公布日：2024.06.21
申请日：2024.01.30
分类号：C02F1/40(2023.01)I;C02F1/48(2023.01)I;C02F101/32(2006.01)N
摘要
本文提出了一种电磁复合场高效处理含油污水的工艺设备，采用了多区段变频电场布置；电、磁场、流场驱动相结合的含油污水脱除的创新技术，可有效回收含乳化油污水的微量油成分；多场驱动可有效提高含油污水处理效果，尤其对O/W的乳化液。通过电泳、震荡聚结、电磁驱动提高自动上浮聚结的强度和能力，极大地减少反应时间；该工艺和系统设备提高了含油污水收油效率，降低了环境污染与环境治理成本，同时提高了经济效益；属于能源环保装备与石化环保等领域。
权利要求书
1.一种电磁复合场高效处理含油污水的工艺设备，设备的主体为竖向的反应罐体，反应罐体的内部设有高低频电磁反应组件，其特征在于，所述的高低频电磁反应组件包括高频反应器和低频反应器，所述的高频反应器和低频反应器横向中线对称的设在反应罐体的内部上下两端，高频反应器设在反应罐体的内侧下部，低频反应器设在反应罐体的内侧上部，高频反应器和低频反应器之间设有中部水力分布器，所述的低频反应器的底部设有底部水力分布器，所述的底部水力分布器的下方设有水力均分布管，所述的高频反应器和低频反应器的反应罐体外侧设有电磁发生装置，所述的高频反应器的左侧外部设有S极磁场发生装置，高频反应器的右侧外部设有N极磁场发生装置，所述的低频反应器的左侧外部设有N极磁场发生装置，低频反应器的右侧外部设有S极磁场发生装置，所述的高频反应器和低频反应器均竖向垂直的设有若干中心电极杆，高频反应器的中心电极杆与低频反应器的中心电极杆相互竖向的交错设置，所述的中心电极杆的内侧设有若干中心电极，所述的中心电极的外侧设有六边形的对电极，中心电极与对电极之间设有电极间隙，中心电极通过六边形的对电极与相邻的中心电极相互等距交错式的设置。
2.根据权利要求1所述的一种电磁复合场高效处理含油污水的工艺设备，其特征在于，所述的反应罐体的形状为竖向的圆球端部罐体，反应罐体的顶端中心设有排气阀组，反应罐体的底端中心设有排污阀组，反应罐体的上端内侧设有油层，所述的油层下方设有水层，油层的外侧横向贯穿的设有排油阀组，所述的水层上部外侧横向贯穿的设有排水阀组，水层的下方设有高低频电磁反应组件,所述的高低频电磁反应组件的底部与排污阀组的上方之间设有给水泵阀组件。
3.根据权利要求1所述的一种电磁复合场高效处理含油污水的工艺设备，其特征在于，所述的电磁发生器为外置悬浮式电磁发生器，电磁发生器包括N极磁场发生装置和S极磁场发生装置，电磁发生器环形外包式的设在反应罐体的外侧，电磁发生器均朝向反应罐体的内部，电磁发生器相邻的端部之间设有外部电磁消除隔断。
4.根据权利要求1所述的一种电磁复合场高效处理含油污水的工艺设备，其特征在于，所述的中心电极包括导电芯、导电防腐层和绝缘层，所述的导电芯的形状为圆柱型，导电芯的环形外侧外包式的设有导电防腐层，所述的导电防腐层的形状为圆筒形，导电防腐层的外侧外包式的设有绝缘层。
5.根据权利要求1所述的一种电磁复合场高效处理含油污水的工艺设备，其特征在于，所述的中心电极杆通过排列支架竖直排列支撑，排列支架包括横向梁架和纵向梁架，所述的横向梁架和纵向梁架之间设有若干中心电极杆，所述的横向梁架矩形框架式的相互对称平行的设在四角处，横向梁架包括电极顶部横架和电极底部横架，所述的电极顶部横架和电极底部横架之间设有若干纵向梁架，若干的所述纵向梁架相互等距平行的设置，纵向梁架表面贯穿式的设有若干纵梁插孔，若干的所述纵梁插孔相互等距共线的设在纵向梁架表面，纵梁插孔的内侧设有中心电极杆，所述的相邻的纵向梁架的纵梁插孔相互纵向等距交错设置。
6.根据权利要求5所述的一种电磁复合场高效处理含油污水的工艺设备，其特征在于，所述的纵梁插孔均设在相邻的两个纵梁插孔之间，纵梁插孔与相邻的一侧两个纵梁插孔圆心组成的夹角为a，纵梁插孔与左右相邻的两侧同一横线的纵梁插孔圆心组成的夹角为b，所述的a的角度范围是60-150°，所述的b的角度范围是30-150°。
