公布日：2024.06.21
申請(qǐng)日：2024.01.30
分類號(hào)：C02F1/40(2023.01)I;C02F1/48(2023.01)I;C02F101/32(2006.01)N
摘要
本文提出了一種電磁復(fù)合場高效處理含油污水的工藝設(shè)備，采用了多區(qū)段變頻電場布置；電、磁場、流場驅(qū)動(dòng)相結(jié)合的含油污水脫除的創(chuàng)新技術(shù)，可有效回收含乳化油污水的微量油成分；多場驅(qū)動(dòng)可有效提高含油污水處理效果，尤其對(duì)O/W的乳化液。通過電泳、震蕩聚結(jié)、電磁驅(qū)動(dòng)提高自動(dòng)上浮聚結(jié)的強(qiáng)度和能力，極大地減少反應(yīng)時(shí)間；該工藝和系統(tǒng)設(shè)備提高了含油污水收油效率，降低了環(huán)境污染與環(huán)境治理成本，同時(shí)提高了經(jīng)濟(jì)效益；屬于能源環(huán)保裝備與石化環(huán)保等領(lǐng)域。
權(quán)利要求書
1.一種電磁復(fù)合場高效處理含油污水的工藝設(shè)備，設(shè)備的主體為豎向的反應(yīng)罐體，反應(yīng)罐體的內(nèi)部設(shè)有高低頻電磁反應(yīng)組件，其特征在于，所述的高低頻電磁反應(yīng)組件包括高頻反應(yīng)器和低頻反應(yīng)器，所述的高頻反應(yīng)器和低頻反應(yīng)器橫向中線對(duì)稱的設(shè)在反應(yīng)罐體的內(nèi)部上下兩端，高頻反應(yīng)器設(shè)在反應(yīng)罐體的內(nèi)側(cè)下部，低頻反應(yīng)器設(shè)在反應(yīng)罐體的內(nèi)側(cè)上部，高頻反應(yīng)器和低頻反應(yīng)器之間設(shè)有中部水力分布器，所述的低頻反應(yīng)器的底部設(shè)有底部水力分布器，所述的底部水力分布器的下方設(shè)有水力均分布管，所述的高頻反應(yīng)器和低頻反應(yīng)器的反應(yīng)罐體外側(cè)設(shè)有電磁發(fā)生裝置，所述的高頻反應(yīng)器的左側(cè)外部設(shè)有S極磁場發(fā)生裝置，高頻反應(yīng)器的右側(cè)外部設(shè)有N極磁場發(fā)生裝置，所述的低頻反應(yīng)器的左側(cè)外部設(shè)有N極磁場發(fā)生裝置，低頻反應(yīng)器的右側(cè)外部設(shè)有S極磁場發(fā)生裝置，所述的高頻反應(yīng)器和低頻反應(yīng)器均豎向垂直的設(shè)有若干中心電極桿，高頻反應(yīng)器的中心電極桿與低頻反應(yīng)器的中心電極桿相互豎向的交錯(cuò)設(shè)置，所述的中心電極桿的內(nèi)側(cè)設(shè)有若干中心電極，所述的中心電極的外側(cè)設(shè)有六邊形的對(duì)電極，中心電極與對(duì)電極之間設(shè)有電極間隙，中心電極通過六邊形的對(duì)電極與相鄰的中心電極相互等距交錯(cuò)式的設(shè)置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電磁復(fù)合場高效處理含油污水的工藝設(shè)備，其特征在于，所述的反應(yīng)罐體的形狀為豎向的圓球端部罐體，反應(yīng)罐體的頂端中心設(shè)有排氣閥組，反應(yīng)罐體的底端中心設(shè)有排污閥組，反應(yīng)罐體的上端內(nèi)側(cè)設(shè)有油層，所述的油層下方設(shè)有水層，油層的外側(cè)橫向貫穿的設(shè)有排油閥組，所述的水層上部外側(cè)橫向貫穿的設(shè)有排水閥組，水層的下方設(shè)有高低頻電磁反應(yīng)組件,所述