CN108191093A - 一种适用于稠油污水处理的气浮-动态膜耦合分离装置及分离方法 - Google Patents

一种适用于稠油污水处理的气浮-动态膜耦合分离装置及分离方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种适用于稠油污水处理的气浮‑动态膜耦合分离装置及分离方法。本发明装置包括混凝气浮处理系统和动态膜分离系统；混凝气浮处理系统包括混合反应器和气浮池；动态膜分离系统包括预涂膜液储罐、动态膜过滤器和产水罐。本发明方法步骤如下：将稠油污水和药剂混合反应，通入加压氮气，除去混合溶液的液面上产生气泡‑颗粒的复合体，得到初步除油除悬浮物后的污水；将初步除油除悬浮物后的污水通过亲水性金属基微滤动态膜进行微滤过滤，除油除悬浮物，得到清水；采用清水，对亲水性金属基微滤动态膜进行反冲洗，进行再生亲水性金属基微滤动态膜，然后重复进行上述步骤，得到清水。本发明对稠油污水的处理流程短、成本低，避免二次污染。

Description

一种适用于稠油污水处理的气浮-动态膜耦合分离装置及分 离方法
技术领域
本发明涉及一种适用于稠油污水处理的气浮-动态膜耦合分离装置及分离方法，具体涉及一种适用于稠油污水处理的气浮-动态膜耦合分离装置和一种适用于稠油污水处理的气浮-动态膜耦合分离方法，属于含油污水处理技术领域。
背景技术
目前为止，国内外所有油田都面对解决油田污水处理及回用的难题，既要保证和提高油田开采量，又要保护自然环境。稠油油田生产水含油高、含悬浮物高、温度高，采用气浮-动态膜耦合分离技术能够为稠油热采过程中产生的含稠油生产污水处理提供相应的技术支持，使得产水达到进一步精滤的进水要求。
20世纪80年代，处理含油污水多采用旋流分离器技术，但其对所处理的进料要求高，气浮法作为一种快速、高效的固液分离技术，能代替水处理上的沉淀、澄清处理过程，可作为含油污水深度处理的预处理之用。对一些沉淀法等传统方法难以取得良好净化效果的污水处理，气浮法效果更好。
普通膜分离技术应用于污水二级处理与深度处理时，存在着流程长、投资高的问题，膜污染后会引起频繁的化学清洗，降低膜寿命，增加化学药剂成本，并带来二次污染，导致运行维护成本大幅增加，限制了工艺的推广应用。动态膜技术是一种极具应用前景的特殊水处理新技术，是利用预涂剂在大孔膜支撑材料表面形成新膜具备分离效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于稠油污水处理的气浮-动态膜耦合分离装置及分离方法，本发明对稠油污水的处理流程短、成本低；采用动态膜进行过滤不存在频繁的化学清洗、降低膜寿命和增加化学药剂成本的问题，且易控制、易冲洗、能耗低并避免带来二次污染，以降低运行维护成本，拓广了工艺的推广应用。
本发明提供的一种适用于稠油污水处理的气浮-动态膜耦合分离装置，它包括混凝气浮处理系统和动态膜分离系统；
所述混凝气浮处理系统包括混合反应器和气浮池；
所述混合反应器上设有加料口和出料口；
所述气浮池上设有注入口和出口，所述气浮池上连接有氮气加压装置；
所述动态膜分离系统包括预涂膜液储罐、动态膜过滤器和产水罐；所述预涂膜液储罐设有出口；所述动态膜过滤器的腔体上设有过滤器入口、产水出口和反冲洗口，所述动态膜过滤器的内部设有金属载体管；所述产水罐上设有入水口和出水口；
所述气浮池的注入口与所述混合反应器的出料口相连接，所述气浮池的出口与所述动态膜过滤器的过滤器入口相连接；
所述预涂膜液储罐的出口与所述动态膜过滤器的过滤器入口相连接；所述动态膜过滤器的产水出口与所述产水罐的入水口相连接，所述动态膜过滤器的反冲洗口与所述产水罐的出水口相连接。
