一种兰炭废水多相流分离装置的制作方法

本发明属于废水处理装置技术领域，具体涉及一种兰炭废水多相流分离装置。

背景技术：

兰炭废水又称半焦废水，是指低变质煤在中低温干馏(约600～800℃)过程以及煤气净化、兰炭蒸汽熄焦过程中形成的一种工业废水，该废水具有“四高一少”(高cod、高油、高氨氮、高酚、废水产生量少)的特点，其中含有大量的成分复杂的难降解、高毒性的物质，如氨、酚、石油类等物质，在熄焦过程中，这部分污染物质大部分附着在兰炭中，严重影响了兰炭作为清洁燃料的品质。

将兰炭生产过程中排放出高浓度有机废水进行资源化综合处理迫在眉睫，在资源化综合处理的首要问题是废水的预处理系统，预处理系统的高效性及可靠性直接影响后续生产工艺的正常运行。

目前国内外尚没有成熟的兰炭废水预处理工艺，兰炭企业均直接将兰炭废水经沉淀池静止沉降后，将水中的煤焦油及固体悬浮物简单去除后直接作为熄焦水使用，严重影响了兰炭品质。此外，沉淀池沉降的方法效率低、受内部结构的影响，处理后水中煤焦油含量及固体悬浮物含量指标不稳定。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种兰炭废水多相流分离装置。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明的实施例提供了一种兰炭废水多相流分离装置，包括：

壳体、进液口、超重力旋流预分离筒、油水分离装置、油水聚结装置、油品存储室、出油口和排污口，其中，

所述进液口与所述超重力旋流预分离筒的一端固定连接；

所述超重力旋流预分离筒的另一端与所述壳体固定连接，且与所述壳体组成的腔体的前端连通；

所述油水分离装置和油水聚结装置分别设置于所述腔体内，且与壳体内壁固定连接；

所述油品存储室设置在所述腔体的末端；

所述出油口开设在所述壳体上，且与所述油品存储室连通。

进一步地，本发明的兰炭废水多相流分离装置还包括：

落液管、流型分布调整装置和吸能器，其中，

所述落液管的一端与所述壳体内壁固定连接，且与所述超重力旋流预分离筒连通；

所述落液管的另一端与所述流型分布调整装置固定连接；

所述流型分布调整装置与所述壳体内壁固定连接；

所述吸能器与所述壳体内壁固定连接，且设置在所述流型分布调整装置的下方。

进一步地，所述超重力旋流预分离筒包括：顶板、螺旋板、分离筒外壳和支撑管；其中，

所述顶板设置于所述分离筒外壳组成的腔体的顶端，且与所述分离筒外壳固定连接；

所述螺旋板设置于所述分离筒外壳组成的腔体的内部，且螺旋围绕所述支撑管固定连接；

所述支撑管的一端与所述顶板固定连接。

进一步地，所述流型分布调整装置包括溢液板和挡液板，其中，

所述溢液板垂直固定于所述落液管的下端；

所述挡液板的一端与所述溢液板垂直固定连接，所述挡液板的另一端向所述吸能器固定处的壳体延伸；

所述溢液板上开设有一落液孔和多个溢流孔，所述落液管内液体流经所述落液孔后落在所述吸能器上后向上通过所述溢流孔流出。

进一步地，所述吸能器包括吸能板和支撑架，其中，

所述支撑架的上端与所述吸能板固定连接，所述支撑架的下端与所述壳体的内壁固定连接；

所述吸能板和所述支撑架之间具有夹角。

进一步地，所述油水分离装置包括一级除油斜板和二级除油斜板，其中，

所述一级除油斜板设置于所述落液管和所述流型分布调整装置的右侧，且与所述壳体的内壁固定连接，以供经所述溢流孔流出的液体流经；

所述二级除油斜板设置于所述一级除油斜板的右侧，且与所述壳体的内壁固定连接，以供流经所述一级除油斜板和所述油水聚结装置的液体流经。

进一步地，所述油水聚结装置包括一级聚结装置和二级聚结装置，其中，

所述一级聚结装置和所述二级聚结装置依次设置于所述一级除油斜板和所述二级除油斜板之间，且分别与所述壳体垂直固定，以供流经所述一级除油斜板的液体流经。

进一步地，所述一级除油斜板和所述一级聚结装置之间还设置有一隔板，所述隔板与所述壳体的内壁垂直固定，用于减少进入所述一级聚结装置的油泥及固定悬浮物。

进一步地，所述腔体出油口的一端设置有一溢流堰板，所述溢流堰板与所述壳体的内壁垂直固定，且仅溢流堰板的上端与壳体之间有缝隙，以供上层油品从所述腔体流入所述油品存储室。