的高低頻電磁反應(yīng)組件的底部與排污閥組的上方之間設(shè)有給水泵閥組件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電磁復(fù)合場高效處理含油污水的工藝設(shè)備，其特征在于，所述的電磁發(fā)生器為外置懸浮式電磁發(fā)生器，電磁發(fā)生器包括N極磁場發(fā)生裝置和S極磁場發(fā)生裝置，電磁發(fā)生器環(huán)形外包式的設(shè)在反應(yīng)罐體的外側(cè)，電磁發(fā)生器均朝向反應(yīng)罐體的內(nèi)部，電磁發(fā)生器相鄰的端部之間設(shè)有外部電磁消除隔斷。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電磁復(fù)合場高效處理含油污水的工藝設(shè)備，其特征在于，所述的中心電極包括導(dǎo)電芯、導(dǎo)電防腐層和絕緣層，所述的導(dǎo)電芯的形狀為圓柱型，導(dǎo)電芯的環(huán)形外側(cè)外包式的設(shè)有導(dǎo)電防腐層，所述的導(dǎo)電防腐層的形狀為圓筒形，導(dǎo)電防腐層的外側(cè)外包式的設(shè)有絕緣層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電磁復(fù)合場高效處理含油污水的工藝設(shè)備，其特征在于，所述的中心電極桿通過排列支架豎直排列支撐，排列支架包括橫向梁架和縱向梁架，所述的橫向梁架和縱向梁架之間設(shè)有若干中心電極桿，所述的橫向梁架矩形框架式的相互對(duì)稱平行的設(shè)在四角處，橫向梁架包括電極頂部橫架和電極底部橫架，所述的電極頂部橫架和電極底部橫架之間設(shè)有若干縱向梁架，若干的所述縱向梁架相互等距平行的設(shè)置，縱向梁架表面貫穿式的設(shè)有若干縱梁插孔，若干的所述縱梁插孔相互等距共線的設(shè)在縱向梁架表面，縱梁插孔的內(nèi)側(cè)設(shè)有中心電極桿，所述的相鄰的縱向梁架的縱梁插孔相互縱向等距交錯(cuò)設(shè)置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種電磁復(fù)合場高效處理含油污水的工藝設(shè)備，其特征在于，所述的縱梁插孔均設(shè)在相鄰的兩個(gè)縱梁插孔之間，縱梁插孔與相鄰的一側(cè)兩個(gè)縱梁插孔圓心組成的夾角為a，縱梁插孔與左右相鄰的兩側(cè)同一橫線的縱梁插孔圓心組成的夾角為b，所述的a的角度范圍是60-150°，所述的b的角度范圍是30-150°。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電磁復(fù)合場高效處理含油污水的工藝設(shè)備，其特征在于，所述的高頻反應(yīng)器和低頻反應(yīng)器內(nèi)側(cè)的中心電極桿之間的空隙為電磁反應(yīng)腔，所述的電磁反應(yīng)腔內(nèi)部設(shè)有含油污水，所述的含油污水通過濾網(wǎng)進(jìn)入反應(yīng)罐體內(nèi)部。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電磁復(fù)合場高效處理含油污水的工藝設(shè)備，其特征在于，所述的高頻反應(yīng)器的參數(shù)為；電場強(qiáng)度：200-1000V/cm，電場頻率：100-1000Hz，占空比：30-100％，正負(fù)極輸出占比：50-100％(正向脈沖與總脈沖區(qū)間的比值)，磁場強(qiáng)度：0-2T，截面流速：0.01-0.5m/min，中心電極間距(cm)：0-20cm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電磁復(fù)合場高效處理含油污水的工藝設(shè)備，其特征在于，所述的低頻反應(yīng)器的參數(shù)為；電場強(qiáng)度：500-2000V/cm，電場頻率：0-200Hz，占空比：30-90％，正負(fù)極輸出占比：50-100％(正向脈沖與總脈沖區(qū)間的比值)，磁場強(qiáng)度：1-2T，截面流速：0.01-0.5m/min，中心電極間距(cm)：5-50cm。