CN103803761A

CN103803761A - 撬装式采油废水处理设备

Info

Publication number: CN103803761A
Application number: CN201410069568.9A
Authority: CN
Inventors: 冯俊生; 刘兆跃; 姚洪生; 秦学成; 刘之泉; 陈皓; 程汉东
Original assignee: Changzhou University
Current assignee: Changzhou University
Priority date: 2014-02-27
Filing date: 2014-02-27
Publication date: 2014-05-21

Abstract

本发明涉及一种撬装式采油废水处理设备，包括设备控制系统，生化池，管式超滤设备，所述管式超滤设备进水口与生化池流体性连接，过滤出的浓缩污水经管式超滤设备出水口回流到生化池，所述膜反冲洗设备与管式超滤设备进水口流体性连接，所述管式超滤设备反冲洗出的反冲洗液经管式超滤设备出水口回流到膜反冲洗设备。本发明的一种撬装式采油废水处理设备，具有结构紧凑、移动方便、操作简单、出水周期短品质好、节省基建投资等优点，以快速去除采油废水中的油、细菌及悬浮物为主，使出水水质达到SY/T5329-94中A1级标准，稳定运行后该设备处理采油废水可达3.8m³/h，成功运行之后产生良好的社会效益。

Description

撬装式采油废水处理设备

技术领域

本发明涉及油田水处理技术领域，尤其是涉及一种撬装式采油废水处理设备。

背景技术

在油田开发初期，通常情况下钻出油井后，原始地层能量如天然水驱、弹性能量驱、溶解气驱及重力驱等可将地层原油通过油流通道举升至地面，这种以自喷开采石油的方式，称为一次采油。一次采油采出液的含水率很低，约5～10%左右。一次采油造成原始地层能量迅速递减，靠原始地层能量开采原油的方式难以维持，这时需要向地底油层注水或注气以补充能量，来实施二次采油。全国大部分油井都采用注水开发的方式进行二次采油。而开发稠油油田则需要将高压水蒸汽从油井注入地层，待注入的高压水蒸气将稠油减粘后，水蒸气的冷凝水为油层提供能量，油水混合的采出液被一起从油井采出。随着油田开发时期的延长，注水或注气的二次采油方式使采出原油含水率不断上升。华东地区各油田的采出液含水率已经超过了85%。近些年来，我国大部分油田相继进入了采用聚合物驱和三元复合驱的三次采油阶段，该技术大面积应用于大庆油田和胜利油田。与一般油田采油废水相比，三次采油废水具有以下特点:三次采油废水中除了含有大量石油类有机物、悬浮固体颗粒、溶解性矿物质和微生物等常规污染物之外，还含有大量的碱、表面活性剂和高分子水解聚丙烯酰胺（HPAM）等驱油剂，因此三次采油废水COD高、黏度大、乳化程度高、有机污染物稳定性增强、可生物降解性降低。

随着油藏开采时期的延长和采油工艺技术的不断创新，淮安金南油田已进入中后期开采阶段，出现了注水量大、采出液量大、采油废水量大、能量资源消耗高的“三大一高”现象。采油废水高达90%以上。废水粘度大，乳化油稳定，另含有溶解性矿物质、酚类化合物、细菌、悬浮固体杂质以及所投加的破乳剂、清蜡剂和降粘剂等采油助剂，具有有机成分复杂且难去除，悬浮物较多且粒径小的特点。采油废水处理后回注，不仅可以减少采油废水外排带来的严重的环境污染，极大地提高水资源的利用率，而且可以保护金南油田地下油层能量，维持油层压力并提高采油效率。但是回注水水质不合格，特别是回注水中的含油量、固体悬浮物及硫酸盐还原菌（SRB菌）超标，将会堵塞地层渗流孔道，腐蚀生产设施，严重危害注水开采油田。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术中的问题，提供一种撬装式采油废水处理设备，出水指标达到SY/T5329-94中A1级标准，满足低渗透油田注入水水质要求。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种撬装式采油废水处理设备，包括用于控制采油废水处理设备的设备控制系统；

