CN102730860A - 污水系统处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一种污水处理系统用于深度处理的污水过滤装置与原水在进入过滤装置前进行预处理的污水除油装置，特别适用于油田污水处理系统。污水过滤装置有砂滤管与砂滤罐两种结构形式，砂滤床充满砂滤管与砂滤罐。两头开口分别与管线呈并联，两个并联管之间互相切换，即可同步完成砂滤管与砂滤罐过滤与冲洗。污水除油装置，由两个园柱塔罐组成，内部有中心筛管，分别串着油水分离伞与环形凹凸板。每个罐的两组进口互为对称及切线方向，综合运用重力、离心力、摩擦力、剪切力、压力、水力等动力，并形成完整的污水处理系统，完全适应含聚污水的处理与过滤。

Description

污水系统处理装置

所属技术领域

本发明涉及污水系统的污水过滤装置与污水除油装置，特别是油田污水系统处理装置。 

背景技术

当前我国应用较多的是以石英砂为过滤介质的以吸附作用为主的深床砂滤器，特别在油田污水过滤中应用最普遍。其主体结构是在圆柱罐内有承托层，承托层之上是砂滤床，砂滤床为非均质固定孔隙结构。自下而上有大河卵石、小河卵石、大石子、小石子、粗砂、中砂等，即所谓的“垫层”，属于非有效吸附层。之上主体细砂层，为有效吸附层，滤床上部还有一相当大的预留空间。滤罐外顶部有一滤前水进口，底部有一滤后水出口。过滤时上进下出，反冲洗时下进上出，二者为同一流程，互为逆向过程。存在的主要问题：一是过滤精度低普遍不达标。因此不能满足低渗透油田的需要，严重影响油田开发效果。二是吸附容易脱附难。滤床结构复杂又属于固定孔隙结构，因此吸附容易，脱附再生十分困难。滤床容易造成堵塞，堵塞后一般需要提高排量冲洗，由于滤床深度为半罐，上半部分是空罐，滤床虽然属于固定孔隙结构，但是整个滤床稳定性极差，冲洗时往往会造成非均质滤床混层而失效，恢复十分困难，因此会造成长期仃运而影响生产。三是对含聚合物污水极不适应成为世界难题。油田三次采油注入的驱替剂主要是聚合物，因此产生大量含聚污水，处理难度大，所有过滤器均不适应了，主要是冲洗脱附困难，过滤与冲洗都不能正常进行，砂滤床经常被糊死，基本处于瘫痪状态。处理办法是所谓的“掏洗”，即把糊死的滤床，用人工从罐中掏出来，专车运回掏洗场，进行清洗、分选待用，一般滤料要损失过半。掏洗产生大量垃圾用专车运往挖好的巨大土池，这就是所谓的“垃圾场”，池满后进行俺埋，再重新挖土池，这样依次类推。可想而知，从清罐、掏洗、垃圾处理过程造成的二次污染极为严重，之后补充新滤料再用人工进行回垫，恢复运行。掏洗一次只能维持半年至一年，掏洗过程对二次污染根本无法解决，而且越来越严重，垃圾坑就会遍及油田。人称是给子孙后代埋下的污染炸弹。为了原油产量，聚合物不能不生产，不能不 回注，污水不能不含聚合物，污染也就没有办法处理，更谈不上水质达标。当前在大庆油田又试验成功一种“三元聚合物”新型驱替剂，已经投入应用，专家断定：含“三元聚合物”的污水，比一般含聚污水处理难度更大，当前传统工艺技术根本不能适应，必须有新工艺技术问世，才能摆脱含油、含聚合物污水长期以来造成的落后被动局面。为此华北油田发明人王自治的实用新型专利《砂滤器》(专利号：200520011314.8)及发明专利《砂滤器高效冲洗脱附工艺技术》(专利号：200710165256.8)就是为解决含聚污水处理难题而提供的污水过滤技术。由于均质滤床与非固定孔隙结构滤床的实现，也即沸腾床脱附的实现，开发应用证明效果有极佳。在此之前，二十世纪中期曾经引进核桃壳为滤料的砂滤器，由于能实现沸腾床，人们盲目的认为终于找到了解决问题办法，一哄而上。而应用证明，却恰恰相反，所谓的沸腾床并没有解决脱附难题，相反滤料污染更加严重。本来就难以适应含油污水的滤料来说，对于含聚污水就无法适应，最后被迫又全部恢复石英砂砂过滤器。如今所谓“双滤料”砂滤器，是石英砂滤床之上再加上150～200mm厚的无烟煤颗粒层，即石英砂加煤颗粒层。应用证明煤层寿命太短，消耗量太大而被弃之，最后只有石英砂了。应该说“双滤料”砂滤器，实际就是“石英砂”过滤器，仍然代表了当今砂滤技术的最好水平，证明我国油田乃至世界油田几十年来污水处理技术几乎停滞不前，没有突破性进展。 