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本文提出了一種電磁復(fù)合場高效處理含油污水的工藝設(shè)備，設(shè)備的主體為豎向的反應(yīng)罐體，反應(yīng)罐體的內(nèi)部設(shè)有高低頻電磁反應(yīng)組件，所述的高低頻電磁反應(yīng)組件包括高頻反應(yīng)器和低頻反應(yīng)器，所述的高頻反應(yīng)器和低頻反應(yīng)器橫向中線對(duì)稱的設(shè)在反應(yīng)罐體的內(nèi)部上下兩端，高頻反應(yīng)器設(shè)在反應(yīng)罐體的內(nèi)側(cè)下部，低頻反應(yīng)器設(shè)在反應(yīng)罐體的內(nèi)側(cè)上部，高頻反應(yīng)器和低頻反應(yīng)器之間設(shè)有中部水力分布器，所述的低頻反應(yīng)器的底部設(shè)有底部水力分布器，所述的底部水力分布器的下方設(shè)有水力均分布管，所述的高頻反應(yīng)器和低頻反應(yīng)器的反應(yīng)罐體外側(cè)設(shè)有電磁發(fā)生裝置，所述的高頻反應(yīng)器的左側(cè)外部設(shè)有S極磁場發(fā)生裝置，高頻反應(yīng)器的右側(cè)外部設(shè)有N極磁場發(fā)生裝置，所述的低頻反應(yīng)器的左側(cè)外部設(shè)有N極磁場發(fā)生裝置，低頻反應(yīng)器的右側(cè)外部設(shè)有S極磁場發(fā)生裝置，所述的高頻反應(yīng)器和低頻反應(yīng)器均豎向垂直的設(shè)有若干中心電極桿，高頻反應(yīng)器的中心電極桿與低頻反應(yīng)器的中心電極桿相互豎向的交錯(cuò)設(shè)置，所述的中心電極桿的內(nèi)側(cè)設(shè)有若干中心電極，所述的中心電極的外側(cè)設(shè)有六邊形的對(duì)電極，中心電極與對(duì)電極之間設(shè)有電極間隙，中心電極通過六邊形的對(duì)電極與相鄰的中心電極相互等距交錯(cuò)式的設(shè)置，采用了多區(qū)段變頻電場布置；電、磁場、流場驅(qū)動(dòng)相結(jié)合的含油污水脫除的創(chuàng)新技術(shù)，可有效回收含乳化油污水的微量油成分；多場驅(qū)動(dòng)可有效提高含油污水處理效果，尤其對(duì)O/W的乳化液。通過電泳、震蕩聚結(jié)、電磁驅(qū)動(dòng)提高自動(dòng)上浮聚結(jié)的強(qiáng)度和能力，極大地減少反應(yīng)時(shí)間；該工藝和系統(tǒng)設(shè)備提高了含油污水收油效率，降低了環(huán)境污染與環(huán)境治理成本，同時(shí)提高了經(jīng)濟(jì)效益；屬于能源環(huán)保裝備與石化環(huán)保等領(lǐng)域。
