CN102059004A

CN102059004A - 采用植物滤料的油田含油污水处理装置及方法

Info

Publication number: CN102059004A
Application number: CN2010105484421A
Authority: CN
Inventors: 何利民; 王鑫; 吕宇玲; 罗小明; 崔月红
Original assignee: China University of Petroleum East China
Current assignee: China University of Petroleum East China
Priority date: 2010-11-17
Filing date: 2010-11-17
Publication date: 2011-05-18

Abstract

本发明涉及一种用于油田含油污水处理的植物滤料制备方法，以及将植物滤料用于油田含油污水处理的装置和相应的使用方法，其特征在于，是将不少于两种的植物滤料分层填装到筒体内，在筒体的下部填装吸油性好的滤料，在筒体上部填装吸油性差的滤料；污水经过滤料后，油滴不断地被滤料截留、吸附，从而实现有效的过滤。过滤结束，可降解的植物滤料经挤压回收油、水后可直接作为高热值燃料就地供给原油加热炉使用，而不需要进行掩埋等操作，从而把农林废弃物变废为宝，既保护了环境，又节约了能源。本发明解决了传统滤料过滤-反洗-过滤循环总体效果差，滤床利用率低，油田采出水难以达标回注的难题。

Description

采用植物滤料的油田含油污水处理装置及方法

技术领域

本发明涉及一种采用植物滤料的油田含油污水处理装置及方法，即利用植物滤料过滤含油污水的装置及滤料制备方法，主要用于油田采出水的过滤处理以及其它工业领域的含油污水处理。

背景技术

目前，国内大部分油田采用注水方式开采，随着开采时间的延长，油田采出液含水量迅速升高，因此，对这部分含油污水进行有效处理后回注地层或排放，对于保障油田的可持续发展、节约水资源与保护环境都具有重要意义。同时，低渗透油田的出现和越来越严格的注水指标要求使污水处理更加困难，而过滤通常作为污水处理的最后一步，对污水达标回注、提高原油产量至关重要。传统的装有石英砂、核桃壳、人造纤维等滤料的装置体积庞大，组件笨重，很难保证污水在过滤器内的均布，致使滤床利用率极低，滤料失效时间短，过滤效率低；而滤料过滤性能与反洗再生之间的矛盾是这种传统过滤技术的最大难题。油田生产中滤料再生过程的反洗水通常返回油水分离系统，致使油水分离器中老化油积聚，严重影响分离器的分离效果，因此造成采用传统过滤、反洗技术的总体油气处理工艺性能差，出水含油与悬浮物超标而影响油藏驱油效果。另外，频繁的反洗操作给生产运行管理带来困难，而且反洗需要消耗一定的水、能源，造成浪费。废弃滤料的处理也是一大难题，如目前常用的聚丙烯人工合成纤维等不可生物降解，用后掩埋或焚烧处理都会污染环境。总之，传统滤料过滤-反洗-过滤循环总体效果差，油田采出水难以达标回注的难题亟待破解。

禾本植物秸秆和木材粉末是农业和林业生产加工过程中产生的副产品，在油田周边广泛存在，数量巨大，成本低廉。由于得不到有效利用，每年有大量的农林副产品被弃置于自然环境或露天焚烧，既严重污染环境，又浪费资源。

发明内容

本发明的目的是提供一种采用植物滤料的油田含油污水处理装置及方法，能够提高油田污水环保处理的效率，克服传统过滤技术效率低的难题，以弥补现有技术的不足。

对常见的各类农林副产品研究表明，禾本植物秸秆(如麦秸、芦苇、稻草、玉米秸等)和木材粉末(如杉木、松木、杨木等)比其他韧皮植物(如大麻、棉秆皮等)、半木材植物(如棉花秆等)具有更大的表面积和孔隙度，对各种油品都可高效地截留、吸附，作为滤料应用于含油污水处理时有很好的除油性能，而且含油植物滤料具有更高的热值，可以作为燃料使用。因此过滤后植物纤维可以先经挤压处理回收油品，然后直接作为原油加热炉燃料，从而减少天然气、原油等燃料消耗，对于陆上油田具有重要意义。

用于油田含油污水处理的植物滤料，其特征在于，所述的滤料是用如下方法制备的：

1)清洗步骤：首先选择植物滤料原材料并进行清洗；

2)干燥步骤：然后将清洗后的植物滤料原材料进行干燥，使植物滤料原材料中含水率不超过5％；

3)粉碎、筛分步骤：再把干燥后的植物滤料原材料粉碎后，用标准分样筛进行筛分后，得到植物滤料。

上述的植物滤料原材料为禾本植物秸秆或木材粉末。

上述的植物滤料大小为200～600μm。

上述的植物滤料用于油田含油污水处理。

将上述的植物滤料用于油田含油污水处理的装置，包括有位于底部的带有出水口的底座、固定在底座上的筒体和位于筒体上方的，带有进水口的封盖；其特征在于，还包括有位于进水口和筒体之间的布水孔板和位于出水口与筒体之间的支撑孔板，且支撑孔板上铺有无纺布。

