CN106457072B - 用于水处理工艺的复合材料介质及其使用方法 - Google Patents

Abstract

提供用于处理包含烃类和水基液体的料流的系统和方法。所述系统和方法可以采用包含纤维素基材料与聚合物的混合物的介质复合材料。在某些系统和方法中，所述介质复合材料能够被回洗。包含烃类和水基液体的料流可以通过使所述料流与所述介质复合材料接触来分离。在某些系统和方法中，包含烃类和水基液体的料流可以通过使所述料流与所述介质复合材料接触来聚结。

Description

用于水处理工艺的复合材料介质及其使用方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年3月2日提交的题为“COMPOSITE MEDIA FOR WATER TREATMENTPROCESSES AND METHODS OF USING SAME”的美国专利申请号13/410,420根据35 U.S.C. §120作为部分继续申请的权益，其要求2011年3月3日提交的题为“USE OF BULK COMPOSITEMEDIA COMPOSED OF WOOD AND PLASTIC FOR THE REMOVAL OF OIL FROM WATER”的美国临时申请号61/448,821根据35 U.S.C. § 119(e)的优先权，其各自出于所有目的经此引用以其全文并入本文。

技术领域

各方面总体上涉及液体的处理，更特别涉及聚结烃类并从水基液体中分离烃类的方法。

发明概述

根据一个或多个实施方案，提供了一种用于处理包含烃液和水基液体的进料料流的方法。该方法包括将进料料流引入含有介质复合材料的容器的入口，该介质复合材料包含纤维素基材料和聚合物的混合物，并使进料料流与介质复合材料接触以产生处理过的料流，该处理过的料流包含预定目标浓度的烃液。在其它方面，该方法进一步包括测量处理过的料流的至少一种性质。在至少一个方面，测得的性质是处理过的料流中烃液的浓度和处理过的料流的流量中的至少一种。在至少一个方面，该方法进一步包括基于处理过的料流的至少一种测得的性质回洗介质复合材料以产生烃液流出物。在另一方面，该方法进一步包括将烃液流出物再循环至进料料流。

在一个或多个实施方案中，使进料料流与介质复合材料接触包括过滤进料料流，其中处理过的料流的烃液的预定目标浓度低于进料料流中烃液的浓度。在另一实施方案中，处理过的料流中烃液的预定目标浓度低于大约30 ppm。在某些方面，使进料料流与介质复合材料接触包括使进料料流聚结，其中处理过的料流中烃液的预定目标浓度是相对于进料料流的乳化烃液的降低浓度。在另一实施方案中，处理过的料流中乳化烃液的浓度相对于进料料流降低超过大约50%。在某些方面，处理过的料流包含直径为至少大约20微米的烃液液滴。

根据一个或多个实施方案，提供了一种用于处理包含烃液和水基液体的进料料流的方法，包括使进料料流以第一通量速率（flux rate）穿过含有介质复合材料的聚结器以产生聚结的料流，该介质复合材料包含纤维素基材料和聚合物的混合物，并使聚结的料流以第二通量速率穿过与该聚结器连通并含有介质复合材料的过滤器装置以产生流出物料流。在某些实施方案中，第一通量速率为大约100至大约200 gpm/ft²。在至少一个实施方案中，第二通量速率为小于大约40 gpm/ft²。在另一实施方案中，该方法进一步包括以预定目标降低百分比保持流出物料流中烃液的浓度。在至少一个方面，该方法进一步包括回洗聚结器和过滤器装置中的至少一种。在某些实施方案中，该方法进一步包括基于预定时间间隔回洗聚结器和过滤器装置中的至少一种。

在一个或多个实施方案中，该方法进一步包括测量聚结的料流的至少一种性质。另一实施方案包括基于聚结的料流的至少一种测得的性质回洗聚结器以产生烃液流出物。在某些方面，该方法的至少一种测得的性质是聚结的料流的流量。

在某些方面，该方法包括测量流出物料流的至少一种性质。在至少一个方面，该方法进一步包括基于流出物料流的至少一种测得的性质回洗过滤器装置以产生烃液流出物。在另一方面，至少一种测得的性质是流出物料流的流量和流出物料流中烃液的浓度中的至少一种。

根据一个或多个实施方案，提供了一种用于处理包含烃液和水基液体的进料料流的方法，包括使进料料流穿过含有介质复合材料的聚结器以产生聚结的料流，所述介质复合材料包含纤维素基材料和聚合物的混合物，聚结的料流包含相对于进料料流降低浓度的乳化烃液，并通过使聚结的料流穿过分离器装置来分离该聚结的料流以提供烃液料流和水性料流中的至少一种。在一个方面，聚结的料流包含直径为至少大约20微米的烃液液滴。在进一步的方面，该分离器装置包括水力旋流器、重力沉降装置、过滤器装置和浮选装置中的至少一种。

在某些方面，该方法进一步包括测量聚结的料流的至少一种性质。在至少一个方面，该方法进一步包括基于聚结的料流的至少一种测得的性质回洗聚结器以产生烃液流出物。在另一实施方案中，至少一种测得的性质是聚结的料流的流量。

根据一个或多个实施方案，提供了一种用于处理包含烃液和水基液体的进料料流的系统，该系统包括至少一个与进料料流连通并含有介质复合材料的聚结器以及至少一个与该聚结器连通的分离器装置，所述介质复合材料包含纤维素基材料和聚合物的混合物。在至少一个实施方案中，该分离器装置是过滤器装置、重力沉降装置、水力旋流器和浮选装置中的至少一种。在某些实施方案中，该分离器装置是含有介质复合材料的过滤器装置。在一个或多个实施方案中，该介质复合材料包含至少大约50重量%的浓度的纤维素基材料。在一个实施方案中，该纤维素基材料包含枫木。在某些方面，该聚合物包含高密度聚乙烯。在其它方面，该介质复合材料包含多个形状一致的粒子。

根据一个或多个实施方案，提供了促进从进料料流中分离烃液与水基液体的处理系统的方法，该处理系统包括至少一个与进料料流连通的容器，该方法包括提供包含纤维素基材料和聚合物的混合物的介质复合材料，并放置在该容器中以便与进料料流接触。

根据一个或多个实施方案，提供了一种用于处理包含烃类和水基液体的进料料流的方法，所述方法包括用水性液体预处理多个介质复合材料粒料以产生多个预处理过的介质复合材料粒料，其中各介质复合材料粒料包含纤维素基材料和聚合物的混合物，将该进料料流引入含有多个预处理过的介质复合材料粒料的容器的入口，并使进料料流与多个预处理过的介质复合材料粒料接触以产生处理过的料流，该处理过的料流具有小于进料料流中烃类的浓度的烃类预定目标浓度。

在一个或多个实施方案中，处理过的料流中烃类的预定目标浓度低于大约30ppm。在某些实施方案中，使进料料流与多个预处理过的介质复合材料粒料接触包括使进料料流聚结，其中处理过的料流中烃类的预定目标浓度是相对于进料料流降低的乳化烃类浓度。在一些实施方案中，处理过的料流中乳化烃类的浓度相对于进料料流降低超过大约50%。根据另一实施方案，该方法进一步包括测量处理过的料流中烃类的浓度和处理过的料流的流量中的至少一种，基于测得的处理过的料流中烃类的浓度和测得的处理过的料流的流量中的至少一种回洗多个预处理过的介质复合材料粒料以产生烃液流出物，并将该烃液流出物再循环至进料料流。在一些实施方案中，预处理多个介质复合材料粒料包括使各介质复合材料粒料与水性液体接触预定的时间间隔。

根据一个或多个实施方案，提供了一种用于处理包含烃类和水基液体的进料料流的方法，该方法包括用水性液体预处理多个介质复合材料粒料以产生多个预处理过的介质复合材料粒料，其中各介质复合材料粒料包含纤维素基材料和聚合物的混合物，使进料料流以第一通量速率穿过含有多个预处理过的介质复合材料粒料的聚结器以产生聚结的料流，并使聚结的料流以第二通量速率穿过与该聚结器连通并含有多个预处理过的介质复合材料粒料的过滤器装置以产生流出物料流。

根据一个或多个实施方案，第一通量速率为大约100至大约200 gpm/ft²。根据一些实施方案，第二通量速率小于大约15 gpm/ft²。在某些实施方案中，该方法进一步包括以预定目标降低百分比保持该流出物料流中烃类的浓度。在不同的实施方案中，该方法进一步包括回洗聚结器和过滤器装置中的至少一种。在至少一个实施方案中，回洗聚结器和过滤器装置中的至少一种基于预定的时间间隔。在一些实施方案中，该方法进一步包括测量聚结的料流的流量并基于测得的该聚结的料流的流量回洗聚结器以产生烃液流出物。根据一些实施方案，该方法进一步包括测量流出物料流的流量和流出物料流中烃类的浓度中的至少一种，并基于测得的流出物料流的流量和测得的流出物料流中烃类的浓度中的至少一种回洗该过滤器装置以产生烃液流出物。根据某些实施方案，预处理多个介质复合材料粒料包括使各介质复合材料粒料与水性液体接触预定的时间间隔。

根据一个或多个实施方案，提供了一种用于处理包含烃类和水基液体的进料料流的系统，该系统包括至少一个与水性液体连通并含有多个介质复合材料粒料的预处理装置，其中各介质复合材料粒料包含纤维素基材料和聚合物的混合物，至少一个预处理装置经配置以产生多个预处理过的介质复合材料粒料，至少一个与进料料流连通并含有多个预处理过的介质复合材料粒料的聚结器，以及至少一个与该聚结器连通的分离器装置。

根据一个或多个实施方案，该分离器装置是过滤器装置、水力旋流器、重力沉降装置和浮选装置中的至少一种。在进一步的实施方案中，该分离器装置是含有多个预处理过的介质复合材料粒料的过滤器装置。在一些实施方案中，各介质复合材料粒料包含至少大约45重量%的浓度的纤维素基材料。在不同的实施方案中，该纤维素基材料包含至少一种木质材料。在一个或多个实施方案中，各介质复合材料粒料具有大约5目至大约10目的尺寸分布。

附图概述

附图并没有意图按比例绘制。在该附图中，不同图中显示的各个相同或几乎相同的组件由同样的数字来表示。为了清楚起见，并非每个组件在每个图中均做标记。在附图中：

图1是根据本公开的一个或多个方面的工艺流程图的示意图；

图2是根据本公开的一个或多个方面的工艺流程图的示意图；

图3是显示根据本公开的一个或多个方面的介质测试结果的图；

图4是显示根据本公开的一个或多个方面的介质测试结果的图；

图5是显示根据本公开的一个或多个方面的介质测试结果的图；

图6是显示根据本公开的一个或多个方面的介质测试结果的图；

图7是显示根据本公开的一个或多个方面的介质测试结果的图；

图8是根据本公开的一个或多个方面的工艺流程图的示意图；

图9是根据本公开的一个或多个方面的工艺流程图的示意图；

图10是显示根据本公开的一个或多个方面的介质测试结果的图；

图11是显示根据本公开的一个或多个方面的介质测试结果的图；

图12是显示根据本公开的一个或多个方面的介质测试结果的图；

图13是显示根据本公开的一个或多个方面的介质测试结果的图；

图14是显示根据本公开的一个或多个方面的介质测试结果的图；

图15是显示根据本公开的一个或多个方面的介质测试结果的图；

图16是根据本公开的一个或多个方面的工艺流程图的示意图；和

图17是显示根据本公开的一个或多个方面的介质测试结果的图。

发明详述

与量相连使用的修饰语“大约”包括所述值并具有由上下文指定的含义（例如，其包括至少与特定量的测量相关联的误差度）。当在范围的上下文中使用时，修饰语“大约”还应视为公开了由两个端点的绝对值（absolute values）限定的范围。例如，范围“大约2至大约4”也公开了范围“2至4”。

在某些应用中，液体中的个别组分可以在其用于进一步的工艺之前进行物理处理。物理处理主要依赖于液体中个别组分的物理性质，并可以包括聚结、分离和过滤技术中的至少一种。例如，水性液体可能包含悬浮的固体或液体，其可以通过一个或多个过滤、聚结和分离过程来处理。这些过程中的一个或多个可以包括使该液体与介质接触。在某些情况下，可以通过使该液体穿过填充有介质的床以使该液体与介质发生接触。

