一种具有逸氢防爆功能的电絮凝含油污水处理装置

技术领域

本发明属于含油污水处理技术领域，具体涉及一种具有逸氢防爆功能的电絮凝含油污水处理装置。

背景技术

现如今，中国绝大多数油田步入三次采油阶段，三次采出水具有高温、高矿化、多细菌和多残留化学药剂等特点；同时，三次采油过程中需要向井中加入聚合物，如常用的聚丙烯酰胺，因此还会造成三次采出水具有高粘、强乳化、凝聚固体颗粒能力强、油滴和固体颗粒运动阻力大、化学吸附剂消耗大等问题。目前，含油污水处理技术中常用的方法包括物理法、化学法和生物法，但是这些方法存在能耗大、成本高、设备复杂、不易维护等缺点。因此，含油污水处理需要高效、节能、经济、安全新技术的研究与开发。

电絮凝是一种高效、清洁的污水处理技术，它主要是在外加电场的作用下，利用可溶性阳极释放大量阳离子，阳离子水解生成具有强烈吸附作用的氢氧化物和多核羟基配合物，对废水中的杂质离子絮凝，从而将污染物去除的一类污水处理技术。作为一种高效、清洁的污水处理技术，电絮凝法结合了化学絮凝法和电化学法进行污水处理的优点，去除污染物较彻底，且可以去除普通方法无法处理的无机污染物及难降解的有机污染物。

传统的电絮凝装置存在易钝化，需要定期清洗，难扩容；处理相同流量的污水占地面积大、存在死水区、极水比小、能耗高等问题；同时现有电絮凝装置中，当采用电絮凝方法电解含油污水时会产生氢气，氢气经装置顶部逸出之后聚集，当聚集到一定浓度后存在爆炸的风险。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种具有逸氢防爆功能的电絮凝含油污水处理装置。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种具有逸氢防爆功能的电絮凝含油污水处理装置，包括处理壳体，所述处理壳体内设置储水槽、电絮凝区、净水区；

所述储水槽的一侧设置用来与进水管连接的水流入口，所述储水槽另一侧的水流出口与第一出水管相连；

所述电絮凝区内布置有若干个水平放置的交叉极板电絮凝装置；所述交叉极板电絮凝装置包括外壳体，所述外壳体的两端分别设置入水口、出水口；所述外壳体内设置有与入水口相连通的储水区、与出水口相连通的反应区，所述储水区、反应区之间设置均布器；

所述反应区内沿水流方向设置若干组电极组件，每组电极组件包括两块相平行的电极板，所述电极板平行于进水方向；每组电极组件中的电极板均与脉冲电源连接；所述脉冲电源设置在处理壳体顶部的电源放置区内；

所述入水口与第一出水管相连；所述出水口与第二出水管相连，所述第二出水管的另一端与净水区的底部入口相连；

所述净水区内由下到上依次为强制气浮区、栅板沉降区、泡沫捕集区；所述强制气浮区内设置加压气浮装置，所述栅板沉降区内设置栅板沉降装置，所述泡沫捕集区内设置泡沫捕集器；所述净化区的侧面上部设置净水排出口；所述泡沫捕集器下方的净水区侧面上设置溢流口，所述溢流口通过污水回流管与储水槽相连通；

所述泡沫捕集器上方排气口的上部设置有能够抽吸氢气并降低氢气浓度的逸氢防爆装置。

优选的，所述电极组件包括第一电极组件、第二电极组件；所述第一电极组件、第二电极组件沿水流方向交替分布；

所有第一电极组件中两个平行电极板之间的距离均相等，所有第一电极组件中位于同一侧的电极板端面共面；

所有第二电极组件中两个平行电极板之间的距离均相等，所有第二电极组件中位于同一侧的电极板端面共面；

所述第一电极组件中两个电极板之间的平分平面与第二电极组件中两个电极板之间的平分平面相交。

优选的，所述第一电极组件中的电极板向垂直于水流方向的一侧倾斜；所述第二电极组件中的电极板向垂直于水流方向的另一侧倾斜。

优选的，所述第一电极组件中的电极板与水平面之间的夹角为80°。

优选的，所述第二电极组件中的电极板与水平面之间的夹角为80°。

优选的，所有电极组件中两个电极板之间的距离均相等；

相邻电极组件之间的垂直距离相等；

每个电极板的横截面和厚度均一致。

优选的，所述电絮凝区内布置有4～8个水平放置的交叉极板电絮凝装置；

所述反应区内沿水流方向设置3～5组电极组件。

优选的，所述电极板均由铝质材料加工制成；所述外壳体由PVC材料加工制成。

优选的，所述逸氢防爆装置包括双入口风机，所述双入口风机的一个入口与空气入口管连通，所述双入口风机的另一个入口与尾气吸收罩相连通，所述尾气吸收罩位于排气口的上方；

所述双入口风机的出口与排风管相连通。

本发明的有益效果是：

(1)本发明在电絮凝区采用若干个交叉极板电絮凝装置，可根据处理需要进行自由组装，而且采用交叉极板电絮凝装置在占地面积相同的情况下，本申请中电极组件的倾斜交叉布置方式，与传统竖直电极板相比，相同面积的电极板，增加了极板与污水的接触面积，从而增加了极水比，减小了电流密度，从而降低了超电压，提高了电压效率；由于污水和电极板的接触面积增加了，单位时间流过污水的体积增加，提高了处理效率；同时各组电极板交替布置的目的是使水在各组电极板间穿插而过，加强了水在各组电极板间的流动性，消除死水区。

