油田汙水混凝沉降試驗裝置的製作方法

2023-07-25 00:03:11

專利名稱：油田汙水混凝沉降試驗裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及油田含油汙水處理的試驗裝置技術領域，是一種油田汙水混凝沉降試 驗裝置。
背景技術：
目前，國內在油田汙水處理中採用最多的是重力除油-混凝沉降-過濾工藝，混 凝沉降主要取決於兩個因素1、混凝劑水解後，產生的壓縮雙電層機理、吸附電中和作用機 理，以及高分子絡合物形成吸附架橋的連接能力，這是由混凝劑的性質決定的；2、微小顆粒 碰撞機率以及如何控制它們進行合理有效的碰撞，是由水力條件所決定的。混凝的動力學 過程就是研究混凝過程中顆粒狀態的變化，而粒徑較細、數量較多的顆粒逐步演變為粒徑 較大、數量較少的顆粒，主要有五種途徑顆粒的布朗運動、顆粒間的沉速差異、層流剪切、 紊流剪切和紊流慣性碰撞，上述後三種途徑可歸結為流動水體的水力作用。由於因布朗運 動所造成的顆粒碰撞速率與水溫成正比，與顆粒濃度平方成正比，而與顆粒尺度無關，實際 上只有小顆粒才有布朗運動，隨著顆粒粒徑增大，布朗運動將逐漸減弱，當顆粒粒徑大於1 微米時，布朗運動基本消失；而因沉速差異造成的顆粒接觸碰撞在沉澱池中雖然有一定的 作用，但是在反應池中，由於水流的強烈紊動，相對來說沉速差異的作用將是微小的，所以 混凝過程中紊流運動是顆粒碰撞的主要動力致因。混凝過程可分為三個階段混合階段，即 藥劑充分分散並與膠體顆粒充分接觸；凝聚階段，即形成長度在5微米以下的微絮體；絮凝 階段，即形成長度在1毫米以下的大絮體。混合階段是在強制對流作用下通過主體擴散、渦 流擴散和分子擴散，最終達到分子級均勻混合。混凝劑的性質過去常常是在室內進行燒杯試驗篩選後，就將篩選的混凝劑投入到 現場應用，雖然有一定的適應性，但油田採出水的水性是適時變化的，經常造成篩選的混凝 劑在一定範圍不適應。此外，混凝反應在過去的工藝設計中，只注重了速度梯度的設計變 化，沒有從絮凝動力學角度分析，造成絮體在流速遞減的環境內很難產生有效碰撞，繼而不 能形成大的絮體。

發明內容
本發明提供了一種油田汙水混凝沉降試驗裝置，其解決了現有油田含油汙水處理 的試驗裝置存在的無法實時測試混凝劑動態淨水效果的問題。本發明的技術方案是通過以下措施來實現的一種油田汙水混凝沉降試驗裝置， 包括筒狀立罐、旋流擴散裝置、反衝混合裝置、汙泥集聚裝置、進水管、投藥管、出水管、收油 管和排泥管，筒狀立罐的內腔上部有旋流擴散裝置，旋流擴散裝置下方有反衝混合裝置，反 衝混合裝置下方的筒狀立罐內腔內有汙泥集聚裝置；筒狀立罐的上部固定有進水管，進水 管的出口與旋流擴散裝置的內腔上部相連通；進水管上或筒狀立罐上固定有不少於一個 的投藥管，投藥管的出口與進水管的管腔或旋流擴散裝置的內腔相連通；旋流擴散裝置中 部位置對應的筒狀立罐上固定有出水管，出水管的入口與筒狀立罐的內腔上部相連通；進水管與出水管之間的筒狀立罐上固定有收油管，收油管的入口與筒狀立罐的內腔上部相連 通；汙泥集聚裝置下部位置對應的筒狀立罐上固定有排泥管，排泥管4的入口與筒狀立罐 的內腔下部相連通。