CN104261588A - 含油地下水的处理装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于处理含油地下水的处理装置和方法，能够有效去除水中的杂质、油污和残留药剂，获得符合国家标准的生活用水。处理装置包括混凝沉淀池、核桃壳过滤器、净水过滤器、加药设备。本发明提供的含油地下水处理装置及控制方法，能够有效去除地下水中的油污，并能够过滤其中的绝大部分杂质，达到居民生活用水标准，即使在反冲洗过程中也可以实现不间断供水，并可以自动进行清洗排污，可靠性高，适用范围广。

Description

含油地下水的处理装置及控制方法

技术领域

    本发明属于油田区域水处理技术领域，具体涉及一种含油地下水的净水装置及该装置的控制方法。

背景技术

地下水是内陆地区的重要水资源，由于地下的泥土、砂石本身就具有较好的过滤效果，因此地下水本身是一种可再生资源，但地下水更新和自净非常缓慢，往往跟不上当地用水需求，随着饮用水标准的规范化和严格化要求，需要对地下水进行科学规范地净水处理，才能够获得适合居民生活的合格水质。

在油田附近采出的地下水，通过混有不少油污，而且由于油田附近会排放大量的含油污水，其中还可能会混杂有一些药剂成分，这就使得油田附近地下水的成分较为复杂。地下水的净化处理是一个复杂的系统工程，与地下水污染程度和所处地理位置不同有直接影响，不同的区域针对地下水污染情况的不同，所采用的处理方式和方法也不尽相同。而采用城市中常规的净水系统处理含油地下水时我们发现，水中的油污和残留药剂不能有效去除，不能达到生活用水标准，目前国内尚缺乏针对油田附近地下水进行规范有效处理的净水装置和净水方法。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种用于处理含油地下水的净水装置和方法，能够有效去除水中的杂质、油污和残留药剂，获得符合国家标准的生活用水。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种含油地下水的处理装置，包括混凝沉淀池、核桃壳过滤器、净水过滤器、加药设备；

混凝沉淀池包括池体、送水管、一级混凝区、二级混凝区、三级混凝区，所述送水管设置在一级混凝区下方将进水送至一级混凝区中，所述二级混凝区设置在一级混凝区上方，一级混凝区、二级混凝区整体呈上大下小的圆锥台状，所述三级混凝区套设在二级混凝区外，三级混凝区的侧板与二级混凝区侧板平行，所述二级混凝区底部设有多条狭缝，所述二级混凝区外周设有多条狭缝，所述一级混凝区内设有搅拌扇叶，所述三级混凝区底部设有导流管，所述池体顶端具有分离区、底部具有排泥管，所述分离区内设有集水管，所述集水管与混凝沉淀池出水管相连，混凝沉淀池的出水管与核桃壳过滤器的进水管相连；

所述加药设备包括储药罐和絮凝剂给药管，所述絮凝剂给药管设置在混凝沉淀池的一级混凝区中用于投放絮凝剂；

所述核桃壳过滤器包括外壳，以及自上而下设置在外壳内的第一核桃壳过滤层、第一砂石层、第二核桃壳过滤层、第二砂石层和第三砂石层，所述第一核桃壳过滤层和第二核桃壳过滤层内均充填有打碎的核桃，第二核桃壳过滤层中间具有旋转轴，旋转轴与电机相连，能够驱动第二核桃壳过滤层旋转，所述第一砂石层设置在第一核桃壳过滤层下方，所述第二砂石层设置在第二核桃壳过滤层下方，所述第三砂石层设置在第二砂石层下方，所述核桃壳过滤器出水口设置在外壳下端，所述核桃壳过滤器出水口与净水过滤器进水管相连；

所述净水过滤器进水管分支为两根，所述净水过滤器通过分隔板分为第一过滤区和第二过滤区，净水过滤器的两根进水管分别通往第一过滤区和第二过滤区，两根进水管末端分别具有阀门，分别控制进入第一过滤区和第二过滤区的水流开闭，所述第一过滤区内交错设置有导流板从而形成了多级过滤室，每级过滤室中均具有垂直于水流方向的滤料层，所述分隔板上设置有多个反冲洗装置，净水过滤器壳体包括内壁和外壁，内外壁之间形成空腔，内壁上设有小闸门，第一过滤区和第二过滤区底部均与净水过滤器的出水口相连。

进一步的，所述第二砂石层和第三砂石层之间还可以设置第三核桃壳过滤层，所述第三核桃壳过滤层为圆柱形，其内充填有打碎的核桃壳，第三核桃壳过滤层中间具有旋转轴，旋转轴与电机相连，能够驱动第三核桃壳过滤层朝某个方向旋转。

