專利名稱：含油污水電絮凝浮選處理機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種污水處理裝置。特別涉及石油工業(yè)油氣田地面工程技術(shù)中，處理含油污水的裝置，具體講是一種利用電絮凝原理設(shè)計(jì)的處理含油污水處理裝置。
背景技術(shù)：
隨著石油天然氣勘探開發(fā)的不斷深入發(fā)展，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的含油污水量日益增多，含油污水成份也復(fù)雜化，使含油污水處理面臨許多新的問題。其中最為突出的問題就是含油污水中化學(xué)需氧量的去除效率低，工藝流程長(zhǎng)，投資和運(yùn)行成本高。含油污水中含有大量的污染物，其中主要為油水分離過程中未被除去的礦物油類、重金屬離子、懸浮物以及原油生產(chǎn)過程中添加的化學(xué)藥劑等，特別是近年來在原油的采出、集輸?shù)忍幚磉^程中添加了越來越多的化學(xué)藥劑，加大了深度處理的難度。其中大部分屬于難降解的有機(jī)物。采用傳統(tǒng)含油污水處理工藝和現(xiàn)有設(shè)備，處理后出水中化學(xué)需氧量不能滿足排水標(biāo)準(zhǔn)。
國(guó)內(nèi)外油田含油污水處理方法很多，有重力分離、聚結(jié)、浮選、過濾、生物氧化、深度氧化法等。前四種方法主要用于去除污水中的石油類和懸浮物，后兩者則重點(diǎn)去除污水中可溶性有機(jī)物，降低出水中生化需氧量和化學(xué)需氧含量。目前，我國(guó)普遍采用除油、過濾兩段流程來去除污水中的石油類和懸浮物。為使除油裝置高效、小型化、預(yù)制化，除了研究聚結(jié)除油裝置外，近年來引進(jìn)了美國(guó)WEMCO公司的CAF型浮選機(jī)以及高速除油過濾裝置，但由于國(guó)內(nèi)油田含油污水成份復(fù)雜，加上化學(xué)藥劑不夠理想，未達(dá)到預(yù)期效果。目前國(guó)內(nèi)要采用生物氧化工藝來降解水中有機(jī)污染物，從實(shí)際運(yùn)行的結(jié)果來看，對(duì)那些成份復(fù)雜、難降解有機(jī)物含量較高的稠油污水，出水中中化學(xué)需氧含量較高，難于滿足外排水標(biāo)準(zhǔn)。一些二氧化氯、臭氧消毒工藝主要用于去除微生物，對(duì)中化學(xué)需氧量的去除效果較差。當(dāng)前使用的這些處理方法有的耗時(shí)長(zhǎng)、有的殘?jiān)?、有的裝置復(fù)雜投資大，還常常需要投加大量藥劑等等，各種方法都存在著一定的缺點(diǎn)和不足。因此，開發(fā)研究高效的有機(jī)污染物降解技術(shù)，設(shè)計(jì)藥劑投加量少、運(yùn)行成本和投資成本低、工藝流程短的新型污水處理裝置，是油田采出水達(dá)標(biāo)外排要求，也是油田環(huán)保工作急待解決的問題。
電絮凝浮選技術(shù)是一種新型的廢水處理方法，它是將多組電極安裝于廢水流道中，通電產(chǎn)生電解、顆粒極化、電泳、氧化、還原、電解產(chǎn)物及同廢水顆粒相互作用等原理去除污水中懸浮物、油類、有機(jī)物等有害雜質(zhì)。其最大特點(diǎn)是裝置緊湊，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，并避免了大量化學(xué)藥劑投入污水處理，具有其他方法無(wú)法比擬的優(yōu)越性。將該技術(shù)引入含油污水的處理中，可以避免電解質(zhì)(增加電導(dǎo)性)的投加，大大提高含油污水中石油類、懸浮物和有機(jī)污染物的去除效率，可望降低含油污水處理的投資成本和運(yùn)行費(fèi)用，減少占地面積。
