CN104645669A - 油水分离器、油水分离方法及过滤膜单元 - Google Patents

油水分离器、油水分离方法及过滤膜单元 Download PDF

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Abstract

本发明为油水分离器、油水分离方法及过滤膜单元，其过滤性能高、可根据需要改善过滤膜单元的更换作业性、操作性及运转管理性良好而且可进行含油水的高度油水分离。油水分离器从含油水将油分除去，具备导入含油水的容器，在该容器内具有过滤膜单元和排出机构；该过滤膜单元具有在浸渍在含油水中的状态下进行过滤的过滤膜模块和返回机构；该排出机构与该过滤膜单元连通并连接，将由过滤膜单元过滤了的含油水作为处理水排出到容器外；过滤膜模块由具有开口部的长尺寸的过滤膜构成，具有过滤膜的开口部被固定于过滤膜模块的一端的构造，过滤膜的开口部与返回机构连接并连通，返回机构沿过滤膜向存在该开口部的端部的相反侧的那一端延设，返回机构与排出机构连通。

Description

油水分离器、油水分离方法及过滤膜单元
技术领域
本发明涉及一种在开采原油、沥青、天然气等时产生出的采出水等含油水的油水分离器、油水分离方法、过滤膜单元及过滤膜单元的更换方法。
背景技术
当开采原油、沥青、天然气等时，随着油、气体的产生，与其混在一起的地下水和为了开采而被压入到油田、气田中的水(水蒸气)被作为采出水排出。此采出水相应于地层的特征、所注入的药品而含有各种化学成分或油分。因此，一般是在进行水处理使它们的浓度减少后进行排放，或将其再压入到油田、气田、含水层等中。其中，在水不足的地域不能充分地确保在注水法中使用的水，所以，对采出水进行处理后作为压入水利用的案例增加。关于向海洋、河流的排放、再压入，特别是因为近年的环境意识的提高，受到的限制强化，对高度的水处理技术的期待越来越高。
关于上述采出水(含油水)的处理，以前采取了下述那样的手法(参照图10)。从地下(油井)1开采的原油混合流体20A，被送往HP分离机(HP Separator)2。将在这里处理了的包含原油的处理液向供给方向d1输送，再由LP分离机(LP Separator)3处理，由热交换器51b冷却成处理液不沸腾的程度。再由脱水器(Dehydrator)4处理，作为原油(产品)运出(图中，组合了2个等腰三角形的蝴蝶形状的部分表示阀。)。
在此之外，由HP分离机2分离了的含油采出水(有时也被称为含油水、采出水、Produced water等。)20B被向供给方向d2输送，在由热交换器51a冷却成规定的温度后，一度储藏在撇油罐5中。此时，采出水的一部分还被从LP分离机3分离，与来自HP分离机的采出水混合。另外，在HP分离机2及LP分离机3中还产生蒸发气体，该蒸发气体也分别被排出到外部。接着，按照引气气浮(InducedGas Flotation)6、使用胡桃壳等的除油过滤器(Oil Removal Filter)7的流程，将油分分离除去，回收现有技术的处理水20D′(为了与后述的本发明的处理水20D区别开来，标注为20D′。)。此方法中的油水分离，基本上是利用了油与水的比重差的重力分离。
作为具体的技术开发，在专利文献1中公开了从在从海底油田开采时产生出的原油产生出水将油分分离除去的例子、对通过使其发生乳化破坏进行了油水分离的水实施微生物处理的例子。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003-144805号公报
专利文献2：日本特开2010-248431号公报
专利文献3：日本特开2011-084676号公报
发明内容
本发明者之前主要关于沥青的开采进行了与其适合的油水分离器的开发。具体地说，在专利文献2中，提示了在含油水(采出水)的净化处理中应用聚四氟乙烯(PTFE)的过滤膜。在专利文献3还提示了一种机构，该机构在该油水分离器中减少油分在过滤膜的表面上的附着导致的性能劣化，将系统内的高浓度油分高效率地排出到系统外。根据这些技术，与上述图10所示的现有技术的系统相比，能够高效率地而且有效地进行含油水的处理。另外，与利用陶瓷制的过滤膜的场合相比，维护简便，作业效率、经济性也优越。
本发明者对以下内容进行了探讨，即，进一步应用如上述那样开发了的含油水的处理技术，不仅在沥青的开采中应用，而且在包含原油、天然气的油分的采出水的处理中也广泛地应用。另外，在进行该探讨时，找出了公开于上述专利文献2及3的发明的油水分离器的改善点，并且推进了提高其有用性的装置的研究开发。
鉴于在开采原油、天然气等时产生出的采出水的处理中特有的课题，本发明的目的在于提供一种过滤性能高、可根据需要改善过滤膜单元的更换作业性的、操作性及运转管理性良好而且可进行含油水的高度的油水分离的油水分离器、油水分离方法及可在其中使用的过滤膜单元及其更换方法。
上述的目的通过下述的手段实现。
〔1〕一种油水分离器，是从含油水将油分除去的油水分离器；其中，具备导入上述含油水的容器，在该容器内具有过滤膜单元和排出机构；该过滤膜单元具有在浸渍在上述含油水中的状态下进行过滤的过滤膜模块和返回机构；该排出机构与该过滤膜单元连通并连接，将由上述过滤膜单元过滤了的含油水作为处理水排出到上述容器外；
上述过滤膜模块由具有开口部的长尺寸的过滤膜构成，具有上述过滤膜的开口部被固定于过滤膜模块的一端的构造，上述过滤膜的开口部与返回机构连接并连通，上述返回机构沿上述过滤膜向存在该开口部的端部的相反侧的那一端延设，上述返回机构与上述排出机构连通。
〔2〕记载于〔1〕的油水分离器，其中，上述容器是立式的。
〔3〕记载于〔1〕或〔2〕的油水分离器，其特征在于，上述容器的筒部为圆筒状，端部为曲面状。
〔4〕记载于〔1〕～〔3〕的任意1项的油水分离器，其中，上述过滤膜由聚四氟乙烯(PTFE)制成。
〔5〕记载于〔1〕～〔4〕的任意1项的油水分离器，其中，上述过滤膜为空心丝膜或管状膜。
〔6〕记载于〔5〕的油水分离器，其中，上述过滤膜为圆筒状的空心丝膜或管状膜，上述过滤膜在其长度方向上被折回，其两端的开口部在上述过滤膜模块的一端被固定。
〔7〕记载于〔1〕～〔6〕的任意1项的油水分离器，其中，还具有向上述过滤膜单元供给气泡的气泡产生组件。
〔8〕记载于〔1〕～〔7〕的任意1项的油水分离器，其中，还具备对上述含油水的液面或其近旁的油分进行回收的回收机构。
〔9〕记载于〔1〕～〔8〕的任意1项的油水分离器，其中，还在上述过滤膜单元的上方具有取出空间，该取出空间是用于取出上述过滤膜单元的空间，具有与该过滤膜单元的高度实际上同等或其以上的高度。
〔10〕记载于〔8〕或〔9〕的油水分离器，其中，上述回收机构具有从液中向液面立设的隔壁，对越过该隔壁的上述含油水的液面或其近旁的油分进行回收。
〔11〕记载于〔1〕～〔10〕的任意1项的油水分离器，其中，上述过滤膜为圆筒状的空心丝膜或管状膜，上述过滤膜模块具有多个该圆筒状的空心丝膜或管状膜。
〔12〕记载于〔1〕～〔11〕的任意1项的油水分离器，其中，上述过滤膜是空心丝膜，上述空心丝膜的开孔直径是0.0001～1μm。
〔13〕记载于〔9〕～〔12〕的任意1项的油水分离器，其中，上述取出空间具有人可进入进行作业的容积。
〔14〕记载于〔1〕～〔13〕的任意1项油水分离器，其中，在上述容器内配置从其底部向上方延伸的含油水的上升流路，向该上升流路的内部供给含油水。
〔15〕记载于〔1〕～〔14〕的任意1项的油水分离器，其中，具备使化学药品含在上述含油水中、向上述容器导入的组件。