进一步的，所述核桃壳过滤器中的核桃壳直径在2mm～8mm之间。

进一步的，在净水过滤器的出水口设有水质测量仪。

进一步的，所述一级混凝区和二级混凝区内具有微涡流絮凝器。

本发明还提供了上述处理装置的控制方法，包括如下步骤：

步骤A，送水管将含油地下水送入混凝沉淀池中进行混凝沉淀反应：

步骤A-1，送水管将含油地下水送入一级混凝区中，所述一级混凝区中的絮凝剂给药管向一级混凝区中投放絮凝剂，所述一级混凝区中的搅拌扇叶向上搅动水流；

步骤A-2，所述一级混凝区中的水流通过一级混凝区和二级混凝区之间的狭缝进入二级混凝区中；

步骤A-3，经过二级混凝区的水流通过二级混凝区与三级混凝区之间的狭缝进入三级混凝区中；

步骤A-4，三级混凝区中的水流通过底部的导流管流出，清水进入集水管，沉淀物下沉通过排泥管排出；

步骤B，流出混凝沉淀池的水进入核桃壳过滤器中进行过滤，水流自上而下分别经过第一核桃壳过滤层、第一砂石层、第二核桃壳过滤层、第二砂石层和第三砂石层，所述第二核桃壳过滤层由电机控制持续沿轴心旋转； 

步骤C，流出核桃壳过滤器的水进入净水过滤器中， 

当第一过滤区和第二过滤区同时工作时，净水过滤器的两根进水管中的阀门均打开，进入净水过滤器的水流分别流入第一过滤区和第二过滤区中，此时反冲洗装置不工作，壳体内壁上的小闸门关闭， 两个过滤区中的水流分别通过各级过滤室中的滤料层后通过净水过滤器下端流出；

当仅有一个过滤区工作时，通入工作过滤区的阀门打开，通入冲洗过滤区的阀门关闭，工作过滤区中的水流分别通过各级过滤室中的滤料层后通过净水过滤器下端流出；冲洗过滤区中的反冲洗装置打开，冲洗过滤区一侧壳体内壁上的小闸门打开，反冲洗装置对滤料层进行反冲洗，冲出的污水经由壳体内外壁之间的空腔向下排出。

进一步的，所述一级混凝区和三级混凝区中分别设有絮凝剂浓度采集装置或芯片，所述加药设备中还包括单片机，单片机中预先设定有浓度上下限值，当三级混凝区中的絮凝剂浓度高于上限时，单片机控制加药设备中絮凝剂给药管上的阀门关闭停止投放絮凝剂，当一级混凝区中的絮凝剂浓度低于下限时，单片机控制加药设备中絮凝剂给药管上的阀门打开投放絮凝剂。

进一步的，所述步骤B中的电机控制第二核桃壳过滤层定期反向旋转。

进一步的，当第二砂石层和第三砂石层之间设置有第三核桃壳过滤层时，第二核桃壳过滤层和第三核桃壳过滤层分别沿不同方向旋转。

有益效果：

本发明提供的含油地下水处理装置及控制方法，能够有效去除地下水中的油污，并能够过滤其中的绝大部分杂质，达到居民生活用水标准，即使在反冲洗过程中也可以实现不间断供水，并可以自动进行清洗排污，可靠性高，适用范围广。

附图说明

图1为含油地下水的处理装置结构示意图；

图2为净水过滤器的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合具体实施例对本发明提供的技术方案进行详细说明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

如图1所示的含油地下水的处理装置，包括混凝沉淀池1、核桃壳过滤器2、净水过滤器3、加药设备4，其中混凝沉淀池1、核桃壳过滤器2、净水过滤器3依次连接，所述加药设备4为混凝沉淀池1加药。

其中，混凝沉淀池1包括池体、送水管101、一级混凝区102、二级混凝区103、三级混凝区104，所述送水管101设置在一级混凝区102下方将进水送至一级混凝区102中，送水管101距离池底有一定距离，送水管101末端优选设置有伞形布水器，能够进行多点布水，送水管101上设有水泵，提供足够的水流推送力。所述二级混凝区103设置在一级混凝区102上方，一级混凝区102、二级混凝区103整体呈上大下小的圆锥台状，所述三级混凝区104套设在二级混凝区103外，三级混凝区104的侧板与二级混凝区103侧板平行。所述二级混凝区103底部设有多条狭缝，所述二级混凝区103外周设有多条狭缝，所述一级混凝区102内设有搅拌扇叶106，所述三级混凝区104底部设有导流管105，所述池体顶端具有分离区、底部具有排泥管107，相应地，池底排泥管107位置为最低处，前述送水管101的高度高于排泥管的排泥口。所述分离区内设有集水管108，所述集水管108与混凝沉淀池1出水管相连，混凝沉淀池1的出水管与核桃壳过滤器2的进水管相连。如图1所示，集水管108分布在混凝沉淀池1顶端两侧，因此混凝沉淀池1的出水管109也具有两支，这两支出水管汇集后通入核桃壳过滤器2中。所述加药设备4包括储药罐401和絮凝剂给药管402，所述絮凝剂给药管402设置在混凝沉淀池1的一级混凝区102中用于投放絮凝剂，絮凝剂给药管上设有阀门。进一步的，我们可以在一级混凝区102和二级混凝区103内放置微涡流絮凝器，微涡流絮凝器能够有效提升絮凝效果。