用于收集和生化降解采油废水的生化池；

将经所述生化池生化降解的采油废水通过物理过滤分离的管式超滤设备，所述管式超滤设备进水口与所述生化池流体性连接，所述管式超滤设备过滤出的浓缩污水经管式超滤设备出水口回流到生化池；

接收管式超滤设备过滤出的膜出水的膜反冲洗设备，所述膜反冲洗设备与管式超滤设备进水口流体性连接，所述管式超滤设备反冲洗出的反冲洗液经管式超滤设备出水口回流到膜反冲洗设备。

可选的，所述生化池和管式超滤设备之间通过加压传送设备流体性连接。

可选的，所述生化池和管式超滤设备之间设有用于绞碎较大颗粒的手摇过滤器。

可选的，所述膜反冲洗设备和管式超滤设备之间通过加压传送设备流体性连接。

可选的，所述生化池包括生化池一段和生化池二段，所述生化池一段为水解酸化池，所述生化池二段为降解池。

具体地，所述生化池还包括曝气系统。

具体地，所述生化池包括生化池一段和生化池二段；采用两段式生化池设计，既良好的利用了集装箱的有效空间，又使生化系统形成合理有序的流体混合动力模式，又解决了回流污泥短路流入超滤膜系统的问题。

具体地，所述生化池一段为水解酸化池，生化一段可通过调节曝气量调节生化反应，当关闭曝气系统时，生化一段为水解酸化池，主要作用是将污水中难降解的采油助剂等大分子有机物分解为溶解性和小分子有机物，可利用底部污泥床截留并吸附颗粒物质、胶体物质及有机物；水解酸化池另一作用为出水循环回流进行缺氧脱氮反应。污水在兼氧微生物的作用下，利用原水部分降解的挥发性有机酸（VFA）作为有机碳源，使亚硝酸氮、硝酸氮转化为氮气，并利用部分有机物和氨氮合成新的细胞物质，水解酸化池有机负荷为1.0kgCOD/d·m³，水力停留时间HRT=8h，污泥浓度MLSS=2～5g/L。

所述生化池二段为降解池，生化二段采用活性污泥系统，为去除有机物的主体工艺，与超滤系统联用的活性污泥系统，具有以下特点：①有机负荷高，单位体积去除有机物的能量是生化法中最高的；②不产生污泥膨胀，耐冲击性能好，来自MBR系统大流量的浓水回流使受到高负荷冲击后，微生物系统能很快得到恢复；③管理方便，能实行简单的无人控制而不影响水质，可以减少操作人员，降低运行成本；曝气采用混合曝气，可变微孔曝气器，曝气管采用ABS工程塑料管；气水比为20:1，污水在生化池内不断内循环，以微生物与污水充分接触，使得污水中的有机物得到充分的降解。生物二段设计微生物浓度MLSS=4～8g/L，水力负荷1.35kgCOD/d·m³，水力停留时间HRT=8h。

可选的，所述生化池还包括曝气系统。

可选的，所述管式超滤设备膜过滤水管数量为4-6根；将管式超滤设备系统应用于采油废水处理中，具有以下特征：①能高效地进行固液分离，其分离效果比传统的沉淀池要好，且占地少，通过膜分离装置所获得的水质很好，可以直接再利用；②使生物反应器能保持高浓度的微生物，膜分离装置能阻止高分子量的有机物和悬浮物向系统外流失，使参与反映的微生物完全保持在生物反应器内，这对于截留世代期较长的微生物尤其有利；③膜可以阻留许多分解速度较慢的大分子难降解物质，通过延长其停留时间而提高对它的降解效率；④剩余污泥产量小，污泥处理费用少；⑤易于实现自动化，操作管理方便。本设备采用德国BERGHOF产的管式超滤设备，亲水性的PVDF膜材料可高质量地截留废水中的油类、固体悬浮物质和细菌，保证出水达到SY/T5329-94中A1级标准，满足处理水回灌要求。通过膜处理系统，废水中的石油类去除率>50%，悬浮物去除率99%，细菌去除率达100%。