〔16〕一种油水分离方法，由记载于〔1〕～〔15〕的任意1项的油水分离器从含油水将油分除去。
〔17〕记载于〔16〕的油水分离方法，其中，上述含油水的油分浓度是50～3，000ppm，通过其过滤使上述处理水的油分浓度为5ppm以下。
〔18〕记载于〔16〕或〔17〕的油水分离方法，其中，上述容器内的上述含油水的温度是10～150℃，压力是0～10kg/cm2G。
〔19〕一种过滤膜单元，是具有长尺寸构造的过滤膜模块和返回机构的过滤膜单元；其特征在于，
过滤膜模块具有过滤膜和上部密封件；
上述过滤膜的开口部保持着上述过滤膜的开口地固定在上述上部密封件上，
与沿上述过滤膜的长度方向配置的上述返回机构连接并连通。
〔20〕记载于〔19〕的过滤膜单元，其中，上述过滤膜是多个空心丝膜，上述空心丝膜在其长度方向上被折回，其两端的开口部被固定在上述上部密封件上。
〔21〕记载于〔19〕或〔20〕的过滤膜单元，其特征在于，上述返回机构具有上部盖、个别配管(filtered water outlet pipe)、缓冲配管(filtered water header pipe)、返回配管(filtered water returnpipe)，而且分别与多个上述过滤膜模块连通；
上述过滤膜模块使其过滤膜的开口部的方向一致地并列设置；
上述上部盖与上述过滤膜模块的开口部被固定的上部密封件在一端连通；
上述上部盖与上述个别配管在连结上述上部密封件与上述上部盖的端的相反侧的端被固定并连通；
上述个别配管与上述缓冲配管在连结上述上部盖与上述个别配管的端的相反侧的端被固定并连通；
上述缓冲配管与上述返回配管在连结上述个别配管与上述缓冲配管的端的相反侧的端被固定并连通；
上述缓冲配管与多个上述个别配管连通；
上述返回配管被包围在上述多个过滤膜模块的大致中央地设置，连结上述返回配管与上述缓冲配管的端的相反侧的端向存在上述上部密封件的方向延伸，在其端部具有可与其它的配管固定的凸缘。
〔22〕一种过滤膜单元的更换方法，是更换记载于〔1〕～〔15〕的任意1项的油水分离器的过滤膜单元的方法，其中，在上述油水分离器的上述容器上部具有可将上述过滤膜单元取出的搬入搬出口，在上述容器上方侧部及上述容器下部具有操作孔，载置在上述油水分离器内的上述过滤膜单元与上述排出机构的连接通过从设置于上述下部的可进入的操作孔进入进行解除，从设置于容器上方侧部的操作孔进入上述容器内，将解除了的过滤膜单元从上述容器上部的搬入搬出口取出。
〔23〕记载于〔22〕的过滤膜单元的更换方法，其特征在于，从上述容器上部的搬入搬出口将更换用的过滤膜单元插入，载置在上述取出了的过滤膜单元原来被载置的地方，将上述载置了的更换用过滤膜单元与上述排出机构连接。
在本说明书中，所谓“连通”，是指形成为流体流动的状态。典型地说，是指在流体可流通的状态下2个以上的构件被连结。此时，各构件可经其它的构件连结，也可在各构件隔开的状态下成为流体可流通的状态。所谓“延伸”或“延设”，是指具有长度的构件以其长度方向朝着规定方向的状态进行配置。
发明的效果
根据本发明的油水分离器及油水分离方法及过滤膜单元的更换方法，过滤性能高，可根据需要改善具备过滤膜模块的过滤膜单元的更换作业性，操作性及运转管理性好，而且可进行含油水的高度的油水分离。
另外，本发明的过滤膜单元可在上述的优越的油水分离器及油水分离方法中较好地利用。
附图说明
图1是作为本发明的一实施方式概略地表示在原油的生产中对含油水进行过滤的过程的流程图。
图2-1是放大地示意地表示图1所示的油水分离器的侧剖视图。
图2-2是图2-1的油水分离器的II向视剖视图。
图3是本发明的一实施方式的过滤膜单元的侧视图(a)和部分立体图(b)。
图4是本发明的一实施方式的过滤膜模块的立体图。
图5是图4所示的过滤膜模块的V向视局部剖切侧视图(a)及上部盖与上部密封件的连结状态的剖视图(b)。
图6是放大地表示过滤膜的过滤机构及利用气泡的净化机构的说明图。
图7-1是示意地表示本发明的别的优选实施方式的油水分离器的侧剖视图。
图7-2是图7-1的油水分离器的A向视剖视图。
图7-3是油水分离器的剖视图(变形例1)。
图7-4是油水分离器的剖视图(变形例2)。
图8是表示在实施例中进行的过滤实验的结果的曲线图。
图9是示意地表示在现有技术的油水分离器中应用的过滤膜单元的侧视图。
图10是概略地表示在原油的生产中对含油水进行过滤的现有技术的过程的流程图。
具体实施方式
(油水分离系统)
图1例示出作为本发明的油水分离器的一实施方式的利用形态，是概略地表示在原油的生产中对含油采出水进行过滤的过程的流程图。在该图所示的工序中，从油井1开采原油混合流体20A。在其中，包含天然气、水、砂、重金属等。从这里开始，如在上述也进行了概略说明的那样，在对其进行减压后，将原油混合流体20A送往HP分离机2、LP分离机3，由该分离机等分离成原油、天然气、水。分离了的水是含油水(以下有时称为含油采出水)，是含有很多的油分的油污浊水。将此含油采出水20B导入到本发明的油水分离器15(参照图2-1)中，从其中将油分去掉。在图2-1中，将在那里表示的全体的机构(容器15e及其内部的机构、气体供给组件19、各流路15a～15d、17)称为油水分离装置10，将容器15e和其内部的机构称为油水分离器15。但是，在本说明书中，广义地说，油水分离器15作为其概念也被包含在油水分离装置中。另一方面，当包含图1所示的开采中的工序全体在内进行说明时，有时作为油水分离系统100加以区别。另外，在图1、图10中的线框中记载的浓度是油分的含有浓度，图10的除油过滤器下游的浓度是实际情况的值，其它是设计值。但是，这些具体的浓度等的记载不对本发明限定地进行解释。
(处理条件)
在开采原油的场合，在油层的压力高的状态下原油自己喷出(自喷)，但在油层的压力低的状态下不自喷，使用泵将原油汲上来。将这些方法称为一次回收(Primary recovery)。在大部分的油层中，成为高压，150kg/cm2G(G表示仪表压力。)以上的情况也不少见。在此场合，大多是利用减压阀使压力降低，将HP分离机的运转压力设为20～50kg/cm2G。通常，能够由一次回收进行回收的仅是含在油层中的原油的一部分，在已变得不能由一次回收进行生产的油井中，将对原油进行分离后的采出水、天然气注入到油层中，对残留的原油加压来进行回收。将其称为二次回收(Secondary recovery)。注入水的方法被称为“注水法”(Water flooding)，注入气体的方法被称为“注气法”(Gas injection)，也有时统称为回收法(Improved OilRecovery)。在21世纪初的现在，在预见由此能带来回收量综合地增加的场合，从一次回收的最初开始注入水、气体。为了对在二次回收中残留的原油进行回收，被称为三次回收(Enhanced Oil Recovery，EOR)或强制回收法的技术的开发、实用化正在进展之中。这是注入水蒸气、二氧化碳、表面活性剂(洗涤剂)等改善原油的流动性的方法。在本发明的优选实施方式中可在以下情况下较好地应对，即，在一次回收时对采出水进行包含油水分离的处理，然后排放到海洋或河流中的情况，以及在二次回收的注水法中对采出水进行油水分离，用作压入水，进而用作在三次回收中的蒸气压入用的锅炉供水的情况。
采出水(含油水)的温度虽然不特别限定，但最好在10℃以上，如在40℃以上则更好。作为上限，最好在150℃以下，如在120℃以下则更好。也可与要求对应地在100℃以下、80℃以下的温度下进行。通过这样使得可进行在高的温度下的油水分离，可不积极地冷却被开采的含油水地获得处理水。另外，在将获得的温度高的处理水供给到锅炉，再度形成为用于开采的压入蒸气的场合，不需要加热，或加热的幅度减小。因此，一面保持温度较高，一面实现油水分离，作为水的回收利用系统可协同地取得减少能量消耗的效果。