所述核桃壳过滤器2包括外壳201，以及设置在外壳201内的第一核桃壳过滤层202、第一砂石层203、第二核桃壳过滤层204、第二砂石层205和第三砂石层206，所述第一核桃壳过滤层202内设置有打碎的核桃，核桃壳直径在2mm～8mm之间，所述第一砂石层203设置在第一核桃壳过滤层202下方，所述第二核桃壳过滤层204为圆柱形，其内充填有打碎的核桃壳，第二核桃壳过滤层204中间具有旋转轴，旋转轴与电机相连，能够驱动第二核桃壳过滤层204朝某个方向旋转，所述第二砂石层205设置在第二核桃壳过滤层204下方，所述第三砂石层206设置在第二砂石层205下方。

进一步的，所述第二砂石层和第三砂石层之间还可以设置第三核桃壳过滤层207，所述第三核桃壳过滤层为圆柱形，其内充填有打碎的核桃壳，第三核桃壳过滤层中间具有旋转轴，旋转轴与电机相连，能够驱动第三核桃壳过滤层朝某个方向旋转。

所述核桃壳过滤器2出水口208设置在外壳下端，所述核桃壳过滤器2出水口与净水过滤器3进水管301相连。在净水过滤器的进水管处可投放杀菌剂。所述净水过滤器3进水管分支为两根，所述净水过滤器3通过分隔板308分为两个过滤区——第一过滤区302和第二过滤区303，净水过滤器3的两根进水管分别通往第一过滤区302和第二过滤区303，两根进水管末端分别具有阀门304，分别控制进入第一过滤区和第二过滤区的水流开闭。所述第一过滤区内交错设置有导流板305从而形成了多级过滤室306，每级过滤室中均具有垂直于水流方向的滤料层307，所述分隔板上设置有多个反冲洗装置309，所述反冲洗装置309优选设置在每个过滤室中，滤料层应尽量靠近反冲洗装置，以提升反冲效果。净水过滤器3壳体包括内壁和外壁，内外壁之间形成空腔310，内壁上设有多个小闸门311，小闸门311优选设置在导流板与过滤器内壁交接处，当净水过滤器3开始反冲洗时，这些小闸门311自动打开排除污水，排出的污水经由壳体内外壁之间的空腔310向下排出。第一过滤区和第二过滤区底部均与净水过滤器3的出水口312相连。滤料层可选择多种滤芯体、纤维滤料或纤维滤膜。

上述混凝沉淀池1、核桃壳过滤器2、净水过滤器3均连接有电气控制柜，用于控制其中电气设备的自动运转。

本发明还提供了上述处理装置的控制方法，包括如下步骤：

步骤A，送水管将含油地下水送入混凝沉淀池1中进行混凝沉淀反应：

步骤A-1，送水管将含油地下水送入一级混凝区中，所述一级混凝区中的絮凝剂给药管向一级混凝区中投放絮凝剂，所述一级混凝区中的搅拌扇叶向上搅动水流；

步骤A-2，所述一级混凝区中的水流通过一级混凝区和二级混凝区之间的狭缝进入二级混凝区中；

步骤A-3，经过二级混凝区的水流通过二级混凝区与三级混凝区之间的狭缝进入三级混凝区中；

步骤A-4，三级混凝区中的水流通过底部的导流管流出，清水进入集水管，沉淀物下沉通过排泥管排出；

步骤B，流出混凝沉淀池1的水进入核桃壳过滤器2中进行过滤，水流自上而下分别经过第一核桃壳过滤层、第一砂石层、第二核桃壳过滤层、第二砂石层和第三砂石层，所述第二核桃壳过滤层由电机控制持续沿轴心旋转，电机还可以控制第二核桃壳过滤层按照正向转一定时间——反向转一定时间——正向转一定时间——反向转一定时间的规律进行旋转。当第二砂石层和第三砂石层之间设置有第三核桃壳过滤层时，第二核桃壳过滤层和第三核桃壳过滤层分别沿不同方向旋转。当第二核桃壳过滤层定期按照正向转一定时间——反向转一定时间的间隔进行旋转时，第三核桃壳过滤层也相应地定期反向旋转，但其旋转方向始终与第二核桃壳过滤层相反。