进一步地，所述排污口包括排污泥口、排重质油口和排废水口，均设置于壳体的底部，分别供分离出的污泥、重质油和废水排出。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1.本发明采用超重力旋流预分离筒，可以有效增强油水各项离心力，从而将废水混合液油水相间充分地碰撞接触，提高油水相间分离的效率；此外，超重力旋流预分离筒的螺旋装置可从分离筒中抽出，方便维修更换；

2.本发明采用的流型分布调整装置，可以将从超重力旋流预分离筒流下的废水混合液落下流型分布调整装置正下方的吸能器上，与吸能器碰撞分离，完成油水相间的初步分离；同时可以避免流体直接冲蚀壳体破坏壳体的防腐层；初步分离的油水相通过流型分布调整装置上的多个溢液孔上涌至流型分布调整装置的上层，将污泥和固体悬浮物阻挡在下层，完成泥沙和固体悬浮物的初步分离；

3.本发明的兰炭废水多相流分离装置中，超重力旋流筒、导液管与液体流型自动调整装置的组合的使用，有利于降低油水乳状液界面膜强度，加快油水分离速度。

4.本发明超重力分离筒、流形调整装置及吸能器的组合的使用，对兰炭废水具有活性水水洗破乳效果，改善了多相分离的水力条件，加快油、水，污泥和固体悬浮物分离速度；

5.本发明的一级聚结装置和二级聚结装置的填料的作用是将油水相间乳化液进行两次破乳、聚结；且填料可以通过试验模拟确定成型参数，通过模拟计算的填料成型参数制成的聚结填料能更有利于增加油、水两相液滴碰撞聚结机率，稳定流态，提高效率。

6.本发明的兰炭废水多相流分离装置可以通过智能控制系统采用监测仪表以及辅助显示和控制设备，实现无人值守，数据远传至控制中心进行全自动控制。

7.经兰炭废水多相流分离装置后的废水能够保证水中含油指标要求，为进入下一道废水处理工艺及最终处理合格的水指标提供有效的支持。

附图说明

图1为本发明兰炭废水多相流分离装置的结构示意图；

图2为本发明兰炭废水多相流分离装置的超重力旋流预分离筒的结构示意图；

图3为本发明兰炭废水多相流分离装置的落液管结构示意图；

图4为本发明兰炭废水多相流分离装置的流型分布调整装置的结构示意图；

图5为本发明兰炭废水多相流分离装置的吸能器结构示意图；

图6为本发明兰炭废水多相流分离装置的一级除油斜板的结构示意图；

图7为本发明兰炭废水多相流分离装置的二级除油斜板的结构示意图；

图8为本发明兰炭废水多相流分离装置的一级聚结装置的结构示意图；

图9为本发明兰炭废水多相流分离装置的二级聚结装置的结构示意图；

图10为本发明兰炭废水多相流分离装置的隔板的结构示意图；

图11为本发明兰炭废水多相流分离装置的溢流堰板的结构示意图。

其中，1、进液口；2、超重力旋流预分离筒；3、落液管；4、流型分布调整装置；5、吸能器；6、第一排污泥口；7、一级除油斜板；8、隔板；9、一级聚结装置；10、二级聚结装置；11、二级除油斜板；12、安全阀；13、排气口；14、油水界面仪；15、取样口；16、水室液位计；17、溢流堰板；18、油室液位计；19、出油口；20、支座；21、排废水口；22、隔泥板；23、排重质油口；24、第二排污泥口；25、壳体；2-1、顶板；2-2、螺旋板；2-3、分离筒外壳；2-4、支撑管；4-1、挡液板；4-2、溢液板；5-1、吸能板；5-2支撑架；7-1、第一固定板；7-2棱板；9-1、第一填料架；9-2、第一填料；10-1、第二填料架；10-2、第二填料；11-1、第二固定板；11-2、齿条。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

