮选装置，其特征在于，每 个污油溢流堰(9)的上端面为锯齿形，齿的深度范围为8-20mm，齿的角度为50-70°， 污油溢流堰(9)的最上端面至浮油捕集层(3)的上端面的距离为30-50mm。
6.根据权利要求1所述的用于处理含油污水的多级塔式浮选装置，其特征在于，每 个气体分布板(51)由金属粉末烧结而成，其上的微孔的平均直径为10-30μm，开孔率 为30-50%。
7.根据权利要求6所述的用于处理含油污水的多级塔式浮选装置，其特征在于，每 个污油溢流套筒(4)沿筒体(1)的圆周四分之三弧长范围与筒体(1)同心布置，每个污 油溢流套筒(4)的顶端面和侧面均封闭;降液板(2)的下端面至同级的浮选塔段的塔 板(5)的上表面的距离为10-30mm。
8.根据权利要求1至5任意一项所述的用于处理含油污水的多级塔式浮选装置，其 特征在于，浮油捕集层(3)为具有一定厚度的规整金属丝网构成，金属丝网的开孔率达 90%以上;或者，浮油捕集层(3’)由多个并列的V型底捕油槽构成，V型底捕油槽的 侧面开有导流缝(31’)或导流孔(32’)。
9.根据权利要求1至5任意一项所述的用于处理含油污水的多级塔式浮选装置，其 特征在于，所述集气室(7)的底部设有排液管(66);所述排液管(66)上安装有阀门。
说明书
用于处理含油污水的多级塔式浮选装置
技术领域
本发明涉及油田开采、石油化工、日常生活和其它工业生产中含油污水的处理领域， 具体地讲，就是利用气-液错流流动浅层浮选理论与塔底一次曝气、逐级浮选逐级排油的 操作过程相结合，同时考虑在各级浮选塔段上部液层设置浮油捕集层以抑制和减弱液面 波动，并对油滴进行捕集和聚并，而形成的一种用于含油污水处理的多级塔式浮选装置。
背景技术
随着油田的不断开发，地层中的原油逐渐减少，我国大部分油田已由靠天然能量为 动力的一次采油进入了中后期的二次或三次采油过程。二次采油需要大量注水来保持油 层压力，三次采油是通过水与聚合物驱共同注入来提高采油率。因此目前我国大部分油 田采出原油中的含水量已高达90%左右，原油经脱水处理工艺后，产生大量的油田采出 水。这些油田采出水主要含有油(浓度为1000-2500mg/L)、水、由聚合物驱油剂引入的 固体颗粒悬浮物，如聚丙烯酰胺(浓度高达400-500mg/L)等，因此油田采出水已成为一 种量大而面广的污染源。
油田采出水大部分用作回注水而循环使用，其少部分则排于自然水体。据统计数据 表明，2006年我国油田企业回注水用量达11.02亿吨。油田采出水在回注或排放之前必 须进行处理，其处理的重要性体现在：a.可以防止堵塞油层，使回注水能顺利地注入油 层，补充了油层的能量，能保持油田的稳产高产;b.注水压力能保持稳定，即使上升也 比较缓慢，因而能降低电耗;c.经过处理的回注水腐蚀性小，能延长注水系统及水处理 系统的寿命;d.可以减少洗井次数，降低洗井水处理费用;e.可以减少直接排放对土壤 及水源的污染。为此，国家环保部门专门对油田回注水或排放水的水质标准制定了严格 要求，主要控制的三个参数指标为：含油浓度低于10mg/L，悬浮物浓度低于5mg/L， 悬浮物的平均粒径小于5μm。因此，对油田污水的处理，不仅能起到水资源的循环利用 和原油的分离回收，还能起到环境保护的作用，具有重要的经济和社会效益。
随着采油技术的发展，三次采油聚合物驱得到广泛应用，许多油田都使用了聚合物 驱油技术。虽然聚合物驱油技术提高了原油产量，但由于聚合物的存在，同时对油田采 出水的处理带来了系列难度和问题，具体体现在：a.由于聚合物的不断加入，使含油污 水粘度增大，提高了水中胶体颗粒及油珠的乳化稳定性;b.油田含聚污水在较高温度下， 经地下岩层不断高速切割和撞击后，导致油水的过度混合和乳化;c.油田采出水中油珠 粒径小于10μm的达90%以上，油珠中位粒径为3-5μm，油珠中位粒径的偏低，使 油水体系更加稳定;d.导致了油水的界面膜强度增大，界面电荷增强。以上这些问题增 加了油田采出水处理的难度。
当前油田采出水处理的工艺技术归纳起来主要为三段处理工艺，即隔油-混凝沉降 -过滤。随着环保要求的提高和油田回注水水质的严格化，近年来国内外油田采出水的 治理技术已得到改进和提高。采出水的治理工艺已由原来的隔油-混凝(或浮选、旋流分 离)-过滤技术改变为隔油-混凝浮选(或旋流分离)-生化-过滤技术。与这些油田回 注水处理工艺相对应的设备主要有自然沉降罐、粗粒化罐、重力沉降罐、浮选池、水力 旋流分离器、过滤罐与精细过滤装置等。其中浮选技术是近年来先进的油田采出水处理 工艺的一个重要环节。
