一种新型微纳米气泡旋流过滤器

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种新型微纳米气泡旋流过滤器。

背景技术

当前，炼化行业在处理含油污水的预处理阶段广泛采用了多种方法，包括沉降分离、粗粒化、膜分离、过滤、吸附以及旋流气浮等技术。其中，旋流气浮技术因融合了气浮和离心旋流技术的优点，显著提高了含油污水的处理速度和效率。然而，该技术在去除水中细小杂质方面的效能有限，这些残留杂质会对后续污水处理设备造成负面影响，不仅加大了设备的运维负担，还可能导致运行不稳定。

传统的解决方案中，虽然某些过滤装置能一定程度上提升污水处理精度，但它们通常伴随着占地面积大、投资和运营成本高昂的问题，且易发生堵塞，需要频繁维护。例如，CN 104190154 B提出的高精度旋流分离过滤器，尽管改善了过滤精度和反洗效果，但对于炼化前端复杂且油含量高的污水，其在破乳除油、耐腐蚀及长期稳定运行等方面的能力仍有局限。

当前技术的不足主要体现在：

1.效率与效果不足：传统污水处理设备在处理含油污水时，油水分离效率不高，难以有效回收油污，且除氧能力有限，影响处理水的质量和适用范围。

2.维护成本高：常规过滤系统中滤芯易堵塞，需频繁更换或清洗，增加了运行维护的成本和复杂度。

3.自动化程度低：很多系统缺乏智能化控制，如液位控制和自动排油功能，依赖人工监控，响应不及时且效率低下。

4.多功能集成性差：现有的设备往往专注于单一处理功能，如仅除油或仅过滤，未能将旋流分离、气浮、过滤、除氧等多种功能有效集成，导致处理流程复杂，占地面积大。

因此，现有技术存在不足，需要进一步改进。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种新型微纳米气泡旋流过滤器。

为实现上述目的，本发明的具体方案如下：

本发明提供一种新型微纳米气泡旋流过滤器，包括；

筒体，其上部为旋流除油区、下部为过滤区；

上封头，位于旋流除油区的顶部，设置在筒体的上端；

下封头，位于过滤区的下方，设置在筒体的下端；

所述筒体的上端的两侧切向设置有至少一个进水口，进水口用于注入待处理的含油污水，使水流以切向方式进入，以产生旋流气浮效应，增强污油的分离与回收效率，进水口连接有进水管道，进水管道上还设置有注气口；

所述筒体的上端的内壁上还设有集油微腔；

所述筒体的上端的一侧还设有一排油口，排油口与集油微腔连接，用于排出油污；

所述上封头上还设有排气口；

所述注气口注入的无氧气体与含油污水混合，促进水中氧气转移至气体中，通过排气口排出，实现除氧效果；

所述注气口注入的气体形成微纳米气泡；

所述微纳米气泡的粒径介于0.1-100微米之间，最佳为0.1-30微米，微纳米气泡黏附于滤芯表面及滤芯与液体的界面膜，对滤芯进行清洗，延长维护周期。

进一步地，所述排油口还与一液位计和一压力变送器连接，液位计设置在集油微腔内，排油口根据液位计反馈的液位数据来控制压力变送器排油。

进一步地，所述筒体的下端位于过滤区，还设置有若干滤芯，用于过滤固体杂质。

进一步地，所述滤芯的上侧和下侧均设置有分隔板。

进一步地，所述筒体的下端的侧壁上还设置有出水口。

进一步地，所述出水口同时也是反洗水进口，通过反洗进水口注入清洁水用于清洗滤芯。

进一步地，所述下封头的下端还设置有反洗水出口，用于排出清洗滤芯后的水。

进一步地，所述下封头上还设置有溶气水进口，用于注入微纳米气泡。

采用本发明的技术方案，具有以下有益效果：

1.高效油水分离与回收：通过旋流除油区的设计，利用切向进水产生的旋流气浮效应，显著增强了污油与水的分离效率，不仅提高了油污的回收率，而且减少了污染物排放，有利于资源的循环利用和环境保护。

2.智能自动化控制：排油口与液位计、压力变送器的联动设计，实现了根据集油微腔内液位自动调节排油过程，提高了系统的自动化水平和运行效率，降低了人工干预的需要，确保了稳定连续的运行。

3.深度除氧除硫能力：注气口注入的无氧气体与含油污水混合，有效促进了水中氧气的转移，通过排气口排出，极大提升了除氧效率，这对于一些对氧敏感的后处理工艺或用水要求具有重要意义，保障了水质标准。

4.高效过滤与维护简化：采用亲水性烧结滤芯，配合上下分隔板设计，不仅提高了过滤效率，尤其是对于固体杂质的拦截能力，而且微纳米气泡的引入进一步强化了滤芯自清洗效果，有效延长了滤芯的维护周期，降低了维护成本和频次。

5.集成反冲洗功能：出水口兼作反洗水进口的设计，结合专门的反洗水出口，形成了便捷高效的滤芯反冲洗系统，可以快速有效地清除滤芯上的堵塞物，恢复滤芯性能，保证了过滤效率的持续性和稳定性。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的切向旋流示意图；

图3是本发明的过滤器俯视图。

图中：

1、筒体；2、排气口；3、排油口；4、集油微腔；5、进水口；6、注气口；7、分隔板；8、出水口/反洗水进口；9、溶气水进口；10、滤芯；11、反洗水出口；12、上封头；13、下封头。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