7.根据权利要求1所述的一种电磁复合场高效处理含油污水的工艺设备，其特征在于，所述的高频反应器和低频反应器内侧的中心电极杆之间的空隙为电磁反应腔，所述的电磁反应腔内部设有含油污水，所述的含油污水通过滤网进入反应罐体内部。
8.根据权利要求1所述的一种电磁复合场高效处理含油污水的工艺设备，其特征在于，所述的高频反应器的参数为；电场强度：200-1000V/cm，电场频率：100-1000Hz，占空比：30-100％，正负极输出占比：50-100％(正向脉冲与总脉冲区间的比值)，磁场强度：0-2T，截面流速：0.01-0.5m/min，中心电极间距(cm)：0-20cm。
9.根据权利要求1所述的一种电磁复合场高效处理含油污水的工艺设备，其特征在于，所述的低频反应器的参数为；电场强度：500-2000V/cm，电场频率：0-200Hz，占空比：30-90％，正负极输出占比：50-100％(正向脉冲与总脉冲区间的比值)，磁场强度：1-2T，截面流速：0.01-0.5m/min，中心电极间距(cm)：5-50cm。
发明内容
为了解决上述问题，本文提出了一种电磁复合场高效处理含油污水的工艺设备，设备的主体为竖向的反应罐体，反应罐体的内部设有高低频电磁反应组件，所述的高低频电磁反应组件包括高频反应器和低频反应器，所述的高频反应器和低频反应器横向中线对称的设在反应罐体的内部上下两端，高频反应器设在反应罐体的内侧下部，低频反应器设在反应罐体的内侧上部，高频反应器和低频反应器之间设有中部水力分布器，所述的低频反应器的底部设有底部水力分布器，所述的底部水力分布器的下方设有水力均分布管，所述的高频反应器和低频反应器的反应罐体外侧设有电磁发生装置，所述的高频反应器的左侧外部设有S极磁场发生装置，高频反应器的右侧外部设有N极磁场发生装置，所述的低频反应器的左侧外部设有N极磁场发生装置，低频反应器的右侧外部设有S极磁场发生装置，所述的高频反应器和低频反应器均竖向垂直的设有若干中心电极杆，高频反应器的中心电极杆与低频反应器的中心电极杆相互竖向的交错设置，所述的中心电极杆的内侧设有若干中心电极，所述的中心电极的外侧设有六边形的对电极，中心电极与对电极之间设有电极间隙，中心电极通过六边形的对电极与相邻的中心电极相互等距交错式的设置，采用了多区段变频电场布置；电、磁场、流场驱动相结合的含油污水脱除的创新技术，可有效回收含乳化油污水的微量油成分；多场驱动可有效提高含油污水处理效果，尤其对O/W的乳化液。通过电泳、震荡聚结、电磁驱动提高自动上浮聚结的强度和能力，极大地减少反应时间；该工艺和系统设备提高了含油污水收油效率，降低了环境污染与环境治理成本，同时提高了经济效益；属于能源环保装备与石化环保等领域。
反应罐体的形状为竖向的圆球端部罐体，反应罐体的顶端中心设有排气阀组，反应罐体的底端中心设有排污阀组，反应罐体的上端内侧设有油层，所述的油层下方设有水层，油层的外侧横向贯穿的设有排油阀组，所述的水层上部外侧横向贯穿的设有排水阀组，水层的下方设有高低频电磁反应组件,所述的高低频电磁反应组件的底部与排污阀组的上方之间设有给水泵阀组件，本装备可单独或协同使用，占地面积小，处理量大、处理效率高、运行能耗低，环境适应性与系统兼容性好的优点，可广泛应用于不同复杂工况和外部环境下，撬装安装方便，安装成本低
电磁发生器为外置悬浮式电磁发生器，电磁发生器包括N极磁场发生装置和S极磁场发生装置，电磁发生器环形外包式的设在反应罐体的外侧，电磁发生器均朝向反应罐体的内部，电磁发生器相邻的端部之间设有外部电磁消除隔断，采用多区段变频电场，多区段磁场、反应器流场的耦合设置，油滴受到电场驱动与磁场洛伦兹力驱动，使得流体获得涡流电泳与震荡聚结的能力；同时由于油滴与水之间所含电荷性质和数量区别较大，在电、磁驱动力协同作用下获得的加速度不同，此时油滴会增加碰撞几率而结合成为大油滴上浮，有效降低横向扩散与返浑阶段时间，快速形成分层，进而获得更高的O/W分离效果。