油田产出污水从油站进入污水处理站的污水称之为“原水”，要求水质含油标指是100mg/L以下，而实际上不仅达不到，一般都高于规定指标，而且很不平稳，忽高忽低，因此在过滤器的上游增设除油设备。实践证明，当今预处理工艺技术非常落后，极不适应，无法保证过滤器的滤前水含油指标，确保过滤器的适应性及过滤水质指标。现有除油设备主要功能是以各种沉降罐除油为主，如：立式沉除除油罐、立式斜板除油罐、卧式斜板除油罐、混凝除油罐、气浮除油罐、水力旋流器除油罐等。主要问题：一是以单一重力为主要动力的除油设备，需要以仃留时间来决定除油效果，时间长效果好，时间短效果差，必须设计有足够的容积的容器才能保证仃留时间，因此除油设备普遍十分庞大，建设投资与占地面积相当大，管理操作十分繁琐，故障率高维护困难。另外大都是开放式 运行，放二次污染严重，不符合减排要求等。二是污水处理工艺流程复杂、落后、老化、失效多、效果差。所谓“三段常规”处理工艺流程。是指第一段为绥冲调节段、第二段为沉降分离除油段、第三段是去除微粒杂质和乳化油的压力过滤段。目前国内油田能够正常工作的不多，能达到水质标准的就更少，因此把矛盾都集中到了过滤器上，含油及机械杂质普遍长期超标运行，造成恶性循环，不少油田的污水处理设备长期处于瘫痪状态，只靠沉降罐沉降后就直接回注了，一个污水站一年可回注原油数万吨，这就是现在的被动局面。这是在污水成分发生变化及又没有可以借鉴的新技术设备的情况下，产生严重不适应的问题是必然的。(参阅《油田采出水处理设备选用手册》石油工业出版社，2004年3月第一版、第一次印刷，网址：www.petropub.com.cn) 

综上所述，污水处理工艺技术已经不适应水质变化的需要，技术更新势在必行，消除污染保护环境势在必行，污水处理系统的预处理与过滤技术更新配套势在必行。 

发明内容

为了解决现有含聚合物污水对预处理设备及其过滤设备的影响而不适应问题，本发明提供一套污水过滤与污水除油装置的配套工艺技术。在本发明之前的《砂滤器》专利实现了均质非固定孔隙结构滤床及沸腾床脱附技术，含聚污水的过滤冲洗脱附再生问题得到解决。而本发明通过充满非均质超级固定孔隙结构砂滤床的砂滤管与砂滤罐过滤装置，从另一条思路找到解决非均质砂滤床不乱层失效并能清洗脱附再生技术。同时提供污水除油装置，更加适应所有难对付的污水成分及适应和满足各种环境条件的需要。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，污水系统处理装置，包括由砂滤管、砂滤罐及除油装置三种结构组合成污水系统处理装置。每个砂滤管及砂滤罐内都充满以砂为过滤介质的砂滤床。两头开口都分别与管线呈并联连接。所有砂滤管内两头开口处有园锥形筛板，砂滤罐两头有缓冲球体，内半部分为筛球，外半部分球体上有双向切线方向的进口与出口。砂滤管外两头开口处为三通，直管与侧管都有快速活接头及阀门。两头开口 不分进、出口，可以互换。砂滤床过滤介质两头向中间方向由河卵石、石子、粗砂、中砂按层次组合的过度段，中间主体是细砂层。每倒一次流程即可同步完成冲洗与过滤运行。砂滤罐两头过度段中有加热器，作为冲洗、加热备用。 