步骤C，流出核桃壳过滤器2的水进入净水过滤器3中，净水过滤器3中具有两个过滤区，分别可以完成独立的过滤任务。因此净水过滤器3可以有以下几种工作状态：

第一过滤区和第二过滤区同时工作:净水过滤器3的两根进水管中的阀门均打开，进入净水过滤器3的水流分别流入第一过滤区和第二过滤区中，此时反冲洗装置不工作，壳体内壁上的小闸门关闭， 两个过滤区中的水流分别通过各级过滤室中的滤料层后通过净水过滤器3下端流出。两个过滤区同时工作时，单位时间内能够产生两倍于一个过滤区的净水量。

第一过滤区工作，第二过滤区反冲洗：通入第一过滤区的阀门打开，通入第二过滤区的阀门关闭，第一过滤区中的水流分别通过第一过滤区中各级过滤室中的滤料层后通过净水过滤器3下端流出；第二过滤区中的反冲洗装置打开，第二过滤区一侧壳体内壁上的小闸门打开，反冲洗装置对滤料层进行反冲洗，冲出的污水经由壳体内外壁之间的空腔向下排出。

第二过滤区工作，第一过滤区反冲洗：通入第二过滤区的阀门打开，通入第一过滤区的阀门关闭，第二过滤区中的水流分别通过第二过滤区中各级过滤室中的滤料层后通过净水过滤器3下端流出；第一过滤区中的反冲洗装置打开，第一过滤区一侧壳体内壁上的小闸门打开，反冲洗装置对滤料层进行反冲洗，冲出的污水经由壳体内外壁之间的空腔向下排出。

经测定，流出净水过滤器3的水中不含油污，杂质含量极低，水质澄清透明，完全能够达到国家规定的居民饮水用标准。

进一步的，所述一级混凝区和三级混凝区中分别设有絮凝剂浓度采集装置或芯片，所述加药设备4中还包括单片机，单片机中预先设定有浓度上下限值，当三级混凝区中的絮凝剂浓度高于上限时，单片机控制加药设备4中絮凝剂给药管上的阀门关闭停止投放絮凝剂，当一级混凝区中的絮凝剂浓度低于下限时，单片机控制加药设备4中絮凝剂给药管上的阀门打开投放絮凝剂。

进一步的，在净水过滤器3的出水口设有水质测量仪，当水质测量仪测得水中杂质或污染物高于预先设定的标准时，则依次启动净水过滤器3中的一个过滤区中的反冲洗过程，冲洗一定时间后，将冲洗后的过滤区投入工作，启动另一过滤区的反冲洗过程。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种含油地下水的处理装置，其特征在于，包括混凝沉淀池、核桃壳过滤器、净水过滤器、加药设备；

所述混凝沉淀池包括池体、送水管、一级混凝区、二级混凝区、三级混凝区，所述送水管设置在一级混凝区下方将进水送至一级混凝区中，所述二级混凝区设置在一级混凝区上方，一级混凝区、二级混凝区整体呈上大下小的圆锥台状，所述三级混凝区套设在二级混凝区外，三级混凝区的侧板与二级混凝区侧板平行，所述二级混凝区底部设有多条狭缝，所述二级混凝区外周设有多条狭缝，所述一级混凝区内设有搅拌扇叶，所述三级混凝区底部设有导流管，所述池体顶端具有分离区、底部具有排泥管，所述分离区内设有集水管，所述集水管与混凝沉淀池出水管相连，混凝沉淀池的出水管与核桃壳过滤器的进水管相连；

所述加药设备包括储药罐和絮凝剂给药管，所述絮凝剂给药管设置在混凝沉淀池的一级混凝区中用于投放絮凝剂；

所述核桃壳过滤器包括外壳，以及自上而下设置在外壳内的第一核桃壳过滤层、第一砂石层、第二核桃壳过滤层、第二砂石层和第三砂石层，所述第一核桃壳过滤层和第二核桃壳过滤层内均充填有打碎的核桃，第二核桃壳过滤层中间具有旋转轴，旋转轴与电机相连，能够驱动第二核桃壳过滤层旋转，所述第一砂石层设置在第一核桃壳过滤层下方，所述第二砂石层设置在第二核桃壳过滤层下方，所述第三砂石层设置在第二砂石层下方，所述核桃壳过滤器出水口设置在外壳下端，所述核桃壳过滤器出水口与净水过滤器进水管相连；