在本发明的优选实施方式中，能够较好地应对含有1，000～3，000ppm的高浓度的油分的含油水。并且，即使在500～2，000ppm的高浓度的悬浮物(SS)同时存在的场合，也可较好地应对。可由一级的油水分离器进行应对。可不需要热交换器51a。另外，也可通过利用来自HP分离机的含油采出水被以高压供给这一点，设置旋液分离器，对油分和SS进行粗取，然后供给到油水分离器。在此场合，油水分离器可期待实现更稳定的性能。
在原油开采的各区域的详细情况如下述那样。
[井口区域]
作为生产流体的来自井口分离机的气体、液体被汇集到集管中，送往油水分离区域。
[油水分离区域]
生产的流体通常进入2级的油分离机(HP分离机和LP分离机)，被分离成气体(烃、水分、一些硫化氢)、原油及采出水这3相。原油被进一步向脱水器移送，脱水至0.5％质量左右。
[油分除去区域]
来自油分分离区域的含油采出水，含有1，000ppm左右的油分。该区域的基本构成是撇油罐5、引气气浮、油水分离过滤器(胡桃壳等)这3个，油分在各个设备中被除去。在本说明书中，“ppm”的单位只要不特别说明就是质量标准。
在本实施方式的流程中，将状态被维持成约120℃(作为范围来说，是例如10～150℃)的含油采出水20B送往油水分离器(除油鼓)15。
在图1中，表示了在含油采出水20B中包含1，000ppm的油分的例。作为本发明的效果变得显著的范围来说，最好在50ppm以上，如在100ppm以上则更好，200ppm以上特别好。虽然没有上限，但最好在3，000ppm以下，如在1，000ppm以下则更好，在500ppm以下特别好。
处理后的处理水20D的油分浓度可与要求对应地适当地将其浓度作为目标设定。在设为低油分浓度的场合，最好抑制为10ppm以下，5ppm以下更好，1ppm以下更加好。
根据记载于图10的现有技术的分离方法，需要前处理等多级的工艺流程，而且实际情况是其处理水的油分浓度常常超过10ppm。
作为涉及向海洋或河流排放时的处理后的采出水(处理水)的油分的要求水质，随国家而不同，大多是15～30ppm，但也有如哈萨克斯坦的那样在近海是0.5ppm的情况。可以预见，今后对环境污染的关心将进一步提高，关于这些油分也将应用更加严格的限制值，但本发明对于这样的严格的限制值也可应对。
以下表示关于在注水法中使用的压入用水的要求水质的一例。
油分：        5ppm
SS：          0.1ppm
1μm以上的最大容许粒子：每1ml中5个
溶解氧：      10ppb(vol)O2
细菌：        50MPN/ml
(MPN：Most Probable Number，最可能数)
(ml：毫升)
厌氧性细菌：  50MPN/ml
在现有技术的处理法(图10)中，满足这些要求极为困难，但根据本发明的优选实施方式，可确实地而且稳定地满足这些要求。并且，如果采用石灰苏打法(Lime Softening)对由PTFE膜将油分除去了的采出水进行软化/脱硅处理，再进行利用离子交换树脂的软化处理，则可作为锅炉供水利用。作为要求水质的例，是硬度：0.5mg/l as CaCO3，二氧化硅：50mg/l as SiO2，TDS：7，000mg/l。
在本发明中被处理的流体(被处理水)，是在原油等的生产时产生的采出水等含油水。这样从地下开采时产生的油分，与例如植物油等不同，根据其粘度、杂质的混入等的关系，利用过滤进行的处理显著地变得困难。
根据图2～5更详细地说明本发明的油水分离器(油水分离装置)的优选实施方式。图2-1是放大地示意地表示图1所示的油水分离器的侧剖视图。图2-2是图2-1的II向视剖视图。
(1)油水分离器(容器)
本实施方式的油水分离器15将圆筒立式的容器15e作为其箱体构成。容器15e的材质不特别地限定，可在铁制、不锈钢制、特殊合金制等中适当地根据其运转条件、制作上的要求、成本进行选定。虽然器15e的大小、形状不特别限定，但如果设想在原油、天然气的开采现场进行高效率的处理，则内容积最好在40m3以上，在50m3以上更好，在60m3以上特别好。作为上限，实际上最好在100m3以下，在90m3以下更好，在80m3以下特别好。作为形状，虽然可以是立式也可以是卧式，但如果考虑可减少设置面积这一点和过滤膜单元的更换，则最好是立式。采用立式的形状的场合的扁平率(用宽度除高度得到的值)最好超过1，在1.6以上更好，在1.8以上特别好。作为上限，最好在2.4以下，在2.2以下更好，在2以下特别好。
从容器的下部经供给配管15b向本实施方式的油水分离器15供给含油采出水20B(参照供给方向d2)。含油采出水被导入到构成油水分离器15的箱体的容器15e内，上述的过滤膜单元80由含油采出水20B浸渍。含油采出水的向容器内的供给速度不特别限定，虽然还取决于容器的大小等，但作为典型的设定来说，最好在20m3/hr以上，在50m3/hr以上更好。虽然没有上限，但最好在300m3/hr以下，在200m3/hr以下更好。
此过滤膜单元与处理水排走配管15d连接，从这里对过滤了的处理水20D进行回收。作为在此场合下的过滤所需要的驱动力的过滤膜内外面的差压，虽然可根据需要通过将吸引泵与处理水排走配管连接来进行，但在本实施方式中，在容器内的压力P1和处理水侧的压力P2设置差，进行处理水20D的转移。容器内的压力P1虽然不特别限定，但最好以成为0～10kg/cm2G的方式设定，如以成为2～5kg/cm2G的方式设定更好。与上述处理水侧的差压(P1-P2)最好以成为0～5kg/cm2的方式设定，以成为0.2～1kg/cm2的方式设定更好。
在容器的上方(顶部)有搬入搬出口E1(图1)，从那里可将过滤膜单元搬入、搬出。搬入搬出口的大小以使用的过滤膜单元可取出的方式适当地决定。在下方(底部)有操作孔E3，使得作业者可进行被载置的过滤膜单元的安装、拆卸(过滤膜单元的返回配管的端部的凸缘与处理排水排走配管的凸缘的连接、解除)等作业。另外，在容器的前面同样地有人可进入的大小的操作孔E2，作业者可从那里进入到内部。E1～E3可由盖体进行密封，内部的压力状态被较好地维持。
根据本发明的优选实施方式的装置，以下的那样的过滤膜单元的更换成为可能。例如，在上述油水分离器的容器上部、容器上方侧部及/或容器下部设置搬入搬出口E1、操作孔E2、E3。在取出上述过滤膜单元的场合，在载置在上述油水分离器内的上述过滤膜单元的上述返回配管84(图3)的下端部进行拆卸。此时，解除设置于该下端部的凸缘85a与水平地设置于上述油水分离器的容器的底部的处理水排走配管15d的凸缘85b的连接。通过从操作孔E3进入，可进行此解除操作(拆卸)。另一方面，从操作孔E2进入上述容器内，在被拆卸了的过滤膜单元的缓冲配管上挂上链条，可一面向上吊过滤膜单元，一面将其从搬入搬出口E1取出。取出了的过滤膜单元当然可通过以下作业进行更换，即，另行准备将劣化了的膜模块等更换成新品的膜模块并进行了安装的过滤膜单元、作为预备进行保存的过滤膜单元，进行与上述的取出方法相反的作业。通过这样的轻便的作业就可进行过滤膜单元的更换，是本发明的一个优点。