反應(yīng)罐體的形狀為豎向的圓球端部罐體，反應(yīng)罐體的頂端中心設(shè)有排氣閥組，反應(yīng)罐體的底端中心設(shè)有排污閥組，反應(yīng)罐體的上端內(nèi)側(cè)設(shè)有油層，所述的油層下方設(shè)有水層，油層的外側(cè)橫向貫穿的設(shè)有排油閥組，所述的水層上部外側(cè)橫向貫穿的設(shè)有排水閥組，水層的下方設(shè)有高低頻電磁反應(yīng)組件,所述的高低頻電磁反應(yīng)組件的底部與排污閥組的上方之間設(shè)有給水泵閥組件，本裝備可單獨(dú)或協(xié)同使用，占地面積小，處理量大、處理效率高、運(yùn)行能耗低，環(huán)境適應(yīng)性與系統(tǒng)兼容性好的優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于不同復(fù)雜工況和外部環(huán)境下，撬裝安裝方便，安裝成本低
電磁發(fā)生器為外置懸浮式電磁發(fā)生器，電磁發(fā)生器包括N極磁場發(fā)生裝置和S極磁場發(fā)生裝置，電磁發(fā)生器環(huán)形外包式的設(shè)在反應(yīng)罐體的外側(cè)，電磁發(fā)生器均朝向反應(yīng)罐體的內(nèi)部，電磁發(fā)生器相鄰的端部之間設(shè)有外部電磁消除隔斷，采用多區(qū)段變頻電場，多區(qū)段磁場、反應(yīng)器流場的耦合設(shè)置，油滴受到電場驅(qū)動(dòng)與磁場洛倫茲力驅(qū)動(dòng)，使得流體獲得渦流電泳與震蕩聚結(jié)的能力；同時(shí)由于油滴與水之間所含電荷性質(zhì)和數(shù)量區(qū)別較大，在電、磁驅(qū)動(dòng)力協(xié)同作用下獲得的加速度不同，此時(shí)油滴會(huì)增加碰撞幾率而結(jié)合成為大油滴上浮，有效降低橫向擴(kuò)散與返渾階段時(shí)間，快速形成分層，進(jìn)而獲得更高的O/W分離效果。
中心電極包括導(dǎo)電芯、導(dǎo)電防腐層和絕緣層，所述的導(dǎo)電芯的形狀為圓柱型，導(dǎo)電芯的環(huán)形外側(cè)外包式的設(shè)有導(dǎo)電防腐層，所述的導(dǎo)電防腐層的形狀為圓筒形，導(dǎo)電防腐層的外側(cè)外包式的設(shè)有絕緣層，中心電極桿通過排列支架豎直排列支撐，排列支架包括橫向梁架和縱向梁架，所述的橫向梁架和縱向梁架之間設(shè)有若干中心電極桿，所述的橫向梁架矩形框架式的相互對(duì)稱平行的設(shè)在四角處，橫向梁架包括電極頂部橫架和電極底部橫架，所述的電極頂部橫架和電極底部橫架之間設(shè)有若干縱向梁架，若干的所述縱向梁架相互等距平行的設(shè)置，縱向梁架表面貫穿式的設(shè)有若干縱梁插孔，若干的所述縱梁插孔相互等距共線的設(shè)在縱向梁架表面，縱梁插孔的內(nèi)側(cè)設(shè)有中心電極桿，所述的相鄰的縱向梁架的縱梁插孔相互縱向等距交錯(cuò)設(shè)置，采用特殊的電極材料形式與布置形式，減少了內(nèi)件的安裝難度；同時(shí)可有效減少無效電流的發(fā)生，降低系統(tǒng)能耗與有害副產(chǎn)物的產(chǎn)生，同時(shí)使得電極材料在氣、液、熱等工況條件下具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、抗氧化能力、良好的導(dǎo)電能力；可顯著降低電流釋放，提高電壓強(qiáng)度，場強(qiáng)強(qiáng)度分布均勻，縱梁插孔均設(shè)在相鄰的兩個(gè)縱梁插孔之間，縱梁插孔與相鄰的一側(cè)兩個(gè)縱梁插孔圓心組成的夾角為a，縱梁插孔與左右相鄰的兩側(cè)同一橫線的縱梁插孔圓心組成的夾角為b，所述的a的角度范圍是60-150°，所述的b的角度范圍是30-150°，電破乳過程中，當(dāng)電壓過高時(shí)乳液電流增大、發(fā)熱嚴(yán)重，且可能發(fā)生電解和極板短路的現(xiàn)象；本電極材料與特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可極大的提高放電電壓，減少電流的輸出，可有效避免該現(xiàn)象的發(fā)生。