這種方法在含氰、含鉻電鍍廢水的處理中得到了應(yīng)用。近年來，又開展了該技術(shù)在印染廢水、制藥廢水、制革廢水、造紙黑液等處理中的應(yīng)用研究。在油田含油污水處理方面，國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家已得到成功應(yīng)用，新墨西哥州大學(xué)采用電絮凝方法凈化含油污水，通過電解水產(chǎn)生的氣體作為絮凝劑；俄羅斯學(xué)者研究了采用電絮凝方法處理鉆井含油廢水的方法；英國(guó)Surrey大學(xué)研究了電絮凝浮選污水處理系統(tǒng)，研究了電化學(xué)凈化污水的技術(shù)理論，進(jìn)行了10L/h的實(shí)驗(yàn)，研制了一個(gè)具有0.6m3/h處理能力的裝置。我國(guó)還處于剛剛起步階段。江蘇石油化工學(xué)院采用電絮凝法處理油田廢水，廢水脫油率達(dá)到84.3％；撫順石油化工研究院開發(fā)了電絮凝破乳除油方法對(duì)含油乳化廢水進(jìn)行了處理的工藝。
目前，現(xiàn)有的電解污水處理裝置，一般由電解槽和直接裝置于電解槽底部的電極板組成。由于電極板直接放置于電解槽錐體底部污泥堆積處，不能充分發(fā)揮極板放電的效能，如不及時(shí)排出污泥則嚴(yán)重影響極板的導(dǎo)電性能。電解槽下部放電區(qū)采用錐體結(jié)構(gòu)，污水在放電區(qū)停留時(shí)間短，流出速度快，影響電極的氧化效果。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種含油污水電絮凝浮選處理機(jī)，對(duì)含油乳化廢水進(jìn)行處理，提高處理含油污水中的中化學(xué)需氧量去除效率，在同一設(shè)備內(nèi)完成有機(jī)污染物的氧化分解、石油類和懸浮物的浮選分離，實(shí)現(xiàn)含油污水的達(dá)標(biāo)排放?？朔F(xiàn)有電解污水處理裝置存在污泥堆積，影響極板導(dǎo)電性能的不足；克服放電區(qū)污水停留時(shí)間短，影響電極的氧化效果的缺點(diǎn)。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是該含油污水電絮凝浮選處理機(jī)主要有電源及極板系統(tǒng)、處理池和進(jìn)布水管網(wǎng)三部分組成。
電源及極板系統(tǒng)由直流穩(wěn)壓電源、導(dǎo)線和極板組組成。極板組中陽(yáng)極板與陰極板之間設(shè)有雙極板，三者交替并排排列，極板之間距離為5-10毫米之間。陽(yáng)極板與陽(yáng)極板之間采用柱狀石墨導(dǎo)電短節(jié)連接。陰極板與陰極板之間采用導(dǎo)線連接。陽(yáng)極板與陰極板之間有絕緣棒固定。陽(yáng)極板和陰極板采用導(dǎo)線分別與直流穩(wěn)壓電源連接。極板組設(shè)置在處理池的電解室，并且在布水管網(wǎng)上部。極板的材料可以是二氧化錫/碳、不銹鋼等。
為了實(shí)現(xiàn)極板組拼裝接通電源，極板組外端的極板上固定有導(dǎo)電接頭或?qū)щ姴孱^。導(dǎo)電接頭與另一極板組的導(dǎo)電插頭對(duì)接，實(shí)現(xiàn)極板組與極板組之間的拼裝、組合連接。導(dǎo)電接頭為圓柱狀，中心有錐形凹槽；導(dǎo)電插頭為圓柱形，端部有錐形凸起。
導(dǎo)電接頭內(nèi)有外接導(dǎo)線的銅片，為保護(hù)導(dǎo)電接頭內(nèi)銅片不受腐蝕，在導(dǎo)電接頭中心有一孔道，孔道內(nèi)有一絕緣密封管。