上述容器15e不一定非要被加压使用，也可不是相对于压力具有耐受性的构造、材质。但是，当对包含天然气等的流体进行处理时，最好是具有耐压性的压力容器，以便对于急剧的压力上升也能够耐受。在本发明的油水分离中，不妨碍组合加压上浮分离的作用加以利用。另外，容器15e的形状虽然以胶囊型(筒体是圆筒状，上下的端部是成为曲面的形状)进行了例示，但本发明不限定于此进行解释。上下端部的曲面最好是向外方鼓起的球面状。例如，也可做成长方体状或其上下的端部成为碟形的形状。由此，虽然为对耐压性不利的方向，但可做成在形态上与在截面上呈正方形或长方形的过滤膜模块良好地符合的装置构成。
另一方面，当在加压状态下使用而且需要过滤膜单元的更换时，设想在圆筒状的筒体的至少一方的端部利用凸缘固定封头，做成封头可开放的构造。然而，在内径例如超过3m的场合，有时难以以内部的流体不漏出的方式对凸缘进行密封。另外，有时排出机构的配管的相互协调变得烦杂。在考虑这样的问题的场合，最好将容器做成立式的构造。
即使是卧式，当不在加压状态下使用时，只要将容器做成长方体形状，做成上面可开放的构造，则可消除密封的问题。另外，可使得可从上部将过滤膜单元搬入搬出。在该场合，也可在容器内设置作业空间。
(2)过滤膜单元
·过滤膜单元
在本实施方式的油水分离器15中，多个长尺寸的过滤膜单元80使其长度方向一致地并列收容载置在容器15e的内部。具体地说，如图2-2的截面所示的那样，长尺寸长方体的过滤膜单元80以相对于圆形的容器截面尽可能多地配设的排列进行载置。在本实施方式中，从图上看，3根、4根、5根、4根、3根的合计19根的过滤膜单元成为截面六角形状地载置。此排列形态虽然不特别被限制，但最好这样与容器的形态对应，成为尽可能多的过滤膜单元进入的配置。
在本实施方式中，过滤膜单元80通过装配多个(具体地说，8根)过滤膜模块8来构成(参照图3)。图3(a)表示过滤膜单元80的侧视图，图3(b)是其部分立体图(与图2-1的向视III对应)。在本实施方式中，上述过滤膜模块8被使其长度方向一致地并列地进行装配。并且，上述过滤膜模块8利用上部盖81与个别配管82连接。由上述过滤膜模块过滤了的含油水(处理水)，由于个别配管82与缓冲配管83在其上方连通并连接，所以，上述由过滤膜模块过滤了的含油水(处理水)经由上述个别配管由缓冲配管进行集水。集水了的处理水20D经连通的返回配管84，向过滤膜模块8的下方送液。另外，在本发明中，有时将上述个别配管82、缓冲配管83、返回配管84统称地表示为返回机构。另外，在本说明书中，所谓上方是指图2-1的U方向，所谓高度是指此方向上的距离。所谓下方是指图2-1的L方向，所谓深度是指此方向上的距离。在容器15e中，有时将下方的端部称为底部(Bt)，将上方的端部称为顶部(Tp)。
在本实施方式中，过滤膜单元这样地由多个膜模块构成。此时，处理水如上述的那样，通过膜模块上方的集管配管(个别配管82、缓冲配管83)，经被各膜模块包围的返回配管84向下方向引导。通过这样敢于将在上方集水的处理水向下方引导进行回收，可在向过滤膜单元上方扩展的取出空间S2(图2-1)中保持障碍物少的更大的空间。因为成为作业的障碍的配管等没有被杂乱地配置，所以，如果设置可将此过滤膜单元取出的高度，则良好的过滤膜单元的更换作业成为可能。另外，此返回机构还可兼有对过滤膜模块进行支承的功能。
构成1个过滤膜单元的过滤膜模块的根数虽然不特别限定，但在本发明中，最好在2根以上，在4根以上更好，在6根以上更加好。上限从操作考虑最好在24根以下，在12根以下更好。
在本发明中，返回机构、排出机构不限定于上述的形态进行解释。
关于上述返回机构的实施方式，将其各自的构件的关系集中在下面进行说明。本发明的过滤膜单元的返回机构最好具有上部盖、个别配管、缓冲配管、返回配管，而且与多个上述过滤膜模块分别连通。最好上述过滤膜模块被使其过滤膜的开口部的方向一致地并列设置。最好上述上部盖与上述过滤膜模块的开口部被固定的上部密封件在一端连通。最好上述上部盖与上述个别配管在对上述上部密封件与上述上部盖进行连结的端的相反侧的端被固定和连通。最好上述个别配管与上述缓冲配管在对上述上部盖与上述个别配管进行连结的端的相反侧的端被固定和连通。最好上述缓冲配管与上述返回配管在对上述个别配管与上述缓冲配管进行连结的端的相反侧的端被固定和连通。最好上述缓冲配管与多个上述个别配管连通，上述返回配管被包围在上述多个过滤膜模块的大致中央进行设置，对上述返回配管与上述缓冲配管进行连结的端的相反侧的端向存在上述上部密封件的方向延伸，在该端部具有可与其它的配管固定的凸缘。
·过滤膜模块
上述过滤膜模块8，作为其例可列举出在端部具有1个或2个开口部的长尺寸的过滤膜。在本实施方式中，表示具有多个在两端具有2个开口部的长尺寸的圆筒状的过滤膜(空心丝膜或管状膜)8b的例(参照图4)。而且，其开口部被集中在过滤膜模块的一端进行固定。在本实施方式中，油水分离器具有在上述圆筒状的过滤膜的外部和内部空间产生差压的差压施加机构，利用该差压使圆筒状的过滤膜外部的含油采出水向内部空间转移。那时使其通过圆筒状的过滤膜，进行含油采出水20B的过滤，可从该圆筒状的过滤膜的内部空间对油分浓度减少了的处理水20D进行回收。图5是图4的V向视放大侧视图，一并示意地图示该含油采出水的转移状态。在圆筒状的过滤膜8b的内部空间q作用由压力差产生的吸引力w2(参照图5、6)。由此，在其内部与外部产生差压，含油采出水从其外部硬挤进去(w1)。当进行此向内部的转移时，含油采出水被过滤，成为油分浓度低的处理水20D。此处理水经开口部8c依靠上述吸引力向返回机构的那一方转移(d6)。
图4作为本发明的优选实施方式表示在图2、图3中采用的过滤膜模块。在本实施方式中，采用在日本特开2009-154032中公开的空心丝的那样的圆筒状的过滤膜8b在其长度方向上的一端8d被折回的过滤膜模块。即，做成将线状或绳状的圆筒状的过滤膜8b折回成U字的构造。因此，在图4的形态的过滤膜模块8中，过滤膜8b维持着开口以离开其端部5～10cm的程度插入上部盖8a中进行固定。设置在上部密封件8a上的开口部8c成为对含油采出水进行了过滤的处理水的出口，被做成对处理水进行回收的构造。另外，在图4的过滤膜模块8中，虽然仅依靠圆筒状的过滤膜8b的重量保持其直线的排列，但在如图2所示的那样在容器内朝铅直方向载置的场合，因为依靠其自重保持直线状态，所以，可获得适当的设置形态。在本实施方式中，上述上部密封件8a被嵌入到上部盖81中，被做成利用上部盖与个别配管82连通的构造(参照图5(b))。在该图5(b)中，虽然表示了盖81与个别配管82连续的构造体，但也可做成使此部分螺合的构造，或做成嵌合的构造，或由密封垫片等进行密封。上部密封件8a与上部盖81的嵌入构造也不限定于图示的构造，也可由密封垫片等进行密封，或进行螺合。
另外，圆筒状的过滤膜也可不是折回成U字的构造，而是做成在端部具有1个开口部的构造。具体地说，也可以是由上部密封件8a固定一方的开口部，使另一方的端部闭塞的I字构造。从以下点出发，最好采用U字状的构造，即，在U字状的构造中，空心丝膜的束积极地摇动，可减少在膜表面的积垢，向膜表面供给的气体可从过滤膜模块下部供给。
在上述的各例中，过滤膜虽然也可以是1个，但最好应用多个，多个过滤膜的开口部在过滤膜模块的一方的端部被集中地固定。
记载于图4的过滤膜单元通过连接凸缘85a和凸缘85b来固定在容器内。凸缘85a设置在返回配管84的下端，返回配管84以由8个过滤膜模块8包围的形式设置于过滤膜单元中央部。凸缘85b在大致水平地贯通油水分离器的容器底部的处理水排走配管15d的上方的面设置在返回配管的正下方。即，成为上述的返回配管84通过利用凸缘与水平地设置于该容器的底部的处理水排走配管15d连接来进行固定的构造。因此，过滤膜单元80的负荷由水平地设置于此容器下部的处理水排走配管15d支承。处理水排走配管15d如图2-2记载的那样是梳形，在处理水排走配管的设置方向上邻接的过滤膜单元的返回配管连通。处理水排走配管的梳形的端部成为无孔凸缘，其相反的端部汇合。即，本发明的优选的上述返回机构具有与上述各过滤膜模块连通的个别配管和经缓冲配管向下方输送的返回配管。而且，上述返回配管被包围在上述多个过滤膜模块的中央地设置。
