一种含油污水曝气装置的制作方法

本发明涉及含油污水处理设备，具体为一种含油污水曝气装置。

背景技术：

1、污泥生物淋滤深度脱水处理工艺主要处理经浓缩池浓缩后的生化污泥，污泥具有浓度高(含水率95.0-98.5％)、厌氧发臭等特点。但生物淋滤过程中污泥需好氧曝气，泥水流化要求高、系统ph呈酸性等条件，以上常规曝气搅拌对生物淋滤污泥并不适用，因此，研究一种满足生物淋滤污泥供氧和搅拌双重作用的曝气装置具有一定的必要性。石油石化行业产生的含油污泥还具有高粘性和含油量高的特点。含油污泥的生物处理工艺仅适用于含油量低于5％的含油污泥，难以有效处理含油量较高的污泥，且处置的时间周期较长。含油污水及污泥的处理也成为困扰石油石化行业的一大难题。因此，急需开发一种经济、环保无害化，且能够高效处置高含油污水污泥的方法。

2、现有中国公开实用新型授权专利，专利名称：一种污泥生物淋滤专用曝气装置，公开号：cn209507726u。该专利所示装置包括竖直布置且轴向贯通的筒体、与筒体内侧下部连通以对筒体输入外部气流的进气管道、安装在筒体内侧中部以初步混合气液的旋转流发生器以及设置在筒体内侧上部以充分混合气液的剪切室；旋转流发生器包括与筒体同轴布置的固定杆以及沿固定杆轴线方向螺旋状布置在固定杆外壁以及筒体内壁上的若干叶片；剪切室由若干固定在筒体内壁的圆锥状的剪切锥组成。但该现有技术，虽能够达到强力造流(旋转流)的效果，并具有良好的搅拌作用，使空气与污水充分混合，改善了水、气混合条件，避免池底污泥沉积，提高污泥生物淋滤效果，但这种旋转气流，脉动性能较差，缺乏脉动流所能产生的独有特性，射流边界区域存在推动性能较差和服务面积较小、氧的转化效率不高、溶氧效率不高，亦即其存在充氧能力不够理想，更重要的是，污泥中的泥沙，在高速气流裹挟作用下，会对筒体上部固定设置的剪切室圆锥状的剪切锥造成很大的磨损作用，剪切锥的尖端状锥部将很快就会被磨钝，甚至会被砂石颗粒高速冲击而弯折，使用寿命不长。亦即其剪切锥存在泥沙磨损部件关键部位的关键问题。此类曝气装置，内部配件的耐冲蚀性能，是必须要关注解决的关键问题。而且，该专利其剪切锥加工工艺复杂，制造成本较高，剪切锥固定安装，剪切锥作为易损件，其拆卸维护很不方便。此外，该专利装置，仅通过对进气管道的压力、流量及流速进行调节，来控制整个装置的工作，装置底部产生负压，污泥被吸入，其气、水混合比例和剪切力度，以及其产生的循环流流态，不方便调节，导致存在死区或短流现象的发生。

3、现有中国公开发明授权专利，专利名称：射流曝气反应器，公开号：cn1233573c。该专利射流曝气反应器涉及工业废水或城市生活污水处理装置。其包括依次安装在同一中心线上的喷嘴、上喷嘴体、自激振荡混合腔体、下喷嘴体和短管、吸气管安装在上喷嘴体上并与上喷嘴体内的吸气室相通，喷嘴内的通孔、上喷嘴体内的吸气室、自激振荡混合腔体内的自激振荡混合腔、下喷嘴体和短管相通。本发明能使水、气在自激振荡混合腔内充分混合，并使来流的连续水、气两相流转变为脉冲水、气两相流，且出流压力的幅值比来流高15-30％，不仅大大地改善了水、气混合条件，氧的转化效率高，增强了需氧水体的紊动，提高了对流扩散能力，增大了曝气反应器的服务面积，增强水、气分离。但该专利中，其重要的自激振荡腔室尺寸固定，不具有灵活调节功能，当现场工艺参数发生变化，超出其合理的运行匹配参数时，需要对整个流程参数重新进行配置，其腔室形状及大小不能做出相应的改变，从而导致脉冲效果大大减弱，因此使用不方便。

4、现有中国公开实用新型授权专利，专利名称：一种脉冲射流曝气器，公开号：cn200949072y。该现有技术所示的脉冲射流曝气器有同轴安装的进水管、吸气腔、振荡腔及尾管结构，其进气管安装在吸气腔上方，振荡腔为多级振荡腔，由于采用了多级振荡腔，空气和水经多级振荡，混合更充分，空气中的氧能更多地溶入水中，从而增强了曝气效果。该专利同样存在其重要的自激振荡腔室尺寸固定、不具有灵活调节的功能缺陷。亦即此种结构的振荡发生器的振荡腔腔长为一定值，当工作压力或上、出口喷嘴孔径改变时，振动腔腔长不能做出相应的改变，从而导致脉冲效果大大减弱。