污水除油装置由两个园柱塔罐组成，内部有带孔的同心管，并分别串着油水分离伞与凹凸板，塔罐顶部有油出口、底部有泥出口，中间有污水进口。在运行过程中，充分运用重力、离心力、摩擦力、剪切力、压力，水力等六种动力，提高油水分离效果。装置安装在过滤装置上游，直接接收原水，形成完整的污水处理系统。在两个园柱塔罐中，内部各有一个中心筛管，其中一个中心筛管上串着一种分离伞，另一个中心筛管上串着一种凹凸板，底部有排泥管，园柱塔罐外顶部有一出口，底部有一出口，除油罐筒体中间有污水进口，下部有出口中，两个园柱塔罐之间有串联与并联连接。每个塔罐污水进口各分两组，两组互相对称，每组又分成支路，均为切线方向进入。分离伞与凹凸板在中心筛管上均布，之间保持相同距离且互相平行，凹凸板的凹陷底部有环状分离孔。分离伞、凹凸板与塔罐内壁之间有一环形空间。 

本发明的有益效果是，处理精度高、投资规模小、适应能力强。彻底解决含油、含聚合物污水处理的世界难题，从根本上解决过滤精度不达标、砂滤床乱层失效、建设规模庞大、投资高不配套的老大难问题。特别是改变油田污水处理落后被动的局面，满足各种成分与性质污水处理过滤的需要，从而提高油田开采效果。 

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。 

图1是本发明污水过滤管装置整体剖视图。 

图2是本发明污水过滤罐装置整体剖视图。 

图3是本发明污水过滤罐装置顶视图。 

图4是本发明污水过滤罐装置加热器图。 

图5是污水除油装置图 

图6是污水除油装置横截面图 

图中1、1′.砂滤管，2、2′.并联管，3、3′.活接头，4、4′.管阀，5、5′.管阀，6、6′.活接头，7、7′.封头，8、8′.顶丝，9、9′.承托筛板，10、10′.砂滤床过度段，11.细砂主体滤层，12、12′.滤后水出口，13.滤后出水阀，14.冲洗排污出口阀，15.一头进口阀，15′.另一头进口阀，16.进口汇管，17.组合法兰，18.污水进口，19.外半球，20.内带孔半球，21.上部加热器，22.滤罐，23.上进口阀，24.下进口阀，25.下部加热器，26.下外半球，27.下部进口，28.下部出口，29.滤床下过度段，30.下出口阀，31.冲洗排污阀，32.滤后水出口阀，33.上出口阀，34.人孔，35.细砂层，36.上过度段，37.上部出口。38、38′.油水分离塔罐，39、39′.原水切线方向进口A.B.C，40.环形空间，41.中心筛管，42.分离伞，43.排泥管，44.原水总进口，45.分离后水出口，46.中心筛管，47.凹凸板，48.凹陷底部园孔，49.凸起顶部园孔，50.环形空间，51、51′.原水切线方向进口A.B.C，52.污油出口管阀。 

具体实施方式

在图1所示实施例中，污水除油装置出口(45)污水管与污水过滤装置进水汇管(16)连接后，滤前污水经过进口阀(15)、并联管(2)、进口阀(5)、活接头(6)、封头(7)、活动筛板(9)，污水进入过度段(10)后，过滤与冲洗同步进行，经过主体细砂层(11)、过度段(10′)、活动筛板(9′)、封头(7′)、活接头(6′)、出口阀(5′)，开始出口为冲洗水排污，污水通过阀(12′)之后，先进入出口管阀(14)，进入污水回收罐，污水排完后，再切换到滤后水出口阀(13)进入滤后水储罐回注。待需要冲洗时，只需把两头流程切换过来，即与前面的运行流程反过来运行。即从阀门(15)、进口阀(5′)、 过度段(10′)、细砂层(11)、过度段(10)、出口阀(5)、(12)进入(14)排污，进入污水回收罐，之后再进入阀(13)，滤后进入滤后水储水罐回注，依此往复进行。砂滤管之间都有连接法兰(17)，便于根据处理量增加或减少砂滤管数量。 