介质可用于多种处理技术和应用，包括过滤、聚结、分离、提高液体在含有该介质的容器中的停留时间，以及充当吸附剂或吸收剂。例如，介质可用于从气体中分离液体、从其它液体中分离液体、从流体料流中分离悬浮的固体、胶体和微粒物质。此外，介质可以用于将液体中的一种或多种组分的较小液滴聚结成较大的液滴。例如，介质过滤器可用于从一种或多种溶液中去除悬浮的固体和游离油。例如，介质过滤器可用于炼油厂和油井、石化厂、化工厂、天然气处理厂和其它工业过程，以用于油水分离的目的。这些工业过程中的分离技术可以分类为初级阶段、二级阶段和三级阶段。初级分离技术可以将油浓度降低至大约500至大约200 ppm。二级分离技术可以将油浓度降低至大约100至大约20 ppm。三级分离技术能够从大约20 ppm至大约100 ppm的起始水平去除游离油直至低于大约10 ppm的水平。分离技术的非限制性实例包括API分离器和重力澄清器、聚结与浮选装置、API浮选装置、溶解空气浮选（DAF）装置、溶解气体浮选（DGF）装置、紧凑型浮选装置、水力旋流器、以及介质床过滤器，包括胡桃壳介质床过滤器。目前在石油平台（也称为“离岸（off shore）”）上需要介质过滤器以便符合废水排放的法规要求。该设备的占地面积（footprint）和重量是确定怎样的设备将用在离岸石油平台上的关键因素。因此，比目前可用的介质更有效地从水中去除油的介质可以允许大大降低该设备的尺寸和重量。该介质过滤器可以位于初级和二级处理的下游。目前，黑胡桃壳介质因其对油和水二者的亲和力而已知，并可以在分离过程中用作介质。例如，在炼油厂中，胡桃壳过滤器用于去除游离油至低于大约10 ppm的水平。

在本公开的某些实施方案中，可能合意的是提供一种能够被回洗的经济且低维护的体相介质（bulk media）。回洗可以恢复该介质并使其能够重新使用。在一些实施方案中，可能合意的是提供一种可回洗介质，该介质在与黑胡桃壳介质（例如来自东黑胡桃品种（Juglans nigra）的介质）相比时可以具有更高的通量速率容量和更有效的油去除。胡桃壳介质过滤器可能具有有限的通量速率，这会限制其构造的尺寸，并因此限制其在离岸平台上使用的可行性。此外，黑胡桃壳介质的来源易受不稳定性的影响，这是因为可获得性直接取决于不同季节的收获。在一些实施方式中，可能合意的是降低回洗的频率以提高一个或多个处理系统的处理量。这种降低也会减少可能产生的回洗水的体积，这可以向该系统提供另外的优点。

在某些应用中，悬浮在液体中的个别组分可能因其尺寸而难以用物理方式去除。例如，在石油钻井作业中，通常产生含有原油的水。法规要求或工艺条件可能规定，在可以排放到环境中或再循环作其它用途之前，水中含有的油的浓度要低于一定的阈值。分离油和水的混合物的复杂性可能取决于油的物理形式。在处理和转移活动过程中，压降和剪切可能会产生小到足以使它们不易从水中分离的油滴。例如，油可能以小液滴形式分散遍布在水中，该小液滴可能具有小于20微米的直径。对于具有接近于水的比重的油，直径甚至大于20微米的液滴也可能难以通过常规的重力分离方法去除。在这些类型的各混合物中，油被认为是在水中乳化的。在某些方面，乳化油可能是在静态条件下使重力分离进行大约30分钟后未从水中分离的油。处理含有乳化油的水可能在物理分离技术方面存在某些困难。诸如水力旋流器、API分离器、浮选装置、重力沉降装置和胡桃壳过滤器的技术对于从水中去除机械乳化油可能是无效的。这些技术可以替代地用于作为非乳化油的“游离”油。

根据一个或多个实施方案，本文中描述的系统和方法涉及一种用于处理进料料流的方法。该进料料流可以包含一种或多种组分。该进料料流可以包含一种或多种在同一相中的组分，例如，一种或多种液体。该进料料流可以包含一种或多种在不同相中的组分，例如，一种或多种气体与液体的组合，以及一种或多种固体与液体的组合。在某些应用中，该进料料流可以包含一种或多种悬浮的固体、胶体和微粒物质。该进料料流可以包含水基液体。在某些方面，该进料料流可以包含烃液（本文中也称为烃类）和水基液体。在某些方面，该系统可以接收一种或多种来自工业来源的进料料流。例如，该进料料流可以源自炼油厂、油井、石化厂、化工厂、天然气处理厂和其它工业过程。在某些实施方案中，该系统可以接收一种或多种包含烃类和水基液体的进料料流。本文中所用的术语“烃”指的是分子结构含有与氢键合的碳的有机材料。烃类还可以包含其它元素，例如但不限于卤素、金属元素、氮、氧和硫中的至少一种。本文中所用的术语“烃液”或简称“烃类”指的是液相烃流体或液相烃流体的混合物。该烃液可以包含另外的物质，例如固体粒子。烃液的非限制性实例可以包括例如原油、天然气、页岩油、热解油及其任意组合。本文中所用的术语“水基液体”和“水性料流”指的是包含水的液体。该液体可以包含另外的物质，其可以是固体（包括悬浮的固体）、液体、气体或其任意组合。本文中描述的方法和系统可以是指包含烃液和水基液体的进料料流，但是不应限于此。例如，根据本文中描述的方法和系统，其有可能处理一种或多种其它类型的液体。

在某些实施方案中，可以将进料料流引入至容器的入口。该入口可以位于容器的顶部、容器的底部、或其间适于实现本文中描述的方法和系统的任何地方。本文中所用的术语“容器”泛指适于限定一种或多种工艺组分，包括气体、液体和固体组分及其混合物的范围的任何结构。该容器可以对环境开放，或可以封闭以便在压力下操作。在某些应用中，可以构造该容器以便为组分提供厌氧或好氧环境。该容器可以根据所需应用和待处理的进料的体积来确定尺寸和形状，由此在启动回洗之前提供所需处理量和所需操作周期中的至少一种。基于待处理的进料的所需体积和对特定应用所选的介质，该容器可以具有床层（bed）以便在所需深度处容纳介质。因此，该容器可以具有适于本文中描述的方法和系统的目的的任意介质床层深度。该容器可以由适于本文中描述的方法和系统的目的的任何材料来构造。合适的材料的非限制性实例包括钢、不锈钢、玻璃纤维增强塑料和聚氯乙烯（PVC）。根据该容器的所需形状，一个或多个实施方案可以包括具有一个或多个侧壁的容器。例如，圆柱形容器可以具有一个侧壁，而方形或矩形容器可以具有四个侧壁。在某些实施方案中，该容器可以具有圆柱形形状，其具有一个位于第一壁与第二壁之间的连续侧壁。在某些其它实施方案中，该容器可以是封闭的，其中一个或多个侧壁在第一壁与第二壁之间延伸。在某些方面，该容器可以含有介质。适于本文中公开的方法和系统的任何介质均可以使用。该介质可以在预先选择的深度处置于容器中，并且可以填充该容器的整个体积，或可以包含在该容器的特定部分中。例如，与一个或多个壁相邻的容器的一部分体积可以不含介质。介质可通过一个或多个分配器（如筛网或多孔板）包含在容器内，这可以将介质保留在容器内的所需位置处，同时允许一种或多种液体在容器中流过该介质。

在某些实施方案中，该容器可以含有介质复合材料。本文中所用的术语“介质复合材料”是指两种或更多种不同材料的组合。在至少一个实施方案中，介质复合材料包含纤维素基材料和聚合物的混合物。介质复合材料可以包含纤维素基材料和聚合物的非均相混合物。该非均相混合物可以包含成分或组分，以使得该成分或组分并非均匀地分布在整个混合物中。本文中所用的术语“非均相混合物”是指两种或更多种不同成分或组分的复合材料。介质复合材料可以包含纤维素基材料和聚合物的均匀混合物。在一个实施方案中，介质复合材料可以包含纤维素基材料和聚合物，以使得这两种材料彼此固定，但是并非彼此混合。本文中所用的术语“均相混合物”指的是作为两种或更多种化合物的单相复合材料的复合材料，所述两种或更多种化合物以均匀的比率或以基本均匀的比率分布在整个混合物中，使得该复合材料的任意部分表现出相同的所述两种或更多种化合物的比率。例如，介质复合材料的粒子可以具有略微不均匀或斑驳的外观。根据一些实例，介质复合材料的两种或更多种不同材料彼此形成基质，使得所述两种或更多种材料彼此相互散布。例如，介质复合材料的粒子可以是多孔的。孔隙在制造介质复合材料的过程中形成，并可以存在于相同组分的粒子和两种或更多种不同材料的粒子的混合物之间。

根据至少一个实施方案，介质复合材料通过以预定比率组合并混合纤维素基材料与聚合物并随后通过挤出机挤出该材料来制备。共混的材料随后切割成单个的粒子，其形和尺寸将在下文中进一步讨论。例如，根据一个实施方案，该粒子是粒料。

在至少一个方面，介质复合材料包含多个形状一致的粒子。本文中所用的术语“形状一致的粒子”指的是形和尺寸完全相同的粒子，以及形和尺寸大致相同的粒子，同时容许例如制造误差所导致的一定程度的形状差异。适于介质复合材料的形状可包括球形和圆柱形。例如，介质复合材料可以包含多个形状一致的圆柱形或类似圆柱形的形状。介质复合材料可以具有允许粒子之间间隙区域中的空隙的任意形状，并在本文中可以称为粒料。在某些实施方案中，介质复合材料可以包含多个不规则形状的粒子。根据至少一些实施方案，各粒子由纤维素基材料和聚合物的均相混合物或非均相混合物构成。

根据至少一个实例，介质复合材料的粒子是粒料。介质复合材料粒料可以具有大约2毫米至大约10毫米的直径和大约1毫米至大约5毫米的高度。例如，该粒料可以具有大约4毫米的直径和大约2毫米的高度。在另一实例中，该粒料具有大约4毫米的直径和大约3.5毫米的高度。根据一些实施方案，该粒料可以具有球形形状。

本文中所用的术语“纤维素基材料”指的是含有纤维素的任何材料、产品或组合物。非限制性实例可以包括来自落叶和常绿树木的木材，包括木粉、木浆、木材颗粒、木纤维、木屑、木片、刨花和任何适于本文中公开的方法和系统的其它木材产品或纤维素基产品，如椰子、甘蔗渣、泥炭、纸浆厂废料、玉米秸秆及其任意组合。该介质可以包含适于本文中描述的方法和系统的目的的任何木材。在某些实施方案中，该纤维素基材料可以是松木。在某些实施方案中，该纤维素基材料可以是枫木。木材的其它非限制性实例包括云杉、雪松、冷杉、落叶松、花旗松、铁杉、柏树、红杉、紫杉、橡木、白蜡木、榆树、山杨、杨木、桦木、枫树、柚木、胡桃木、巴尔沙木、山毛榉、黄杨木、巴西苏木、灰胡桃树、樱桃木、椴木、棉白杨、山茱萸、朴树、山核桃木、桃花心木、竹子和柳树。此外，根据一些实施方案，纤维素基材料可以包括超过一种类型的木材。例如，纤维素基组分可以包括两种或更多种硬木物种，其非限制性实例包括山核桃木、枫树、橡木、山毛榉、桦木、白蜡木、胡桃木、樱桃木、美国梧桐、杨木、棉白杨、椴木和山杨。

适于本文中描述的方法和系统的聚合物的非限制性实例可以包括聚烯烃，包括高密度聚乙烯（HDPE）、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、PVC、乙烯-丙烯共聚物、含氟聚合物（包括Teflon®）及其任意组合。在至少一个实施方案中，该聚合物是HDPE。