5、现有中国公开发明授权专利，专利名称：利用垂直流处理生活污水的方法及装置，公开号：cn107176768b。该现有技术公开了一种利用垂直流处理生活污水的方法及装置，其在缺氧反应池底部设置波轮导流装置，在进水水流的冲击下，波轮导流装置旋转，带动污水与填料混合，并形成旋转及垂直上升流，附着有生物膜的缺氧悬浮生物填料与水流循环运动，缺氧反应池内无死角，流场分布较为理想，反应池容积利用率高，且反应池不设置搅拌器，无能耗，填料寿命长；通过特殊的导水管结构，使水流在好氧反应池内形成水平方向的旋转流及垂直方向的上升(或下降)流，附着有生物膜的好氧悬浮生物填料与水流循环运动，好氧反应池内无死角，形成较为理想的流场分布，形成垂直混合流，可完全避免反应器底部污泥淤积，极大提高反应效率和反应器容积利用率。但该专利装置结构设计及装配工序复杂，投资大，设备运行维护难度大、成本高。

6、现有中国公开实用新型授权专利，专利名称：射流布水器，公开号：cn2741975y。该现有技术所示射流布水器包括喉管，喉管的前端连接有喇叭形扩大管，喉管的后端连接有喇叭形负压管，负压管中插设有原水喷射管，原水喷射管与原水管连接。该专利装置的特点与效果是，不易堵塞，原水与活性污泥高效接触，混合均匀，压差使泥层形成流动状态，减少死角，结构简单，制造方便。该专利装置，虽然原水在喷射管中能够形成高速流束，使负压管形成负压，由此负压吸入射流布水器负压管四周的活性颗粒污泥和厌氧水，混合后的原水与活性颗粒污泥和厌氧水喷入喉管中，进行相互间高效地接触，以进行生化反应，但原水形成的高速流束，这种高速流束既不旋转，也不脉动，亦即同样存在上述的射流缺乏脉动的问题。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种含油污水曝气装置，解决了上述背景技术中提出的问题。

3、(二)技术方案

4、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种含油污水曝气装置，其安装在流体介质排放管路的末端，包括脉动流发生器、外套管、尾管、波纹管及高频振动发生器；所述外套管的一端与脉动流发生器的介质流出端外侧壁固定安装，所述外套管的中部侧壁上开设有至少两个进流孔，所述尾管设置在外套管另一端，所述波纹管安装在尾管的介质流出端，所述高频振动发生器安装在波纹管的介质流出端；脉动流发生器、外套管、尾管、波纹管内部构成相互连通且用于流体介质流动的主流道；

5、所述高频振动发生器由筒体、支撑板及多个中空的细管构成，所述支撑板的外侧边沿与筒体的内侧壁固定连接，各个细管贯穿支撑板，且各个细管与支撑板固定连接；所述波纹管具有柔韧性；

6、主流道内流动的流体介质经过波纹管时，冲击碰撞波纹管及高频振动发生器，流体介质在波纹管靠近高频振动发生器的一端发生横向晃动及纵向窜动，波纹管的各个波纹节之间的流体介质发生涡流振荡，流体介质在涡流振荡下混匀及振荡剪切。

7、可选的，所述脉动流发生器的流出端管口直经小于流入端管口直经，所述脉动流发生器的流出端固定连接有液流嘴，所述液流嘴的外侧壁呈向中轴处逐渐收拢的倾斜状，且液流嘴靠近外套管的进流孔处；流体介质在主流道内流动，主流道内部压强降低，位于外套管外部的介质受压力影响经进流孔进入主流道，外套管的进流孔与液流嘴形成剪切缝隙，介质经剪切缝隙时形成压力式剪切流。

8、可选的，各个所述细管环形阵列设置在支撑板上，且各个细管的长度由支撑板边沿至中心逐渐变短，所述筒体的流出端管沿呈向外扩张的喇叭状；环形阵列布置在支撑板上的多个细管由于在射流时对流体介质卷吸作用形成环形低压区；主流道内流体介质在环形低压区与不同长度细管之间流量差异的影响下形成涡流。

9、可选的，所述脉动流发生器的内侧壁上固定连接有三角架，所述三角架的中部沿轴向固定连接有中心支撑管，所述中心支撑管上端外侧壁转动连接有旋转叶片，主流道内流体介质推动旋转叶片绕中心支撑管旋转，旋转叶片旋转拍击流体介质，使流体介质在主流道内旋转流动。

10、可选的，所述脉动流发生器的中部内侧壁呈向主流道中心逐渐收缩的环形凸起状，所述脉动流发生器的内腔中且位于环形凸起上方形成第一流道，第一流道的流入端孔径大于流出端孔径，所述脉动流发生器的内腔中且位于环形凸起下方形成自激振荡腔，自激振荡腔的腔经大于第一流道流出端孔径；流体介质经第一流道后射流进入自激振荡腔，流体介质在自激振荡腔因空间扩大膨胀，流体介质分散成多个流束，各个流束在自激振荡腔内振动激荡形成脉动流。