上述布水孔板和支撑孔板上面均匀分布孔径大小为2mm的小孔，总孔面积占孔板总面积的40％；上述无纺布防止滤料进入过滤后水。

该装置的使用方法如下：

1)填装植物滤料：首先将封盖打开，把筛分好的植物滤料装到筒体内；

2)含油污水过滤：填装好植物滤料后，再将封盖密封固定在筒体上，然后从进水口流入进行过滤；

其特征在于，步骤1)的填装植物滤料，是将不少于两种的植物滤料分层填装到筒体内。

所述滤料填装指把筛分好的滤料按照一定的填装密度、顺序填装到筒体中。填装双层或者多层不同种类的滤料，要求吸油性好的滤料在筒体下部，吸油性差的在筒体上部，滤料填装密度为180～460kg/m³。

本发明解决了传统滤料过滤-反洗-过滤循环总体效果差，滤床利用率低，油田采出水难以达标回注的难题，同时把农林废弃物变废为宝，在有效过滤含油污水的同时，既保护了环境，又节约了能源。

附图说明

图1：本发明圆筒形过滤装置的结构示意图。

图2：本发明三种滤料(木材粉末、禾本滤料、两者组合双层滤料)过滤实验的出水含油量-时间曲线。

图3：本发明的三种滤料(木材粉末、禾本滤料、两者组合双层滤料)过滤实验的水头损失-时间曲线。

其中，1含油污水罐，2进水口，3封盖，4布水孔板，5上层滤料，6筒体，7下层滤料，8无纺布，9支撑孔板，10底座，11出水口

具体实施方式

一、植物滤料的制备

实施例1用芦苇秸秆作为植物滤料的原材料

1)清洗步骤：首先将禾本科的芦苇秸秆用水进行清洗；所述的清洗是指用水洗去原材料表面的泥沙污物等杂质，否则会增大过滤时流动阻力，耗费能源；

2)干燥步骤：然后将清洗后的芦苇进行暴晒干燥，使芦苇秸秆中含水率不超过4％；

3)粉碎、筛分步骤：再把干燥后的芦苇秸秆用粉碎机进行粉碎后得到不同大小直径的颗粒，再用80目和28目的标准分样筛进行筛分后，得到200μm-600μm的芦苇秸秆滤料。

实施例2用小麦秸秆作为植物滤料的原材料

1)清洗步骤：首先将小麦秸秆用水进行清洗；

2)干燥步骤：然后将清洗后的小麦秸秆在太阳下暴晒，使小麦秸秆含水率不超过4％；

3)粉碎、筛分步骤：再把干燥后的小麦秸秆用粉碎机进行粉碎后得到不同大小直径的颗粒，再用80目和28目的标准分样筛进行筛分后，得到200μm-600μm的小麦秸秆滤料。

其他禾本科的秸秆也可以用来制备植物滤料，例如：稻草、玉米秸等分别制成稻草秸秆滤料和玉米秸秆滤料。

实施例3用木材粉末作为植物滤料的原材料

1)清洗步骤：首先将杉木粉末用水进行清洗；

2)干燥步骤：然后将清洗后的杉木粉末用烘箱在70℃下烘干，使杉木粉末中含水率不超过3％；

3)粉碎、筛分步骤：再把干燥后的杉木粉末用粉碎机进行粉碎后得到不同大小直径的颗粒，再用80目和28目的标准分样筛进行筛分后，得到200μm-600μm的杉木粉末滤料。

还可以采用其他的木材粉末作为植物滤料，例如：杨木粉末、松木粉末等分别制成杨木粉末滤料和松木粉末滤料。

二、制备的植物滤料用于油田含油污水处理的装置

如图1，将上述制备的植物滤料用于油田含油污水处理的装置，包括有位于底部的带有出水口11的底座10、固定在底座10上的筒体6和位于筒体6上方的，带有进水口2的封盖3；其特征在于，还包括有位于进水口2和筒体6之间的布水孔板4和位于出水口11与筒体6之间的支撑孔板9，且支撑孔板9上铺有无纺布8。上述的底座10是用螺栓固定筒体6的，在使用的时候，将筒体6上方的封盖3移开，以方便加入植物滤料；植物滤料添加完毕后，再将封盖3与筒体6用螺栓密封。将含油污水从含油污水罐1中放出，经进水口2和布水孔板4污水流过填装在筒体6内的植物滤料(上层滤料5，下层滤料7)，以完成截留、吸附、吸收，再经无纺布8、支撑孔板9，由出水口11流出。其中布水孔板4的作用是使含油污水均匀的流过植物滤料。在出水口11与筒体6之间的支撑孔板9用于支撑植物滤料，其上面铺的无纺布8可防止滤料进入过滤后水体中。布水孔板4和支撑孔板9上面均匀分布孔径大小为2mm的小孔，孔的总面积占孔板总面积的40％。