上述的装置中，所述混凝气浮处理系统包括药剂注入器；
所述药剂注入器的出口与所述混合反应器的加料口相连接。
上述的装置中所述混合反应器中设有搅拌装置。
上述的装置中所述搅拌装置为水下搅拌器。
上述的装置中所述气浮池内设有溶气释放器；
所述金属载体管采用金属烧结滤网支撑体材料，抗弯强度为20～30MPa，孔径为1～5μm。
上述的装置中所述产水罐上设有反冲泵；所述反冲泵为离心泵，且配有角座阀。
本发明还提供了一种适用于稠油污水处理的气浮-动态膜耦合分离方法，包括如下步骤：(1)将稠油污水和药剂混合反应，得到混合溶液；
(2)向所述混合溶液中通入加压氮气，所述混合溶液的液面上产生气泡-颗粒的复合体，除去所述气泡-颗粒的复合体，得到初步除油除悬浮物后的污水；
(3)将预涂膜液在金属载体内表面形成亲水性金属基微滤动态膜；
(4)将所述初步除油除悬浮物后的污水通过所述亲水性金属基微滤动态膜进行微滤过滤，进一步除油除悬浮物，得到清水；
(5)采用所述步骤(4)得到的所述清水，对所述亲水性金属基微滤动态膜进行反冲洗，重新进行步骤(3)再生所述亲水性金属基微滤动态膜，然后重复进行所述步骤(4)，得到所述清水。
上述的方法中，采用上述的装置进行所述方法，包括如下步骤：(1)稠油污水和药剂进入所述混合反应器混合反应，得到混合溶液；
(2)所述混合溶液进入所述气浮池，向所述混合溶液中通入加压氮气，所述混合溶液的液面上产生气泡-颗粒的复合体，除去所述气泡-颗粒的复合体，得到初步除油除悬浮物后的污水；
(3)将所述预涂膜液储罐内预涂膜液，注入所述动态膜过滤器在金属载体内表面形成亲水性金属基微滤动态膜；
(4)将所述初步除油除悬浮物后的污水通入所述动态膜过滤器通过所述亲水性金属基微滤动态膜进行微滤过滤，进一步除油除悬浮物，得到清水进入所述产水罐；
(5)采用所述产水罐内的所述清水，对所述亲水性金属基微滤动态膜进行反冲洗，重新进行步骤(3)再生所述亲水性金属基微滤动态膜，然后重复进行所述步骤(4)，得到所述清水。
上述的方法中，所述的药剂为聚季铵盐包裹强化混凝剂、阳离子聚丙烯酰胺型絮凝剂和非离子聚丙烯酰胺型絮凝剂中的至少一种；
所述药剂的加药浓度可为100～300mg/L；
步骤(3)中采用死端过滤方式形成亲水性金属基微滤动态膜；
步骤(4)中，得到所述清水的出水通量大于500L/m2·h，具体可为520L/m2·h，所述除油的出水油含量不大于15mg/L，具体可为11.2mg/L，所述除悬浮物的出水悬浮物含量不大于5mg/L，具体可为3.6mg/L；
步骤(5)中，所述反冲洗的时间可为2～5min，具体可为5min，冲洗时的进水压力可为20-60kPa，具体可为50kPa。
本发明中，所述药剂的加药浓度指的是所述药剂加入所述稠油污水中的浓度。
上述的方法中，所述药剂通过所述药剂注入器进行所述混合反应器；
所述加压氮气通过所述溶气释放器通入。
本发明具有以下优点：
本发明对稠油污水的处理流程短、成本低；采用动态膜进行过滤不存在频繁的化学清洗、降低膜寿命和增加化学药剂成本的问题，并避免带来二次污染，以降低运行维护成本，拓广了工艺的推广应用。本发明采用动态膜技术具有膜材料成本低、出水通量大、耐高温、抗污染性能强且易控制、易冲洗、能耗低的多项优点。
附图说明
图1为本发明适用于稠油污水处理的气浮-动态膜耦合分离方法及装置的结构示意图。
图1中标记如下：
1药剂注入器；2混合反应器；3搅拌装置；4氮气加压装置；5气浮池；6预涂膜液储罐；7动态膜过滤器；8产水罐；9溶气释放器。
图2为动态膜过滤器的结构示意图。
7动态膜过滤器；10过滤器入口；11产水出口；12反冲洗口；13金属载体管。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1、一种适用于稠油污水处理的气浮-动态膜耦合分离装置