根据一些实施方案，该聚合物可以包括聚合物泡沫材料。聚合物泡沫可以包括一个或多个多孔的部分，或者该聚合物泡沫可以是完全多孔的。聚合物泡沫可以通过聚合工艺过程中气体的受控膨胀来制造。聚合物泡沫中孔隙的尺寸和形状可以是适于使介质复合材料实现本文中公开的各种功能的任何尺寸或形状。

在一个或多个实施方案中，介质复合材料包含浓度为至少大约30%的纤维素基材料。在其它实施方案中，介质复合材料包含浓度为至少大约40%的纤维素基材料。在某些实施方案中，介质复合材料包含浓度为至少大约45%的纤维素基材料。在某些实施方案中，介质复合材料包含浓度为至少大约50%的纤维素基材料。在至少一个实施方案中，介质复合材料包含浓度为大约50重量%的枫木。在另一实施方案中，介质复合材料包含浓度为大约70重量%的松木。纤维素基材料的浓度可以是大约0%与大约100%之间的任意百分比，或这些百分比之间的任意百分比范围。

介质复合材料可以包含另外的组分，包括化学组分。可能适于包含在介质复合材料中的组分的非限制性实例包括凝结剂和絮凝剂。介质复合材料可以包含任何可能适于本文中描述的方法和系统的目的的其它组分。

根据至少一个实施方案，介质复合材料可以进一步包含添加剂材料，其用于提高介质复合材料的比重。合适的添加剂材料的非限制性实例包括硅藻土、二氧化硅、膨润土和碳酸钙。其它合适的材料也在本公开的范围内。添加剂材料可以是适于提高介质复合材料的比重的任何惰性材料，只要该材料不与介质复合材料的其它组分不相容。例如，溶解聚合物组分的添加剂材料是不可用的。

根据某些实施方案，提供一种介质。可以使用任何介质，只要其适于以下的至少一种：（1）使至少一种烃液聚结和（2）过滤至少一种包含烃液和水性液体的料流。适于本文中描述的方法和系统的介质的一个实例可以是介质复合材料。介质复合材料可以包含纤维素基材料和聚合物的混合物。该介质可以包含纤维素基材料和聚合物的均相和非均相混合物中的至少一种。纤维素基材料和聚合物可以如上文所讨论的那样表征和并入。在至少一个实施方案中，该介质可能能够被回洗。在某些实施方案中，该介质可能能够被流态化。在一些实施方案中，该介质可以表现出对烃液和水性液体中的至少一种的吸附和吸收性质的至少一种。

在某些实施方案中，在穿透（breakthrough）发生前可能负载到介质复合材料上的油的质量可以是可能负载到其它类型的介质材料上的质量的四倍。其它类型的介质材料可以包括例如木材、聚合物（例如HDPE）和黑胡桃壳。在至少一个实施方案中，介质复合材料的木材和聚合物组分可能无法表现出处于或接近介质复合材料的油负载容量水平的油负载容量。不被理论束缚，木材和聚合物的组合的有益效果的一种可能的解释在于，两种组分各自提供不同的吸附或吸收性质，并且通过这两种材料的组合可以提供协同效应。第二种可能的解释是，复合材料粒子的形状有助于分离过程。例如，木材组分可能导致介质复合材料是多孔的，这提高了该介质吸收和/或吸附油的能力。在其它实施方案中，聚合物组分可能有助于介质复合材料的孔隙率。孔隙率提供了更大的表面积，这可能影响传质扩散机理，如界面传质（其是通过围绕粒子外表面的流体边界层的扩散）和粒子内传质（其是通过粒子的内部孔隙空间向其发生吸附的内表面的扩散）。此外，粒子的尺寸也可能对传质扩散速率有影响。小粒子可以为界面传质提供更大的接触面积，并降低粒子内扩散的路径长度。小的吸附剂粒子因此可以提高吸附速率。但是，太小的粒子可能导致流态化和高压降。因此，粒子尺寸与粒子之间的间隙空间之间的平衡也在性能容量中起作用。粒子之间的间隙空间与粒子的尺寸成正比。由于对流体流动的阻力与间隙面积成反比，较小的粒子将导致更高的压降。不规则形状的粒子或不同尺寸和/或大小的粒子的混合物也可能导致更高的压降，因为间隙面积减少。

根据至少一个实施方案，介质复合材料的粒子可以是多孔的。本文中所用的“孔隙率”指的是粒子的空隙空间或空气空间的百分比，并表示空隙面积与总表面积之比。对于所公开的介质复合材料，计算该参数的方法在下面的实施例9中讨论。

在某些实施方案中，该容器还可以包括位于介质上方的进料入口和位于介质下方的滤液出口。该容器还可以包括第一入口，其经构造和布置以向导流管的第一末端输送第一流体，以便在回洗过程中诱导导流管内的介质从导流管的第一末端流向导流管的第二末端，同时诱导过滤器介质沿导流管的外部侧壁从导流管的第二末端流向导流管的第一末端。在下文中更详细地讨论导流管。

在某些实施方案中，介质复合材料接触进料料流以产生处理过的料流。在至少一个实施方案中，使进料料流与介质复合材料接触包括过滤进料料流。本文中所用的术语“过滤”和“分离”泛指用于将物质的一种组分与该物质的其它组分分离的任何过程。例如，过滤可以是指将一种或多种相彼此分离的过程。在某些方面，过滤可以分离两个液相。在其它方面，过滤可以从液相中分离固体。在至少一个实施方案中，过滤指的是从水基液体中分离烃液的过程。在某些方面，过滤包括使进料料流以可能小于大约40 gpm/ft²的通量速率穿过过滤器装置。在其它方面，过滤包括使进料料流以可能小于大约30 gpm/ft²的通量速率穿过过滤器装置。在至少一个方面，过滤包括使进料料流以可能小于大约20 gpm/ft²的通量速率穿过过滤器装置。在另一方面，通量速率可能小于大约13.5 gpm/ft²。该通量速率可以是大约1与大约1000 gpm/ft²的任何通量速率，或这些通量速率之间的任何通量速率范围。该通量速率可以是适于实施如本文中公开的方法和系统中描述的过滤功能的目的的任何速率。

本文中所用的术语“过滤器装置”和“分离器装置”指的是适于实施过滤工艺的任何装置。在某些实施方案中，过滤器装置和分离器装置可以如上文关于容器所讨论的那样构造和布置。过滤器装置和分离器装置可以由任何适于本文中描述的方法和系统的特定目的的材料来构造。例如，过滤器装置和分离器装置可以由任何合适的构造材料，例如钢、不锈钢、玻璃纤维增强塑料和PVC材料来构造以形成管或柱结构。在至少一个方面，过滤器装置和分离器装置可以包含介质复合材料。至少一个方面包括过滤器装置，其含有安装在该过滤器装置的至少一个末端上的筛网材料，用于保持介质。在某些方面中，通过过滤器装置和分离器装置的流体流动方向可以是从顶部至底部。在其它方面，通过过滤器装置和分离器装置的流体流动方向可以是从底部至顶部。在某些实施方案中，一个或多个过滤器装置和一个或多个分离器可以位于一个或多个聚结器的下游。

在其它方面，使进料料流与介质复合材料接触包括使进料料流聚结。本文中所用的术语“聚结”泛指合并和/或团结一个或多个液体或其它相的较小液滴以形成较大的液滴、相和层中的至少一种。例如，在某些方面，聚结可以将烃液的液滴尺寸从小于大约20微米的直径增加到大于大约20微米的尺寸。在某些其它方面，聚结可以将烃液的液滴尺寸从小于大约20微米的直径增加到大于大约50微米的尺寸。在一些方面，聚结可以产生大于大约50微米的烃液液滴尺寸。在一些方面，聚结可以产生可能大于大约100微米的烃液液滴尺寸。本文中所用的术语“聚结的料流”指的是其中液体或其它相的液滴形成直径至少大约20微米的液滴的液体。在至少一个方面，聚结的料流可以是指其中烃液液滴的直径为至少大约20微米的液体。在一些方面，聚结的料流可以是指其中烃液液滴的直径为至少大约20微米、直径为至少大约30微米、直径为至少大约30微米、直径为至少大约100微米及其任意组合的液体。在至少一个方面，聚结包括以可能为大约40至大约250 gpm/ft²的通量速率使进料料流穿过聚结器。在另一方面，聚结包括以可能为大约100至大约200 gpm/ft²的通量速率使进料料流穿过聚结器。该通量速率可以为大约1至大约2000 gpm/ft²的任何通量速率，或者这些通量速率之间的任何通量速率范围。如本文中公开的方法和系统中描述的那样，通量速率可以是适于实施聚结功能的目的的任何速率。

本文中所用的术语“聚结器”是指适于实施聚结工艺的任何装置。在某些方面，聚结器可以如上文关于容器所讨论的那样构造和布置。聚结器可以由任何适于本文中描述的方法和系统的特定目的的材料来构造。在某些实施方案中，聚结器可以由例如钢、不锈钢、玻璃纤维增强塑料和PVC材料中的任意一种或多种来构造以形成管或柱结构。在至少一个方面，聚结器可以包含介质复合材料。至少一个方面包括聚结器，其含有安装在该聚结器的至少一个末端上的筛网材料，用以保持介质。在至少一个方面，通过聚结器的流体流动方向可以是从顶部至底部。在另一个方面，通过聚结器的流体流动方向可以是从底部至顶部。在某些实施方案中，一个或多个聚结器可以位于一个或多个过滤器装置的上游。在其它实施方案中，一个或多个聚结器可以位于一个或多个分离器装置的上游。

在某些方面，聚结器和过滤器装置中的至少一种可以包含介质复合材料。介质复合材料可以部分或完全被烃液涂覆。介质复合材料可以在一个或多个处理工艺（包括回洗程序）过程中至少部分或完全被烃液涂覆。在某些实例中，一个或多个聚结器可以含有可能部分涂覆有烃液的介质复合材料。在一些实例中，一个或多个聚结器可以含有可能被烃液饱和的介质复合材料。本文中所用的术语“饱和”当对介质复合材料使用时指的是用烃液涂覆介质复合材料的任何程度，其中可能成功地进行聚结。在其它实例中，一个或多个过滤器装置可以含有未被烃液饱和的介质复合材料。本文中所用的术语“未饱和”当对介质复合材料使用时指的是涂覆介质复合材料的任何程度，其中可能成功地进行过滤。在某些方面，一个或多个过滤器装置可以含有基本不含烃液涂层的介质复合材料。在至少一个实施方案中，聚结器中的介质复合材料可能被烃液饱和，并且过滤器装置中的介质复合材料可能未被烃液饱和。

根据本文中所描述的某些方法和系统，提供一种处理系统，其中一个或多个容器能够在一个或多个处理工艺过程中用作聚结器和过滤器装置中的至少一种。例如，含有介质复合材料的容器可以用作过滤器装置，直到介质复合材料被烃液饱和，此时，其可以用作聚结器。在其它实例中，可提供一种处理系统，其包括含有介质复合材料的第一容器，所述第一容器可以位于包含介质复合材料的第二容器的上游。第一容器可以用作聚结器，第二容器可以用作过滤器装置，直到第二容器中的介质复合材料被油饱和。可以回洗第一容器，并可以引导通过该处理系统的流，使得第二容器位于第一容器的上游。随后，第二容器可以用作聚结器，且第一容器可以用作过滤器装置，直到第一装置中的介质复合材料被油饱和。随后可以回洗第二容器，并可以引导通过该处理系统的流，使得第一容器位于第二容器的上游。该处理系统可以包括一个或多个容器，其可以单独使用，或者以串联、并联以及任何其它配置中的至少一种一起使用以产生一种或多种所需流出物。在某些实例中，该处理系统可以进一步包括一个或多个另外的分离器。所述一个或多个另外的分离器可以位于一个或多个容器的上游或下游。该处理系统可以位于初级、二级或三级工艺中的至少一种的上游或下游，并且可以作为独立的系统或工艺来定位，或可以位于另一个系统或工艺中。