结合图1-图3所示，本发明提供一种新型微纳米气泡旋流过滤器，包括；筒体1，其上部为旋流除油区、下部为过滤区；上封头12，位于旋流除油区的顶部，设置在筒体1的上端；下封头13，位于过滤区的下方，设置在筒体1的下端；所述筒体1的上端的两侧切向设置有至少一个进水口5，进水口5用于注入待处理的含油污水，使水流以切向方式进入，以产生旋流气浮效应，增强污油的分离与回收效率，进水口5连接有进水管道，进水管道上还设置有注气口6；所述筒体1的上端的内壁上还设有集油微腔4；所述筒体1的上端的一侧还设有一排油口3，排油口3与集油微腔4连接，用于排出油污；

所述上封头12上还设有排气口2；所述注气口6注入的无氧气体与含油污水混合，促进水中氧气转移至气体中，通过排气口2排出，实现除氧效果。

所述注气口6注入的气体形成微纳米气泡；所述微纳米气泡的粒径介于介于0.1-100微米之间，最佳为0.1-30微米；微纳米气泡黏附于滤芯10表面及滤芯10与液体的界面膜，对滤芯10进行清洗，延长维护周期。所述注气口注入的气体形成微纳米气泡；

所述排油口3还与一液位计和一压力变送器连接，液位计设置在集油微腔4内，排油口3根据液位计反馈的液位数据来控制压力变送器排油。

所述筒体1的下端位于过滤区，还设置有若干滤芯10，用于过滤固体杂质。所述滤芯10为亲水性烧结滤芯。所述滤芯10的上侧和下侧均设置有分隔板7。

所述筒体1的下端的侧壁上还设置有出水口8。所述出水口8同时也是反洗水进口8，通过反洗进水口5注入清洁水用于清洗滤芯10。所述下封头13的下端还设置有反洗水出口11，用于排出清洗滤芯10后的水。所述下封头13上还设置有溶气水进口9，用于注入微纳米气泡。

本发明原理如下：

进水与旋流气浮：含油污水通过进水管道经切向进水口5注入筒体1上部的旋流除油区，由于水流的切向进入，形成强烈的旋流，这一过程不仅加速了油水分离，而且促使油滴上浮，利用旋流气浮效应极大地提高了污油的聚集与回收效率。

除氧处理：进水管道上的注气口6同步注入无氧气体，与含油污水混合后，通过物理作用促进水中溶解氧向气体中转移，随后这些含氧气体通过上封头12的排气口2排出，从而有效降低水中的溶解氧含量，达到除氧目的。

除硫：首先硫化氢在油中的溶解度高，除油就相当于除掉了很多硫化氢；其次根据亨利定律，溶质气体在气相中的分压与该气体在液相中的浓度成正比，注入气体会改变硫化氢气体溶解于水中所建立起来的气液平衡关系，使这种易挥发物质由液相转为气相，传质动力是他在液体和气体中的浓度差。

油污收集与自动排放：上浮的油污被收集在集油微腔4内，通过与液位计相连的排油口3及压力变送器自动控制，根据液位数据适时开启，高效排出油污，维持系统稳定运行。

固体杂质过滤：经过旋流除油区处理的水流继续向下，进入下部的过滤区，此处安装有若干亲水性烧结滤芯，能够有效拦截并过滤掉水中的固体杂质。

反冲洗与微纳米气泡清洗：为了保持滤芯10的清洁与过滤效率，系统设计了反冲洗机制，出水口8同时也是反洗水进口8，可通过此口注入清洁水逆向冲洗滤芯10，冲洗后的污水通过下封头13的反洗水出口11排出。同时，下封头13的溶气水进口9注入微纳米气泡（粒径介于0.1-100微米之间，最佳为0.1-30微米），这些微小气泡能黏附于滤芯10表面及滤液界面，帮助去除顽固杂质，延长滤芯10的使用寿命和维护周期。

整个工作流程实现了从油水分离、除氧、过滤到自动维护管理的全面优化，大幅提升了污水处理的效率与效果。

具体实施例：

筒体1内设有分隔板7，将旋流除油区与过滤区分开；

所述旋流除油区外壁两侧设有进水口5，进水口管线上设有注气口6，气体和液体切向混合进入旋流除油区，自带旋流气浮效果，

一方面可破乳（部分气泡由涡流高压至低压区时在外界压力下迅速溃灭，增加了油滴相互之间碰撞聚并的机率，同时减弱了界面膜强度，界面膜容易被外界破坏，达到破乳的目的。）除油，

另一方面可除氧（若注入微纳米气泡为无氧气体，无氧气体混合含油污水后，污水中有氧气体扩散至无氧气体中形成带氧气体，带氧气体富集于气体出口后排出。）除硫。

一侧设有排油口3，排油口连接液位计控制集油微腔4液位，方便排油除污。

筒体1的顶部设有上封头12，上封头12外壁设有排气口2，排气口2可通过压力变送器控制旋流除油区液位。所述过滤区中间设有两块分隔板7，分隔板中间连接若干亲水性烧结滤芯，可除铁除杂。过滤区外壁一侧设有出水口8，反洗时为反洗水进口8，

筒体1的底部为下封头13，下封头13外壁一侧设有溶气水进口10，一方面在运行过程中可对过滤器自动清洗，大大延长了反洗周期；另一方面微纳米气泡粒径为0.1-30µm，粘附于亲水性烧结滤芯表面，可进入滤芯与液体的界面膜中，在浮力、压力与表面张力的共同作用下在界面膜内沿着垂直方向做振荡上升运动，为滤芯界面膜提供扰动，在含油污水成分复杂的条件下创造出相对洁净的运行环境，从而大大增加了过滤器反洗周期与寿命。

底部设有反洗水出口11，反洗时，反洗水从反洗水进口8与微纳米气泡的扰动作用协同配合，将杂质全部洗出，再从进水口注入干净水将杂质冲出，与微纳米气泡协同配合反洗，可大大延长过滤器的维护保养周期，保证滤芯的“长满优”运行。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的发明范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的保护范围内。