極板組可以先拼裝好，然后在安裝在處理池中，組采用玻璃鋼格柵支撐，拆卸方便。采用導(dǎo)電接頭或?qū)щ姴孱^實(shí)現(xiàn)極板連接，不僅可以降低電能損失、而且也可以避免導(dǎo)線與溶液的接觸而發(fā)生腐蝕。導(dǎo)電接頭或?qū)щ姴孱^采用承插式連接。銅片與導(dǎo)線焊接在一起，并做好絕緣密封。
處理池采用鋼板焊接，處理池分為電解室、浮選分離室和集水室。電解室內(nèi)固定有玻璃鋼格柵，可以支撐極板組。浮選分離室上部設(shè)有刮渣機(jī)、集渣槽和排渣口，處理池內(nèi)上層的浮渣在刮渣機(jī)的作用下可以集中到集渣槽并從排渣口排出。浮選分離室下部設(shè)有傾斜底板和排砂口，沉淀到浮選分離室下部的固體顆粒可以集中并從排砂口排出。浮選分離室與集水室之間有溢流堰隔板，處理后的清水可以從溢流堰隔板下部進(jìn)入集水室并排出。在電解室下部有布水管網(wǎng)。
為了提高污水與極板的接觸，在電解室上部有導(dǎo)流板。它與集渣槽底板共同作用下，使得處理過程中的水在處理池內(nèi)形成環(huán)流。導(dǎo)流板還可以降低氣泡對(duì)浮選分離室的沖擊，浮選分離室液面浮渣相對(duì)較多。
作為玻璃鋼格柵支撐極板組，玻璃鋼格柵可以由三層。放置三層極板組。
布水管網(wǎng)，由總管支管組成，支管上均勻排列有直徑為1.5-3.5毫米的出水孔，從而保證布水均勻穩(wěn)定。
支管的數(shù)量可以選擇在3-5根之間。
簡(jiǎn)述含油污水電絮凝浮選處理機(jī)工作原理，有利于理解本實(shí)用新型。污水通過布水管網(wǎng)和多孔支管均勻配入電解室。污水在通過極板組時(shí)，各污染物在電場(chǎng)的作用下發(fā)生脫穩(wěn)絮凝、氧化分解、氣泡粘合，大部分可溶性有機(jī)污染物被分解成CO2、H2O和小分子有機(jī)物，其它絮體則與氣泡粘合后上升進(jìn)入浮選分離室。在電解室和浮選分離室之間，在氣泡的作用下，能形成一個(gè)內(nèi)環(huán)流，這樣可以提高水與極板的接觸時(shí)間，有利于有機(jī)污染物的氧化分解。在浮選分離室，浮渣與水充分分離，同時(shí)部分有機(jī)污染物則在中間態(tài)氧化性物質(zhì)(如CLO-等)的作用下繼續(xù)分解。水面上層的浮渣在刮渣機(jī)的作用下排入集渣槽，然后排入污水站的泥渣處理系統(tǒng)。處理后的清水則從底部繞過隔板然后向上溢流進(jìn)入集水室直接排放。從該處理機(jī)能全面去除石油類、懸浮物和有機(jī)污染物等，產(chǎn)生的浮渣量也較小，是一種高效的環(huán)境友好污水處理設(shè)備。
針對(duì)含油污水油含量、懸浮物、中化學(xué)需氧量和電導(dǎo)率高等特點(diǎn)，選擇具有氧化、絮凝、浮選作用能力的電絮凝浮選技術(shù)來同時(shí)實(shí)現(xiàn)水中石油類、懸浮物和中化學(xué)需氧量的去除。污水均勻進(jìn)入極板組間，在電場(chǎng)的作用下，部分膠體有機(jī)污染物、乳化油等會(huì)發(fā)生脫穩(wěn)凝聚、再同其它絮體一起與極板產(chǎn)生的微氣泡發(fā)生粘合后上浮，大部分有機(jī)污染物在極板直接氧化或間接氧化的作用下發(fā)生分解。然后進(jìn)入浮選分離室完成水與浮渣的分離，浮渣則通過刮渣機(jī)自動(dòng)排入集渣槽，分離后的水從底部上升溢流進(jìn)入集水室，然后直接外排。出水水質(zhì)達(dá)到二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，出水中化學(xué)需氧量值＜100mg/L；石油類＜5mg/L；懸浮物＜10mg/L。池內(nèi)總的水力停留時(shí)間為45min，其中電解時(shí)間為15min、分離時(shí)間為30min。裝置實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)操作，無(wú)需專人看管。