(2)本发明在净化区上方设置有逸氢防爆装置，通过双入口风机抽吸氢气以及空气，降低氢气的浓度，起到防爆效果，装置安全程度高。

(3)本发明含油污水电絮凝处理、逸氢防爆一体化程度高，由于相同形状的两块电极板，倾斜电极板的高度低于竖直电极板，因此，本申请将电极板倾斜放置可以使装置整体高度降低，因而可减少大型装置的占地面积且使设备的制作、安装管理更加简单快捷，另外本申请中可根据实际需要选择合适数量的交叉极板电絮凝装置，实用性强。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是本发明具有逸氢防爆功能的电絮凝含油污水处理装置的结构原理示意图；

图2是本发明具有逸氢防爆功能的电絮凝含油污水处理装置的结构示意俯视图；

图3是本发明中交叉极板电絮凝装置的结构原理图；

图4是本发明中交叉极板电絮凝装置的内部结构示意图；

图5是本发明中逸氢防爆装置的结构示意侧视图；

图6是本发明中逸氢防爆装置的结构示意俯视图；

其中，

1-储水槽，101-水流入口；

2-电絮凝区；

3-净水区，301-栅板沉降装置，302-加压气浮装置，303-泡沫捕集器，304-净水排出口，305-排气口；

4-第一出水管；

5-交叉极板电絮凝装置，501-外壳体，502-入水口，503-出水口，504-储水区，505-均布器，506-电极板，507-反应区；

6-电源放置区；

7-逸氢防爆装置，701-尾气吸收罩，702-双入口风机，703-空气入口管，704-排风管；

8-第二出水管；

9-污水回流管。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本发明中，术语如“上”、“下”、“底”、“顶”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。

本发明中，术语如“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1-2所示，一种具有逸氢防爆功能的电絮凝含油污水处理装置，包括处理壳体，所述处理壳体内设置储水槽1、电絮凝区2、净水区3；

所述储水槽1的一侧设置用来与进水管连接的水流入口101，所述储水槽1另一侧的水流出口与第一出水管4相连；

所述电絮凝区2内布置有若干个水平放置的交叉极板电絮凝装置5，交叉极板电絮凝装置5水平放置，内部水压较低，对制作材料抗压性能的要求降低；如图3-4所示，所述交叉极板电絮凝装置5包括外壳体501，所述外壳体501的两端分别设置入水口502、出水口503；所述外壳体501内设置有与入水口502相连通的储水区504、与出水口503相连通的反应区507，所述储水区504、反应区507之间设置均布器505，均布器505使水流均匀分布；

所述反应区507内沿水流方向设置若干组电极组件，每组电极组件包括两块相平行的电极板506，所述电极板506平行于进水方向；每组电极组件中的电极板506均与脉冲电源连接，以实现每组电极组件中两个电极板506阴阳极的交替转换，消除了直流电絮凝易钝化、效率低、能耗高的弊端，且净化效果好，处理成本低；其中每组电极组件中的两个电极板506之间形成电絮凝反应区，在水流动过程中，水流依次经过每组电极组件中的两个电极板506之间，从而能够进行多级电絮凝；所述脉冲电源设置在处理壳体顶部的电源放置区6内；

所述入水口502与第一出水管4相连；所述出水口503与第二出水管8相连，所述第二出水管8的另一端与净水区3的底部入口相连；

所述净水区3内由下到上依次为强制气浮区、栅板沉降区、泡沫捕集区；所述强制气浮区内设置加压气浮装置302，所述栅板沉降区内设置栅板沉降装置301，所述泡沫捕集区内设置泡沫捕集器303；其中栅板沉降装置301、加压气浮装置302和泡沫捕集器303可采用现有设计进行实现，如栅板沉降装置(栅板沉降器)可由平行且呈一定角度的若干个栅板组成，相邻栅板之间的间距相等；再如加压气浮装置可包括一加压泵和一与加压泵连接的曝气管道，在曝气管道上设置有曝气孔，以在净化区的底部打入气泡，强化气浮作用；所述净化区3的侧面上部设置净水排出口304；所述泡沫捕集器303下方的净水区侧面上设置溢流口，所述溢流口通过污水回流管9与储水槽1相连通；