关于此过滤膜，不一定非要是圆筒状(空心丝膜、管状膜)，也可以是平膜形状，但从能够使得单位容积的膜表面积更大这一点考虑，最好采用圆筒状的空心丝膜。在这里，所谓平膜形状是指以下模块，即，该模块是以等间隔配置膜元件的模块，该膜元件是使2片的片状平膜夹着隔片固定于平行位置的膜元件，或者，该模块是以等间隔配置陶瓷制的平板的模块，该陶瓷制的平板在内部设置有被过滤了的水的通路，平膜元件之间的间隙成为原液的流路，过滤水通过平膜元件的内部的通路后汇集。
在本实施方式中，上述浸渍过滤膜及其具体的操作程序等可应用在现有技术中已知的浸渍过滤膜、手法，例如，可参照(社)日本水环境学会/利用膜的处理技术研究委员会编“未循环的时代利用膜的水再生”39-49页，有限责任中间法人膜分离技术振兴会/膜净水委员会监修、净水膜(第2版)编集委员会编集“净水膜(第2版)”216页以下、日本特开昭61-129094等。
构成过滤膜的材料虽然不特别限定，但考虑耐热性及耐油性，例如可列举出上述的那样的PTFE(聚四氟乙烯)制或陶瓷制的膜。在本发明中，其中，通过使用PTFE制的过滤膜作为过滤膜，操作性高，另外，重量减轻，制作上、维护上容易等，在这些方面具有优点。考虑这一点，虽然提出有使用由多孔质原材料构成的圆筒状的过滤膜、利用其亲/疏水性进行油水分离的方案(参照日本特开2004-141753号公报、日本特开2007-185599号公报)，但是否能够应用于取出原油后的含油采出水的分离，没有得到证实。过去反倒对将合成高分子制的过滤膜用于含油水敬而远之(参照“膜的劣化和积垢对策”NTS(2008年)88页、专利文献2)。
过滤膜(例如PTFE制)的平均开孔直径虽然不特别限定，但考虑过滤性能，最好在0.0001μm以上，在0.001μm以上更好。如果考虑获取的可能性等，最好在0.01μm以上，在0.03μm以上更好，在0.05μm以上更加好。作为上限，最好在1μm以下，在0.5μm以下更好。当做成小的开孔直径的过滤膜时，最好将平均开孔直径设在0.1μm以下，在0.05μm以下更好，在0.01μm以下更加好。在空心丝膜的形状中虽然外径不特别限定，但考虑单位容积的流量、强度，最好设定在1mm以上。作为上限，最好设定在4mm以下，设定在3mm以下更好。内径从同样的观点出发，最好在0.4mm以上，在0.6mm以上更好，在0.8mm以上特别好。上限最好在2mm以下，在1.5mm以下更好，在1.2mm以下特别好。虽然过滤膜(例如PTFE制)的厚度也不特别限定，但与上述同样地考虑过滤性能及强度，最好设在0.1mm以上，在0.3mm以上更好，在0.5mm以上特别好。作为上限，最好设在1.5mm以下，设在1mm以下更好。
管状膜的内径虽然通常是3mm～14mm，但上限最好在11mm以下，在8mm以下更好。下限最好在5mm以上，在7mm以上更好。厚度最好是约0.3～1mm。
管状膜的长度虽然不特别限定，但最好是长尺寸。作为空心丝膜，最好例如在50cm以上，在90cm以上更好，在100cm以上更加好，在120cm以上特别好。作为上限值，最好在1000cm以下，在500cm以下更好，在400cm以下更加好，在300cm以下更加好，在230cm以下更加好，在210cm以下更加好，在200cm以下特别好。
过滤膜模块的长度最好在20cm以上，在40cm以上更好，在80cm以上更加好，在100cm以上特别好。作为上限值，最好在500cm以下，在450cm以下更好，在400cm以下更加好，在300cm以下特别好。
作为空心丝膜的市场出售品，可使用住友电工社制、注册商标：泊尔伏隆(ポアフロン)等。
在本实施方式中，因为可较好地采用耐热性优越的PTFE制的过滤膜，所以，不需要对成为处理对象的采出水(图1的20B)进行冷却这一点也成为优点。
过滤膜可以是单层，也可以是2层以上的多层。作为多层的空心丝膜，也可使用内层与外层或中间层的各自的平均开孔直径不同的空心丝膜。例如，可参考日本特开2004-141753号公报、日本特开平4-354521号公报、日本特开平3-109927号公报等。
[平均开孔直径的测定方法]
平均开孔直径的测定可依照通用方法，例如可由下述的平均流量孔径进行评价。使用GALWICK(聚合氧化的1，1，2，3，3，3，-六氟-1-丙烯(多孔材料公司制)作为液体，由细孔分布测定器(彼尔姆气孔计(Perm-Porometer)CFP-1500A：多孔材料公司(PorousMaterials，Inc)制)进行了测定。具体地说，如以下那样求出。首先，关于膜干燥的场合和膜由液体湿润的场合，对施加在膜上的差压与通过膜的空气流量的关系进行测定，获得的曲线图分别作为干燥曲线及湿润曲线。将干燥曲线的流量为1/2时的曲线与湿润曲线的交点处的差压设为(半干空气压力)P(Pa)。根据下式求出平均流量孔径。
平均流量孔径d(μm)＝cγ/P
在这里，c是常数，为2860，γ是液体的表面张力(dynes/cm)。测定温度如果不特别说明则设为25℃，升压速度设为1kPa/秒。其它的详细的程序等可参照ASTM：F316-03的规定。
[尺寸的测定方法]
膜厚、圆筒状的过滤膜(空心丝膜)的内径及外径，可通过由精细切割机在径向切片、用显微镜(扫描电子显微镜)对其断面进行观察来求出。取样在5个部位的断面进行，采用其平均值。详细的条件依照JISK5600-1-7：20145.4“光学的方法”进行。
(3)排出机构
在本实施方式中，该返回配管在上述容器的下方与向容器外部送液的处理水排走配管连接。使得该排走配管具有对固定在那里的过滤膜单元自身的重量和对含油水进行过滤、使其通过内部时的负荷充分地支承的程度的强度。另外，作为此处理水排走配管的差压施加机构，虽然也可在下游设置吸引泵，但在容器内的压力对于从处理水排走配管排走来说充分地高的场合，也可不设置吸引泵。另外，如上述那样，本发明不由图示的排出机构(处理水排走配管15d等)限定地解释。即，所谓排出机构，是指将处理液等排出到容器外部的整个构造体，在取得本发明的效果的范围内，能够较好地应用本领域技术人员采用的所有的组件。例如，在图2-2所示的形态下，虽然做成对于过滤膜单元的每一列集中起来从1个部位排出到容器外部、再将其集中到一个管路排出的构造，但不限于此形态。
(4)气泡产生组件
在本实施方式的油水分离器15中，作为气泡产生组件的散气管16被导入到内部。此散气管16以浸渍在含油采出水中、位于过滤膜单元80(过滤膜模块8)的铅直方向下方的方式配置。而且，从气体高压贮罐等气体供给组件19经气体流路15a向此散气管供给规定的气体(参照供给方向d3)，向过滤膜模块产生气泡53。此时也可对容器内的气体进行回收，经循环风机56使其循环(气体循环组件：循环风机56、循环流路17)，再度送入散气管16中，使气泡53在含油采出水内产生。因为大气中的氧不进入，另外，以含烃的气体不放出到大气中的方式使产生的气体循环，所以，在油水分离器15中使用的容器15e成为气密构造。具体地说，在本实施方式中，能够使在容器15e内产生的气体经循环流路17再度返回到散气管中。