本實(shí)用新型的有益效果含油污水電絮凝浮選處理機(jī)，能完成對(duì)含油乳化廢水處理，完成有機(jī)污染物的氧化分解、石油類和懸浮物的浮選分離，實(shí)現(xiàn)含油污水的達(dá)標(biāo)排放。提高了處理含油污水的中化學(xué)需氧量去除效率，克服現(xiàn)有電解污水處理裝置極板導(dǎo)電性能低；污水在放電區(qū)停留時(shí)間短，電極氧化效果差的缺點(diǎn)。電解、分離一體化，設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，無(wú)污泥堆積。極板、電刷設(shè)計(jì)合理，節(jié)點(diǎn)少，不會(huì)產(chǎn)生導(dǎo)線腐蝕。出水水質(zhì)好，石油類去除率在93％以上，各主要污染指標(biāo)均達(dá)到國(guó)家污水綜合排放一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。與傳統(tǒng)工藝相比設(shè)備投資低降低31.4％。浮渣密實(shí)、含水率低于60％。完全符合油田含油污水處理需要并產(chǎn)生了好用及實(shí)用的效果。是一項(xiàng)新穎、進(jìn)步、實(shí)用的新設(shè)計(jì)。
以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。


附圖1為本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)剖面示意圖。也是工藝流程圖。箭頭所指示的方向是含油污水在處理機(jī)內(nèi)部流動(dòng)方向。
附圖2為本實(shí)用新型處理池結(jié)構(gòu)剖面示意圖。
附圖3為本實(shí)用新型極板組立體結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖4為本實(shí)用新型導(dǎo)電接頭示意圖。
附圖5為附圖4導(dǎo)電接頭的縱剖面示意圖。
附圖6為本實(shí)用新型導(dǎo)電插頭示意圖。
附圖7為導(dǎo)電短節(jié)的縱剖面示意圖。
附圖8為布水管網(wǎng)示意圖。
圖中，1.直流穩(wěn)壓電源；2.布水管網(wǎng)；3.極板組；4.排渣口；5.集渣槽；6.刮渣機(jī)，7.導(dǎo)流板；8.隔板，9.底板，10.排砂口，11.排砂口，12.陽(yáng)極板，13.陰極板，14.銅片，15.導(dǎo)電接頭，16.絕緣密封管，17.導(dǎo)電插頭，18.導(dǎo)電短節(jié)，19.總管，20.支管，21.孔。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例以一個(gè)每小時(shí)處理2.5立方米含油污水的電絮凝浮選處理機(jī)為例，進(jìn)行說明。
參閱附圖1。處理池采用鋼板焊接，長(zhǎng)2米，寬0.8米，高1.8米。處理池分為電解室(A)、浮選分離室(B)和集水室(C)三部分。電解室(A)內(nèi)壁固定有絕緣玻璃鋼格柵，也可以固定絕緣塑料格柵。絕緣玻璃鋼格柵有3層，支撐3層極板組(3)。浮選分離室(B)上部有刮渣機(jī)(6)，采用鏈條式刮渣機(jī)(6)，清除水表面的浮渣，浮渣進(jìn)入集渣槽(5)從排渣口(4)排出。浮選分離室(B)下部有傾斜30度的底板(9)，底板底部有排砂口(10)，排砂口(10)上安裝有閥門。浮選分離室(B)與集水室(C)之間焊接有溢流堰隔板(8)，使得水進(jìn)入集水室之前從隔板(8)下部流過。在電解室(A)下部有布水管網(wǎng)(2)。為了使處理池內(nèi)水流形成渦流，在電解室(A)上部焊接有斜向上的導(dǎo)流板(7)，斜度為25度。在電解室(A)下部有排砂口(11)，排砂口(11)上安裝有閥門。
