[发明专利]含油废水处理用多相分离方法与系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种油、气、水、固体悬浮物甚至是砂粒等多相混合介质的分离方法和设备，特别适用于含有微小分散油粒的含油废水净化处理。

背景技术

含油废水在石油石化工业、机械制造、城市生活中等经常遇到，去除其中的油分往往是面临的首要处理任务。油水分离的方法很多，常用的方法有重力沉降法、离心沉降法、气浮法、凝聚过滤法、吸附法、膜分离法等，各种处理方法都有各自的优缺点和特定的适用范围。其中气浮法工艺成熟、成本低廉、处理量大，能够有效去除废水中粒径在0.1-10μm的乳化油和部分溶解性污染组分，因此而被广泛应用于石油开采、石油化工、机械制造和食品油生产等废水的处理中。其主要缺点是浮油难处理，水力停留时间较长；处理量大时必须建造大型的气浮设备，占地面积大，投资费用高。除气浮法外，基于离心分离技术的水力旋流器自20世纪90年代以来在含油废水处理中得到了越来越广泛的应用，该法利用油、水两相的密度差在旋流腔体中产生离心力而实施相分离，具有结构紧凑、占地面积小、运行维护简单等优点。但该法能够去除的油珠粒径范围不低于20μm，同时水力旋流器单体的处理能力非常有限，处理量大时需要将多根单体并联运行，加工制造难度较大，且不便于维修。

为了克服传统气浮和旋流处理技术的缺点，进一步强化气浮法的油水分离效果，近年来不少研究人员甚至是相关水处理设备生产厂家都提出了将气浮分离技术与离心分离技术相结合的新型处理方法，并取得了一些实质性的研究成果。尤其值得一提的是，随着欧盟防止海洋污染的《OSPAR公约》的签订，欧洲海洋石油大国环境保护和管理部门提出了采油废水零排放的处理目标，迫使相关石油公司和设备生产厂家研制开发新型的采油废水处理技术，有5-6家知名企业先后推出了基于气浮与低强度离心力场组合的紧凑型气浮装置(Compact Flotation Unit，CFU)，并在油田现场尤其是海洋石油开发采油废水处理中取得了很好的效果。

从知识产权保护的角度来看，在挪威M-I Epcon公司申请的美国专利US7144503中阐述了一种脱气气浮分离器，罐内上部中心处有一竖直圆筒，在罐体上部内壁上固定有螺旋状入口导片。含油废水经由罐体上部切向进入罐中后，在螺旋导片的引导下产生旋流运动，气泡和油粒在旋流作用下被压至锥形旋流筒壁，二者结合粘附后上升到罐顶，通过罐顶的油气出口排出。据专利权人的报道，此装置对含油废水的处理效果较好，并且成本及维护费用很低，比较适用于海上采油平台或者浮式生产储卸油轮(FPS0)等对空间要求比较严格的场合使用。但从该专利所附的结构图上来看，上升到罐内顶部的油和气泡浮渣的外排存在着一些问题。此外，海上采油平台或FPS0会因波、浪、流的作用而时常处于晃动状态，此时罐内部的液面难以保持稳定，从而致使该装置外排油和气泡浮渣中的含水量过高，从而严重影响了分离效果。

在美国Natco集团申请的美国专利US7157007中阐述了一种油、气、水三相分离装置，该装置为一个立式气浮分离罐，主要分为上、中、下三层，分别利用了离心分离、粗粒化和喷射气浮分离技术。位于罐体上部的中心位置安装有一个直径较小的内筒，含油废水从切向入口进入到内筒中产生旋流，在内筒中进行油水分离，油相直接进入撇油斗，由撇油斗底部直接排出。从内筒底部流出的水自上而下流动，经过位于罐体中部的聚结层时，分散的油粒在此聚集长大。部分大颗粒油粒会在浮力作用下，克服自身重力和主体相的下向流动而开始向上浮升，从而又去除了一部分油。在罐下部中心处安装有一个喷射器，利用罐内顶部的气体和回流净化水在喷射器内剪切混合后，产生微气泡，对从聚结层流下来的含油废水进行气浮处理。但由于油气从撇油斗中去除采用自由外排的方式，所以无法有效地控制罐内液面；同时聚结层的定期清理非常麻烦，整套设备的内部结构常复杂，加工制造的成本较高。