下面是對上述發明技術方案的進一步優化或/和改進上述旋流擴散裝置可包括旋流鬥、過渡管和擴散鬥，呈上寬下窄的 倒錐形的旋流 鬥的上端外側固定連接在筒狀立罐的上部內壁上，進水管的出口位於旋流鬥上部內壁上並 與旋流鬥內腔相連通，旋流鬥的下端與過渡管的上端固定連接在一起並且內腔相連通，過 渡管的下端有呈上窄下寬的錐形的擴散鬥，擴散鬥的上端與過渡管的下端固定連接在一起 並且內腔相連通，擴散鬥的底端外側與筒狀立罐的內壁之間形成環形旋流空隙。上述反衝混合裝置可包括呈上窄下寬的錐形的擋水傘，擋水傘通過連接筋板固定 連接在擴散鬥的下部或筒狀立罐的內壁上，擋水傘的頂端正對擴散鬥的底端中心並與其保 持一定間距，擋水傘的底端外側與筒狀立罐的內壁之間形成環形混合空隙。上述汙泥集聚裝置可包括排泥鬥，呈上窄下寬的錐形的排泥鬥的頂端正對擋水傘 的底端中心並與其保持一定間距，排泥鬥的底端外側固定連接在筒狀立罐的下部內壁上。上述投藥管可包括第一投藥管、第二投藥管、第三投藥管和第四投藥管；旋流鬥下 端位置對應的筒狀立罐上固定有第一投藥管，第一投藥管的出口與旋流鬥的內腔下端相連 通；旋流鬥下部位置對應的筒狀立罐上固定有第二投藥管，第二投藥管的出口與旋流鬥的 內腔下部相連通；旋流鬥上部位置對應的筒狀立罐上固定有第三投藥管，第三投藥管的出 口與旋流鬥的內腔上部相連通；進水管上固定有第四投藥管，第四投藥管的出口與進水管 的管腔相連通。上述排泥鬥的頂端可有上通氣平衡孔，排泥鬥的下部可有不少於一個的下通氣平 衡孔，上通氣平衡孔和下通氣平衡孔通過排泥鬥的內腔相連通。上述旋流鬥中部位置對應的筒狀立罐上可有集水環管，集水環管通過不少於一個 的徑向輸水管固定連接在筒狀立罐上，集水環管的管腔通過徑向輸水管與筒狀立罐上部的 內腔相連通，集水環管的出口與出水管的入口相連通。上述排泥鬥中部位置對應的筒狀立罐上可有集泥環管，集泥環管通過不少於一個 的徑向連接管固定連接在筒狀立罐上，集泥環管的管腔通過徑向連接管與筒狀立罐下部的 內腔相連通，集泥環管的出口與排泥管的入口相連通。上述過渡管上部位置對應的筒狀立罐上可有汙泥床調節管，汙泥床調節管的入口 與筒狀立罐的內腔相連通。上述筒狀立罐可包括頂蓋、上筒體、上清洗法蘭、下筒體、下清洗法蘭和底蓋；上筒 體的上端外側有上蓋法蘭並通過螺栓固定安裝有能夠保持密封的頂蓋，上筒體的下端外側 有上清洗法蘭，旋流鬥的上端外側固定連接在上筒體的上端內壁上；下筒體的上端外側有 下清洗法蘭，下筒體的下端外側有下蓋法蘭並通過螺栓固定安裝有能夠保持密封的底蓋， 擋水傘通過連接筋板固定連接在下筒體的中部內壁上，排泥鬥的底端外側固定連接在下筒 體的下端內壁上，上筒體和下筒體通過上清洗法蘭、下清洗法蘭和螺栓固定安裝在一起並 保持密封，頂蓋上安裝有安全閥。本發明結構合理而緊湊，使用方便，其通過旋流擴散裝置和反衝混合裝置產生紊 流使淨水藥劑的混合反應時間較其他方式縮短三分之一至一半，不但能夠進行混合反應、除油及排泥，還能動態測試淨水藥劑的淨水效果，以及測得最佳水力攪拌強度、投加時間間 隔、水力負荷、停留時間及篩選藥劑形成汙泥基礎特性等參數，具有能耗小、效率高、不易結 垢及堵塞、佔地少、結構簡單、易操作的特點。四