本发明适用于稠油污水处理的气浮-动态膜耦合分离装置，包括混凝气浮处理系统和动态膜分离系统。
混凝气浮处理系统包括混合反应器2和气浮池5；混凝气浮处理系统包括药剂注入器1；药剂注入器1的出口与混合反应器2的加料口相连接。
混合反应器2上设有加料口和出料口；混合反应器2中设有搅拌装置3。
气浮池5上设有注入口和出口，气浮池5上连接有氮气加压装置4；
动态膜分离系统包括预涂膜液储罐6、动态膜过滤器7和产水罐8；预涂膜液储罐6设有出口；动态膜过滤器7的腔体上设有过滤器入口10、产水出口11和反冲洗口12，动态膜过滤器的内部设有金属载体管13；产水罐8上设有入水口和出水口；
气浮池5的注入口与混合反应器2的出料口相连接，气浮池5的出口与动态膜过滤器7的过滤器入口10相连接；
预涂膜液储罐6的出口与动态膜过滤器7的过滤器入口10相连接；动态膜过滤器7的产水出口11与产水罐8的入水口相连接，动态膜过滤器7的反冲洗口12与产水罐8的出水口相连接。
进一步的，搅拌装置3为水下搅拌器。
进一步的，气浮池内设有溶气释放器9；金属载体管13采用金属烧结滤网支撑体材料，抗弯强度为20～30MPa，孔径为1～5μm。
进一步的，产水罐8上设有反冲泵；反冲泵为离心泵，且配有角座阀。
实施例2、一种适用于稠油污水处理的气浮-动态膜耦合分离方法
选取渤海某油田的高浓度含稠油污水，油含量为195mg/L，悬浮物含量为83mg/L。
(1)在混合反应器2中加入100L稠油污水，通过药剂注入系统1向混合反应器2中投加混凝剂(使药剂浓度为200mg/L)，开启搅拌装置3，充分搅拌使污水与药剂完全混合。
(2)污水与药剂混合后进入气浮池5，开启氮气加压装置4向池内注入加压氮气溶于污水，进气流量为1.5L/min，开启气释放器卸压喷射，使气体从溶液中溢出，从而粘附悬浮物颗粒和稠油物浮升到水面，气浮时间30min。
(3)在动态膜过滤器7中采用孔径为5μm的金属烧结滤网做动态膜支撑体，支撑体结构采用管式，长度为1100mm，直径为12mm，在预涂膜液储罐6内配置碳化硅颗粒溶液，然后注入动态膜过滤器7，采用死端过滤方式在支撑体内表面进行涂动态膜过程，涂膜时间为25min。
(4)动态膜预涂结束后，通过管道阀门切换进入动态膜过滤出水阶段，气浮池5处理后的污水进入动态膜过滤器7进行进一步微滤过滤除油除悬浮物，污水透过动态膜进入产水罐8，产水通量为520L/m2·h，经分析检测，产水水质条件为油含量为11.2mg/L，出水悬浮物含量为3.6mg/L。
(5)当动态膜产水通量低于500L/m2·h，对动态膜进行反冲洗，用产水罐8内清水反冲洗过滤器7内膜组件，进水压力为50kPa，清洗5min后，动态膜完全脱落。

Claims (10)

1.一种适用于稠油污水处理的气浮-动态膜耦合分离装置，它包括混凝气浮处理系统和动态膜分离系统；
所述混凝气浮处理系统包括混合反应器和气浮池；
所述混合反应器上设有加料口和出料口；
所述气浮池上设有注入口和出口，所述气浮池上连接有氮气加压装置；
所述动态膜分离系统包括预涂膜液储罐、动态膜过滤器和产水罐；所述预涂膜液储罐设有出口；所述动态膜过滤器的腔体上设有过滤器入口、产水出口和反冲洗口，所述动态膜过滤器的内部设有金属载体管；所述产水罐上设有入水口和出水口；
所述气浮池的注入口与所述混合反应器的出料口相连接，所述气浮池的出口与所述动态膜过滤器的过滤器入口相连接；
所述预涂膜液储罐的出口与所述动态膜过滤器的过滤器入口相连接；所述动态膜过滤器的产水出口与所述产水罐的入水口相连接，所述动态膜过滤器的反冲洗口与所述产水罐的出水口相连接。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述混凝气浮处理系统包括药剂注入器；