在图2、图3、图4所示实施例中，打开上进口阀(23)，从污水进口(18)进入罐内，通过外半球(19)及内带孔半球(20)进入砂滤床上过度段(36)，细砂层(35)，下过度段(29)。滤后水从下部出口(28)通过下出口阀(30)，首先通过冲洗排污阀(31)，由于污水进入砂滤罐之后，过滤与冲洗就开始同时运行，因此初始排出的水是冲洗污水，先从阀门(31)排出并进入污油回收罐。排污完成后，打开滤后水出口阀(32)，关闭阀(31)进入滤后水储罐回注。下次冲洗时，打开下部进口阀(24)，污水从进口(27)进入滤罐，从上部出口(37)及上出口阀(33)进入冲洗排污阀(31)，进入污水回收罐。排污完成后，就会自动进入滤后水出口阀(32)，进入滤后水储罐回注，依次往复进行。当需要彻底清洗或者需要解堵时，对上部加热器(21)或者下部加热器(25)另外加热即可。 

在图5、图6所示实施例中，污水除油装置的两个油水分离塔罐(38、38′)，内部各有一个中心筛管(41)(46)，分别串着一种分离伞(42)及环形凹凸板(47)，分离伞与凹凸板在中心筛管上均布，之间保持相等距离且互相平行，凹凸板的凹陷底部与凸起顶部都有环状分离孔(48、49)。与园柱塔罐之间分别有环形空间(40)(50)。塔罐外顶部有污油出口汇管(52)，底部有排泥出口管(43)。中间有原水切线方向进口(39、39′)(51、51′)A、B、C。两个塔罐之间有串联与并联连接。每个塔罐污水进口各两组互相对称，每组又分成支路A.B.C……，各条支路均以切线方向进入环形空间(40、50)，以相当速度旋转产生离心力、重力、摩擦力、剪切力、压力，水力等六种动力作用下达到好的除油效果。除油后的污水再进入污水过滤装置进行过滤。 

Claims (9)

1.一种污水处理系统的污水过滤装置，在砂滤器中，立式园柱罐、承托层、砂滤床、滤床以上预留空间、过滤时上部为滤前水进口，下部为滤后水出口，冲洗时是其逆向过程，其特征是：污水过滤装置有砂滤管与砂滤罐两种结构形式，砂滤床全部充满砂滤管与砂滤罐，两头开口分别与管线呈并联，两个并联管之间互相切换，即可同步完成砂滤管与砂滤罐过滤与冲洗，需要冲洗时只要进出口互相切换即可完成。

2.根据权利要求1所述的污水过滤装置，其特征是：砂滤管装置内两头开口处有园锥形孔板，砂滤管外两头开口处为三通，直管与侧管都有快速活接头及阀门，砂滤罐装置两头有撒水缓冲球，罐内半球为筛球，罐外半球顶部切线上有对称双向进、出口管。

3.根据权利要求1所述的污水过滤装置，其特征是：砂滤床过滤介质两头向中间方向有河卵石、石子、粗砂、中砂按层次组合的过度段，中间主体是细砂层，砂滤罐装置滤床两个过度段内各有一组加热器。

4.根据权利要求1所述的污水过滤装置，其特征是：砂滤管两头的封头上有四条顶丝及承托筛板。

5.一种污水处理系统的污水除油装置，在污水除油罐中，有立式斜板除油、卧式斜板除油、混凝除油、气浮除油、水力旋流器除油等，其特征是：在两个园柱塔罐中，内部各有一个中心筛管，并分别串着园形分离伞及园形带孔凹凸板，园柱塔罐外顶部有一出口，底部有一出口，塔罐筒体中部有污水进口，下部有滤后水出口，两个园柱塔罐之间有串联与并联流程。

6.根据权利要求5所述的污水除油装置，其特征是：每个塔罐污水进口各分两组，两组以塔罐中心互相对称，每组又分成排状切线方向支路A.B.C……，污水均从支路切线方向进入。

7.根据权利要求5所述的污水除油装置，其特征是：园形分离伞与园形带孔凹凸板在中心筛管上均布，且互相平行，园形带孔凹凸板的园形凹陷底部与园形凸起顶部都有环状油水分离孔。

8.根据权利要求5所述的污水除油装置，其特征是：分离伞、凹凸板与塔罐内壁之间有一环形空间。

9.根据权利要求5所述的污水除油装置，其特征是：综合利用了重力、离心力、摩擦力、剪切力、压力、水力等六种动力因素。

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