一種對含低濃度汙油的廢水進行深度除油的裝置製造方法
2023-07-24 14:26:21
一種對含低濃度汙油的廢水進行深度除油的裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種對含低濃度汙油的廢水進行深度除油的裝置，包括殼體、進料管、整流器、纖維聚結層、波紋強化分離層，以及液面計等幾個部分。本技術分離效率高、能耗小、連續運轉周期長，可廣泛應用於各個含低濃度汙油廢水處理過程。
【專利說明】一種對含低濃度汙油的廢水進行深度除油的裝置
【技術領域】
[0001] 本發明屬於環保領域油水分離技術，具體涉及一種含低濃度汙油廢水深度除油的 裝直。
【背景技術】
[0002] 隨著環保的日益嚴格，對含油廢水深度除油的要求越來越高，如我國將海上石油 開採汙水含油指標由以前的20mg/L提高到10mg/L;汙水處理場進生化處理的含油指標也 在提商。
[0003] 含油廢水的處理難易程度隨其來源及油汙的狀態和組成不同而有差異。其處理方 法按原理可分為物理法（沉降、機械、離心、粗粒化、過濾、膜分離等）：物理化學法（浮選、 吸附、離子交換、電解等）；化學法（凝聚、酸化、鹽析等）；生物化學法（活性汙泥、生物濾 池、氧化塘）等。
[0004] 目前就含低濃度汙水主要採用緊湊型氣浮除油技術（CompactFlotation Unit，CFU)除油技術。氣浮處理法就是向廢水中通入空氣，並以微小氣泡形式從水中析出成 為載體，使廢水中的乳化油、微小懸浮顆粒等汙染物質粘附在氣泡上，隨氣泡一起上浮到水 面，形成泡沫一氣、水、顆粒（油）三相混合體，通過收集泡沫或浮渣達到分離雜質、淨化廢 水的目的。浮選法主要用來處理廢水中靠自然沉降或上浮難以去除的乳化油或相對密度近 於1的微小懸浮顆粒。目前應用較多的為挪威Epcon公司的緊湊氣浮裝置（CFU)，將旋轉離 心力及脫氣氣浮技術結合在一起，一般能將含油質量濃度減低至15_20mg/L，並聯工作可使 含油質量濃度降低到l〇mg/L以下。
[0005] 但影響氣浮的因素較多，無論哪種氣浮技術，首要發生的過程都是氣泡與油滴發 生接觸，因此氣泡粒徑、氣泡上升速度及氣泡的分布都會影響到除油的效果；其次接觸後還 需有氣泡與油滴的附著與包裹；而氣浮罐內的流體狀態也會影響氣浮效果，如粘附後氣泡 脫離、氣泡隨水流出裝置等影響，因此相對操作控制要複雜一些。另外氣浮技術的能耗也相 對較高，後續還存在氣體帶油滴上升等後續液氣、氣液分離以及浮渣處理的問題。
[0006] 中國發明專利（CN101972559B)給出了另一種油水分離裝置和油水分離方法，該 發明專利含有旋流、聚結和氣浮等三種分離方法，可有效的將油水分離。不過該設備主要應 用於油田原油的油水分離，對含低濃度汙油廢水深度除油並不適用。
[0007] 中國實用新型（200920252001.X)給出了一種聚結板油水分離器，設置有殼體進 出口部分和殼體內聚結部分，並在出口部分設置有除沫器，有比較好的油水分離效果。但是 該設備主要用於含油汙水的預處理，也達不到廢水深度除油的要求。
[0008] 因此本領域迫切需要開發成本低且效果好、能耗低的含低濃度汙油高效低耗除油 技術。
【發明內容】
[0009] 為了解決上述現有技術的不足，本發明提供了一種含低濃度汙油廢水深度除油的 方法及其裝置，具體技術方案如下：
[0010] -種對含低濃度汙油的廢水進行深度除油的裝置，所述裝置包括殼體、含油廢水 進口、流體整流器、纖維聚結分離層、波紋強化分離層、纖維聚結補集層、油包、淨化水相出 n；
[0011] 其中，所述含油廢水進口在所述殼體的上部一端，所述油包在所述殼體的上部另 一端；所述油包具有液面計，所述油包的頂端設有油相出口；所述淨化水相出口位於所述 殼體的下部，該淨化水相出口與所述油包相對或稍有偏差地設置；流體整流器、纖維聚結 分離層、波紋強化分離層、纖維聚結補集層位於所述殼體的內部並依次互不相連地排列，其 中，所述流體整流器靠近所述含油廢水進口，所述纖維聚結補集層的面積為流體流動截面 面積的30?80%且處於所述流體流動截面的下部。