为了解决传统兰炭废水处理工艺中直接将兰炭废水经沉淀池静止沉降后，将水中的煤焦油及固体悬浮物简单去除后直接作为熄焦水使用，影响兰炭品质；且沉淀池沉降的方法处理效率低，处理后水中煤焦油含量及固体悬浮物含量指标不稳定的问题，本实施例提供了一种兰炭废水多相流分离装置，该分离装置能有效将废水中的轻质油、重质油、和污泥分离出来，经兰炭废水多相流分离装置后的废水能够保证水中含油指标要求，为进入下一道废水处理工艺及最终处理合格的水指标提供有效的支持。

请参见图1，图1为本发明兰炭废水多相流分离装置的整体结构示意图，包括：壳体25、进液口1、超重力旋流预分离筒2、油水分离装置、油水聚结装置、油品存储室、出油口19和排污口，其中，进液口1与超重力旋流预分离筒2的一端固定连接；超重力旋流预分离筒2的另一端与壳体25固定连接，且与壳体25组成的腔体的前端连通。油水分离装置和油水聚结装置分别设置于腔体内，且与壳体25内壁固定连接；油品存储室设置在腔体的末端；出油口19开设在壳体25上，且与油品存储室连通。

请参见图2，图2为本发明超重力旋流预分离筒2的结构示意图；超重力旋流预分离筒2包括：顶板、螺旋板、分离筒外壳和支撑管；其中，顶板设置于分离筒外壳组成的腔体的顶端，且与分离筒外壳固定连接；螺旋板设置于分离筒外壳组成的腔体的内部，且螺旋围绕支撑管固定连接；支撑管的一端与顶板固定连接。由于螺旋板固定在支撑管上，且螺旋板与分离筒外壳之间有间隙，支撑管还与顶板固定，所以本发明的超重力旋流预分离筒2的螺旋装置可从分离筒中抽出，非常方便维修更换。本发明的超重力旋流预分离筒2，分离筒与壳体25采用螺栓固定连接，内部螺旋板组成流体流道，通过设计流道的形状及尺寸可以有效的增强油水各项离心力，从而将混合液中的油水相间充分的碰撞接触，提高油水相间分离的效率。本发明的超重力旋流预分离筒2，内部流道螺距为50～500mm，不同的螺距尺寸产生的离心力变化，导致效果不同。超重力旋流预分离筒2材质根据介质特性可以为金属或非金属。

本发明的兰炭废水多相流分离装置，还包括：落液管3、流型分布调整装置4和吸能器5，其中，落液管3的一端与壳体25内壁固定连接，且与超重力旋流预分离筒2连通；落液管3的另一端与流型分布调整装置4固定连接；流型分布调整装置4与壳体25内壁固定连接；吸能器5与壳体25内壁固定连接，且设置在流型分布调整装置4的下方。

请参见图3，图3为本发明兰炭废水多相流分离装置的落液管3结构示意图。落液管3与流型分布调整装置4通过焊接固定；落液管3对液体流向起到流体导向作用。材质根据介质特性为金属或非金属。

流型分布调整装置4包括溢液板4-2和挡液板4-1，其中，溢液板4-2垂直固定于落液管3的下端；挡液板4-1的一端与溢液板4-2垂直固定连接，挡液板的另一端向吸能器5固定处的壳体25延伸；溢液板上开设有一落液孔和多个溢流孔，落液管3内液体流经落液孔后落在吸能器5上后向上通过溢流孔流出。

请参见图4，图4为本发明兰炭废水多相流分离装置的流型分布调整装置4的结构示意图。流型分布调整装置4由挡液板4-1和溢液板4-2组成，其作用是将混合液体的状态调整，由紊流层向平流层过渡；同时可以在预分离室进行过滤泥沙，避免因泥砂导致填料堵塞。流型分布调整装置4整体焊接与设备主体内。本发明采用的流型分布调整装置4，可以将从超重力旋流预分离筒2流下的废水混合液落下流型分布调整装置4正下方的吸能器5上，与吸能器5碰撞分离，完成油水相间的初步分离；同时可以避免流体直接冲蚀壳体25破坏壳体25的防腐层；初步分离的油水相通过流型分布调整装置4上的多个溢液孔上涌至流型分布调整装置4的上层，将污泥和固体悬浮物阻挡在下层，完成泥沙和固体悬浮物的初步分离。