參閱附圖3。極板組(3)為多個(gè)小極板組組合而成。每個(gè)小極板組中陽(yáng)極板(12)與陰極板(13)之間設(shè)有一塊同陽(yáng)極材料相同的雙極板，三者呈交替并排排列，極板之間距離為5毫米。陽(yáng)極板(12)與陽(yáng)極板(12)之間由柱狀石墨導(dǎo)電短節(jié)(18)連接。陰極板(13)與陰極板(13)之間由導(dǎo)線直接連接，即陽(yáng)極與陽(yáng)極連接，陰極與陰極連接。參閱附圖7，導(dǎo)電短節(jié)(18)為圓柱體，直徑為25毫米，中心有孔。陽(yáng)極板(12)與陰極板(13)之間有絕緣棒。多個(gè)極板組(13)互相之間連接采用導(dǎo)電接頭(15)和導(dǎo)電插頭實(shí)現(xiàn)，方便拆卸、組裝。參閱附圖4、附圖5和附圖6。導(dǎo)電接頭(15)為圓柱狀，外徑為30毫米，中心有錐形凹槽。導(dǎo)電接頭(15)中心有絕緣密封管(16)。導(dǎo)電接頭(15)內(nèi)有銅片(14)。導(dǎo)電插頭(17)為圓柱形，外徑為25毫米，端部有錐形凸起。參閱附圖1，陽(yáng)極板(12)和陰極板(13)采用導(dǎo)線分別與直流穩(wěn)壓電源(1)連接。極板組(3)設(shè)置在處理池的電解室(A)，并且在進(jìn)布水管網(wǎng)(2)上部。
參閱附圖8，布水管網(wǎng)(2)總管(19)內(nèi)徑為50毫米，總管(19)上連接4根內(nèi)徑為15毫米的支管(20)?？偣?19)與支管(20)連通。支管(20)上均勻排列有直徑為2毫米、2.5毫米和3毫米不等的出水孔(21)。
2005年3月在遼河油田采用該設(shè)備作為核心，建立了一個(gè)處理能力為2.5m3/h的稠油污水達(dá)標(biāo)外排處理實(shí)驗(yàn)裝置。該處理流程短，結(jié)構(gòu)緊湊，操作簡(jiǎn)便，完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，連續(xù)運(yùn)行了3個(gè)月，未出現(xiàn)安全和技術(shù)問題，出水水質(zhì)穩(wěn)定，均滿足國(guó)家污水綜合外排二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。該整套處理裝置占地面積僅為5m2，投資15萬(wàn)元。同該處理站的稠油污水外排處理工藝相比，流程大大縮短，設(shè)備投資大大降低，同規(guī)模的處理能力相比，此工藝的設(shè)備投資要節(jié)省31.4％。該工藝的藥劑費(fèi)用也降低了0.62元/m3，運(yùn)行費(fèi)用降低了10.3％。
權(quán)利要求1.