所述药剂注入器的出口与所述混合反应器的加料口相连接。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于：所述混合反应器中设有搅拌装置。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其特征在于：所述搅拌装置为水下搅拌器。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的装置，其特征在于：所述气浮池内设有溶气释放器；
所述金属载体管采用金属烧结滤网支撑体材料，抗弯强度为20～30MPa，孔径为1～5μm。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的装置，其特征在于：所述产水罐上设有反冲泵；所述反冲泵为离心泵，且配有角座阀。
7.一种适用于稠油污水处理的气浮-动态膜耦合分离方法，包括如下步骤：(1)将稠油污水和药剂混合反应，得到混合溶液；
(2)向所述混合溶液中通入加压氮气，所述混合溶液的液面上产生气泡-颗粒的复合体，除去所述气泡-颗粒的复合体，得到初步除油除悬浮物后的污水；
(3)将预涂膜液在金属载体内表面形成亲水性金属基微滤动态膜；
(4)将所述初步除油除悬浮物后的污水通过所述亲水性金属基微滤动态膜进行微滤过滤，进一步除油除悬浮物，得到清水；
(5)采用所述步骤(4)得到的所述清水，对所述亲水性金属基微滤动态膜进行反冲洗，重新进行步骤(3)再生所述亲水性金属基微滤动态膜，然后重复进行所述步骤(4)，得到所述清水。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：采用权利要求1所述的装置进行所述方法，包括如下步骤：(1)稠油污水和药剂进入所述混合反应器混合反应，得到混合溶液；
(2)所述混合溶液进入所述气浮池，向所述混合溶液中通入加压氮气，所述混合溶液的液面上产生气泡-颗粒的复合体，除去所述气泡-颗粒的复合体，得到初步除油除悬浮物后的污水；
(3)将所述预涂膜液储罐内预涂膜液，注入所述动态膜过滤器在金属载体内表面形成亲水性金属基微滤动态膜；
(4)将所述初步除油除悬浮物后的污水通入所述动态膜过滤器通过所述亲水性金属基微滤动态膜进行微滤过滤，进一步除油除悬浮物，得到清水进入所述产水罐；
(5)采用所述产水罐内的所述清水，对所述亲水性金属基微滤动态膜进行反冲洗，重新进行步骤(3)再生所述亲水性金属基微滤动态膜，然后重复进行所述步骤(4)，得到所述清水。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于：所述的药剂为聚季铵盐包裹强化混凝剂、阳离子聚丙烯酰胺型絮凝剂和非离子聚丙烯酰胺型絮凝剂中的至少一种；
所述药剂的加药浓度为100～300mg/L；
步骤(3)中采用死端过滤方式形成亲水性金属基微滤动态膜；
步骤(4)中，得到所述清水的出水通量大于500L/m2·h，所述除油的出水油含量不大于15mg/L，所述除悬浮物的出水悬浮物含量不大于5mg/L；
步骤(5)中，所述反冲洗的时间为2～5min，冲洗时的进水压力20-60kPa。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于：所述药剂通过所述药剂注入器进行所述混合反应器；
所述加压氮气通过所述溶气释放器通入。
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