请参见图5，图5为本发明兰炭废水多相流分离装置的吸能器5结构示意图。吸能器5由吸能板5-1和支撑架5-2组成。支撑架5-2可采用制程角钢。支撑架的上端与吸能板固定连接，支撑架的下端与壳体25的内壁固定连接；吸能板和支撑架之间具有夹角，使吸能板5-1处于倾斜状态。此部件可以使落液管3中流下的液体进行碰撞分离，完成油水相间初步分离，同时可以避免流体直接冲蚀设备本体破坏防腐层。吸能器5与设备本体焊接连接。

本发明的兰炭废水多相流分离装置中，超重力旋流筒、导液管与液体流型自动调整装置的组合的使用，有利于降低油水乳状液界面膜强度，加快油水分离速度。超重力分离筒、流形调整装置及吸能器5的组合的使用，对兰炭废水具有活性水水洗破乳效果，改善了多相分离的水力条件，加快油、水，污泥和固体悬浮物分离速度。

油水分离装置包括一级除油斜板7和二级除油斜板11，其中，一级除油斜板7设置于落液管3和流型分布调整装置4的右侧，且与壳体25的内壁固定连接，以供经溢流孔流出的液体流经；二级除油斜板11设置于一级除油斜板7的右侧，且与壳体25的内壁固定连接，以供流经一级除油斜板7和油水聚结装置的液体流经。

请参见图6，图6为本发明兰炭废水多相流分离装置的一级除油斜板7的结构示意图。一级除油斜板7由第一固定板7-1和棱板7-2组成。一级除油斜板7的作用是将预分离后的油水相间通过此板后，油水各相根据密度产生的重力不同，通过棱板时会增强油水相间分离效率。本发明一级除油斜板7的斜板高度为0.1～2m，倾斜角度为50～75°。不同的角度会影响油水相间产生的重力不同，直接影响分离效果。一级除油斜板7材质为金属，整体焊接在罐体内。

请参见图7，图7为本发明兰炭废水多相流分离装置的二级除油斜板11的结构示意图。二级除油斜板11由第二固定板11-1和齿条11-2组成。齿条11-2可以为锯型，也可以为其它形状。二级除油斜板11的作用是将经一级除油后油水相间还有乳化的油水通过锯齿条后可以破坏油水乳化液表面张力，而后根据油水各相根据密度产生的重力不同，进一步提高油水相间分离效率。本发明二级除油斜板11的斜板高度为0.1～2m，倾斜角度为45～80°。二级除油斜板11材质为金属，整体焊接在罐体内。

油水聚结装置包括一级聚结装置9和二级聚结装置10，其中，一级聚结装置9和二级聚结装置10依次设置于一级除油斜板7和二级除油斜板11之间，且分别与壳体25垂直固定，以供流经一级除油斜板7的液体流经。

请参见图8，图8为本发明兰炭废水多相流分离装置的一级聚结装置9的结构示意图。一级聚结装置9有第一填料架9-1和第一填料9-2组成，第一填料架和第一填料全部采用不锈钢材质，第一填料可以是经试验模拟确定成型参数，采用不锈钢板经过折弯、压型制成，聚结装置与设备本体螺栓连接可拆卸，方便检修，其作用是可以将油水相间的初级乳化液进行破乳、聚结。本发明一级聚结装置9的填料厚度：0.3～4m，除油率为90～95％，孔隙率为70～85％。

请参见图9，图9为本发明兰炭废水多相流分离装置的二级聚结装置10的结构示意图。二级聚结装置10有第二填料架10-1和第二填料10-2组成，第二填料架和第二填料全部采用不锈钢材质，第二填料也是经试验模拟确定成型参数，采用不锈钢板经过折弯、压型制成，聚结装置与设备本体螺栓连接可拆卸，方便检修，其作用是将一级聚结后的油水相间剩余乳化液进行破乳、聚结。其成型参数与一级不同。本发明二级聚结装置10的填料厚度为0.3～4m，除油率为95～99％，孔隙率为85～90％。

