一種含油汙水的浮選旋流耦合分離方法

2023-04-29 11:40:56 1

專利名稱：一種含油汙水的浮選旋流耦合分離方法
技術領域：
本發明涉及一種油水分離方法，特別是一種適用於含有微小油滴的汙水的分離方法。
背景技術：
目前，旋流和氣浮都是油水分離有效的單元方法。公知的旋流器除油方法是利用油、水兩相的密度差由旋流器產生離心力將油、水分離，旋流分離技術速度快、效率高，但它適用於含油量大於0.1％以上的物系，而對微小油滴汙水含油量＜0.1％的物系分離效果不大；氣浮方法是在水中通入氣體使水中形成大量的微小氣泡，並籍助微小氣泡表面張力特徵，使油滴自動附著在氣泡上從而增大分離對象的密度差，使油、水利於分離，但傳統的氣浮方法速度慢，且設備佔地面積大。另據四川大學李健、褚良銀的文章《液液分離水力旋流器研究進展》(參見文獻《化工裝備技術》第19卷第5期1998年43頁)報導氣體對液/液分離水力旋流器的分離性能有負面影響。因此，如何將氣浮和旋流兩種油水分離的單元操作有機地結合在一起，發揮高效的油水分離效果是產業部門長期追求的目標，亦是有關工程技術人員應負的使命。

發明內容
本發明的目的在於提供一種含油汙水的浮選旋流耦合分離方法(或稱脫油旋流器的油水分離方法，下同)，它將旋流和氣浮兩種油水分離單元操作有機地結合起來，從而使水中的微細油滴能高效地分離出來，達到淨化汙水的目的。這種向進入旋流器的含油汙水均勻添加微小氣泡，使氣浮和旋流兩個單元過程有機集成一個單一的浮選旋流式油水分離過程在國內外尚未見有報導。
本發明的構思是這樣的為了克服傳統旋流器不能有效分離微小油滴汙水和傳統氣浮技術分離速度慢的缺陷，本發明開發一種氣浮旋流耦合分離技術，發揮氣浮和旋流技術的各自優勢，既能分離微小油滴，又能達到快速高效的目的。
本發明解決其技術問題所採用的技術方案是首先利用渦流泵邊吸水邊吸氣，在泵內將含油汙水和氣體攪拌混合、加壓，形成含油汙水—氣泡的均勻混合物；然後將混合物泵入脫油旋流器中。含有大量微細氣泡的含油汙水在脫油旋流器中高速旋轉並產生離心力。這個高速的旋轉離心場增加了氣泡和油滴的接觸機率和油滴聚集機率，加快了氣泡和小油滴的粘附速度，提高了油滴徑向遷移速度。由於油滴和氣泡的粘附體的密度大大低於水的密度，這樣就增大了分離對象的密度差，密度差的增大使使用普通脫油旋流器無法分離的微小油滴可以使用浮選旋流組合裝置分離出來。此外，在外旋流的作用下，水流向脫油旋流器四壁並從底流口排出；微小油滴和氣泡的粘附體等向中心區運動從溢流口排出，達到了微小油滴被分離的目的。
為了表達簡便，下面將結合附圖來闡明本發明的內容。


圖1為氣浮旋流式油水分離裝置示意圖。其中1—含油汙水罐，汙水中含油量≤1000mg/L，一般為100mg/L～900mg/L；2—渦流泵，一種能將氣液攪拌混合增壓並形成含油汙水—微小氣泡均勻混合物的輸送泵，將含油汙水增至≥0.2MPa；3—渦流泵的進氣口，簡稱進氣口，氣體可以是常壓空氣、帶壓空氣或其它氣體，也可以是含油汙水罐內的氣體。
4—渦流泵的進水口，簡稱進水口；5—脫油旋流器，類似於旋風分離器的結構，但它是一種液/液、固/液、氣(氣)/液分離裝置；脫油旋流器入口前的物系壓力宜≥0.2Mpa，脫油旋流器的進口與水相出口之間的壓力降宜＜0.2Mpa；6—溢流口，富集油的輕相物系溢出後返回至含油汙水罐；7—底流口，即淨水出口或達標的水出口；8—含油汙水注入口，簡稱注入口；9—含油汙水罐進氣口；10—外來氣源的進氣口。