关于此气泡的作用于过滤膜的状态，进一步由图6所示的放大图进行说明。在本实施方式的过滤膜模块8的内部，圆筒状的过滤膜8b以其长度方向在铅直方向上取向的方式配设多个。在含油采出水中产生的气泡53逆着重力向方向d6在容器内的含油采出水20B中上升。此时，包含在含油采出水中的油分54也由于比重比水低，所以，存在上升的倾向。然而，在油分中存在比重稍重的油分、成为微细液滴而乳化的油分等，也存在分散在含油采出水中漂浮的成分。上述的气泡53具有吸附在此漂浮的油分54上、一口气地使其向液面s(图2)那一侧上升的作用。并且，在本实施方式中，由于使气泡53向圆筒状的过滤膜8b表面产生，所以，在过滤进行过程中将附着在圆筒状的过滤膜的表面上的油分54从圆筒状的过滤膜表面剥下(冲刷)，与上述同样地发挥使其向液面s上升的作用。这些作用相互结合，即使由圆筒状的过滤膜8b连续地进行含油水的过滤，圆筒状的过滤膜表面也被净化，良好的过滤性能持续，而且能够实现后述的处理水的高效率的回收。气泡的供给量不特别限定，但最好对于单位膜模块设定在50l/min以上100l/min以下。通过将气泡的供给量设在此范围，可获得有效的过滤膜的清洗效果，比较理想。另外，适合于冲刷的气泡的直径最好是0.5～30mm左右。适合于吸附在油分上、使其上升到液面s的气泡的直径最好在1000μm以下，在200μm以下更好。
构成气泡的气体成分虽然不特别限定，但最好是氮、天然气。此时，在本发明中，也可将容器内的压力P1设定得比向容器内供给之前的含油采出水的流通压P3低，利用其差压(P3-P1)使含油采出水20B中的溶解成分发泡，用作上述的气泡53。作为这样的发泡成分，可列举出包含在含油采出水中的天然气。上述的差压(P3-P1)虽然不特别限定，但最好以成为0～5kg/cm2的方式设定，以成为1～3kg/cm2的方式设定更好。另外，作为构成气泡的气体成分，最好不使用氧，以便不会与容器内的有机成分接触而着火或使金属部分发生腐蚀。为了产生上述的气体，也可在上述容器内设置压力调节组件。还最好由该压力调节组件减少上述容器内的压力，使包含在上述含油水中的气体发泡，在该含油水中产生气泡。
(5)高油分浓度液回收机构
在本实施方式的油水分离器15中，还在含油采出水20B的液面s的位置设置对高浓度的油分进行回收的圆筒或箱型形状的高油分浓度液回收机构(撇油器)。该撇油器21由从容器15e的顶部由支承件21c悬挂的支承杆固定。作为其它的形状，也可以是如图7-1所示的那样在容器的内壁安装撇油器的构造。此撇油器21由隔壁21a和底板21b构成，越过隔壁的高油分浓度液20E被内包在其内部。如上述的那样，在本实施方式中，油分自然地上升，并且油分随着气泡向液面s上升。由此，容器15e内的含油采出水越往液面侧，即越往铅直方向的上方去，成为越高的油分浓度。另一方面，从上述供给配管15b向容器内连续地供给含油采出水20B，容积增加了的含油采出水越过隔壁21a流出到撇油器内部。通过这样做，高油分浓度液20E经隔壁21a向撇油器21内转移而被分离，被从排液配管15c回收(参照方向d4)。此高油分浓度液也可向例如HP分离机2返回。即，最好设置以与上述原油混合流体汇合的方式将越过前隔壁的油分浓度高的含油水的液面或其近旁的液体返回的返回组件。撇油器21的大小虽然不特别限定，但最好是能够充分地确保后述的取出空间、充分地回收高油分浓度液并向系统外放出的容积。
在本实施方式中，因为如上述的那样采用气泡产生组件和高油分浓度液回收机构，所以，具有以下的那样的优点。通过上述气泡的上升，对过滤膜进行净化，并且，含油水中的油分向液面上升。由此，在液面或其近旁提高油分浓度。另一方面，能够连续地将含油采出水导入到容器内，通过其增减，能够对变得过剩而越过上述隔壁的上述高浓度液进行回收。
最好撇油器的隔壁、底板是没有孔的板状，以便油分不透过。另外，在图2-1中，使从撇油器向下方延伸的排液配管15c延伸出到取出空间S2地进行了表示。然而，这是为了方便图示，实际上使得在撇油器的正下方朝侧方延伸，不进入取出空间，做成在过滤膜单元的更换中没有障碍的配置。
在本发明中，回收机构不限于上述的形态，在取得本发明的效果的范围内，什么样的形态的回收机构都可较好地采用。例如，在图7-1中成为积存在撇油器中的排液可从设置于容器的侧面的排液配管15c抽出的构造。在图7-1的装置中，虽然配备在容器的内壁的一部分上，但也可设置在内壁的整个周面上。在图7-1的装置中，因为在大致中央有在后面说明的上升流路，所以，当不是设置在上升管的上方，而是设置于容器的侧面时，可较好地将排液排出，在这一点比较理想。另外，也可在液面s的近旁或其下方配置配管，使得从那里对液面附近的含油采出水进行吸引从而进行回收。或者，作为漂浮在液面s上的构造的容器，也可做成高浓度的油分被从其侧方回收到容器内部的构造的容器。
(6)取出空间
在本实施方式的油水分离器15的内部，与载置过滤膜单元的空间相比在上方形成用于将过滤膜单元取出的成为作业空间的取出空间S2。在图2中，将此取出空间表示为高度方向上的距离S2是为了方便图示，将处于此范围内的容器内的空间定义为取出空间。使得如上述那样作业者能够进入此取出空间。过滤膜模块的1根是约10～20kg，作为组合了8根过滤膜模块的过滤膜单元，1根过滤膜单元是150～200kg。因此，可由手拉葫芦等容易地进行更换作业。
图9是表示将可较好地应用于圆筒卧式的容器的多个过滤膜单元搭载在垫架90上的形态的立体图。过滤膜单元是箱型，由用框架分隔的垫架构造物支承。设计过滤膜单元90作为应用于以下作业的过滤膜单元，即，该作业将容器的封头开放，以从侧方朝那里水平地移动的形式将过滤膜单元(垫架)90载置在容器内部。作为其构造，在铁制的支架9的内部设置10列的子单元91。在1个子单元中配置6根过滤膜模块92。因为需要具有能够承受全体单元的水平移动、可进行稳定的设置的强度的支架，所以，此单元成为自身重量较大的单元。在一例中，过滤膜单元的重量成为2，000kg。为了使其移动需要专用的重工业用机械。在那样的场合有时各过滤膜单元的返回配管与排出机构的配管的连接、气体供给组件的配管与垫架的相互协调变得烦杂。
根据本发明的优选实施方式，可在容器内设置过滤膜单元，并且对于各搬入搬出口或过滤膜单元进行设置，如上述那样作业者可由人的手、简易的器具进行其更换。另外，不再需要重工业用机械等设备，过滤膜单元的重量也变轻，所以，成本、管理方面的减少效果也非常大。
在本实施方式中，因为如上述那样采用以下方式，即，以不在载置过滤膜单元的空间的上方设置配管空间的方式将由过滤膜模块过滤了的处理水经返回机构从设置在过滤膜单元的下方的处理水排走配管排出到油水分离器的外部，所以，可在过滤膜单元的上方确保宽的取出空间。另外，还可消除与气体供给组件的配管的相互协调变得烦杂的问题。这样地确保没有障碍物的的空间，不仅提高作业者的作业效率，而且其作业的安全性也显著提高。
取出空间最好与高油分浓度液回收机构(撇油器)相比处于下方。根据与容器的耐压形状的关系，进一步优选为，从容器的切线(TangentLine：封头等的曲线部与直线部的边界线)往下方确保上部(顶部)的具有曲率的部分。通过那样做，不与高浓度油分浓度液回收机构接触，当拔出处于端头的那一方的过滤膜单元时可在不与顶部干涉的情况下取出，所以比较理想。或者，如做成可拆卸撇油器与关联配管的构造，则在过滤膜单元更换时，通过拆卸它们，可改善作业性，比较理想。
在本实施方式中，使得取出空间的高度S2(或S1)与过滤膜单元的高度(S3)实际上相同或在其以上。通过这样地设定，因为可完全地拔出过滤膜模块进行更换作业，所以，比较理想。在这里，所谓“实际上”是指不需要严格地是1：1的长度的关系，只要不妨碍过滤膜单元的更换作业即可。取出空间的高度S2(或S1)最好在过滤膜单元的高度S3的1倍以上，在1.1倍以上更好。上限虽然没有，但如果考虑实际的容器的高度，则最好在过滤膜模块的高度S3的3倍以下，在2倍以下特别好。