附圖1為本發明最佳實施例的主視透視結構示意圖。附圖中的編碼分別為1為進水管，2為出水管，3為收油管，4為排泥管，5為旋流鬥，6為過渡管，7為擴散鬥，8為環形旋流空隙，9為擋水傘，10為環形混合空隙，11為排泥 鬥，12為第一投藥管，13為第二投藥管，14為第三投藥管，15為第四投藥管，16為上通氣平 衡孔，17為下通氣平衡孔，18為集水環管，19為徑向輸水管，20為集泥環管，21為徑向連接 管，22為汙泥床調節管，23為頂蓋，24為上筒體，25為上清洗法蘭，26為下筒體，27為下清 洗法蘭，28為底蓋，29為安全閥。
五具體實施例方式本發明不受下述實施例的限制，可根據本發明的技術方案與實際情況來確定具體 的實施方式。下面結合最佳實施例及附圖對本發明作進一步描述如附圖1所示，該油田汙水混凝沉降試驗裝置包括筒狀立罐、旋流擴散裝置、反衝 混合裝置、汙泥集聚裝置、進水管1、投藥管、出水管2、收油管3和排泥管4，筒狀立罐的內腔 上部有旋流擴散裝置，旋流擴散裝置下方有反衝混合裝置，反衝混合裝置下方的筒狀立罐 內腔內有汙泥集聚裝置；筒狀立罐的上部固定有進水管1，進水管1的出口與旋流擴散裝置 的內腔上部相連通；進水管1上或筒狀立罐上固定有不少於一個的投藥管，投藥管的出口 與進水管1的管腔或旋流擴散裝置的內腔相連通；旋流擴散裝置中部位置對應的筒狀立罐 上固定有出水管2，出水管2的入口與筒狀立罐的內腔上部相連通；進水管1與出水管2之 間的筒狀立罐上固定有收油管3，收油管3的入口與筒狀立罐的內腔上部相連通；汙泥集聚 裝置下部位置對應的筒狀立罐上固定有排泥管4，排泥管4的入口與筒狀立罐的內腔下部 相連通。通過旋流擴散裝置和反衝混合裝置能夠使水產生高速的湍流場，使投藥管送入的 淨水藥劑與待處理水達到充分混合，為絮體的混凝反應提供條件，投藥管送入的混凝劑水 解後，經過旋流擴散裝置使水流產生渦流場和加速旋轉液流，通過反衝混合裝置使其與器 壁碰撞和摩擦，壓縮雙電位層，中和懸浮物、油珠及微生物表層的負電位後，最後因助凝劑 吸附架橋的連接能力使絮體逐漸長大形成汙泥並通過排泥管4分離，油珠逐漸長大並通過 收油管3分離，最終實時觀測或測試出淨水藥劑的動態淨水效果，並能夠測得最佳水力攪 拌強度、投加時間間隔、水力負荷、停留時間及篩選藥劑形成汙泥基礎特性等參數。可根據實際需要，對上述油田汙水混凝沉降試驗裝置作進一步優化或/和改進如附圖1所示，旋流擴散裝置包括旋流鬥5、過渡管6和擴散鬥7，呈上寬下窄的倒 錐形的旋流鬥5的上端外側固定連接在筒狀立罐的上部內壁上，進水管1的出口位於旋流 鬥5上部內壁上並與旋流鬥5內腔相連通，旋流鬥5的下端與過渡管6的上端固定連接在 一起並且內腔相連通，過渡管6的下端有呈上窄下寬的錐形的擴散鬥7，擴散鬥7的上端與 過渡管6的下端固定連接在一起並且內腔相連通，擴散鬥7的底端外側與筒狀立罐的內壁 之間形成環形旋流空隙8。進水管1的出口位於旋流鬥5上部內壁上，能夠使待處理汙水沿切向進入旋流鬥5，在旋流鬥5的倒錐形內壁上產生高速渦流，而擴散鬥7使水流迅速擴 散，加快投藥管所送入藥劑的混合。