三、制备的植物滤料用于油田含油污水处理的方法

实施例4：比较实验

1)填装植物滤料：首先将封盖3打开，把筛分好的植物滤料填装到筒体6内；

2)含油污水过滤：填装好植物滤料后，再将封盖3密封固定在筒体6上，然后从进水口2流入含油污水进行过滤。

具体操作如下：

在高5cm、内径5cm的筒体6下部填装厚2cm、重9.2g(填装密度234.4kg/m³)的芦苇滤料，在上部填装厚3cm、重10.8g(填装密度183.4kg/m³)的杉木粉末滤料。然后过滤器在8m/h的水力负荷下过滤污水，并与相同实验条件下只填装单一滤料实验(高5cm、填装密度234.4kg/m³的芦苇滤料；高5cm，填装密度183.4kg/m³的杉木粉末滤料，)结果进行比较。

由图2可以看出三种情况的除油效果，双层滤料实验的前11个小时出水含油浓度一直低于14mg/L，除油率大于80％，直到14小时后除油率才降为65％，可见持续高效过滤时间显著大于单种滤料。

由图3可以看出污水经过双层滤料，油不断地被滤料截留、吸附，由于滤料孔隙度逐渐减小，每层的水头损失与过滤效果得到协同优化，最大仅为64.2kpa，显著小于单种滤料。且采用双层布置的单位质量滤料穿透前累积纳污量高达622mg/g。

结果表明，双层滤料过滤与同种工况下只使用芦苇滤料或杉木粉末滤料相比，过滤效果显著提高。比单纯用芦苇滤料时过滤穿透时间增加了56％，单位质量滤料穿透前累积纳污量增加75％之多。可见植物滤料过滤含油污水完全可行，而双层以及多层滤料的合理搭配使用更能充分发挥滤料的整体效果，延长处理时间，减少更换频率。

实施例5：筒体内上层填装杉木粉末，下层填装小麦秸秆滤料

1)填装植物滤料：首先将封盖3移走，然后在筒体6的下层填装小麦秸秆滤料作为下层滤料7；填装密度为185.0kg/m³；再在小麦秸秆填料的上层填装筛分好的杉木粉末作为上层滤料5，填装密度为183.4kg/m³；

污水从含油污水罐1经进水口2流入过滤装置，经过简体6内的上层滤料5及下层滤料7的截留吸附油滴实现过滤。

过滤结果显示，过滤的前9个小时出水含油浓度一直低于15mg/L，除油率大于75％，直到13小时后除油率才降为60％。

过滤结束后，用挤压装置把植物滤料吸附的水、油挤压出并回收；再将挤压后的植物滤料作为燃料就地供给原油加热炉使用，而不需要进行掩埋等操作，这样既保护了环境，又节约了能源。

Claims

1.一种用于油田含油污水处理的植物滤料，其特征在于，所述的滤料是用如下方法制备的：

1)清洗步骤：首先选择植物滤料原材料并进行清洗；

3)粉碎、筛分步骤：再把干燥后的植物滤料原材料粉碎后，用标准分样筛筛分后，得到植物滤料。

2.如权利要求1所述的植物滤料，其特征在于上述的植物滤料原材料为禾本植物的秸秆或木材的粉末。

3.如权利要求2所述的植物滤料，其特征在于上述的禾本植物为小麦、稻草、芦苇或玉米中的任一种。

4.如权利要求2所述的植物滤料，其特征在于上述的木材为杉木、杨木或松木中的任一种。

5.如权利要求1或2所述的植物滤料，其特征在于上述的植物滤料大小为200～600μm。

6.将权利要求1所述的植物滤料用于油田含油污水处理的装置，包括有位于底部的，带有出水口(11)的底座(10)、固定在底座(10)上的筒体(6)和位于筒体(6)上方的，带有进水口(2)的封盖(3)；其特征在于，还包括有位于进水口(2)和筒体(6)之间的布水孔板(4)，以及位于出水口(11)与筒体(6)之间的支撑孔板(9)，布水孔板(4)和支撑孔板(9)上都分布有孔径大小为2mm的小孔，小孔的总面积分别占布水孔板(4)和支撑孔板(9)面积的40％，且支撑孔板(9)上铺有无纺布(8)。

7.权利要求6所述装置的使用方法如下：

1)填装植物滤料：首先将封盖(3)打开，把筛分好的植物滤料填装到筒体(6)内；

2)含油污水过滤：填装好植物滤料后，再将封盖(3)密封固定在筒体(6)上，然后含油污水经由进水口(2)和布水孔板(4)后，流过植物滤料实现过滤；过滤后的水体由出水口(11)流出；

其特征在于，上述步骤1)的填装植物滤料，是将不少于两种的植物滤料分层填装到筒体(6)内。

8.如权利要求7所述的使用方法，其特征在于上述步骤1)的填装植物滤料，是在筒体(6)的下部填装吸油性好的滤料，在筒体(6)上部填装吸油性差的滤料，填装密度为180～460kg/m³。

9.如权利要求8所述的使用方法，其特征在于上述的吸油性好的滤料为芦苇秸秆滤料、小麦秸秆滤料、稻草秸秆滤料或玉米秸秆滤料中的任一种。

10.如权利要求8所述的使用方法，其特征在于上述的吸油性差的滤料为杉木粉末滤料、杨木粉末滤料或松木粉末滤料中任一种。