(7)其它
在本实施方式中，也可在容器15e下部设置例如球形状的树脂制的充填材等聚结器。在图2所示的构成中，将此聚结器18设置在散气管16的下方的位置。通过设置这样的聚结器18，在油水分离之前使分散的微细的油分合一，使粒径成长得比较大，可期待提高由气体产生的上浮分离效果和在过滤膜表面的油分除去率。
(通量降低的减少)
关于膜分离(过滤)，一般担心在过滤膜表面的积垢导致通量的降低。对于这一问题，根据本发明的优选实施方式的油水分离器，可应用聚四氟乙烯(PTFE)制的过滤膜的那样的使得难以积垢的原材料，而且由天然气等的气泡连续地对过滤膜表面进行清洗。并且，如果定期地进行反洗，则如在下述的实施例中表示的那样，通量的降低被显著地抑制。
另外，关于以横流的外压式使用PTFE膜，在30分钟进行一次10秒钟的反洗，但不实施由连续的气体进行的过滤膜表面的清洗的场合，在国际公开第WO2011/101961号小册子的图5(A)～(C)中表示了通量随时间的变化。尽管6小时以后稳定，但在初期可看到通量的大的降低。根据本发明的优选实施方式，因为是浸渍式，可实施低差压运转、经常由气体进行的过滤膜表面的清洗，所以，可将初期的通量的降低也抑制得低。
(8)上升流路
图7-1是示意地表示本发明的别的优选实施方式的油水分离器的侧剖视图。图7-2是图7-1的油水分离器的A向视剖视图。首先，概略地说明其形态。在导入上述的含油水的容器15e的内部设置含油水的上升流路(上升管)31。该容器15e在其上部具有使油分浓度高的过剩液向外部流出的撇油器(回收机构)21，在该容器15e的下部装填有具备浸渍式的过滤膜模块的过滤膜单元80。在本实施方式的油水分离器中，由上述上升管31进行上浮分离处理、油分浓度变低了的含油水由下降流向过滤膜引导。其结果，运转管理性更好，可进行高效率的油分除去。另外，图7-1设想了在图10的现有技术的油水分离系统的要部VII的位置替换其机构进行安装的情况。关于图7-1的各构件、构造，省略一部分说明，但意味着附图标记与图2-1所示的形态的油水分离器的各构件、构造相同的部分分别是具有相同功能及构造的部分。也可在上升管31的上方端部设置例如蜂窝构造的聚结器。
在本实施方式中，设置将被引导到了上述容器的底部的浓缩水(高浓度地包含SS的含油水)向排液配管25引导、送往排放装置29的组件。由此，将沉降到了底部的高浓度的油分、SS等再度向供给配管15g引导，通过回收利用，可最终地经排出机构21排出到系统外。另外，在过滤膜下部具有供给气泡的散气管16。这与图2的实施方式相同。并且，上述上升管31在容器底部与含油水的供给配管连接。可经气体流路15f(流通方向d8)与含油水一起向此上升管内供给气泡。向上升管内的气泡供给量根据成为对象的油水的油分浓度、SS浓度、单个油水分离器的处理量适当决定。向过滤膜侧的气泡供给量的优选范围与上述相同。构成气泡的气体虽然可从容器内回收利用，但也可从气体流路23供给。
从上升管的底部供给含油采出水20B。在本实施方式中，经管路混合器30从药品的供给配管24供给的化学药品以随上述的气泡一起混入的状态供给(流路15g流通方向d7)。上升管内的含油水上升，在其管开口部31a被放出到容器内。此时，高浓度油分由于比重轻，向上升方向转移，由回收机构21回收。另一方面，油分减少、缓慢地沉降的成分一面向过滤膜单元80的那一方下降一面转移。其结果，浓度比较低的含油水到达过滤膜单元80，在此部分被过滤。
作为上述化学药品的例，可列举出各种被称为絮凝剂、破乳剂、或净水剂(Water Clarifier)的药品。由此，可更有效地向回收机构21输送高浓度油分，可在容器内进行更有效的油水的分离。作为向上升管内供给的气体，可列举出氮、天然气等。虽然没有记载向图2-1的装置供给药品的管路，但最好使其混入到经管路15b导入的含油水中。
在本实施方式中，由上述的撇油器(回收机构)21回收的高浓度油分经排液配管15c(流通方向d4)回收到回收罐22中。其后，经配管22a废弃到系统外，或再度返回到油水的分离处理。通过这样采用回收罐22，具有可防止积存在容器15e上部的气体喷出的问题、稳定地排出高浓度油分的优点。另外，虽然在图2-1中没有记载回收罐22，但最好在这边的装置中也应用。
在本实施方式中，管开口部31a配置在比过滤膜单元80高的位置(水面方向)。通过这样配置，可使高浓度油分向与过滤膜单元相比处于上方的地方转移，将浓度比较低的油分的含油水供给到过滤膜。上升管的尺寸虽然不特别限定，但其高度最好在容器15e的高度的60％以上，在80％以上更好。最好是上升管的底部位于容器的底部，从那里供给含油采出水20B的构造。但是，含油水也可不从底部供给，也可从容器的下方的侧方导入，使其流入到管内部31b。上升管内的流体速度最好在0.1m/s以上，在0.15m/s以上更好。另外，作为上限，最好在0.5m/s以下，在0.3m/s以下更好。并且，作为上升管内的空间速度，最好在240hr-1以下，在120hr-1以下更好。另外，下限虽然没有，但最好在40hr-1以上，在60hr-1以上更好。
上升管31不限于截面圆形的上升管，也可以是方形的上升管。或者，也可以是适当地分隔容器内的流路。在图7-3中表示使用了方形的容器的例，图7-4表示对容器内进行分隔、在容器的侧边形成了上升流路的例。另外，上升管等的上升流路也可在容器内存在多个，内部也可被分隔。另外，所谓含油水的上升流路包含上升管，除了管状的流路外，还包含通过分隔形成的流路等。
关于本实施方式的油水分离器的优点进一步进行说明。在现有技术法的处理方案(图10)中，如上述的那样由热交换器51a对作为含油水的120℃左右的高温的采出水进行冷却后，供给到引气气浮的油水分离装置。因此，在该冷却用的热交换器51a中的积垢问题经常发生。另一方面，在图2、图7所示的本发明的优选实施方式的装置中，不需要热交换器和对冷却了的采出水进行储存的箱。另外，过滤的推动力也可以是0.5kg/cm2左右的差压，泵不一定需要，电力消耗量大幅度减少。
并且，在图7所示的形态下，在容器内部安装上浮分离用的上升管31，做成由下降流将上浮分离了的排水供给到过滤膜的方式。由此，例如以1000mg/l从底部供给的含油水从管的开口部31a放出，通过上浮分离将其油分浓度降低到了200mg/l左右的含油水下降。在图7中，将其情况表示成用方框包围的浓度的数值。将其向过滤膜进给，与直接将1000mg/l的含油水供给到过滤膜的场合相比，由油分产生的积垢大幅度地降低。其结果，可期待高的通量、高效率的油除去。
另外，本实施方式的装置的处理能力不被这些的说明进行限定地解释。
[实施例]
下面通过实施例对本发明更详细地进行说明，但本发明不被其进行限定地解释。
在测试用的过滤系统中，实施油水分离性能试验。使用的试验膜(空心丝膜)由平均开孔直径0.1μm、外径2.7mm，内径1.3mm的利用交联PVA(聚乙烯醇)进行了亲水处理的PTFE制成，气孔率是65％，抗张力在25℃下是50～80N。其膜面积是0.089m2，上部密封材料是耐热环氧树脂。将此空心丝膜作为膜模块安装在过滤系统中。在含油排水储存槽(原水箱)中投入从加拿大油砂的运转现场得到的含油采出水，使温度成为60℃。进行每15分钟进行1次空气的喷射的脉冲反洗，在膜模块上施加反压(内压)，将堆积在过滤膜表面上的固体分等消除。