根据本文中描述的方法和系统，一个或多个聚结器和过滤器装置可以单独使用，或者以串联、并联以及任何其它配置中的至少一种一起使用以产生一种或多种所需流出物。在某些实施方案中，一个或多个过滤器装置可以与包括以串联配置的一个或多个过滤器装置的一个或多个平行列（parallel train）串联配置。在某些方面，一个或多个过滤器装置可以放置在与第二串联配置平行的第一串联配置中。在某些实施方案中，第一串联配置可以与第二串联配置平行，所述第二串联配置进一步与第三串联配置平行，也可以与一个或多个另外的串联配置平行。在至少一个方面，第一串联可以经配置以处理100%的输入进料，而第二串联进行再装料或停机。在至少一种实施方案中，第一组四个过滤器装置可以平行于以串联配置放置的第二组四个过滤器装置以串联配置放置。以类似的方式，在某些实施方案中，至少一个聚结器与至少一个过滤器装置的第一组合可以以串联配置放置，并与以串联配置的至少一个聚结器和至少一个过滤器装置的第二组合平行。在另一方面，第一串联和第二串联可以经配置以处理100%的输入进料。在又一方面，第一串联和第二串联可以经配置以处理50%的输入进料。在一些方面，多个串联可以经配置以处理预定百分比的输入进料，例如，大约1%至大约100%的输入进料，包括在这些百分比之间的任意百分比或在这些百分比之间的任意百分比范围。

在某些方面，一个或多个过滤器装置可以放置在一个或多个聚结器的上游或下游。在其它方面，一个或多个聚结器可以放置在一个或多个过滤器装置的上游或下游。根据某些方面，一个或多个过滤器装置、聚结器及其任何组合可以放置在本文中描述的初级、二级或三级处理工艺中的至少一种的下游。在进一步的方面，一个或多个过滤器装置、聚结器或其任意组合可以放置在本文中描述的二级或三级处理工艺中的至少一种的上游。一个或多个过滤器装置、聚结器或其任意组合可以位于另一个系统或工艺中的任何地方以产生所需流出物。

在某些方面，介质复合材料可用于不包含独立的含有该介质复合材料的容器的结构、系统和工艺。例如，介质复合材料可以放置在一个结构中以实施例如过滤或聚结，并且该结构可以至少部分放置在另一容器中，该容器可以含有或不含有介质，并且可以用于过滤和聚结之外的另一目的。介质置入的结构可以是该容器的子隔室、管道、或用于连接该容器与更大系统的其它导管。在某些实施方案中，该容器可用于过滤和聚结中的至少一种，并且可以结合放置在结构中的介质使用以实现所需结果。

根据一个或多个实施方案，介质复合材料能够充当乳化油聚结器以及游离油过滤器二者。通过含有介质复合材料的容器的流量可以决定该介质与容器的组合如何实现。在某些实施方案中，高通量速率（例如大于大约100 gpm/ft²）可以促进油聚结，低通量速率（例如小于大约27 gpm/ft²）可以允许该容器用作过滤器装置。在至少一个方面，聚结包括使进料料流以大约40至大约250 gpm/ft²的通量速率穿过聚结器。在另一方面，聚结包括使进料料流以大约100至大约200 gpm/ft²的通量速率穿过聚结器。在某些方面，过滤包括使进料料流以小于大约40 gpm/ft²的通量速率穿过过滤器装置。在其它方面，过滤包括使进料料流以小于大约30 gpm/ft²的通量速率穿过过滤器装置。在至少一个方面，过滤包括使进料料流以小于大约20 gpm/ft²的通量速率穿过过滤器装置。在某些实施方案中，以串联配置的方式放置聚结器和过滤器装置能够从进料料流中分离出在水中的乳化油。

在某些方面，过滤器装置和聚结器中的至少一种可以装配有导流管系统。导流管系统可以包含一个或多个导流管，并可以经构造和布置以通过提供所需的回洗流体体积和/或速度来摇动床，由此间歇式地回洗所述介质。或者或此外，导流管系统可以在过滤和聚结工艺的至少一种的过程中使用。可以采用在适当位置的导流管系统进行回洗，或可以在没有导流管系统的情况下进行回洗。本文中所用的“摇动床”定义为在回洗过程中介质的移动，其中容器的第二壁处或附近的介质可能部分或完全地通过导流管系统移向该容器的第一壁并往回移向该容器的第二壁。可以选择导流管系统的尺寸和形状以提供待回洗介质的所需的体积以及在回洗操作的预选时间段内操作的至少一种。导流管系统可以包含一个或多个位于该介质中的导流管。本文中所用的“导流管”是具有一个或多个侧壁而两端开放的结构，当其设置在介质中时提供了通道以便在回洗过程中供介质流动。在某些实施方案中，容器可以具有导流管体积的大约4至大约6倍的介质体积或导流管系统中导流管体积总和的介质体积。

导流管可以由适于本文中描述的方法和系统的特定目的的任何材料构成。例如，导流管可以由与该容器相同的材料构成，或者可以由更轻、更重、更昂贵或较廉价的材料构成。例如，导流管可以由塑料（包括玻璃纤维增强塑料）制成。导流管可以插入到容器中，或可以制造为容器的一部分。因此，导流管可以经设计以改造目前的过滤和聚结器装置。导流管系统可以支承在容器的第二壁上。或者，导流管系统可以支承在分配器或介质保留板（如筛网或多孔板）上，所述介质保留板经设计以将介质保留在容器的一个区域内，同时允许液体和污染物的流流入和流出该介质。

可以根据以下的至少一种来选择独立的导流管的尺寸和形状：所需应用、待回洗的介质体积以及在回洗操作的预选时间段内操作。也可以选择导流管的尺寸和形状以便在过滤或聚结过程中提供介质的适宜的移动或提升。还可以选择导流管的尺寸和形状，以便在导流管内提供所需搅拌水平以部分或完全地洗涤介质，由此从该介质中释放一部分油和悬浮固体中的至少一种。所需的导流管系统体积可以由单个导流管或由总体积基本上等于所需体积的多个导流管提供。独立的导流管可以具有任意形状的横截面，如圆形、椭圆形、正方形、长方形或任何不规则的形状。独立的导流管可以具有任何整体形状，如锥形、矩形和圆柱形。在一个实施方案中，导流管是圆筒状。导流管可以位于介质中，以便完全被介质包围以及完全被介质充满。导流管的一端或两端可以构造和布置成辅助介质流入和流出导流管中的至少一种。例如，导流管的第一末端处的侧壁可以包括一个或多个切口，该切口构成允许导流管第一末端处或附近的一些介质通过导流管侧壁进入的通道。构成该通道的切口可以具有允许足够体积的介质进入导流管的任何形状。例如，切口可以是三角形、正方形、半圆形，或具有不规则形状。多个通道可以彼此相同并均匀地定位在导流管第一末端的周围以均等地分布导流管中的介质流。导流管也可以在底部开口，并且可以含有或不含有另外的切口。

一个或多个导流管可以位于介质中的任何合适的位置。例如，单个导流管可以但并非必须相对于容器的侧壁居中定位。类似地，在单个容器中的多个导流管可以随机定位或相对于容器的侧壁以均匀的模式定位。在一个实施方案中，单个导流管相对于该容器定位在介质中，使得由导流管的各末端延伸的轴线与平行于容器侧壁的轴线共轴。在单个容器中的多个导流管可以但并非必须在体积或横截面面积上相同。例如，单个容器可以包括具有不同高度和横截面面积的圆柱形、圆锥形和矩形的导流管。在一个实施方案中，容器可以具有居中定位的第一导流管（其具有第一横截面面积）和多个邻近容器侧壁定位的第二导流管，其中第二导流管各自具有比第一横截面面积小的第二横截面面积。在另一实施方案中，容器具有多个相同的导流管。

在另一实施方案中，导流管可以包括挡板以防止或减少导流管内的回流。挡板可以具有适于特定导流管的任何尺寸和形状。例如，挡板可以是合适地定位在导流管内表面上的板或定位在引流管中的圆柱体。在一个实施方案中，挡板可以是居中定位在导流管内的实心或空心的圆筒。

在至少一个方面，使进料料流与介质复合材料接触产生包含预定目标浓度的烃液的处理过的料流。在另一方面，接触介质复合材料包括过滤进料料流，其中处理过的料流中烃液的预定目标浓度可能低于进料料流中烃液的浓度。在某些实施方案中，处理过的料流中烃液的预定目标浓度可以低于大约10 ppm。在其它实施方案中，处理过的料流中烃液的预定目标浓度可以低于大约5 ppm。在一些实施方案中，处理过的料流中烃液的预定目标浓度可以低于大约30 ppm。该目标浓度可以是符合一种或多种针对排放浓度的法规要求的任何目标浓度。例如，该目标浓度可以是在大约0 ppm至大约200 ppm之间的任何目标浓度，或在这些目标浓度之间的任何目标浓度范围。

根据一个或多个实施方案，使进料料流与介质复合材料接触产生处理过的料流，处理过的料流包含进料料流中烃液的预定目标减少百分比。例如，在某些方面，烃液的预定目标减少百分比可以是大于大约40%、大于大约50%、大于大约60%、大于大约70%、大于大约80%、大于大约90%、大于大约95%、大于大约98%和大于大约99%。目标减少百分比可以是这些百分比之间的任何百分比或这些百分比之间的任何百分比范围。

根据某些实施方案，使进料料流与介质复合材料接触可以包括使进料料流聚结，其中处理过的料流中烃液的预定目标浓度可以是乳化烃液相对于进料料流降低的浓度。本文中所用的术语“乳化烃液”指的是含有直径小于大约20微米的烃液液滴的烃液。在某些方面，处理过的料流可以包含浓度小于大约35 ppm的乳化烃液。在其它方面，进料料流可以包含浓度大于大约40 ppm的乳化烃液。

在某些实施方案中，进料料流可以包含烃液，其中大于大约50重量%的烃液是乳化烃液。在至少一个方面，在处理过的或聚结的料流中乳化烃液的浓度相对于进料料流降低了超过大约50%。在至少一种实施方案中，进料料流可以包含烃液，其中大于大约60%的烃液是乳化烃液。在其它实施方案中，进料料流可以包含烃液，其中大于大约75%的烃液是乳化烃液。进料料流可以包含烃液，其中大约0%至大约100%的烃液是乳化烃液。在某些方面，聚结的料流可以包含烃液，其中小于大约10%的烃液是乳化烃液。在至少一个方面，聚结的料流可以包含烃液，其中小于大约5%的烃液是乳化烃液。聚结的料流可以包含烃液，其中大约0%至大约100%的烃液是乳化烃液。

在某些方面，用于处理进料料流的方法可以进一步包括测量处理过的料流的至少一种性质。在至少一个方面，至少一种测得的性质可以是处理过的料流中烃液的浓度。在其它方面，至少一种测得的性质可以是处理过的料流的通量速率。在另一方面，至少一种测得的性质可以是处理过的料流的流量。根据某些实施方案，用于处理进料料流的方法可以进一步包括基于测量处理过的料流的至少一种性质回洗介质复合材料以产生烃液流出物。本文中所用的术语“烃液流出物”指的是包含烃液的液体。在某些方面，回洗介质复合材料可以被触发、开启或基于处理过的料流中烃液的浓度的测量，其可以触发或开启回洗步骤。在至少一个方面，回洗介质复合材料可以基于大于大约10 ppm的处理过的料流中烃液的浓度。在另一方面，回洗介质复合材料可以基于大于大约30 ppm的处理过的料流中烃液的浓度。回洗可用于恢复介质复合材料的功能。在至少一个方面，用于处理进料料流的方法可以进一步包括将烃液流出物再循环至进料料流。在一些方面，该方法可以进一步包括将烃液流出物转移至一个或多个初级分离过程。在至少一个方面，一个或多个初级分离过程可以位于处理系统的上游。在其它方面，一个或多个初级分离过程可以位于处理系统的下游。烃液流出物可以转移至适于实施本文中描述的方法和系统的任意一个或多个工艺。