请参见图10，图10为本发明兰炭废水多相流分离装置的隔板8的结构示意图。隔板8设置在一级除油斜板7和一级聚结装置9之间，隔板8与壳体25的内壁垂直固定，用于减少进入一级聚结装置9的油泥及固定悬浮物。

本发明兰炭废水多相流分离装置的腔体出油口19的一端设置有一溢流堰板17，溢流堰板17与壳体25的内壁垂直固定，且仅溢流堰板17的上端与壳体25之间有缝隙，以供上层油品从腔体流入油品存储室。

请参见图11，图11为本发明兰炭废水多相流分离装置的溢流堰板17的结构示意图。溢流堰板17材质为金属，部件与设备本体焊接，起到引导油层顶端的油进入油室的作用。

本发明的排污口包括排污泥口、排重质油口23和排废水口21，均设置于壳体25的底部，分别供分离出的污泥、重质油和废水排出。其中排污泥口有两个，分别是位于吸能器5旁的第一排污泥口6，以及位于隔板8和隔泥板22之间的多个第二排污泥口24。排重质油口设置在隔泥板22前的壳体25底部，排废水口设置在隔泥板22后的壳体25底部。出油口19设置在溢流堰板17后油品存储室的底部。

此外，本发明的兰炭废水多相流分离装置的壳体25的顶部还设置有安全阀12、排气口13、油水界面仪14、取样口15、水室液位计16和油室液位计18；其中水室液位计16设置在溢流堰板17前的壳体25上，油室液位计18设置在溢流堰板17后的壳体25上。

本发明的兰炭废水多相流分离装置还包括底座20，底座20有两个，壳体25通过底座20将整个装置固定在地面上或其它固定物上。

本发明的兰炭废水多相流分离装置的工作过程为：

兰炭废水经进液口1进入超重力旋流预分离筒2，通过内部设定的旋流流道进行气液分离，混合液经落液管3、吸能器5后进行缓存，混合液通过流型分布调整装置4，将混合液流态调整后经一级除油斜板7进行油水相间初步分离，部分油泥及固体悬浮物被隔板8挡留在预分离室，油泥及固体悬浮物通过排污口6外排。混合液经一级除油斜板7后进入一级聚结装置9，在一级聚结装置中可以将粒径小于80微米的油、水液滴进行相间破乳聚结，根据油、水分子表面张力的不同，进行同相聚结，完成油水初步聚结分离，随后油水混合液进入二级聚结装置10，在二级聚结装置10中可以进一步加快相间粒径大于80微米小于100微米的油、水分子液滴的聚结，从而可以根据油水密度差产生的相间分离，油水液滴分聚结后通过二级除油斜板11进行相间的分离，处理后合格油通过溢流堰板17溢流至油品存储室，根据油室液位计18监测液位并通过油出口19排出；合格废水经过隔泥板22进入废水存储区，通过废水出口21排出，平流段重质油通过排液口23排出。平流段污泥通过排污口24排出。平流段液位分别通过水室液位计16监测液位高度，油水界面仪14监测相间界面位置，同时可以采用取样口15检测相间界面位置。装置气相采用安装安全阀12进行系统保护同时气相从排气口13排出。

以上各部件在实际应用中，均采用匹配的智能化仪表，可以将各数据进行就地或远程传输，装置配套智能控制柜。控制柜集成plc、上位机及传感器等，可以实时监测装置的运行情况。

本发明的兰炭废水多相流高效分离装置，主要是将兰炭废水中的轻质煤焦油、重质煤焦油、废水、污泥及固体悬浮物进行分离收集。兰炭废水多相流高效分离装置是采用高效旋流分离技术，通过内部流道、聚结元件及结构形式提高分离速度，减少沉降时间，为废水处理后段工艺提供合格连续稳定水质。

本发明的兰炭废水多相流高效分离装置作为兰炭废水处理“缓冲预处理+高效多相流分离+混絮凝处理+双介质过滤”的工艺流程中核心装置，经过本发明的兰炭废水多相流高效分离装置后的废水满足指标要求，为最终处理合格的水指标具有非常重要的作用。最终工艺处理的兰炭废水含油含量≤500mg/l，悬浮物含量≤20mg/l，对兰炭废水的资源化综合治理提供了新的预处理工艺技术，为兰炭行业绿色循环发展奠定基础。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。