将条件表示在下述的“表A”中，进行运转，如图8所示的那样表现出稳定的过滤流量。即使在实验开始后经过6小时，过滤流量也不降低，保持与实验开始时同等的值。油分除去率在99.4％以上，获得与现在的油水分离设备匹敌的良好的结果。另外，如图8所示的那样，通过进行定期的短时间的反洗操作，通量在实验中几乎没有降低。
[表A]
当供给的含油采出水的油浓度(石油系烃的浓度)是原水中700ppm时，透过了膜模块的过滤液中的油浓度成为3ppm以下，除去率是99.6％。另外，投入温度是80℃时，结果是过滤液的油浓度：4.58ppm、除去率：99.4％。另外，在40℃下的结果是过滤液的油浓度：3.50ppm、除去率99.5％。
[附图标记的说明]
1 油井
2 HP分离机(HP Separator)
3 LP分离机(LP Separator)
4 脱水器(Dehydrator)
5 撇油罐
6 引气气浮(Induced Gas Flotation)
7 除油过滤器(Oil Removal Filter)
8 过滤膜模块
8a 上部密封件
8b 圆筒状的过滤膜
8c 开口部
10 油水分离装置
15 油水分离器
15a 气体流路
15b 供给配管
15c 排液配管
15d 处理水排走配管
15e 容器
15f 气体流路
15g 供给配管
16 散气管
17 循环流路
18 充填材
19 气体供给组件
20A 原油混合流体
20B 含油采出水
20D 处理水
20E 高油分浓度液
21 撇油器
21a 隔壁
21b 底板
21c 支承件
22 回收罐
23 气体流路
24 药品的供给配管
25 排液配管
29 排放装置
30 管路混合器
31 上升流路(上升管)
31a 管开口部
31b 管内部
51a、51b 热交换器
53 气泡
54 油分
56 循环风机
80 过滤膜单元
81 上部盖
82 个别配管(filtered water outlet pipe)
83 缓冲配管(filtered water header pipe)
84 返回配管(filtered water return pipe)
S1、S2 取出空间(高度)
S3 过滤膜单元的高度
100 油水分离系统
E1 搬入搬出口
E2～E3 操作孔

Claims (23)

1.一种油水分离器，是从含油水将油分除去的油水分离器；其特征在于，具备导入上述含油水的容器，在该容器内具有过滤膜单元和排出机构；该过滤膜单元具有在浸渍在上述含油水中的状态下进行过滤的过滤膜模块和返回机构；该排出机构与该过滤膜单元连通并连接，将由上述过滤膜单元过滤了的含油水作为处理水排出到上述容器外；
上述过滤膜模块具备具有开口部的长尺寸的过滤膜，具有上述过滤膜的开口部被固定于过滤膜模块的一端的构造，上述过滤膜的开口部与返回机构连接并连通，上述返回机构沿上述过滤膜向存在该开口部的端部的相反侧的那一端延设，上述返回机构与上述排出机构连通。
2.根据权利要求1所述的油水分离器，其特征在于，上述容器是立式的。
3.根据权利要求1或2所述的油水分离器，其特征在于，上述容器的筒部为圆筒状，端部为曲面状。
4.根据权利要求1或2所述的油水分离器，其特征在于，上述过滤膜由聚四氟乙烯制成。
5.根据权利要求1或2所述的油水分离器，其特征在于，上述过滤膜是空心丝膜或管状膜。
6.根据权利要求5所述的油水分离器，其特征在于，上述过滤膜为圆筒状的空心丝膜或管状膜，该过滤膜在其长度方向上被折回，其两端的开口部在上述过滤膜模块的一端被固定。
7.根据权利要求1或2所述的油水分离器，其特征在于，还具有向上述过滤膜单元供给气泡的气泡产生组件。
8.根据权利要求1或2所述的油水分离器，其特征在于，还具备对上述含油水的液面或其近旁的油分进行回收的回收机构。
9.根据权利要求1或2所述的油水分离器，其特征在于，还在上述过滤膜单元的上方具有取出空间，该取出空间是用于取出上述过滤膜单元的空间，具有与该过滤膜单元的高度实际上同等或其以上的高度。
10.根据权利要求8所述的油水分离器，其特征在于，上述回收机构具有从液中向液面立设的隔壁，对越过该隔壁的上述含油水的液面或其近旁的油分进行回收。
11.根据权利要求1或2所述的油水分离器，其特征在于，上述过滤膜为圆筒状的空心丝膜或管状膜，上述过滤膜模块具有多个该圆筒状的空心丝膜或管状膜。
12.根据权利要求1或2所述的油水分离器，其特征在于，上述过滤膜是空心丝膜，上述空心丝膜的开孔直径是0.0001～1μm。
13.根据权利要求9所述的油水分离器，其特征在于，上述取出空间具有人可进入进行作业的容积。
14.根据权利要求1或2所述的油水分离器，其特征在于，在上述容器内配置从其底部向上方延伸的含油水的上升流路，向该上升流路的内部供给含油水。
15.根据权利要求1或2所述的油水分离器，其特征在于，具备使化学药品含在上述含油水中、向上述容器导入的组件。
16.一种油水分离方法，其特征在于，由权利要求1至15中的任一项所述的油水分离器从含油水将油分除去。
17.根据权利要求16所述的油水分离方法，其特征在于，上述含油水的油分浓度是50～3,000ppm，通过其过滤使上述处理水的油分浓度为5ppm以下。
18.根据权利要求16或17所述的油水分离方法，其特征在于，上述容器内的上述含油水的温度是10～150℃，压力是0～10kg/cm2G。
19.一种过滤膜单元，是具有长尺寸构造的过滤膜模块和返回机构的过滤膜单元；其特征在于，
过滤膜模块具有过滤膜和上部密封件；
上述过滤膜的开口部保持着上述过滤膜的开口地固定在上述上部密封件上，
与沿上述过滤膜的长度方向配置的上述返回机构连接并连通。
20.根据权利要求19所述的过滤膜单元，其特征在于，上述过滤膜是多个空心丝膜，上述空心丝膜在其长度方向上被折回，其两端的开口部被固定在上述上部密封件上。
21.根据权利要求19或20所述的过滤膜单元，其特征在于，上述返回机构具有上部盖、个别配管、缓冲配管、返回配管，而且分别与多个上述过滤膜模块连通；
上述过滤膜模块使其过滤膜的开口部的方向一致地并列设置；
上述上部盖与上述过滤膜模块的开口部被固定的上部密封件在一端连通；
上述上部盖与上述个别配管在连结上述上部密封件与上述上部盖的端的相反侧的端被固定并连通；
上述个别配管与上述缓冲配管在连结上述上部盖与上述个别配管的端的相反侧的端被固定并连通；
上述缓冲配管与上述返回配管在连结上述个别配管与上述缓冲配管的端的相反侧的端被固定并连通；
上述缓冲配管与多个上述个别配管连通；
上述返回配管被包围在上述多个过滤膜模块的大致中央地设置，连结上述返回配管与上述缓冲配管的端的相反侧的端向存在上述上部密封件的方向延伸，在其端部具有可与其它的配管固定的凸缘。
22.一种过滤膜单元的更换方法，其特征在于，是更换权利要求1至15中任一项所述的油水分离器的过滤膜单元的方法，在上述油水分离器的上述容器上部具有可将上述过滤膜单元取出的搬入搬出口，在上述容器上方侧部及上述容器下部具有操作孔，载置在上述油水分离器内的上述过滤膜单元与上述排出机构的连接通过从设置于上述下部的可进入的操作孔进入进行解除，从设置于容器上方侧部的操作孔进入上述容器内，将解除了的过滤膜单元从上述容器上部的搬入搬出口取出。
23.根据权利要求22所述的过滤膜单元的更换方法，其特征在于，从上述容器上部的搬入搬出口将更换用的过滤膜单元插入，载置在上述取出了的过滤膜单元原来被载置的地方，将上述载置了的更换用过滤膜单元与上述排出机构连接。
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