根据某些实施方案，提供了一种用于处理包含烃液和水基液体的进料料流的方法，包括使进料料流以第一通量速率穿过含有介质复合材料的聚结器以产生聚结的料流。在至少一个方面，该方法可以进一步包括使聚结的料流以第二通量速率穿过与聚结器连通并含有介质复合材料的过滤器装置以产生流出物料流。所述进料料流、聚结器、介质复合材料、聚结的料流、过滤器装置、通量速率和流出物料流可以如上文所讨论的那样提供和表征。在某些方面，该方法可以进一步包括保持流出物料流中烃液的浓度。在另一方面，流出物料流中烃液的浓度可以保持在预定的目标减少百分比。在至少一个方面，流出物料流中烃液的浓度可以保持在小于大约10 ppm的值。在其它方面，该方法可以进一步包括回洗聚结器和过滤器装置中的至少一种。在其它方面，该方法可以进一步包括基于预定时间间隔回洗聚结器和过滤器装置中的至少一种。在一个实施方案中，预定时间间隔可以是大约4小时。在某些实施方案中，预定时间间隔可以是大约6小时、大约8小时、大约12小时或大约24小时。该预定时间间隔可以是这些间隔之间的任何间隔，或这些间隔之间的任何间隔范围。预定时间间隔可以是适于实施本文中描述的方法和系统的任何时间间隔。

在至少一个方面，该方法可以进一步包括测量聚结的料流的至少一种性质。至少一种测得的性质可以是聚结的料流的流量、通量速率和一种或多种组分的浓度中的至少一种。在某些方面，该方法可以进一步包括回洗聚结器。在某些方面，该方法可以进一步包括基于聚结的料流的至少一种测得的性质来回洗聚结器。在一个方面，该方法可以进一步包括基于聚结的料流的至少一种测得的性质来回洗聚结器以产生烃液流出物。

在另一个方面，该方法可以进一步包括测量流出物料流的至少一种性质。在某些方面，至少一种测得的性质可以是流出物料流的流量、通量速率、一种或多种组分的浓度中的至少一种。在其它方面，至少一种测得的性质可以是流出物料流中烃液的浓度。在某些方面，该方法可以进一步包括回洗过滤器装置。在一个方面，该方法可以进一步包括基于流出物料流的至少一种测得的性质来回洗过滤器装置。在一个实施方案中，该方法可以进一步包括基于流出物料流的至少一种测得的性质来回洗过滤器装置以产生烃液流出物。

回洗介质复合材料可以基于该处理系统的另外的性能特性。例如，在某些方面，回洗介质复合材料可以基于跨聚结器和过滤器装置中的至少一种的压降。例如，传感器可以生成一个信号，指示经过聚结器和过滤器装置的至少一个中的介质床的压降已经达到预定值。这可以触发控制器以中断或以其它方式拦截该处理系统中的一个或多个流以启动回洗程序。

根据某些实施方案，提供了一种用于处理包含烃液和水基液体的进料料流的方法，包括使进料料流穿过含有介质复合材料的聚结器以产生聚结的料流，所述介质复合材料包含纤维素基材料和聚合物的混合物。所述进料料流、聚结器、介质复合材料和聚结的料流可以如上文所讨论的那样提供和表征。在至少一个实施方案中，聚结的料流可以包含相对于进料料流降低浓度的乳化烃液。例如，在某些方面，乳化烃液的减少的百分比可以是大于大约10%，大于大约20%，大于大约30%，大于大约40%，大于大约50%，大于大约60%，大于大约70%，大于大约80%，大于大约90%，大于大约95%，大于大约98%和大于大约99%。减少的百分比可以是这些百分比之间的任何百分比，或这些百分比之间的任何百分比范围。

在某些方面，该方法可以进一步包括使聚结的料流穿过分离器装置以提供烃液料流和水性料流中的至少一种。烃液料流、水性料流和分离器装置可以如前文所讨论的那样提供和表征。在至少一个方面，聚结的料流可以包含直径为至少大约20微米的烃液液滴。在至少一个方面，聚结的料流可以包含直径为至少大约50微米的烃液液滴。在至少一个方面，分离器装置可以包括水力旋流器、过滤器装置、重力沉降装置和浮选装置中的至少一种。在某些实施方案中，将聚结的料流分离为烃液料流和水性料流可以包括使聚结的料流穿过水力旋流器装置、过滤器装置、重力沉降装置和浮选装置中的至少一种。合适的水力旋流器可以包括根据本文中描述的方法和系统运行的任何水力旋流器。水力旋流器可以包括内联静态混合器以增强或产生旋流模式。合适的浮选装置可以包括根据本文中描述的方法和系统运行的任何浮选装置。浮选装置的非限制性实例包括API、DAF、DGF和紧凑型浮选装置。适于本公开的目的的分离器装置的其它实例包括波纹板拦截器（CPI）。在某些实施方案中，分离可以包括使聚结的料流穿过过滤器装置，如本公开通篇中所讨论的那样。

根据某些方面，该方法可以进一步包括测量聚结的料流的至少一种性质。在另一方面，该方法可以进一步包括基于聚结的料流的至少一种测得的性质来回洗聚结器以产生烃液流出物。测量聚结的料流的至少一种性质和回洗可以如前文所讨论的那样提供和表征。

在某些非限制性实施方案中，提供一种用于处理包含烃液和水基液体的进料料流的系统。烃液和水基液体可以如前文所讨论的那样提供和表征。在至少一个实施方案中，该系统可以进一步包括至少一个与进料料流连通的聚结器。在某些方面，至少一个聚结器可以含有介质复合材料，所述介质复合材料包含纤维素基材料和聚合物的混合物。所述聚结器和介质复合材料可以如前文所讨论的那样提供和表征。在某些实施方案中，该系统可以进一步包括至少一个与聚结器连通的分离器装置。所述分离器装置可以如前文所讨论的那样提供和表征。

根据某些方面，提供一种简化（facilitating）的方法。该方法可以提供一种简化的处理系统。该方法可以简化预先存在的处理系统的一个或多个部分。该方法可以简化独立的处理系统。在某些实施方案中，该方法可以简化用于分离的处理系统。在某些其它实施方案中，该方法可以简化用于聚结的处理系统。在某些方面，该方法可以简化用于聚结和分离中的至少一种的处理系统。该方法可以简化用于从进料料流中分离烃液和水基液体的处理系统。该方法可以简化用于使进料料流聚结的处理系统。该处理系统可以包含至少一个容器。该简化方法可以包括提供包含纤维素基材料和聚合物的混合物的介质复合材料，并将其置于容器中以便与进料料流接触。

图1示出了根据本文中描述的方法和系统的一个或多个实施方案的处理系统的示意性流程图。处理系统10包括进料料流100。处理系统10可以包括一个或多个容器。根据某些实施方案，所述一个或多个容器可以是聚结器102和过滤器装置104。过滤器装置104可以与聚结器102连通并位于其下游。如上所述，进料料流100可以穿过聚结器102以产生聚结的料流106。如上所述，聚结的料流可以随后穿过过滤器装置104以产生处理过的料流108。根据前面的讨论，在回洗操作过程中，聚结器102和过滤器装置104中的至少一种可以分别产生烃流出物110和112。处理系统10可以进一步包括一个或多个泵或阀以便使料流100、106、108、110和112中的至少一个穿过该系统。

图2示出了根据本文中描述的方法和系统的一个或多个实施方案的处理系统的示意性流程图。处理系统20包括进料料流200，其包含含油废水。进料料流200可以首先作为入口料流212穿过容器202，在那里可以使废水中的至少一部分油聚结成较大的液滴。容器202和204可以与溶解空气浮选装置（DAF）206连通。离开容器202的聚结的流出物随后作为聚结的料流214引入DAF装置206，在那里去除较大的油滴。来自DAF装置206的流出物216随后可以作为入口料流220穿过容器204，在那里剩余的油可以被滤出以产生处理过的水料流218。

可以构造和布置处理系统20，以使得当容器204被油饱和时，可使用回洗源210回洗容器202。一旦容器202经过回洗，进料料流200可以首先作为入口料流220穿过容器204，在那里可以使废水中的至少一部分油聚结。离开容器204的聚结的流出物随后可以作为聚结的料流214引入DAF装置206以产生流出物216。流出物216随后可以作为入口料流212穿过容器202，在那里剩余的油可以被滤出以产生处理过的水料流218。

以类似的方式，一旦容器202被油饱和，可使用回洗源208回洗容器204。一旦容器204经过回洗，进料料流200可以作为入口料流212穿过容器202，重复如上所述的过程和循环。使用处理系统20的至少一个优点包括灵活的工艺流程，其允许持续存在被油饱和的容器，其可以用作聚结装置。这可以提高系统的整体性能，并可以降低与从废水中除油相关的成本。另一优点可能在于，回洗能够去除固体，因为固体可以在容器上累积，导致高压降和随后的性能降低。DAF装置206的存在可以提高效率，允许增加回洗容器202与204之间的运行时间，这导致回洗量减少。潜在地，系统20能够取消位于进料料流200上游的初级分离过程。这可以减少占地面积和降低运行成本，这在离岸系统和工艺中是重要的。

根据一个或多个实施方案，介质复合材料可以在其用于处理进料料流之前进行预处理。例如，介质复合材料可以在其用于聚结器和过滤器装置中的至少一种之前进行预处理。预处理工艺的具体实例参照实施例8在下文中进一步讨论。例如，多个介质复合材料粒料可以用水性液体预处理以产生多个预处理过的介质复合材料粒料。图16示出了本文中公开的方法和系统的一个或多个实施方案的用于介质复合材料的预处理系统的示意性流程图。预处理系统，通常表示为130，包括含有如上文描述和讨论的介质复合材料136的预处理装置132。例如，介质复合材料136可以包含多个介质复合材料粒料。此外，预处理装置132可以是如上文讨论的容器。例如，预处理装置可以是圆柱形容器，介质复合材料可以在预先选择的深度处置于容器中。介质复合材料可以填充整个预处理装置132，或可以包含在预处理装置132的特定部分中。例如，参照实施例8，预处理装置132可以用介质复合材料填充至预先选择的深度，以便能够确定介质复合材料是否“下沉”。预处理装置132可以进一步与水性液体134流体连通。本文中所用的术语“水性液体”当用于提及预处理介质复合材料时指的是基本由水组成的液体，并且也可以称为“非油性”水。水性液体可以由多种来源提供，包括饮用水源如市政水和井水。根据一些实施方案，水性液体可以是来自一种或多种其它工艺的处理过的流出物，只要它们基本不含油。水性液体可以是过滤水或未过滤水，并且可以含有一定百分比的溶解的盐或离子或可电离物类，包括钠、氯离子、氯、钙离子和镁离子。水性液体可以是适于实现本文中描述的预处理功能的任何类型的水，只要其不会干扰介质复合材料的过滤和聚结功能性。

根据至少一个实施方案，预处理装置132经配置以允许水性液体134与预处理装置132中包含的介质复合材料136接触，例如，通过将水性液体134泵送或倾入至预处理装置132中。随后可以使介质复合材料136与水性液体134保持恒定接触（例如通过浸渍（soaking））一段预定时间间隔。根据一些实施方案，预定时间间隔可以基于介质复合材料的密度变得大于水性液体的密度所花费的时间量。根据另一实施方案，预定时间间隔可以基于介质复合材料的比重变得大于1所花费的时间量。参照实施例8，一旦介质复合材料“下沉”至预处理装置的底部，则该时间间隔可能到期。一旦预定时间间隔已到期，则介质复合材料成为预处理过的介质复合材料138。预处理过的介质复合材料138的全部或一部分可以从预处理装置132中取出并随后如上所述用于过滤和聚结功能中的至少一种。水性液体134也可以从预处理装置132中排出或取出。在至少一个实施方案中，预处理装置132可以是如上所述的聚结器或过滤器装置中的至少一种，意味着介质复合材料在容器中进行预处理，该容器随后充当过滤器或聚结器装置。由此，预处理过的介质复合材料138的全部或一部分可以保留在容器中。

实施例

将通过下列实施例进一步说明本文中描述的系统和方法，这些实施例本质上是说明性的，并非意在限制本公开的范围。

实施例1 - 介质性能能力

进行测试以评估不同类型介质的分离能力。测试了四种不同类型的介质的除油性能：黑胡桃壳、精细切碎并过筛的枫木粒子、高密度聚乙烯（HDPE）和按重量计大约50-60%的枫木与余量的HDPE的复合材料。该复合材料通过以下方法制备：将木材粒子和聚乙烯混合在一起，挤出该混合物并随后将所得材料切碎成粒料。用于比较的介质的尺寸分布总结在表1中。测试中使用的筛目根据美国筛尺寸标准（U.S. sieve size standards）确定尺寸。