由圖可見含油汙水罐(1)中的含油汙水經由渦流泵(2)的進水口(4)進入，氣體可為常壓空氣、帶壓空氣由進氣口(10)或為含油汙水罐內的氣體由進氣口(9)經由渦流泵(2)的進氣口(3)進入，在渦流泵(2)的泵腔內氣體與含油汙水攪拌、增壓，形成含油汙水—微小氣泡的均勻混合物，然後由渦流泵(2)泵入脫油旋流器(5)中，經脫油旋流器(5)分離後，輕相粘附微小油滴的氣泡經由脫油旋流器(5)的溢流口(6)入含油汙水罐(1)或到其它裝置中，重相淨化達標水經過氣浮旋流器(5)的底流口(7)排出，含油汙水則通過注入口(8)泵入含油汙水罐(1)中。
本裝置的核心是渦流泵與脫油旋流器的有效組合，或者說是全流混合渦流泵與脫油旋流器的串聯組合裝置，氣液混合渦流泵在前，脫油旋流器在後，含油汙水與氣體在渦流泵(2)中強烈攪拌、增溶增壓均勻混合，形成「含油汙水—氣泡的均勻混合物」，其壓力≥0.2MPa，然後將此含油汙水—氣泡的均勻混合物泵入脫油旋流器(5)中，籍助微小氣泡的表面能的作用，汙水中的微小油滴則自動粘附於微小氣泡的表面上(有利於微小氣泡表面自由能的降低)。由於粘附有微小油滴的氣泡的密度大大小於水的密度，這樣增大了油水兩相之間的密度差，在旋流離心力場的作用下，粘附有微小油滴的氣泡迅速向脫油旋流器中心集中(在0.2～0.7秒內)並從溢流口(6)排出，淨化達標水則流向器壁並從底流口(7)排出。其中所說的脫油旋流器內所設置的旋流管是雙錐體、雙進料口結構特徵的Thew型旋流管，單錐體、雙進料口結構特徵的Amoco型旋流管，單錐體、單進料口、超短尾管或無尾管結構特徵的Kии型旋流管以及發明人發明的雙進料口、三錐體結構旋流管中的一種。
具體實施例方式
下面結合實施例進一步闡明本發明的內容，但這些實施例並不限制本發明的保護範圍。
實施例1在圖1所示的油水分離裝置中，來自含油汙水罐(1)的含油汙水經渦流泵(2)吸氣、攪拌、增壓、增溶後，進入脫油旋流器(5)中。所說的汙水其含油濃度為583.6mg/L，吸氣量為0.5m3/h，入口壓力為0.4MPa，脫油旋流器底流口壓力為0.2MPa，運轉穩定後，在底流口處經取樣分析測定，計算得本發明的脫油旋流器的油水分離方法分離效率為86.2％。
實施例2在圖1所示的分離裝置中，除了吸氣量為1m3/h及汙水中含油濃度為549.8mg/L外，其餘條件均同實施例1。經取樣分析測定，計算得本發明的脫油旋流器的油水分離方法分離效率為88.4％。
實施例3
在圖1所示的分離裝置中，除了吸氣量為2m3/h及汙水中含油濃度為564.5mg/L外，其餘條件均同實施例1。經取樣分析測定，計算得本發明的脫油旋流器的油水分離方法分離效率為90.3％。
實施例4在圖1所示的分離裝置中，除了吸氣量為3m3/h及汙水中含油濃度為578.3mg/L外，其餘條件均同實施例1。經取樣分析測定，計算得本發明的脫油旋流器的油水分離方法分離效率為95.4％。
實施例5在圖1所示的分離裝置中，除了吸氣量為4m3/h及汙水中含油濃度為566.2mg/L外，其餘條件均同實施例1。經取樣分析測定，計算得本發明的脫油旋流器的油水分離方法分離效率為98.6％。
實施例6在圖1所示的分離裝置中，除了吸氣量為5m3/h及汙水中含油濃度為583.4mg/L外，其餘條件均同實施例1。經取樣分析測定，計算得本發明的脫油旋流器的油水分離方法分離效率為99.3％。