所述净水过滤器进水管分支为两根，所述净水过滤器通过分隔板分为第一过滤区和第二过滤区，净水过滤器的两根进水管分别通往第一过滤区和第二过滤区，两根进水管末端分别具有阀门，分别控制进入第一过滤区和第二过滤区的水流开闭，所述第一过滤区内交错设置有导流板从而形成了多级过滤室，每级过滤室中均具有垂直于水流方向的滤料层，所述分隔板上设置有多个反冲洗装置，净水过滤器壳体包括内壁和外壁，内外壁之间形成空腔，内壁上设有小闸门，第一过滤区和第二过滤区底部均与净水过滤器的出水口相连。

2.根据权利要求1所述的含油地下水的处理装置，其特征在于：所述第二砂石层和第三砂石层之间还可以设置第三核桃壳过滤层，所述第三核桃壳过滤层为圆柱形，其内充填有打碎的核桃壳，第三核桃壳过滤层中间具有旋转轴，旋转轴与电机相连，能够驱动第三核桃壳过滤层朝某个方向旋转。

3.根据权利要求1或2所述的含油地下水的处理装置，其特征在于：所述核桃壳过滤器中的核桃壳直径在2mm～8mm之间。

4.根据权利要求1或2所述的含油地下水的处理装置，其特征在于：在净水过滤器的出水口设有水质测量仪。

5.根据权利要求1或2所述的含油地下水的处理装置，其特征在于：所述一级混凝区和二级混凝区内具有微涡流絮凝器。

6.一种含油地下水的处理装置的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤A，送水管将含油地下水送入混凝沉淀池中进行混凝沉淀反应：

步骤A-1，送水管将含油地下水送入一级混凝区中，所述一级混凝区中的絮凝剂给药管向一级混凝区中投放絮凝剂，所述一级混凝区中的搅拌扇叶向上搅动水流；

步骤A-2，所述一级混凝区中的水流通过一级混凝区和二级混凝区之间的狭缝进入二级混凝区中；

步骤A-3，经过二级混凝区的水流通过二级混凝区与三级混凝区之间的狭缝进入三级混凝区中；

步骤A-4，三级混凝区中的水流通过底部的导流管流出，清水进入集水管，沉淀物下沉通过排泥管排出；

步骤B，流出混凝沉淀池的水进入核桃壳过滤器中进行过滤，水流自上而下分别经过第一核桃壳过滤层、第一砂石层、第二核桃壳过滤层、第二砂石层和第三砂石层，所述第二核桃壳过滤层由电机控制持续沿轴心旋转； 

步骤C，流出核桃壳过滤器的水进入净水过滤器中， 

当第一过滤区和第二过滤区同时工作时，净水过滤器的两根进水管中的阀门均打开，进入净水过滤器的水流分别流入第一过滤区和第二过滤区中，此时反冲洗装置不工作，壳体内壁上的小闸门关闭， 两个过滤区中的水流分别通过各级过滤室中的滤料层后通过净水过滤器下端流出；

当仅有一个过滤区工作时，通入工作过滤区的阀门打开，通入冲洗过滤区的阀门关闭，工作过滤区中的水流分别通过各级过滤室中的滤料层后通过净水过滤器下端流出；冲洗过滤区中的反冲洗装置打开，冲洗过滤区一侧壳体内壁上的小闸门打开，反冲洗装置对滤料层进行反冲洗，冲出的污水经由壳体内外壁之间的空腔向下排出。

7.根据权利要求6所述的含油地下水的处理装置的控制方法，其特征在于：所述一级混凝区和三级混凝区中分别设有絮凝剂浓度采集装置或芯片，所述加药设备中还包括单片机，单片机中预先设定有浓度上下限值，当三级混凝区中的絮凝剂浓度高于上限时，单片机控制加药设备中絮凝剂给药管上的阀门关闭停止投放絮凝剂，当一级混凝区中的絮凝剂浓度低于下限时，单片机控制加药设备中絮凝剂给药管上的阀门打开投放絮凝剂。

8.根据权利要求6或7所述的一种含油地下水的处理装置的控制方法，其特征在于：所述步骤B中的电机控制第二核桃壳过滤层定期反向旋转。

9.根据权利要求6或8所述的一种含油地下水的处理装置的控制方法，其特征在于：当第二砂石层和第三砂石层之间设置有第三核桃壳过滤层时，第二核桃壳过滤层和第三核桃壳过滤层分别沿不同方向旋转。