[0012] 所述殼體為臥式圓形罐，或臥式長方體罐。
[0013] 所述纖維聚結分離層是親油疏水纖維和親水疏油纖維交錯編織形成的X形編織 層，其中親油疏水性纖維與水平線的夾角為25度至60度。
[0014] 經發明人長期研究發現，當親油疏水性纖維與水平線（親水疏油性纖維）夾角為 25度至45度之間時，對乳化油滴有著高效的分離效率，因親油疏水性纖維與水平的親水疏 油性纖維夾角較小，乳化油滴（水包油）運動到兩根纖維的節點處時，如圖1所示，受親油 疏水性纖維及親水疏油性纖維的極性作用力，油滴受到親油疏水性纖維的拖拽力，而角度 較小時（圖1中的a處）在水平運動距離相等時油滴受力過程較長，更容易被分離，反之，如 果角度大時（圖1中的b處），油滴因受力過程短，而不易分離。而當親油疏水性纖維與水 平線夾角為45度至60度之間時，對分散油滴的快速分離有著較好的作用，因水平角度大， 水平運動時油滴更能快速順著親油纖維上升被分離。
[0015] 所述纖維聚結補集層是親油疏水性纖維和親水疏油性纖維預先各自排列為Q形 狀而後進行交錯編織形成的Q形編織層，其中親油疏水性纖維與親水疏油性纖維的數量 比例為3:2?7:1。
[0016] 該過程採用Q形編織層更側重於親油疏水纖維的吸附作用，採用Q形編織接觸 點多且為親油纖維順著廢水流動方向呈水平波紋形狀，對特別細小油滴有著導流牽引及吸 附的作用，而在運動到凸頂處又可起到油滴聚積長大作用，進而將出口水中的更微量油滴 捕獲分離，達到深度除油的效果，如圖2所示。
[0017] 所述波紋強化分離層採用的是親油性材料，其中波紋板的間距為5?25mm，波峰 處開有直徑5?10mm的圓孔，所述圓孔之間的間距為50?300mm。親油性材料能使得上浮 油滴在波紋板附著流動，到波峰處形成油滴匯聚點而快速上浮被分離。
[0018] 所述流體整流器為一多孔均布的開孔厚板，所述孔為圓孔或方形孔，開孔率大於 等於60%。
[0019] 所述X形纖維編織層為1塊或者多塊，充滿整個流體流動的截面。
[0020] 所述X形編織層中相鄰兩根親水疏油性纖維的間距a是相鄰兩根親油疏水性纖維 的間距b的1?3倍。由於水中油含量較小，因此親油性纖維佔的比例越多其捕獲油滴的 概率也越大，又由於較低含量的油滴以微小顆粒狀附著在水滴上，因此比例控制在1?3倍 時效果最好，超過3倍時的效率未見明顯提高，再增加親油性纖維比例的話成本較大且無 意義。
[0021] 本發明的有益效果在於，該裝置將流體均布，親油疏水性纖維及親水疏油性纖維 以不同組合形式進行交錯編織，起到破乳、聚結及油滴快速上浮分離作用，且針對含微量油 滴的特性進行針對性的分離組合，具有高效且低耗的特點，適用於不同領域的含低濃度汙 油的汙水處理過程。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022] 圖1是破乳分離原理示意圖；
[0023] 圖2是Q形編織層的深度除油示意圖；
[0024] 圖3是X形編織層的結構示意圖；
[0025] 圖4是油滴在X形編織層上的分離示意圖；
[0026] 圖5 (a)親油疏水纖維和親水疏油纖維形成Q形編織層的初次編織過程示意圖；
[0027] 圖5 (b)是親油疏水纖維和親水疏油纖維形成Q形編織層的深度編織過程示意 圖；
[0028] 圖6是適用於含低濃度汙油廢水的深度除油的裝置結構示意圖。符號說明：
[0029] 1殼體；2含油廢水進口；3流體整流器；
[0030] 4X形編織層；5波紋強化分離層；6油包；
[0031] 7油相出口；8液面計；9淨化水相出口；10Q形編織層。
【具體實施方式】
[0032] 下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