浮选技术最早产生于20世纪20年代，最初主要应用于矿物浓集，后来逐渐应用于 各种污水处理过程。其原理是从液体中分离固体或液态颗粒的单元操作，被分离的颗粒 密度与液体介质密度相近。在工艺上是利用高度分离分散的微气泡吸附悬浮颗粒，使其 成为视密度小于液体介质的复合体而上浮到悬浮液表面，从而实现两相分离的目的。对 油水体系，主要用来处理含油污水中靠重力分离自然上浮难以去除的分散油、乳化油和 细小悬浮物。实现浮选分离必须具备两个条件：一是必须向浮选液中提供足够数量的微 细气泡，气泡直径必须适当;二是固体或液体颗粒必须具有疏水性质或使其具有疏水性 质，从而附着于气泡表面。
根据气泡的产生方式，目前发展的浮选技术有电浮法(例如中国专利ZL 02260687.4)、加压溶气浮选法(例如中国专利ZL 200620091901.7)和扩散板散气浮选法。 为了提高浮选效率，还可以加入无机或有机絮凝剂、破乳剂等，但药剂的加入会使净化 后的水产生二次污染。一些研究者把浮选与溶剂萃取相结合，开发了一种气助溶剂萃取 浮选法。
浮选技术从问世至今，其设备构型主要为浮选池，而浮选池的发展相继经历了三个 阶段。第一阶段为狭长的矩形通道状，池深很浅;第二阶段，浮选池的池深、池宽逐渐 加大，而长度却大大缩小;第三阶段，人们致力于高负荷浮选技术的开发，浮选池的池 深可达3.0-4.0m，表面负荷也进一步加大，相应分离区上部气泡层厚度为1.5-2.5m， 此时浮选池分离区流态已由层流转化为紊流。随着浮选技术的不断发展，还逐渐发展了 浮选柱分离设备。浮选池(柱)虽然具有处理时间短、效果好的优点，但存在的缺点为占 地面积大，浮油难及时去除，其浮选液位较高，气泡从浮选池底部上升至液面过程中不 断聚并变大，大气泡的上升速度过快，导致液层波动剧烈，使油滴与气泡之间的吸附减 弱，油滴脱离气泡而返混，造成污水的二次污染，从而限制了分离效率的提高。
也就是说，在实际浮选处理含油废水过程中，单级浮选处理效果并不十分理想，特 别是一级出水水质常达不到排放标准。因此，传统浮选池(柱)设备具有下述缺点：第一， 浮选池内液位过高，液层波动剧烈，泡沫层不够稳定，泡沫破碎导致油份重新进入液相 主体造成返混;第二，被气泡携带至浮选池(柱)液层表面的浮油不能及时排出;第三， 常规浮选过程中的气-液流动方式为并流或逆流，如果浮选池内气泡的分布稍有不均匀， 那么浮选池内就会形成液相的内循环流动，这就会造成油份随液相循环而形成返混，从 而会严重降低分离效率。
以引入方式将上述技术内容合并于本申请。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种用于处理含油污水的多级塔式浮选装置，以 解决常规的浮选池(柱)存在的液层波动，浮油返混和浮油不能及时排出造成分离效率低 的问题，同时克服常规浮选池占地面积大的问题。
本发明要解决上述技术问题的技术方案为：
一种用于处理含油污水的多级塔式浮选装置，所述浮选装置包括上下串接的至少两 级浮选塔段，每级浮选塔段包括：筒体;降液板，其垂直连接在筒体的内部的一侧，降 液板的底端面与筒体的底部间隔有间距;浮油捕集层，其连接于筒体的内部的另一侧与 降液板之间，浮油捕集层位于筒体的中部;污油溢流套筒，其围设在筒体的中部的外侧， 污油溢流套筒与筒体之间具有环隙空间，污油溢流套筒的底端面设有污油排出管，污油 溢流套筒的顶端面与浮油捕集层之间的筒体设有缺口;塔板，其设置在筒体的底部，每 个塔板上嵌设有多个以相互交错的方式布置的气体分布板，每个气体分布板上均设有微 孔;以及导流管，其连通在上下相邻的浮选塔段的筒体之间，所述导流管的上端连接口 与所述塔板对应，导流管的下端连接口与所述降液板相对;
其中，最上方一级浮选塔段的筒体上靠近降液板的一侧设有进液管，最上方一级浮 选塔段的筒体的顶部设有排气管，最下方一级浮选塔段的塔板上设有净化水排出管，最 下方一级浮选塔段的塔板下方为集气室，集气室上设有进气管，各污油排出管和净化水 排出管上分别安装有阀门。
本发明的特点和优点是：
1、常规浮选池(柱)内的气液总体流动为并流或逆流流动方式，液体中气泡的分布稍 有不均匀就会造成液体的内循环流动而引起液层表面油滴的返混;本发明在气液总体流 动方面采用了错流流动方式，即气相主体沿纵向流动，液相主体沿横向流动，即这种气 液错流流动的方式，可以较大程度地减弱油滴返混现象。
2、本发明采用多级浅层液位浮选并逐级排油的操作方式，一方面可以克服深层液位 浮选时气泡上升到一定高度发生聚并而导致油滴脱落返混的问题，另一方面将各级浮选 出的油层及时排除，从而起到提高分离效率的目的。
3、本发明在各级塔段的液层上部加入浮油捕集层，具有消除液面波动并捕集和聚并 油滴的作用，从而可以减小液面上浮油的返混程度。
4、本发明设计的浮选装置结构紧凑，占地面积小，便于工程实施。