可选的，所述生化池采用的材料为聚丙烯；PP板具有密度小，优越的耐化性，耐热性及耐冲击性能，是保证生化池长久运行的良好材料。

本发明的有益效果是：本发明的一种撬装式采油废水处理设备，具有结构紧凑、移动方便、操作简单、出水周期短品质好、节省基建投资等优点，以快速去除采油废水中的油、细菌及悬浮物为主，使出水水质达到SY/T5329-94中A1级标准，设计产水量2.56m³/h，稳定运行后该设备处理采油废水可达3.8m³/h，成功运行之后产生良好的社会效益。

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是本发明的一种撬装式采油废水处理设备的示意图。

图中：A.集装箱体，1.生化池，2.管式超滤设备，3.膜反冲系统，4.设备控制系统，5.原水管道，6.浓缩污水管道，7.循环水管道，8.反冲洗管道，231.转子流量计，11.生化池一段，12.生化池二段，13.曝气系统，21.管式超滤设备进水口，22.管式超滤设备出水口，23.膜出水管道，24.进水管道，25.进水阀门，31.药槽，51.原水阀门一，52.原水进水泵，53.手摇过滤器，54.循环泵，55.原水阀门四，56、原水阀门二，57.原水阀门三，61.浓缩污水阀门，71.循环阀门，81.反冲洗泵，82.反冲洗阀门，91.回流阀门，231.转子流量计。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

以金南油田的采油废水为例，该废水粘度大，乳化油稳定，另含有溶解性矿物质、酚类化合物、细菌、悬浮固体杂质以及所投加的破乳剂、清蜡剂和降粘剂等采油助剂，具有有机成分复杂且难去除，悬浮物较多且粒径小的特点。本发明提供一种撬装式采油废水处理设备，包括用于控制采油废水处理设备的设备控制系统；用于收集和生化降解采油废水的生化池；将经所述生化池生化降解的采油废水通过物理过滤分离的管式超滤设备，所述管式超滤设备进水口与所述生化池流体性连接，所述管式超滤设备过滤出的浓缩污水经管式超滤设备出水口回流到生化池；接收管式超滤设备过滤出的膜出水的膜反冲洗设备，所述膜反冲洗设备与管式超滤设备进水口流体性连接，所述管式超滤设备反冲洗出的反冲洗液经管式超滤设备出水口回流到膜反冲洗设备。

所述生化池和管式超滤设备之间通过加压传送设备流体性连接，所述膜反冲洗设备和管式超滤设备之间通过加压传送设备流体性连接，所述生化池包括生化池一段和生化池二段，所述生化池一段为水解酸化池，所述生化池二段为降解池，所述生化池还包括曝气系统，所述管式超滤设备膜过滤水管数量为4-6根。

本发明的一种撬装式采油废水处理设备，具有结构紧凑、移动方便、操作简单、出水周期短品质好、节省基建投资等优点，以快速去除采油废水中的油、细菌及悬浮物为主，使出水水质达到SY/T5329-94中A1级标准，设计产水量2.56m³/h，稳定运行后该设备处理采油废水可达3.8m³/h，成功运行之后产生良好的社会效益。

图1为本发明的一种撬装式采油废水处理设备的第一实施例的示意图。

如图1所示，一种撬装式采油废水处理设备，包括集装箱体A和固定设置在集装箱体内的生化池1、管式超滤设备2、膜反冲洗设备3、设备控制系统4；生化池1还包括曝气系统13，生化池1包括生化池一段11和生化池二段12，生化池一段11为水解酸化池，生化池二段12为降解池，生化池1采用的材料为聚丙烯，管式超滤设备2包括管式超滤设备进水口21、管式超滤设备出水口22和膜出水管道23，管式超滤设备2膜过滤水管数量为6根，生化池1与管式超滤设备进水口21通过原水管道5连接，原水管道5上依次设有原水阀门一51、原水进水泵52、原水阀门二56、手摇过滤器53、原水阀门三57、循环泵54和原水阀门四55；管式超滤设备出水口22通过浓缩污水管道6与生化池1连接，浓缩污水管道6上设有浓缩污水阀门61，原水管道5和浓缩污水管道6之间固定连接有循环水管道7，循环水管道7一端设置在原水阀门三57和循环泵54之间，循环水管道7另一端设置在管式超滤设备出水口22与浓缩污水阀门61之间，循环管道7上设有循环阀门71，膜反冲洗设备3包括药槽31、反冲洗管道8和回流管道9管式超滤设备2设有膜出水管道23，膜出水管道23通过进水管道24与药槽31连接，进水管道24上设有进水阀门25，膜出水管道23设有转子流量计231，药槽31与原水管道5通过反冲洗管道8固定连接，反冲洗管道8上依次设有反冲洗泵81和反冲洗阀门82，反冲洗管道8与原水管道5连接的一端设在手摇过滤器53与原水阀门二56之间，药槽31与浓缩污水管道6通过回流管道9固定连接，回流管道9与浓缩污水管道6连接的一端设置在管式超滤设备出水口22与浓缩污水阀门61之间，回流管道9上设有回流阀门91，设备控制系统4与生化池1、管式超滤设备2、膜反冲洗设备3通过电信号连接。