[0033] 實施例1
[0034] 某石油公司原油開採的海洋石油平臺上，採用了本發明的適用於含低濃度汙油廢 水深度除油的方法及裝置，對其經過沉降、旋流、氣浮分離後的生產廢水進行除油，除油後 的汙水達到排放標準後排海。
[0035] 上述裝置的結構示意圖如圖6所示，包括殼體1、含油廢水進口 2、流體整流器3、X 形編織層4(纖維聚結分離層）、波紋強化分離層5、Q形編織層10(纖維聚結補集層）、油 包6、油相出口 7及淨化水相出口 9。含油廢水進口 2在殼體1的上部一端，油包6在殼體1 的上部另一端，油包6具有液面計8,油相出口 7在油包6的頂端。淨化水相出口 9在殼體 1的下部，與殼體1上部的油包6相對或稍有偏差地設置。流體整流器3、X形編織層4、波 紋強化分離層5、Q形編織層10位於殼體1的內部並依次互不相連地排列，其中，流體整流 器3靠近含油廢水進口 2,Q形編織層10的面積為流體流動截面面積的30?80%且處於 流體流動截面的下部。波紋強化分離層5採用的是親油性材料，其中波紋板的間距為5? 25mm，波峰處開有直徑5?10mm的圓孔，圓孔之間的間距為50?300mm。
[0036] 本實施例的圖6中的殼體1為臥式圓形罐，還可以是臥式長方體罐。
[0037] X形編織層4的結構示意圖如圖3所示，其中親油疏水性纖維與水平線的夾角可為 25度至60度，圖1是流體在X形編織層4上的破乳分離原理示意圖，圖4是油滴在X形編 織層4上的分離示意圖。
[0038] 圖2是Q形編織層的深度除油示意圖，圖5 (a)親油疏水纖維和親水疏油纖維形 成Q形編織層的初次編織過程示意圖、圖5(b)是親油疏水纖維和親水疏油纖維形成Q形 編織層的深度編織過程示意圖，，其中親油疏水纖維與親水疏油纖維的數量比例為3:2? 7:1。
[0039] 使用上述裝置對含低濃度汙油的廢水進行深度除油，其具體運作過程及效果描述 如下：
[0040] 該海油平臺生產汙水的操作條件：操作壓力：lpsig;操作溫度60?90°C，汙水含 油 25 ?50mg/L，1 ?15um。
[0041] 要求指標：除油後汙水中油含量不大於l〇mg/L。
[0042] 方案選擇：本方案中生產汙水含油量較低，且初期經過了沉降、旋流及氣浮分 離，因此廢水中汙油大多以微小顆粒形態分散於廢水中，因出口要求油含量需穩定不大於 l〇mg/L，因此採用整流、X形纖維編織層分離、波紋強化分離、Q形纖維編織層深度分離的 組合方法進行處理，考慮廢水中存在乳化油的問題，因此X形纖維編織層採用兩段式，第一 段X形纖維編織層的纖維間距比為a:b= 2,一=25° (如圖3所示，相鄰兩根親水疏油性纖 維的間距是a，相鄰兩根親油疏水性纖維的間距是b;?是親油疏水性纖維與水平線的夾 角），適用於小油滴的高效、快速補集聚結及乳化油滴的破乳；第二段X形纖維編織層的纖 維間距比為a:b= 1. 5,一=60°，適用於小油滴的快速上浮分離；考慮出口要求油含量很 低，因此Q形纖維編織層親油疏水與親水疏油纖維的數量比例為4:1，適用於廢水中極微 量的油滴補集分離。
[0043] 結果分析：淨化水出口油含量為2?6mg/L，穩定小於10mg/L的分離要求，進出口 壓力降為〇?OIMPa，能耗較低。
[0044] 實施例2
[0045] 某石化公司煉油廠汙水處理車間汙水採用本發明的一種適用於含低濃度汙油廢 水深度除油的設備，對其經過沉降預處理後的廢水進行除油，除油後達到進生化處理的要 求。
[0046] 其他條件同實施例1，不同的部分如下描述的具體運作過程及效果：
[0047]該汙水處理車間經重力沉降預處理後廢水的操作條件：操作壓力：0? 2MPa;操作 溫度40?60°C，汙水含油80?100mg/L。
[0048] 要求指標：除油後汙水中油含量不大於25mg/L。