實施例7在圖1所示的分離裝置中，除了吸氣量為6m3/h及汙水中含油濃度為593.6mg/L外，其餘條件均同實施例1。經取樣分析測定，計算得本發明的脫油旋流器的油水分離方法分離效率為96.9％。
由上述實施例1～7可見(1)在汙水含油濃度平均在600mg/L左右的條件下，本發明的分離方法確實有很高的分離效率。
(2)當充氣量在4～5m3/h的條件下，本發明的方法具有最佳的分離效率。
(3)作為機械分離方法達到如此高的分離效率(99％)已經難能可貴，且淨化水殘油含量可小於10mg/L。
(4)如果需要將排放水中的油全部除淨，達到高淨化水的要求，可進一步用活性炭吸附，才有可能達到人類生活健康水的要求；如果作為工業用水，在工廠內部循環使用，本發明的淨化方法已基本滿足要求。綜上所述可見
本發明的方法簡單易行、投資少、設備緊湊、佔地面積小、可連續運行，不會產生二次汙染，汙水中的油可以回收利用，淨化後的水可在工業系統內循環使用。本發明的方法能廣泛適用於煉油、化工等領域的含油汙水、飽和水帶油以及其它非均相體系的液/液分離。
權利要求
1.一種含油汙水的浮選旋流耦合分離方法，其特徵在於首先通過渦流泵將含油汙水與空氣或其它氣體吸入、分散、增壓、混合，「形成含油汙水—氣泡的均勻混合物」，然後將上述增壓、增溶混合的含油汙水輸入脫油旋流器中，汙水中的微小油滴在微小氣泡表面自由能的作用下能自動粘附在氣泡的表面上，由於粘附有微小油滴的氣泡密度大大小於水的密度，這樣增大了分離對象的密度差，在旋流離心力場的作用下，使油滴—氣泡聚集體迅速向旋流器中間集中並從溢流口排出。
2.根據權利要求1所述的分離方法，其特徵是氣液混合渦流泵與脫油旋流器為一串聯組合裝置，氣液混合渦流泵在前，脫油旋流器在後。
3.如權利要求1、2所述的方法，其特徵在於脫油旋流器入口前的物系壓力宜≥0.2Mpa，脫油旋流器的進口與水相出口之間的壓力降宜＜0.2Mpa。
4.如權利要求1～3所述的方法，其特徵在於脫油旋流器內所使用的旋流管是Thew型雙錐體、雙進料口結構旋流管，Amoco型單錐體、雙進料口結構旋流管，Kии型單錐體、單進料口、超短尾管或無尾管結構旋流管以及雙進料口、三錐體結構旋流管中的一種。
5.如權利要求1～4之一所述的方法，其特徵在於所說的含油汙水的油含量宜≤1000mg/L，淨化後的水中含油量≤10mg/L。
6.如權利要求1～4之所述的方法，其特徵在於渦流泵吸入的氣體可以是常壓空氣、帶壓空氣也可以是含油汙水罐內的氣體。
全文摘要
本發明公開了一種含油汙水的浮選旋流耦合分離方法，利用渦流泵的特殊攪拌功能，使渦流泵邊吸水(含油汙水)邊吸氣，將汙水與氣體攪拌混合，並增壓到≥0.20MPa，然後泵入特殊結構的脫油旋流器內，由於壓力突然下降，大量的微細氣泡迅速釋放出來，在旋流離心力場中氣泡和微小油滴在界面張力的作用下自動粘附在一起；由於油滴和氣泡粘附體的密度大大低於油相的密度，這樣就增大了油相和水相之間的密度差，這種密度差增大使採用普通脫油旋流器無法分離的微小油滴可以採用浮選旋流組合裝置分離出來，淨化率可達99％以上。本發明的方法能廣泛適用於煉油、化工等領域的含油汙水、飽和水帶油以及其它非均相系統的液/液分離。
文檔編號C02F1/24GK1470461SQ0312946
公開日2004年1月28日 申請日期2003年6月23日 優先權日2003年6月23日
發明者汪華林, 裴世瑜, 錢卓群, 王建文, 白志山 申請人:華東理工大學