上述实施例中所述的撬装式采油废水处理设备的使用方法为：

先将撬装式采油废水处理设备的生化池1与采油废水通过管道连通，将膜出水管道23与清水罐连通，将所有阀门和泵体关闭。然后将采油废水泵入生化池1，使采油废水在生化一段11和生化二段中水解酸化和初步降解，打开原水阀门一51、原水阀门二56、原水阀门三57、原水阀门四55和浓缩污水阀门61，然后打开原水进水泵52，预处理过的采油废水进入原水管道5中，经过手摇过滤器53的初步过滤，采油废水进入管式超滤设备2中进行过滤，经过浓缩污水管道6回流到生化池，在此过程中产生的膜出水经过膜出水管道23输送到清水罐中。

管式超滤设备2需要经过每两小时使用清水反冲洗一次，在需要反冲洗时，首先打开进水阀门25，膜出水通过进水管道24流入药槽，然后关闭原水进水泵52，关闭原水阀门56，打开反冲洗阀门82和发冲洗泵81，对过滤系统进行反冲洗，当反冲洗出水中杂质减少后，关闭反冲洗泵81、原水阀门三57和浓缩污水阀门61，打开循环阀门71和循环泵54，对管式超滤设备2进行循环冲洗，反冲洗完毕后，所有阀门和泵体复位，进行采油废水的过滤。

管式超滤设备2需要经过每两个月使用化学药品进行反冲洗一次，首先在药槽31中蓄水，并加入化学药品，在所有阀门和泵体关闭的条件下，先打开反冲洗阀门81、原水阀门三57、原水阀门四55和回流阀门91，再打开反冲洗泵81进行反冲洗，反冲洗完毕后除去整个系统中的化学药品，可继续采油废水的处理过程。

原水含油量约90mg/L，COD约930mg/L，经过生化池的水解酸化及有氧氧化，其含油量可降至8～10mg/L，COD降至90～120mg/L左右。经过手摇过滤器时，可过滤掉大颗粒杂质，后流至管式膜，经超滤水中的细菌及悬浮小颗粒基本100%被去除，含油量可降至5mg/L以下，COD可降至40～60mg/L，该设备处理效果完全能达到SY/T5329-94中A1级标准。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims

1.一种撬装式采油废水处理设备，其特征在于包括：

用于控制采油废水处理设备的设备控制系统；

用于收集和生化降解采油废水的生化池；

2.如权利要求1所述的撬装式采油废水处理设备，其特征在于：所述生化池和管式超滤设备之间通过加压传送设备流体性连接。

3.如权利要求1所述的撬装式采油废水处理设备，其特征在于：所述膜反冲洗设备和管式超滤设备之间通过加压传送设备流体性连接。

4.如权利要求1-3任一项所述的撬装式采油废水处理设备，其特征在于：所述生化池包括生化池一段和生化池二段，所述生化池一段为水解酸化池，所述生化池二段为降解池。

5.如权利要求1所述的撬装式采油废水处理设备，其特征在于：所述生化池还包括曝气系统。

6.如权利要求1所述的撬装式采油废水处理设备，其特征在于：所述管式超滤设备膜过滤水管数量为4-6根。