其中，净化区3的上部由溢流板体围拢形成溢流槽，所述泡沫捕集器303位于溢流槽中，相应的溢流口也对应开设在溢流槽处；

所述泡沫捕集器303上方排气口305的上部设置有能够抽吸氢气并降低氢气浓度的逸氢防爆装置7。

优选的，所述电极组件包括第一电极组件、第二电极组件；所述第一电极组件、第二电极组件沿水流方向交替分布；

所有第一电极组件中两个平行电极板506之间的距离均相等，所有第一电极组件中位于同一侧的电极板端面共面；

所有第二电极组件中两个平行电极板506之间的距离均相等，所有第二电极组件中位于同一侧的电极板端面共面；

所述第一电极组件中两个电极板之间的平分平面与第二电极组件中两个电极板之间的平分平面相交。

优选的，所述第一电极组件中的电极板506向垂直于水流方向的一侧倾斜；所述第二电极组件中的电极板506向垂直于水流方向的另一侧倾斜。

因此，本申请中第一电极组件、第二电极组件的设置形成了倾斜交叉电极板的布置形式；倾斜交叉电极板与传统竖直电极板相比，在相同面积的电极板条件下，增加了电极板与污水的接触面积，从而增加了极水比，减小了电流密度，进而降低了超电压，提高了电压效率。第一电极组件、第二电极组件交替布置的目的是使水在各组电极板间穿插而过，加强了水在各组电极板间的流动性，消除死水区。由于污水和电极板的接触面积增加了，单位时间流过污水的体积增加，提高了处理效率，并使装置整体高度降低。倾斜交叉电极板与圆筒形极板相比，便于安装和加工，产生的浮体和絮体更易从出口排出，而圆筒形极板各层间有阻挡，空间狭小，絮体容易积聚在圆筒内，无法顺利排出，造成极板间电压过大，絮体聚集导致电极钝化，而倾斜电极板间浮体和絮体会顺着倾斜电极板上浮至表面以及沉淀至底部，不会聚集在电极板之间，防止电极钝化。

优选的，所述第一电极组件中的电极板506与水平面之间的夹角为80°。

优选的，所述第二电极组件中的电极板506与水平面之间的夹角为80°。

经实验证明，夹角80°时除油率和除浊率最高，因此选择80°倾角为最佳倾角。

优选的，所有电极组件中两个电极板506之间的距离均相等；

相邻电极组件之间的垂直距离相等；

每个电极板506的横截面和厚度均一致。

优选的，所述电絮凝区2内布置有4～8个水平放置的交叉极板电絮凝装置5；

所述反应区507内沿水流方向设置3～5组电极组件。

优选的，所述电极板506均由铝质材料加工制成；所述外壳体501由PVC材料加工制成。

优选的，如图5-6所示，所述逸氢防爆装置7包括双入口风机702，所述双入口风机702的一个入口与空气入口管703连通，所述双入口风机702的另一个入口与尾气吸收罩701相连通，所述尾气吸收罩701位于排气口305的上方；

所述双入口风机702的出口与排风管704相连通。

具体地，空气入口管703、排风管704可以架设在处理壳体的顶部。

双入口风机702抽吸氢气和空气，将排气口305排出的氢气与空气混合，降低了氢气浓度，防爆效果好；同时一体化程度高，整个装置安全程度高。

一种具有逸氢防爆功能的电絮凝含油污水处理装置，其具体实施方式如下：

含油污水经水流入口101流入储水槽1，在储水槽1内静止，一部分固体杂质与悬浮物进行初步沉降分离，初步处理后的污水经第一出水管4进入交叉极板电絮凝装置5，经过其中电极板506的电解作用使含油污水中的杂质形成絮体状态。之后含有絮体杂质的污水从第二出水管8流出进入净化区3，经栅板沉降装置301进行絮体杂质与清水的进一步分离。其中为了促进絮体杂质的上浮，避免后期污泥处理过程的繁重工作量，在栅板沉降装置301的下方加入加压气浮装置302，通过加压泵打入气泡，强化气浮作用，使絮体的浮力大于重力，絮体上浮。随着反应的进行，净化区3内的污水量不断增加(此时净水排出口304处于关闭状态)，液位升高，当液位达到泡沫捕集器303的高度时，上层的泡沫和絮体被泡沫捕集器303截留，上层的含油污水通过溢流口和污水回流管9返回到储水槽1内进行再一次电絮凝处理，达到净化标准的水流从净水排出口304流出。在整个处理过程中，双入口风机702抽吸氢气和空气，将排气口305排出的氢气与空气混合，降低了氢气浓度，防爆效果好；同时一体化程度高，整个装置安全程度高。

同时，本申请中交叉极板电絮凝装置5中电极组件的整体布置，在污水处理过程中，消除了死水区；电极面积增加，电流密度减小，从而降低了超电压，提高了电压效率。另一方面，该布置形式极大地增加了水流的处理流程与单位时间的处理量，且净化效果优于一般的动态电絮凝装置。

上述方式中未述及的有关技术内容采取或借鉴已有技术即可实现。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。