高頻反應(yīng)器和低頻反應(yīng)器內(nèi)側(cè)的中心電極桿之間的空隙為電磁反應(yīng)腔，所述的電磁反應(yīng)腔內(nèi)部設(shè)有含油污水，所述的含油污水通過濾網(wǎng)進(jìn)入反應(yīng)罐體內(nèi)部，含O/W的污水經(jīng)過過濾后進(jìn)入反應(yīng)器，過濾目數(shù)為100-300目，用以去除較大的固體顆粒物。
高頻反應(yīng)器的參數(shù)為；電場強(qiáng)度：200-1000V/cm，電場頻率：100-1000Hz，占空比：30-100％，正負(fù)極輸出占比：50-100％(正向脈沖與總脈沖區(qū)間的比值)，磁場強(qiáng)度：0-2T，截面流速：0.01-0.5m/min，中心電極間距(cm)：0-20cm，低頻反應(yīng)器的參數(shù)為；電場強(qiáng)度：500-2000V/cm，電場頻率：0-200Hz，占空比：30-90％，正負(fù)極輸出占比：50-100％(正向脈沖與總脈沖區(qū)間的比值)，磁場強(qiáng)度：1-2T，截面流速：0.01-0.5m/min，中心電極間距(cm)：5-50cm。
有益效果：
(1)本發(fā)明提供了一種電、磁復(fù)合場高效破乳工藝方法及其系統(tǒng)裝備，應(yīng)用于乳化油污水的油水的分離，尤其對(duì)采油工業(yè)、煉化行業(yè)的O/W體系有極佳的分離處理效果，使用范圍廣。
(2)本裝備可單獨(dú)或協(xié)同使用，占地面積小，處理量大、處理效率高、運(yùn)行能耗低，環(huán)境適應(yīng)性與系統(tǒng)兼容性好的優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于不同復(fù)雜工況和外部環(huán)境下，撬裝安裝方便，安裝成本低。
(3)采用多區(qū)段變頻電場，多區(qū)段磁場、反應(yīng)器流場的耦合設(shè)置，油滴受到電場驅(qū)動(dòng)與磁場洛倫茲力驅(qū)動(dòng)，使得流體獲得渦流電泳與震蕩聚結(jié)的能力；同時(shí)由于油滴與水之間所含電荷性質(zhì)和數(shù)量區(qū)別較大，在電、磁驅(qū)動(dòng)力協(xié)同作用下獲得的加速度不同，此時(shí)油滴會(huì)增加碰撞幾率而結(jié)合成為大油滴上浮，有效降低橫向擴(kuò)散與返渾階段時(shí)間，快速形成分層，進(jìn)而獲得更高的O/W分離效果。
(4)采用特殊的電極材料形式與布置形式，減少了內(nèi)件的安裝難度；同時(shí)可有效減少無效電流的發(fā)生，降低系統(tǒng)能耗與有害副產(chǎn)物的產(chǎn)生，同時(shí)使得電極材料在氣、液、熱等工況條件下具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、抗氧化能力、良好的導(dǎo)電能力；可顯著降低電流釋放，提高電壓強(qiáng)度，場強(qiáng)強(qiáng)度分布均勻；
(5)電破乳過程中，當(dāng)電壓過高時(shí)乳液電流增大、發(fā)熱嚴(yán)重，且可能發(fā)生電解和極板短路的現(xiàn)象；本電極材料與特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可極大的提高放電電壓，減少電流的輸出，可有效避免該現(xiàn)象的發(fā)生。
(6)反應(yīng)速度快，分離的油層質(zhì)量高，有效減少反應(yīng)器體積和油品的后處理難度；此外本裝置可連續(xù)化進(jìn)水操作，處理量大。
(7)電極材料簡單易得，加工方便。
（發(fā)明人：劉建春;劉家誠;彭旭;王洪福;張鵬;王愛傳）