表1 – 各介质的描述和尺寸

材料	介质的尺寸
		HDPE	～5-10目 (2-4 mm)
复合材料	～5-10目 (2-4 mm)
		黑胡桃壳	～12-16目 (1.2-1.7 mm)
枫木粒子	～10-30目 (0.6-2.0 mm)

将轻质阿拉伯原油泵入到离心泵下游的自来水料流中。然后通过部分开启至完全开启的球形阀和静态混合器剪切该混合物以便在水中产生浓度为200 ppm的细分散的游离油滴。然后使油/水混合物从顶部至底部沿途通过介质柱。测试了两种尺寸的柱。第一种由4”直径PVC管制造，并且不含有导流管。这种设计要求从柱中取出介质，置入容器中并随后机械搅拌以进行回洗操作。第二种柱由6”直径PVC管制造，其装备有3”直径的导流管以便进行回洗操作，该导流管放置在6”管的中心。对于这种设计，向导流管内部加入空气以诱发介质的流态化和搅拌。

引导水和油的混合物以13.5 gpm/ft²的通量速率通过不同类型的介质，并记录经处理流体的总体积的值。收集来自该柱的流出物样品，并根据ASTM Method 1664A采用重量分析法和己烷技术进行测试以确定残留在水基流出物中的残余油的浓度。大于10 ppm油的结果被认为是穿透值，在该点时，终止测试并回洗介质以恢复性能。来自回洗的流出物可以再循环回到该系统。例如，来自回洗的流出物可以再循环到上游设备（如相分离器或API分离器）。绘制每立方英寸介质负载的油的质量相对流出物中油的浓度的曲线图，并显示在图3中。结果表明，在发生穿透前，可以负载到复合材料介质上的油质量是任何其它材料上负载的油质量的将近4倍。测试了该复合材料的两种单独的组分——木材或塑料（聚合物），没有一个显示出接近该复合材料的容量的负载容量。这是预料不到的结果。不受理论束缚，木材与HDPE的组合的有益效果的一种可能的解释是，这两种组分各自提供不同的吸附性质，并且这两种材料的组合提供了协同效应。第二种可能的解释是，该复合材料粒子的形状有助于分离过程。这些结果表明，该复合材料优于目前的商业介质，包括黑胡桃壳，以及单独地，木材或塑料（聚合物），从油负载量的角度来看，是它们的四倍。

还使用与第一次测试中类似的设置进行测试以确定该复合材料介质是否能够被回洗。由6”直径PVC管制造柱，其装备有2”直径的放置在6”管中心的导流管以进行回洗操作。使用复合材料介质，用包含200毫克/升的油的水和油进料溶液进行连续流程运行，直到在流出物中出现可见的穿透。然后回洗该介质，并且将流程运行再重复两次以确定各回洗后是否存在性能衰减，这表明介质退化。

绘制每立方英寸介质负载的油的质量相对流出物中油的浓度的曲线图，并显示在图4中。结果表明，该复合材料介质能够使用目前在Siemens AG Monosep^TM（一种胡桃壳介质系统）中使用的相同程序进行回洗而不发生性能的降低。在运行1中，在观察到穿透前，3500克油负载到该复合材料介质上。

在运行2和运行3中，分别在加入2200克和3100克油后结束，流出物中油的浓度从未超过10 ppm。图4中总结的三次运行中的每一次都远远超出了受试的其它类型介质的性能，包括黑胡桃壳介质。其它类型的介质通常在仅仅800-1200克油负载到介质上后就显示出穿透。此外，在高达90℃的温度下搅拌大约5个月后，采用该介质的损耗测试并未显示显著量的退化。

测试结果表明，经过一段延长的时间，该复合材料介质能够将进料溶液中游离油的浓度从200 ppm游离油的值减少到离开该柱的流出物中的小于10 ppm的值。还使用含有500 ppm游离油的进料（在二次应用中典型的最大油浓度）进行测试。这些结果表明，该复合材料介质不仅有潜力用于三级应用中，而且也可以用于二级应用中，有可能省却对于三级处理的需要。

虽然测试显示了来自包含枫木与HDPE的混合物的复合材料介质的结果，并且该复合材料混合物中木材的百分比为大约50重量%，但本文中描述的方法和系统并不限于这一百分比或这些特定类型的材料。此外，本文中描述的方法和系统不限于这些特定类型的纤维素基材料或聚合物。

实施例2 - 枫木介质vs.黑胡桃壳介质能力

进行测试以比较切碎的枫木和黑胡桃壳介质的分离能力。切碎的枫木尺寸为大约10-30目（0.6-2.0毫米）。黑胡桃壳介质的尺寸为大约12-16目（1.2-1.7毫米）。介质床由一段4”直径的PVC管制成，其长度足以产生由位于底部的筛网保持的60”介质床。为了进行回洗操作，将该介质从柱中取出，放入5加仑的桶中，并用桨叶机械搅拌。在测试过程中，相同的介质经过反复回洗并放回介质床中。进料溶液由水和油的混合物制备，其通过两个球形阀剪切以产生小油滴。引导该水和油的混合物以三种不同的通量速率通过不同类型的介质：13.5、20.25和27 gpm/ft²。记录处理的流体的总体积值。定期地收集来自介质床的流出物的样品，并使用重量分析法和己烷技术进行测试以确定残留在水基流出物中的残余油的浓度。大于10 ppm油的结果被认为是穿透值，在该点时，终止测试并回洗该介质以恢复性能。

绘制每立方英寸介质负载的油质量相对三种流量各自在流出物中的油浓度的曲线图，并显示在图5-7中。该结果表明，有可能回洗木材介质并重新使用它，而性能不会下降。在三种流量的测试条件各自的情况下，木材介质在负载能力方面优于胡桃壳介质。此外，当通量速率从13.5 gpm/ft²提高到27 gpm/ft²时，在流出物中检测到穿透前能够负载到胡桃壳介质上的油量由300克降低至250克。相比之下，当使用枫木介质时，提高通量速率时，性能的下降非常小。提高通量速率而不发生性能下降的能力意味着可以显著减少设备的占地面积，这是相对于现有系统的主要优点，尤其是对于离岸处理的目的而言。

实施例3 - 聚结器和过滤器装置组合

使用含有机械乳化油的进料水进行测试，该机械乳化油包含直径小于5-10微米的油滴。为了机械乳化进料水中的油，将两台离心泵串联放置。将轻质阿拉伯原油泵入第一泵的吸入侧，随后通过第二泵。穿过两个泵的油随后穿过球形阀。进料水以高流量泵送通过含有复合材料介质（尺寸为5-10目（2-4毫米）并由大约50%HDPE和50%枫木组成）的聚结器以产生包含较大油滴的聚结的料流。该聚结器由含有复合材料介质的4”直径、8’长的PVC管构造。进料水以大约150 gpm/ft²的通量速率穿过该聚结器。构造该聚结器，以使流动方向可以每4小时在由顶部至底部的流动和由底部至顶部之间切换。

可以通过将聚结的料流以较低的流量泵送通过含有复合材料介质的过滤器装置，由此从聚结的料流中除去所述油以产生流出物。该过滤器装置由含有复合材料介质的12”直径、66”长的PVC管构造。过滤器装置配备有4”直径、4’长的导流管（位于该过滤器装置的底部）和用于通入空气的入口。取决于性能，每4-6小时，过滤器装置中的流动方向逆转，并加入空气以便对该介质实施回洗过程。聚结的料流以大约20 gpm/ft²的通量速率穿过该过滤器装置。在聚结器和过滤器装置上均使用筛网以容纳所述介质。

为了测定进料水和流出物中乳化油的浓度，使用Turner TD-500^TM（TurnerDesigns Hydrocarbon Instruments, Inc., Fresno, CA）型荧光水包油计（fluorescentoil-in-water meter）。样品首先收集在分液漏斗中，并静置30分钟。为了测量，随后从分液漏斗的中心处采取样品并分析油含量。

从充满介质时的聚结器中收集数据，以及绕过（bypassing）聚结器并且进入过滤器装置来收集数据。在进料泵和球形阀的下游以及聚结器的上游收集进料水样品。在过滤器装置的下游收集流出物样品。

表2中示出了当绕过聚结器并将进料水直接送入过滤器装置时收集的数据的结果。

表2 – 绕过聚结器的结果

时间(小时)	进料油总量(ppm)	流出物油总量(ppm)
			0	1776	390
4	1025	105
			5	817	244
6.5	1840	415
			7	1115	232

结果表明，过滤器装置能够从进料水中去除一部分油。

随后，将聚结器串接回到过滤器装置的上游。来自聚结器和过滤器装置的组合的结果显示在表3中。

表3 - 聚结器后接过滤器装置的结果

时间(小时)	进料油总量(ppm)	流出物油总量(ppm)	进料乳化油(ppm)	流出物乳化油(ppm)
					1.17	529.9	62	532.2	36.2
3.42	284.8	47.5	223.2	27.1
					4.50	433.4	49.6	397.7	28.4
4.75	646.4	43.2	717.0	24.5

结果表明，介质复合材料能够用作乳化油的聚结器，也能够用作游离油的过滤器。通过含有介质复合材料的容器的流量可以决定如何进行介质与容器的组合。通过容器的高通量速率（例如大于大约100 gpm/ft²）可以促进油聚结，通过容器的较低通量速率（例如小于大约27 gpm/ft²）可以允许该容器用作过滤器装置。串联放置聚结器和过滤器装置能够从废水料流中分离水中的高度机械乳化的油。

聚结器与过滤器装置的组合产生了具有小的占地面积的一体化（all-in-one）的二级和三级分离，这使它对离岸工艺具有吸引力。来自该测试的结果还表明，介质复合材料的大尺寸和低压降减小了堵塞聚结器和过滤器装置中的介质床的可能性。此外，表明介质复合材料成功用作可回洗的除油介质。当介质复合材料堵塞时，导流管回洗有效地去除会造成堵塞的固体及其它污染物。这是相比紧密填充介质（例如胡桃壳）或不可以回洗的固定介质（例如用在波纹板分离器中的那些）的一个很大的益处。

实施例4 - 聚结器和波纹板拦截器组合

使用含有机械乳化油的进料水进行测试，该机械乳化油含有直径小于5-10微米的油滴。为了机械乳化进料水中的油，将两台离心泵串联放置。将轻质阿拉伯原油泵入第一泵的吸入侧，随后通过第二泵。穿过两个泵的油随后穿过球形阀。进料水以高流量泵送通过含有复合材料介质（尺寸为5-10目（2-4毫米）并由大约50%HDPE和50%枫木组成）的聚结器以产生包含较大油滴的聚结的料流。该聚结器由含有复合材料介质的6”直径、80”长的PVC管构造。该管在各末端均装有法兰，并且各法兰中的喷嘴均覆盖有筛网以便使介质保持在柱内部的适当位置。进料水以大约100 gpm/ft²的通量速率穿过聚结器。

然后，通过使聚结的料流穿过位于聚结器下游的波纹板拦截器（CPI）浮选装置，由此从聚结的料流中除去所述油。CPI装置使用分离板以产生静态区，其使得油滴浮起并与进水分离。分离的油升高到分离板上面到达该装置的顶部，并且通过可调节的堰（weir）撇除。清洁的水向上流过流出物隔室，然后在离开该装置前超过可调节堰。

为了测定进料水和流出物中乳化油的浓度，使用Turner TD-500^TM型荧光水包油计。样品首先收集在分液漏斗中，并使其静置30分钟。为了测量的目的，随后从分液漏斗的中心采取样品并分析油含量。

从充满介质时的聚结器中收集数据以及在使聚结的料流穿过CPI装置之前在其为空置时收集数据。表4和5中显示了聚结器中不存在介质的情况下进行测试的结果。

表4–在聚结器中无介质且CPI装置位于下游的情况下进行测试的结果

时间(小时)	进料油总量(ppm)	进料乳化油(ppm)	聚结器出口油总量(ppm)	聚结器出口乳化油(ppm)	CPI装置出口油总量(ppm)	CPI装置出口乳化油(ppm)
							1.3	141.4	78.9	107.6	73.5	84.6	92.3
2	158.9	100.8	99.6	57.2	72.6	66.7