[0049] 方案選擇：本方案中汙水初期經過了簡單的沉降分離，因此廢水中油滴大多以微 小、較小顆粒形態分散於廢水中，存在少量的乳化油滴，出口要求油含量不大於25mg/L，因 此採用整流、X形纖維編織層分離、波紋強化分離、Q形纖維編織層深度分離的組合方法進 行處理，考慮廢水中存在少量乳化油，且廢水中油滴大多以微小、較小顆粒形態分散於廢水 中，因此X形纖維編織層採用一段式，纖維間距比為a:b= 2. 5, ?=45 °，適用於微小、較小 油滴的高效、快速補集聚結及少量乳化油滴的破乳，且能滿足小油滴聚結後的快速上浮分 離要求；考慮廢水出口進生活處理，因此需穩定滿足油含量小於25mg/L的要求，因此Q形 纖維編織層親油疏水與親水疏油纖維的比例為3:1，適用於廢水中微量的油滴補集分離。
[0050] 結果分析：淨化水出口油含量為14?20mg/L，穩定小於25mg/L的分離要求，進出 口壓力降為〇? 〇〇8MPa，能耗較低。
[0051] 綜上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並非用來限制本發明的實施範圍。及凡 依本發明申請專利範圍的內容所做的等效變化與修飾，都應為本發明的技術範疇。
【權利要求】
1. 一種對含低濃度汙油的廢水進行深度除油的裝置，其特徵在於，所述裝置包括殼體、 含油廢水進口、流體整流器、纖維聚結分離層、波紋強化分離層、纖維聚結補集層、油包、淨 化水相出口； 其中，所述含油廢水進口在所述殼體的上部一端，所述油包在所述殼體的上部另一端； 所述油包具有液面計，所述油包的頂端設有油相出口；所述淨化水相出口位於所述殼體的 下部，該淨化水相出口與所述油包相對或稍有偏差地設置；流體整流器、纖維聚結分離層、 波紋強化分離層、纖維聚結補集層位於所述殼體的內部並依次互不相連地排列，其中，所述 流體整流器靠近所述含油廢水進口，所述纖維聚結補集層的面積為流體流動截面面積的 30?80 %且處於所述流體流動截面的下部。
2. 如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述殼體為臥式圓形罐，或臥式長方體罐。
3. 如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述纖維聚結分離層是親油疏水纖維和親 水疏油纖維交錯編織形成的X形編織層，其中親油疏水性纖維與水平線的夾角為25度至60 度。
4. 如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述纖維聚結補集層是親油疏水性纖維和 親水疏油性纖維預先各自排列為Ω形狀而後進行交錯編織形成的Ω形編織層，其中親油 疏水性纖維與親水疏油性纖維的數量比例為3:2?7:1。
5. 如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述波紋強化分離層採用的是親油性材料， 其中波紋板的間距為5?25mm，波峰處開有直徑5?10mm的圓孔，所述圓孔之間的間距為 50 ?300mm。
6. 如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述流體整流器為一多孔均布的開孔厚板， 所述孔為圓孔或方形孔，開孔率大於等於60%。
7. 如權利要求3所述的裝置，其特徵在於，所述X形纖維編織層為1塊或者多塊，充滿 整個流體流動的截面。
8. 如權利要求3所述的裝置，其特徵在於，所述X形編織層中相鄰兩根親水疏油性纖維 的間距a是相鄰兩根親油疏水性纖維的間距b的1?3倍。
【文檔編號】C02F1/40GK204079541SQ201420256055
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年5月19日 優先權日:2014年5月19日
【發明者】楊強, 許蕭, 盧浩, 王朝陽, 楊森 申請人:華東理工大學