如附圖1所示，反衝混合裝置包括呈上窄下寬的錐形的擋水傘9，擋水傘9通過連 接筋板固定連接在擴散鬥7的下部或筒狀立罐的內壁上，擋水傘9的頂端正對擴散鬥7的 底端中心並與其保持一定間距，擋水傘9的底端外側與筒狀立罐的內壁之間形成環形混合 空隙10。擋水傘9將擴散鬥7送來的水流反衝回去，沿環形混合空隙10和環形旋流空隙8 向上流動，使水流與器壁發生多次碰撞和摩擦，進一步充分混合藥劑。如附圖1所示，汙泥集聚裝置包括排泥鬥11，呈上窄下寬的錐形的排泥鬥11的頂 端正對擋水傘9的底端中心並與其保持一定間距，排泥鬥11的底端外側固定連接在筒狀立 罐的下部內壁上。通過排泥鬥11，凝聚的絮體進一步聚合形成汙泥，並下沉至排泥管4的入 口附近。如附圖1所示，投藥管包括第一投藥管12、第二投藥管13、第三投藥管14和第四 投藥管15 ；旋流鬥5下端位置對應的筒狀立罐上固定有第一投藥管12，第一投藥管12的出 口與旋流鬥5的內腔下端相連通；旋流鬥5下部位置對應的筒狀立罐上固定有第二投藥管 13，第二投藥管13的出口與旋流鬥5的內腔下部相連通；旋流鬥5上部位置對應的筒狀立 罐上固定有第三投藥管14，第三投藥管14的出口與旋流鬥5的內腔上部相連通；進水管1 上固定有第四投藥管15，第四投藥管15的出口與進水管1的管腔相連通。通過第四投藥 管15在進水管1內可投加一種淨水劑，通過第三投藥管14在旋流鬥5內腔上部還可投加 另一種淨水劑，以測試投加時間間隔對藥劑淨水效果的影響和紊流強度對藥劑淨水效果的 影響；通過第一投藥管12、第二投藥管13在旋流鬥5內腔下部和底口投加助凝劑，利用過 渡管6及擴散鬥7使水流的流速發生梯度變化及有機高分子的橋架作用網撲小絮體，形成 絮狀沉澱物。如附圖1所示，排泥鬥11的頂端有上通氣平衡孔16，排泥鬥11的下部有不少於 一個的下通氣平衡孔17，上通氣平衡孔16和下通氣平衡孔17通過排泥鬥11的內腔相連 通。擋水傘9下端向下的水流通過上通氣平衡孔16進入排泥鬥11的內腔，從下通氣平衡 孔17流出後成為向上的水流，從而將排泥鬥11下部外側集聚的汙泥絮體送到排泥管4的 入口處。如附圖1所示，旋流鬥5中部位置對應的筒狀立罐上有集水環管18，集水環管18 通過不少於一個的徑向輸水管19固定連接在筒狀立罐上，集水環管18的管腔通過徑向輸 水管19與筒狀立罐上部的內腔相連通，集水環管18的出口與出水管2的入口相連通。徑 向輸水管19的數量最好為四個，淨化後的水先由四個徑向輸水管19流入集水環管18，再從 集水環管18流入出水管2出水，保證了筒狀立罐內均勻出水。如附圖1所示，排泥鬥11中部位置對應的筒狀立罐上有集泥環管20，集泥環管20通過不少於一個的徑向連接管21固定連接在筒狀立罐上，集泥環管20的管腔通過徑向連 接管21與筒狀立罐下部的內腔相連通，集泥環管20的出口與排泥管4的入口相連通。徑向 連接管21的數量最好為四個，被網撲形成的大絮體沉降到排泥鬥11的外壁上，先由四個徑 向連接管21收集並輸送到集泥環管20內，再從集泥環管20輸送到排泥管4內進行排泥。如附圖1所示，過渡管6上部位置對應的筒狀立罐上有汙泥床調節管22，汙泥床調 節管22的入口與筒狀立罐的內腔相連通。通過汙泥床調節管22可以加入藥劑或水，以調節絮體生成的速度。