表5 - 在聚结器中无介质且CPI装置位于下游的情况下进行测试的乳化油数据

进料中乳化油的百分比	聚结器流出物中乳化油的百分比
		55.8	68.3
63.4	57.4

使用空聚结器（无介质）进行测试的数据表明，进料水中几乎所有的油都被乳化，且并未在该系统中去除。这通过以下事实来例举：当将进料料流中乳化油的百分比与聚结器流出物中乳化油的百分比相比较时，所述值增加（如在1.2小时的数据点中）或仅略微下降（如在2小时的数据点中）。

随后，在该容器充满介质复合材料并被油饱和后收集数据。使用该介质作为聚结器并分析进料和聚结器流出物中的游离油和乳化油，由此进行第一测试。该测试的结果显示在表6中。与没有介质的实验所给出的数据不同，使用介质的结果表明聚结的料流中乳化油的浓度相比进料显著降低。

表6 – 用充满介质的聚结器测试的结果

时间(小时)	进料油总量(ppm)	进料乳化油(ppm)	聚结器流出物油总量(ppm)	聚结器流出物乳化油(ppm)
					0.25	132.7	92.6	149.5	35.4
2.75	151.2	105.8	111.5	34.4
					5.75	132.0	142.5	198.6	21.8
8.00	171.6	57.6	143.6	25.7

采用填充有介质复合材料的聚结器进行测试的结果显示在表7和8中。同样，使用介质的结果表明，随着时间推移，聚结的料流中乳化油的浓度相比进料显著降低。此外，CPI装置能够显著地降低聚结的料流中的总油浓度，同时保持油为聚结形式。

表7 - 来自填充有介质复合材料的聚结器和位于下游的CPI装置的结果

时间(小时)	进料油总量(ppm)	进料乳化油(ppm)	聚结器流出物油总量(ppm)	聚结器流出物乳化油(ppm)	CPI装置流出物油总量(ppm)	CPI装置流出物乳化油(ppm)
							1.42	101.5	40.6	128.2	35.3	22.5	20.6
3.42	102.7	71.3	203.3	30.6	25.9	19.5
							5.42	157.5	90	178.3	32.8	20.8	15.2

表8 - 来自使用填充有介质复合材料的聚结器和位于下游的CPI装置的测试的乳化油数据

进料中乳化油的百分比	流出物中乳化油的百分比
		40	27.5
69.4	15.1
		57.1	18.4

实施例5 - 多个短床聚结器的组合

图8中显示了多个短床聚结器（MSBC）工艺设置的假设实例。两列4个容器各自可以填充有复合材料介质（尺寸：5-10目（2-4毫米），由大约50%HDPE和50%枫木组成）。各容器长度可以为大约18”。各个列可以经设计以处理100%的进水。在正常操作过程中，这两列可以平行操作，各个列接收进水流的50%。该系统可以经设计以使一个列可以一度是分离的并接收进水流的100%。这可用于通过使该流的速度加倍来清洗该介质，其可用于去除累积在介质中的过量油。先前的测试表明，当通量速率提高至超过40 gpm/ft²时，介质复合材料不再能够滤出油。通过提高穿过容器的速度，可以冲刷掉过量的油。

该设计也可允许各列接收50%的进入流，使得进入的流反向穿过各容器以减缓由固体导致的堵塞。先前的测试表明，固体开始在容器的入口侧汇集。通过使该流反向通过容器，固体可以从系统中清除。可以在各容器的底部和顶部配备筛网以便使介质保持在容器中。

实施例6 - 聚结器测试

为了评估介质复合材料将机械乳化油聚结成可以使用浮选除油技术去除的较大油滴的能力，进行了一系列的测试。作为一般规则，浮选技术（例如CPI浮选装置）仅能去除直径大于50微米的油滴。

根据图9中所示的流程图进行测试。处理系统30包括包含油和水的进料料流300，其首先通过泵302泵送到进料管线中。在油和水的料流穿过泵302后，将其转移通过两个离心进料泵304和306（其以串联方式配置，泵306位于泵304的下游）。泵304和306用于在将其泵送至聚结器之前机械乳化所述油。球形阀308位于泵304和306的下游以便进一步乳化。乳化料流310穿过聚结器312，并作为聚结的料流316离开该聚结器。在穿过聚结器后，聚结的料流316转移至CPI浮选装置314以产生流出物318。

通过将机械乳化油泵送通过空聚结器来积累基线数据。该聚结器的直径为6”且长度为90”。流量为50 gpm，导致240 gpm/ft²的通量速率。收集并分析了进料水和CPI流出物的样品的油浓度。基线测试的结果显示在图10中。数据显示，空容器不能有效聚结乳化油，如通过CPI流出物中高浓度的油所证实的那样。当聚结容器是空的时，CPI浮选装置仅能去除进料中油总量的48%。

随后，在容器中填充80”长度的介质复合材料，并重复该测试。原料水具有大约125毫克/升的起始油浓度，这些油平均有75%被乳化。图11示出了在测试期间收集的数据。结果表明，该聚结器有效地使乳化油生长成较大的液滴，其可以通过CPI浮选装置去除。该介质有效地使乳化油聚结成可以通过CPI装置去除的较大液滴。数据显示，对于所有收集的样品，CPI装置流出物的油浓度<25毫克/升。当容器是空的时，CPI装置流出物平均具有78毫克/升的油。这意味着填充有复合材料体相介质的聚结容器提高了CPI装置的性能，得到81%的总除油率，与之相比当该容器是空的时仅有48%。

通过在分液漏斗中收集进料和聚结器流出物样品来进行进一步的油浓度分析。将样品收集在分液漏斗中，并立即开始计时。然后，从分液漏斗的底部收集样品以确定油会多么快地浮起。表9显示了在该测试过程中收集的数据。

表9 -分液漏斗浮选分析

进料时间(分钟)	进料油(ppm)	聚结器流出物时间(分钟)	聚结器流出物油(ppm)
				总计	92.6	总计	153.8
1	78.3	1	18.6
				2	75.9	2	12.9
4	71.6	4	8.9
				6	76.9	6	11.3
8	79	8	11.8
				10	76.6	10	17.4
30	41	30	7.8

结果表明，进料中的油高度乳化（>50%），并且没有非常迅速地上升。聚结器的样品中只有5%的乳化油。绝大多数的聚结器流出物中的油能在1分钟内浮起，表明样品中存在非常大的油滴。

还进行测试以分析油滴的大小。该测试使用直径6”高度72”的聚结器。该过程使用一个较大的离心泵代替两个离心泵，其将75%的流再循环至聚结器以提高进料中机械乳化油的浓度。

使用JM Canty, Inc.的液体粒子分析仪型号VD4912-456（Buffalo, NY）来收集油滴尺寸分析数据。该粒子分析仪装备有录制水样视频的高速相机。通过能够测量在相机焦平面中经过的每个油滴的软件来分析该视频。该粒子分析仪能够测量直径为0.7-2000微米的油滴。

在使用以100 gpm/ft²的通量速率运行的聚结器进行的8小时测试运行期间收集数据。每个小时，进料和流出物的滑流被送入Canty粒子分析仪以获得油滴尺寸分析。图12显示了在这段时间内收集到的数据。通常，常规浮选技术可以确保去除直径>50微米的油滴，但通常不能去除直径<50微米的液滴。

图12显示了在给定的样品中直径大于50微米的油滴的百分比。在8小时的测试运行期间，进料中平均尺寸为直径大于50微米的油滴为26.8%。在穿过聚结器后，油滴长大，并且在流出物中平均有88.2%是直径大于50微米的油滴。这表明，如果将原料水送入常规浮选单元，将只有26.8%的油被去除。如果使相同的原料水在浮选单元之前穿过聚结器，则会有88.2%的油被去除。通过使原料穿过聚结器，性能在常规浮选单元的基础上提升329%。

图13和14示出了收集自Canty粒子分析仪的原始数据。在分析过程中，油滴按照尺寸范围分组以便更有效地进行数据分析。图13图示了收集自粒子分析仪的原料数据样本之一的油滴尺寸分析，图14图示了收集自聚结器流出物样品的油滴尺寸分析。

在分析过程中，拍摄各记录样品的照片。这些照片表明进料具有浓度非常高的小油滴。相比之下，聚结器流出物的油滴浓度小的多。存在较少油滴，并且它们的尺寸大得多，例如，至少一个结果显示了具有121微米直径的液滴。该测试的结果表明，聚结器能够产生聚结的料流，其中超过50%的液滴的直径大于50微米。此外，聚结器能够在至少6小时的时间跨度内提供一致的结果。

实施例7 – 松木和聚丙烯介质能力

进行测试以评估松木与聚丙烯复合材料介质的分离能力。该复合材料介质包含大约70%的松木及大约30%的聚丙烯。该复合材料通过以下方法制备：将木材粒子与聚丙烯混合在一起，挤出该混合物并随后将所得材料切碎成粒料。将油泵入进料泵的排出物中。该混合物随后通过部分开启至完全开启的球形阀和静态混合器进行剪切，以在水中产生细分散的游离油滴，其浓度为200 ppm。随后引导该油/水混合物从顶部至底部穿过介质柱。该柱的直径为4”，介质深度为60”。

进料水以20 gpm/ft²的通量速率穿过复合材料介质。监测该柱的入口和出口压力、流量和流出物中的油浓度。测试的结果显示在下表10中。

表10 – 松木和聚丙烯复合材料介质结果

时间(小时)	流量(gpm)	入口压力(psi)	出口压力(psi)	油水平(mL)	油添加量(g)	计算的油添加量(mg/L)	流出物油总量(ppm)
								0.0	1.8	25	25	1800
0.5	1.8	25	25	1750	45	220.2	3.3
								1.0	1.8	25	25	1700	90	220.2	2.6
1.5	1.8	25	25	1650	135	220.2	3.2

对每立方英寸介质装载的油质量相对流出物中的油浓度绘制曲线图，并显示在图15中。测试结果表明，持续一段延长的时间，松木与聚丙烯复合材料介质能够将进料溶液中游离油的浓度从200 ppm游离油的值降低到离开该柱的流出物中小于10 ppm的值。此外，在测试过程中，几乎没有至没有跨柱的压降或流量变化。

实施例8 - 介质复合材料制备以便使用

一旦已经将介质复合材料制备成所需尺寸和形状以形成单独的粒子，则将该粒子放置到含有非油性水的罐或其它容器中，并使其浸渍一段时间直至达到饱和。根据用介质复合材料进行的测试，如果粒子并未在与油进行接触之前用非油性水浸渍和饱和的话，则油粘附到粒子表面，这会阻碍介质的性能，并使其至少部分无法在回洗过程中恢复。因此，对于本文中讨论的处理应用，在使用前用非油性水“润湿”介质复合材料提高了介质吸收和/或吸附油的能力。浸渍的作用允许水与介质复合材料的至少一部分孔隙进行接触。介质复合材料被液体（在这里的情况下为水）“润湿”，这也与根据本文中公开的方法和系统处理的进料料流的水基液体相容。

实验数据已表明，当介质复合材料首先放入水中时，该粒子浮在表面上。当粒子变得更加饱和时，它们沉到罐的底部，表明粒子的比重已经超过水的比重。如前所述，粒子的纤维素基组分，如木材，导致介质复合材料的粒子是多孔的。所述孔隙通过毛细管作用吸收水。粒子达到饱和所需的时间取决于粒子的组成。例如，具有较高聚合物含量的粒子可能花费更长时间达到饱和。实验数据已表明，各种介质复合材料的下沉时间为5天至11天。实验测试还表明，浸渍14天的介质复合材料粒子能够实现足够的饱和。来自该实验的结果还表明，介质复合材料中聚合物的含量具有70%的上限阈值。具有超过70%的聚合物含量的介质复合材料粒子不能被回洗。