中心电极包括导电芯、导电防腐层和绝缘层，所述的导电芯的形状为圆柱型，导电芯的环形外侧外包式的设有导电防腐层，所述的导电防腐层的形状为圆筒形，导电防腐层的外侧外包式的设有绝缘层，中心电极杆通过排列支架竖直排列支撑，排列支架包括横向梁架和纵向梁架，所述的横向梁架和纵向梁架之间设有若干中心电极杆，所述的横向梁架矩形框架式的相互对称平行的设在四角处，横向梁架包括电极顶部横架和电极底部横架，所述的电极顶部横架和电极底部横架之间设有若干纵向梁架，若干的所述纵向梁架相互等距平行的设置，纵向梁架表面贯穿式的设有若干纵梁插孔，若干的所述纵梁插孔相互等距共线的设在纵向梁架表面，纵梁插孔的内侧设有中心电极杆，所述的相邻的纵向梁架的纵梁插孔相互纵向等距交错设置，采用特殊的电极材料形式与布置形式，减少了内件的安装难度；同时可有效减少无效电流的发生，降低系统能耗与有害副产物的产生，同时使得电极材料在气、液、热等工况条件下具有良好的化学稳定性、热稳定性、抗氧化能力、良好的导电能力；可显著降低电流释放，提高电压强度，场强强度分布均匀，纵梁插孔均设在相邻的两个纵梁插孔之间，纵梁插孔与相邻的一侧两个纵梁插孔圆心组成的夹角为a，纵梁插孔与左右相邻的两侧同一横线的纵梁插孔圆心组成的夹角为b，所述的a的角度范围是60-150°，所述的b的角度范围是30-150°，电破乳过程中，当电压过高时乳液电流增大、发热严重，且可能发生电解和极板短路的现象；本电极材料与特殊结构设计可极大的提高放电电压，减少电流的输出，可有效避免该现象的发生。
高频反应器和低频反应器内侧的中心电极杆之间的空隙为电磁反应腔，所述的电磁反应腔内部设有含油污水，所述的含油污水通过滤网进入反应罐体内部，含O/W的污水经过过滤后进入反应器，过滤目数为100-300目，用以去除较大的固体颗粒物。
高频反应器的参数为；电场强度：200-1000V/cm，电场频率：100-1000Hz，占空比：30-100％，正负极输出占比：50-100％(正向脉冲与总脉冲区间的比值)，磁场强度：0-2T，截面流速：0.01-0.5m/min，中心电极间距(cm)：0-20cm，低频反应器的参数为；电场强度：500-2000V/cm，电场频率：0-200Hz，占空比：30-90％，正负极输出占比：50-100％(正向脉冲与总脉冲区间的比值)，磁场强度：1-2T，截面流速：0.01-0.5m/min，中心电极间距(cm)：5-50cm。
有益效果：
(1)本发明提供了一种电、磁复合场高效破乳工艺方法及其系统装备，应用于乳化油污水的油水的分离，尤其对采油工业、炼化行业的O/W体系有极佳的分离处理效果，使用范围广。
(2)本装备可单独或协同使用，占地面积小，处理量大、处理效率高、运行能耗低，环境适应性与系统兼容性好的优点，可广泛应用于不同复杂工况和外部环境下，撬装安装方便，安装成本低。
(3)采用多区段变频电场，多区段磁场、反应器流场的耦合设置，油滴受到电场驱动与磁场洛伦兹力驱动，使得流体获得涡流电泳与震荡聚结的能力；同时由于油滴与水之间所含电荷性质和数量区别较大，在电、磁驱动力协同作用下获得的加速度不同，此时油滴会增加碰撞几率而结合成为大油滴上浮，有效降低横向扩散与返浑阶段时间，快速形成分层，进而获得更高的O/W分离效果。
(4)采用特殊的电极材料形式与布置形式，减少了内件的安装难度；同时可有效减少无效电流的发生，降低系统能耗与有害副产物的产生，同时使得电极材料在气、液、热等工况条件下具有良好的化学稳定性、热稳定性、抗氧化能力、良好的导电能力；可显著降低电流释放，提高电压强度，场强强度分布均匀；
(5)电破乳过程中，当电压过高时乳液电流增大、发热严重，且可能发生电解和极板短路的现象；本电极材料与特殊结构设计可极大的提高放电电压，减少电流的输出，可有效避免该现象的发生。
(6)反应速度快，分离的油层质量高，有效减少反应器体积和油品的后处理难度；此外本装置可连续化进水操作，处理量大。
(7)电极材料简单易得，加工方便。
（发明人：刘建春;刘家诚;彭旭;王洪福;张鹏;王爱传）