如附圖1所示，筒狀立罐包括頂蓋23、上筒體24、上清洗法蘭25、下筒體26、下清 洗法蘭27和底蓋28 ；上筒體24的上端外側有上蓋法蘭並通過螺栓固定安裝有能夠保持密 封的頂蓋23，上筒體的下端外側有上清洗法蘭25，旋流鬥5的上端外側固定連接在上筒體 24的上端內壁上；下筒體26的上端外側有下清洗法蘭27，下筒體26的下端外側有下蓋法 蘭並通過螺栓固定安裝有能夠保持密封的底蓋28，擋水傘9通過連接筋板固定連接在下筒 體26的中部內壁上，排泥鬥11的底端外側固定連接在下筒體26的下端內壁上，上筒體24 和下筒體26通過上清洗法蘭25、下清洗法蘭27和螺栓固定安裝在一起並保持密封，頂蓋 23上安裝有安全閥29。上筒體24和下筒體26的材料最好為壁厚大於6毫米的有機玻璃 以便於觀測淨水藥劑的動態淨水效果，也可為壁厚大於5毫米的不鏽鋼及壁厚大於7毫米 的內外防腐過的Q235碳鋼。通過安全閥29能夠進行超壓保護，防止旋流鬥5的內部壓力 過高。
以上技術特徵構成了本發明的最佳實施例，其具有較強的適應性和最佳實施效 果，可根據實際需要增減非必要的技術特徵，來滿足不同情況的需求。
權利要求
一種油田汙水混凝沉降試驗裝置，其特徵在於包括筒狀立罐、旋流擴散裝置、反衝混合裝置、汙泥集聚裝置、進水管、投藥管、出水管、收油管和排泥管，筒狀立罐的內腔上部有旋流擴散裝置，旋流擴散裝置下方有反衝混合裝置，反衝混合裝置下方的筒狀立罐內腔內有汙泥集聚裝置；筒狀立罐的上部固定有進水管，進水管的出口與旋流擴散裝置的內腔上部相連通；進水管上或筒狀立罐上固定有不少於一個的投藥管，投藥管的出口與進水管的管腔或旋流擴散裝置的內腔相連通；旋流擴散裝置中部位置對應的筒狀立罐上固定有出水管，出水管的入口與筒狀立罐的內腔上部相連通；進水管與出水管之間的筒狀立罐上固定有收油管，收油管的入口與筒狀立罐的內腔上部相連通；汙泥集聚裝置下部位置對應的筒狀立罐上固定有排泥管，排泥管4的入口與筒狀立罐的內腔下部相連通。
2.根據權利要求1所述的油田汙水混凝沉降試驗裝置，其特徵在於旋流擴散裝置包括 旋流鬥、過渡管和擴散鬥，呈上寬下窄的倒錐形的旋流鬥的上端外側固定連接在筒狀立罐 的上部內壁上，進水管的出口位於旋流鬥上部內壁上並與旋流鬥內腔相連通，旋流鬥的下 端與過渡管的上端固定連接在一起並且內腔相連通，過渡管的下端有呈上窄下寬的錐形的 擴散鬥，擴散鬥的上端與過渡管的下端固定連接在一起並且內腔相連通，擴散鬥的底端外 側與筒狀立罐的內壁之間形成環形旋流空隙。
3.根據權利要求2所述的油田汙水混凝沉降試驗裝置，其特徵在於反衝混合裝置包括 呈上窄下寬的錐形的擋水傘，擋水傘通過連接筋板固定連接在擴散鬥的下部或筒狀立罐的 內壁上，擋水傘的頂端正對擴散鬥的底端中心並與其保持一定間距，擋水傘的底端外側與 筒狀立罐的內壁之間形成環形混合空隙。
4.根據權利要求3所述的油田汙水混凝沉降試驗裝置，其特徵在於汙泥集聚裝置包括 排泥鬥，呈上窄下寬的錐形的排泥鬥的頂端正對擋水傘的底端中心並與其保持一定間距， 排泥鬥的底端外側固定連接在筒狀立罐的下部內壁上。