11、可选的，所述脉动流发生器内侧壁上固定连接有锥形碰撞壁，所述锥形碰撞壁的中部开设有第一液流孔，所述锥形碰撞壁的尖端朝向流体介质来流方向，所述锥形碰撞壁将脉动流发生器的内腔分隔成两个自激振荡腔。

12、(三)有益效果

13、本发明提供了一种含油污水曝气装置，具备以下有益效果：

14、(1)本发明所示装置整个管状筒体轴向贯通，流体介质流经脉动流发生器后高速螺旋式往下喷射；外套管侧壁上开设有多个进流孔，进流孔大小根据实际进行调整，保证了整个曝气装置能够稳定可靠地运行。流体介质在主流道内流动，主流道内部流体介质流速快，致使主流道内部压强低，位于外套管外部的介质受压力影响经进流孔进入主流道，外套管的进流孔与液流嘴形成剪切缝隙，介质在剪切缝隙中流动，也即介质在断面上存在速度梯度，介质之间相互受到横向剪切力的作用，介质经剪切缝隙时形成压力式剪切流，含油污水经剪切作用后，会使油水界面膜强度削弱，为液滴的聚并创造了条件。因此本发明高频振动剪切利于油、水乳化液中油、水的分离，利于原油脱水，极大地强化了油水分离效果。

15、(2)通过脉动流发生器的设置，使流体介质沿主流道高效旋转，含油污水搅拌效果好，剪切作用好，使流体介质一直处于旋转脉动的态势，亦即流体介质具有旋转脉动效果，脉动流在强化传热传质方面具有高效作用，利用脉动流的脉动特性来增大边界区域的推动性和增大服务面积。下部波纹管的设置，大大改善了射流的紊动特性，有效提升空气与污水的对流扩散能力，增大了本技术所示曝气装置的服务面积，大大改善水、气混合条件，空气流通过自激振荡腔的振荡，溶氧效率高，增强了需氧水体的紊动，产生的气泡数量多、直径小，气泡聚并现象大大减少，进而提升溶氧曝气效率并增强油、水分离效果。本技术所示一种含油污水曝气装置可用于气浮溶氧装置上。

16、(3)本发明装置能够利用脉动的气流传热传质效率高的特点，大大地改善了水、空气混合条件，使得水和空气能够充分混合，提高了溶氧效率，同时带动流体产生旋转流动并叠加高频振动剪切作用，因此可应用于现有的四相分离器设备。利于油气田产出液的油水分离。利用其产生的旋转流作用利于泥沙的沉降排出；利用其剪切振动可使分散相液滴界面膜强度降低，促进了液滴的聚合，能有效提高油水乳化液的分离效率。

17、(4)油气田产出液中油水乳化液极难分离，通常采用加入破乳剂方法，成本高且污染环境，现有的工艺尤其是电脱水方法，设备投资大、能耗高、运行维护工作繁琐。本发明装置的优点是，无需额外的用电设备，仅依靠流体介质的动量，通过高频振动剪切组件使得装置产生高频振动剪切效果，将本发明装置介入现有的油水分离设备工艺流程中，旋转流和高频振动剪切，可望能够降低运行成本，解决设备投入多、体积庞大、结构复杂、安装通用性不强、运行维护难度大、能耗高等问题。

18、(5)本装置通过特殊的导水管结构，使水流在反应池/曝气池内形成水平方向的旋转流及垂直方向的上升(或下降)流，这使得较大范围的水流能够产生循环运动，增大速度梯度，降低机械搅拌能耗，有效减少设备投入和运行费用。

19、(6)本发明所示一种含油污水曝气装置，脉动流发生器、外套管、尾管之间可以采用螺纹连接方式进行固定安装，易冲蚀受损的配件成本低，安装、拆卸及更换方便快捷，因而具有综合优势。本装置可以包括但不限于射流曝气、鼓风曝气、强力造流曝气等曝气方式，应用场景适用性广。

20、(7)本发明曝气装置可采用吊装形式安装于池内，安装方便，有利于工作人员检查和维护。污水可以自上而下或自下而上地流动，使得在这个过程中，空气与污水可以逆向或者同向地接触，增大介质接触面积；本装置在缺氧池使用可增加气体搅拌，减少机械搅拌机的投入，降低了运行能耗，降低建设成本。

21、(8)与现有技术相比，本装置不但能够强力造流，而且所产生的旋转流还具有脉动特性，亦即旋转流叠加脉动流，产生高频振动剪切效果，使生物淋滤污泥(指含水率95.0-98.5％的泥水混合物，且泥水混合物中含有油)能够达到最佳的混合状态，增强氧利用率，加速油水的分离。相较于现有技术，装置结构简单，运行可靠。具有一定韧性的波纹管强化了流体介质的动能转换，可实现的振动频率和冲击动量范围大，动能转换效率高，能耗小，压力损失小，制造成本低，特别适用于含油污水处理工艺，亦适用于含油污泥生物淋滤曝气处理工艺。