实施例9 - 介质组成和性质

制备具有不同组成的介质复合材料并测试以获得关于其物理性质的信息。使用上述混合和挤出方法制备具有不同百分比的聚合物和纤维素基材料的介质组合物。粒子类似于粒料或圆柱形物体。粒子的至少一个实例的尺寸为直径4毫米和高度2毫米。另一个实例具有直径4毫米和高度3.5毫米的粒度。

表11显示了所制备的几种不同介质复合材料的组成。如所示那样，聚合物的百分比由45-70%不等，纤维素基材料（在该实施例中为木材）的百分比由30%-55%不等。复合材料1中聚乙烯和枫木的确切百分比未知。

表11 – 介质组成的数据

描述	聚合物	纤维素基材料
			复合材料1	PE	枫木
复合材料2	45% HDPE	55%枫木
			复合材料3	70% PP	30%松木
复合材料4	70% HDPE	30%枫木

还对复合材料1-3进行了测试以获得关于密度、孔隙率和比重的信息。用于获得该数据的程序来自于ASTM程序D2187，方法B。将100毫升介质复合材料测量到烧杯中并轻轻地夯实。将介质称重，随后在105℃的烘箱中干燥20小时。一旦干燥，将介质在干燥器中冷却并再次称重。随后计算介质的密度和孔隙率。然后将介质加入到500毫升装有水的瓶中并随后加盖。介质每天摇动数次并使其浸渍。记录浸渍时间，20天后将介质放入布氏漏斗中10分钟，同时用真空去除额外的水。然后将介质称重。介质随后转移到配衡的100毫升刻度量筒中，加入水以填充该量筒以达到100毫升。然后将介质和水称重，随后计算干和湿比重值。

采用上述程序，复合材料1的计算密度为0.452 kg/m³，孔隙率为29.7%，比重（干）为0.89，比重（湿）为1.27，间隙空间为49.4%。复合材料2的计算密度为0.372 kg/m³，孔隙率为39.3%，比重（干）为0.73，比重（湿）为1.2，间隙空间为48.8%。复合材料3的计算密度为0.568 kg/m³，但是孔隙率、间隙空间和比重的值无法获得，因为粒子在20天浸渍期内不能充分被水饱和。

所制备但并未列于表11中的其它介质复合材料的密度值范围为0.40 kg/m³至0.52 kg/m³的值。孔隙率值为19%至35%，间隙空间值为41%至44%，比重（干）的值为0.72至0.88，比重（湿）为1.08至1.11。

实施例10 -介质测试

使用具有上述组成和物理性质的复合材料2进行一系列实验。实验设置类似于实验1中所述，其中介质柱包含在配有3”直径导流管的6”直径不锈钢容器中。使用多个不同变量评估该复合材料介质的性能，包括通过该介质处理的油的比重、通量速率和与油混合的水的温度。各测试的入口油浓度为250 ppm。测试结果（包括该介质的油负载能力）显示在下表12中。

表12 – 介质测试的结果

测试	油的SG	水温(℉)	通量速率(gpm/ft<sup>2</sup>)	介质油负载能力(克油/英寸<sup>3</sup>)
					1	0.900	62	15	0.6-0.7
2	0.900	62	15	0.6-0.7
					3	0.900	62	15	0.7
4	0.860	62	15	20
					5	0.860	62	20	0.6
6	0.860	62	10	3.0-3.5
					7	0.880	62	10	3.5
8	0.880	62	20	0.5
					9	0.880	62	15	1.3
10	0.920	62	15	0.6
					11	0.920	62	10	2.3
12	0.917	62	10	3.5
					13	0.917	62	12.5	2.6
14	0.917	62	20	0.5
					15	0.917	62	15	2.6
16	0.917	165	15	2.0, 0.0
					17	0.900	65	10	1.6-1.7
18	0.900	65	10	1.8-1.9
					19	0.900	165	10	2.5

表12中所示的实验结果表明了几个一般趋势。第一个趋势表明，介质的负载能力在20 gpm/ft²的通量速率处显著下降。例如，在测试9中，在15 gpm/ft²的通量速率下，介质的油负载能力为1.3克/英寸³，但在测试8中，当通量速率提高到20 gpm/ft²时下降至0.5克/英寸³。在测试4和5以及测试14和15中重复了这种趋势。事实上，测试4-6、测试7-9和测试12-14均表明，10 gpm/ft²的通量速率获得最高的负载能力。获自使用相同设备和相同介质复合材料（复合材料2）的单独实验的结果产生了类似的结果。在10、15和20 gpm/ft²的通量速率下，相应的负载容量分别为3.5、1.5和0.5克/英寸³，其中油的比重为0.882。

第二种趋势表明，提高油的比重降低了介质的油负载能力。例如，当油的比重分别由0.86提高至0.92时，测试1-4、9和10显示介质负载能力从2克/英寸³的值降至0.6克/英寸³的值。在使用相同设备和介质复合材料的单独实验中，使用比重值为0.863、0.882和0.917的油获得了另外的数据。在10 gpm/ft²的通量速率下，对应于介质复合材料的负载能力的值分别为3.7克/英寸³、2.8克/英寸³和2.1克/英寸³。这些结果也表明，介质复合材料的负载能力随着油比重的提高而降低。

第三种趋势表明，提高水的温度也提高了介质的负载能力。例如，测试18和19显示，当水温从65℉提高至165℉时，介质负载能力由1.8-1.9克/英寸³的值提高至2.5克/英寸³的值。应当注意，忽略在测试15与测试16之间关于温度的比较结果，因为测试16包括两次单独运行之间不一致的结果。在使用相同设备和介质复合材料的单独实验中，获得了另外的温度数据，其显示在使用相同通量速率和具有相同比重的油的条件下，负载能力从65℉下的2.1克/英寸³的值提高到165℉下的3.4克/英寸³的值。

实验11 - 介质性能能力

进行第二实验以比较介质复合材料相对黑胡桃壳介质的性能能力。如上所述，实验条件类似于实验1中采用的那些，用于这些实验的介质复合材料是复合材料2。用于这些实验的油具有35.0的API（美国石油学会比重）。对于使用胡桃壳介质的实验运行，平均进料油浓度为265毫克/升，通量速率为13.5 gpm/ft²。对于使用介质复合材料的运行，平均进料油浓度为292毫克/升，最大值为448毫克/升，通量速率为10 gpm/ft²。对每立方英寸介质装载的油质量相对流出物中的油浓度绘制曲线图，并显示在图17中。结果表明，与胡桃壳介质相比，复合材料介质上可以承载4至6倍的油质量。

本文中描述的系统和方法不限于它们在说明书所述或在附图中所示出的构造细节和组件布置中的应用。本发明能够以其它实施方案或以各种方式实施或进行。此外，本文中所用的措辞和术语用于描述的目的，不应被认为是限制性的。使用“包括”、“包含”、“涉及”、“具有”、“含有”、“其特征是”、“其特征在于”及其在本文中的变体指的是涵盖其后列举的项目、其等同物、以及由下文中专门列出的项目组成的替代实施方案。在权利要求中使用序数词如“第一”、“第二”、“第三”等来修饰权利要求要素本身并不意味着任何优先。

虽然已经公开了本公开的示例性实施方案，但也可以在不背离如以下权利要求中所述的本公开及其等同物的精神和范围的情况下进行许多修改、添加和删除。

本领域技术人员将容易地理解，本文中描述的各种参数和配置意在是示例性的，并且实际的参数和配置将取决于具体的应用，其中采用针对使用本公开的复合材料介质的分离处理过程的系统和方法。本领域技术人员会认识到，或能够使用不超出常规实验的手段确定本文中所描述的具体实施方案的许多等同方案。例如，本领域技术人员可以认识到，根据本公开的设备及其组件可以进一步包括系统的网络或是使用复合材料介质系统的分离处理过程的一个组件。因此，应当理解的是，上述实施方案仅作为示例呈现，并且在所附权利要求及其等同物的范围内，所公开的使用复合材料介质系统和方法的分离处理过程可以不同于上述具体描述来实施。本发明的设备和方法针对本文中描述的各个单独的特征或方法。此外，任何两个或更多个此类特征、设备或方法的组合（如果此类特征、设备或方法并非相互不一致的话）均包括在本公开的范围之内。

另外，要理解的是，本领域技术人员容易想到各种变化、修改和改进。此类变化、修改和改进意在为本公开的一部分，并且意在处于本公开的精神和范围内。例如，可能修改现有设施以便利用或并入本公开的任意一个或多个方面。因此，在某些情况下，设备和方法可能涉及连接或配置现有设施以包括使用复合材料介质的分离处理过程。因此，前面的描述和附图仅作为示例的方式。另外，附图中的描绘不会将本公开限制于特定的图示描述。

Claims (10)

1.用于处理包含烃类的水性进料料流的方法，所述方法包括：

用水性液体预处理多个介质复合材料粒子以产生多个预处理过的介质复合材料粒子，各预处理过的介质复合材料粒子包含纤维素基材料与聚合物的混合物，其中各预处理过的介质复合材料粒子包含浓度为至少45%的纤维素基材料，和其中所述聚合物选自聚烯烃、含氟聚合物和它们的任意组合；

将所述进料料流引入含有多个预处理过的介质复合材料粒子的容器的入口；和

使所述进料料流与多个预处理过的介质复合材料粒子接触以产生处理过的料流，所述处理过的料流具有低于所述进料料流中烃类的浓度的烃类的预定目标浓度。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述目标浓度小于30 ppm。

3.根据权利要求1所述的方法，其中使所述进料料流与多个预处理过的介质复合材料粒子接触包括使所述进料料流聚结，其中处理过的料流中烃类的预定目标浓度是相对于所述进料料流而言降低的乳化烃类的浓度。

4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

测量处理过的料流中烃类的浓度和处理过的料流的流量中的至少一种；

基于测得的处理过的料流中烃类的浓度和测得的处理过的料流的流量中的至少一种反洗多个预处理过的介质复合材料粒子以产生烃液流出物；和

将所述烃液流出物再循环至所述进料料流。

5.处理包含烃类的水性进料料流的方法，所述方法包括：

用水性液体预处理多个介质复合材料粒子以产生预处理过的介质复合材料粒子，各预处理过的介质复合材料粒子包含纤维素基材料与聚合物的混合物，其中各预处理过的介质复合材料粒子包含浓度为至少45%的纤维素基材料，和其中所述聚合物选自聚烯烃、含氟聚合物和它们的任意组合；

使所述进料料流以第一通量速率穿过含有多个预处理过的介质复合材料粒子的聚结器以产生聚结的料流；和

使所述聚结的料流以第二通量速率穿过与所述聚结器连通的过滤器装置以产生流出物料流，所述过滤器装置含有多个预处理过的介质复合材料粒子。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述第一通量速率的范围是100至200 gpm/ft²，其中所述第二通量速率小于15 gpm/ft²。

7.根据权利要求5所述的方法，进一步包括反洗所述聚结器和所述过滤器装置中的至少一种。

8.根据权利要求7所述的方法，进一步包括测量流出物料流的流量和流出物料流中烃类的浓度中的至少一种，并基于测得的流出物料流的流量和测得的流出物料流中烃类的浓度中的至少一种来反洗所述过滤器装置以产生烃液流出物。

9.用于处理包含烃类的水性进料料流的系统，所述系统包括：

至少一个与进料料流和水性液体的来源连通的预处理装置，所述至少一个预处理装置含有多个介质复合材料粒子，各预处理过的介质复合材料粒子用所述水性液体进行预处理，并且包含纤维素基材料与聚合物的混合物，其中各预处理过的介质复合材料粒子包含浓度为至少45%的纤维素基材料，和其中所述聚合物选自聚烯烃、含氟聚合物和它们的任意组合；

至少一个与所述进料料流连通并含有多个预处理过的介质复合材料粒子的聚结器；所述至少一个聚结器经配置以减少进料料流中乳化烃类的量并生成聚结的料流；和

至少一个与所述聚结器流体连通的分离器装置，其经配置以将聚结的烃类与所述聚结的料流的水性部分分离，由此生成处理过的料流。

10.根据权利要求9所述的系统，其中所述分离器装置包括含有多个预处理过的介质复合材料粒子的过滤器装置、水力旋流器、重力沉降装置和浮选装置中的至少一种。

Images