5.根據權利要求4所述的油田汙水混凝沉降試驗裝置，其特徵在於投藥管包括第一投 藥管、第二投藥管、第三投藥管和第四投藥管；旋流鬥下端位置對應的筒狀立罐上固定有第 一投藥管，第一投藥管的出口與旋流鬥的內腔下端相連通；旋流鬥下部位置對應的筒狀立 罐上固定有第二投藥管，第二投藥管的出口與旋流鬥的內腔下部相連通；旋流鬥上部位置 對應的筒狀立罐上固定有第三投藥管，第三投藥管的出口與旋流鬥的內腔上部相連通；進 水管上固定有第四投藥管，第四投藥管的出口與進水管的管腔相連通。
6.根據權利要求5所述的油田汙水混凝沉降試驗裝置，其特徵在於排泥鬥的頂端有上 通氣平衡孔，排泥鬥的下部有不少於一個的下通氣平衡孔，上通氣平衡孔和下通氣平衡孔 通過排泥鬥的內腔相連通。
7.根據權利要求6所述的油田汙水混凝沉降試驗裝置，其特徵在於旋流鬥中部位置對 應的筒狀立罐上有集水環管，集水環管通過不少於一個的徑向輸水管固定連接在筒狀立罐 上，集水環管的管腔通過徑向輸水管與筒狀立罐上部的內腔相連通，集水環管的出口與出 水管的入口相連通。
8.根據權利要求7所述的油田汙水混凝沉降試驗裝置，其特徵在於排泥鬥中部位置對 應的筒狀立罐上有集泥環管，集泥環管通過不少於一個的徑向連接管固定連接在筒狀立罐 上，集泥環管的管腔通過徑向連接管與筒狀立罐下部的內腔相連通，集泥環管的出口與排 泥管的入口相連通。
9.根據權利要求8所述的油田汙水混凝沉降試驗裝置，其特徵在於過渡管上部位置對 應的筒狀立罐上有汙泥床調節管，汙泥床調節管的入口與筒狀立罐的內腔相連通。
10.根據權利要求1或2或3或4或5或6或7或8或9所述的油田汙水混凝沉降試 驗裝置，其特徵在於筒狀立罐包括頂蓋、上筒體、上清洗法蘭、下筒體、下清洗法蘭和底蓋； 上筒體的上端外側有上蓋法蘭並通過螺栓固定安裝有能夠保持密封的頂蓋，上筒體的下端 外側有上清洗法蘭，旋流鬥的上端外側固定連接在上筒體的上端內壁上；下筒體的上端外 側有下清洗法蘭，下筒體的下端外側有下蓋法蘭並通過螺栓固定安裝有能夠保持密封的底 蓋，擋水傘通過連接筋板固定連接在下筒體的中部內壁上，排泥鬥的底端外側固定連接在 下筒體的下端內壁上，上筒體和下筒體通過上清洗法蘭、下清洗法蘭和螺栓固定安裝在一 起並保持密封，頂蓋上安裝有安全閥。
全文摘要
本發明涉及油田含油汙水處理的試驗裝置技術領域，是一種油田汙水混凝沉降試驗裝置，其包括筒狀立罐、旋流擴散裝置、反衝混合裝置、汙泥集聚裝置、進水管、投藥管、出水管、收油管和排泥管，筒狀立罐的內腔上部有旋流擴散裝置，旋流擴散裝置下方有反衝混合裝置。本發明結構合理而緊湊，使用方便，通過旋流擴散裝置和反衝混合裝置產生紊流使淨水藥劑的混合反應時間較其他方式縮短三分之一至一半，不但能夠進行混合反應、除油及排泥，還能動態測試淨水藥劑的淨水效果，以及測得最佳水力攪拌強度、投加時間間隔、水力負荷、停留時間及篩選藥劑形成汙泥基礎特性等參數，具有能耗小、效率高、不易結垢及堵塞、佔地少、結構簡單、易操作的特點。
文檔編號C02F1/52GK101811762SQ20101012997
公開日2010年8月25日 申請日期2010年3月23日 優先權日2010年3月23日
發明者冉蜀勇, 朱澤民, 王愛軍, 蘇佔雲, 趙波, 趙美剛, 連貴賓 申請人:新疆科力新技術發展有限公司