一種含油污水電絮凝浮選處理機(jī)，含油污水電絮凝浮選處理機(jī)主要有電源及極板系統(tǒng)、處理池和進(jìn)布水管網(wǎng)三部分組成，其特征在于電源和極板系統(tǒng)由直流穩(wěn)壓電源(1)、導(dǎo)線，以及極板組(3)組成，極板組(3)中陽(yáng)極板(12)與陰極板(13)間放一雙極板，其材料與陽(yáng)極相同，三者呈交替并排排列，極板之間距離為5-10毫米之間，陽(yáng)極板(12)與陽(yáng)極板(12)之間由柱狀石墨導(dǎo)電短節(jié)(18)連接；陰極板(13)與陰極板(13)之間采用導(dǎo)線直接連接，極板之間采用絕緣棒進(jìn)行固定連接，極板組(3)設(shè)置在處理池的電解室(A)，并且在布水管網(wǎng)(2)上部；處理池采用鋼板焊接，處理池分為電解室(A)、浮選分離室(B)和集水室(C)，電解室(A)內(nèi)固定有玻璃鋼格柵，支撐極板組(3)，浮選分離室(B)上部有刮渣機(jī)(6)、集渣槽(5)和排渣口(4)，浮選分離室(B)下部有傾斜的底板(9)和排砂口(10)，浮選分離室(B)與集水室(C)之間有溢流堰隔板(8)，在電解室(A)下部有進(jìn)布水管網(wǎng)(2)；布水管網(wǎng)(2)由總管(19)和支管(20)組成，支管(20)上均勻排列有直徑為1.5-3.5毫米的出水孔(21)。
2.如權(quán)利要求1所述的含油污水電絮凝浮選處理機(jī)，其特征在于極板組(3)外端的極板上固定有導(dǎo)電插頭(17)，與導(dǎo)電接頭(15)對(duì)接，或?qū)щ娊宇^(15)與另一極板組的導(dǎo)電插頭(17)對(duì)接，導(dǎo)電接頭(15)為圓柱狀，中心有錐形凹槽；導(dǎo)電插頭(17)為圓柱形，端部有錐形凸起。
3.如權(quán)利要求2所述的含油污水電絮凝浮選處理機(jī)，其特征在于導(dǎo)電接頭(15)內(nèi)有外接導(dǎo)線的銅片(14)，通過導(dǎo)線與直流穩(wěn)壓電源連接，在導(dǎo)電接頭(15)中心有一孔道，孔道內(nèi)有一絕緣密封管(16)。
4.如權(quán)利要求1、或2、或3所述的含油污水電絮凝浮選處理機(jī)，其特征在于在電解室(A)上部有斜向上的導(dǎo)流板(7)。
5.如權(quán)利要求4所述的含油污水電絮凝浮選處理機(jī)，其特征在于作為玻璃鋼格柵支撐極板組(3)，玻璃鋼格柵有三層，放置三層極板組(3)。
6.如權(quán)利要求4所述的含油污水電絮凝浮選處理機(jī)，其特征在于支管(20)的數(shù)量在3-5根之間。
專利摘要一種用電絮凝處理含油污水處理裝置。由電源及極板系統(tǒng)、處理池和布水管網(wǎng)三部分組成，其特征在于極板組中陽(yáng)極板與陰極板間排列一雙極板，呈并排排列。采用導(dǎo)線分別與直流穩(wěn)壓電源連接，極板組設(shè)置在處理池的電解室，并在布水管網(wǎng)上部。處理池分為電解室、浮選分離室和集水室。電解室內(nèi)固定有極板組。浮選分離室上部有刮渣機(jī)；下部有傾斜的底板，浮選分離室與集水室之間有溢流堰隔板，電解室下部有布水管網(wǎng)。布水管網(wǎng)由總管和支管組成，支管上均布出水孔。本實(shí)用新型能完成對(duì)含油乳化廢水處理，有機(jī)污染物的氧化分解、石油類和懸浮物浮選分離。電解、分離一體化，不產(chǎn)生極板、導(dǎo)線腐蝕。各主要指標(biāo)到國(guó)家污水綜合排放二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
文檔編號(hào)C02F1/463GK2837295SQ200520130049
公開日2006年11月15日 申請(qǐng)日期2005年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月3日
發(fā)明者鄧皓, 李興春, 劉光全, 吳百春 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司, 中國(guó)石油集團(tuán)工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司