CN110228859A - 一种适用于多种含油污水的集成式高效低污染处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于多种含油污水的集成式高效低污染处理工艺，包括如下步骤：S1、对污水进行破乳；S2、在污水中加入压缩气体并混合，将破乳后的小分子油粒混合成大分子油珠；S3、将污水经喷射嘴释放形成曝气，曝气中大量微细气泡释放，油珠随着气泡上升而并排出；S4、将剩余污水进一步旋流脱气离心分离，将分散油从污水中快速分离并排出；S5、对剩余污水加入压缩气体并混合，混合后对剩余污水进行保压；S6、将污水送入净化器内，进一步除油过滤。本设计针对污水中的油、悬浮物等污染物进行高效处理，用时短、可节省用地，在含油污水处理过程中不添加任何净水药剂，运行成本低。

Description

一种适用于多种含油污水的集成式高效低污染处理工艺

技术领域

本发明涉及含油污水处理领域，特别是涉及一种适用于多种含油污水的集成式高效低污染处理工艺。

背景技术

目前，国内的采油污水的处理工艺主要是针对污水回注设计的。油田污水处理的目的是去除水中的油、悬浮物以及其它有碍注水、易造成注水系统腐蚀、结垢的不利成分。由于各油田采油污水的物理化学性质差异较大，要求的注水水质标准也不一样，因此各种油田采油污水处理工艺流程也不尽相同。由于油井油藏特性、采出液物性及油田区块分布等的不同，加之环境保护对油田污水处理的不断提高，随着油田污水处理的要求不断提高，油田污水处理的难度日益加大。

归纳起来，现在大多数油田均采用三段处理工艺即除油——混凝沉降或混凝气浮——过滤，其工艺主要是去除水中的油和悬浮物，在很长一段时间内，此工艺流程被广泛地应用于各油田的采出水处理中，而且效果良好，处理后的水质一般都能达到回注水的要求，但是随着油田开采的发展，特别是三采工艺广泛实施之后，该处理工艺已经不能满足需求了。传统的工艺、技术和设备因处理效率低，工程投资大、处理成本高(添加大量的净水药剂)，既不能满足排水水质指标，也不能达到油田污水处理的需要，更不能达到采出水回注地层的水质要求；采用微生物处理，需要添加特种微生物菌种，而且对环境要求较高；采用物化法进行处理，在污水中加入多种净水药剂，产生了大量的不可回收利用的油泥废渣，不仅处理成本高，而且污染严重。

发明内容

本发明的目的在于至少在一定程度上能解决上述技术问题。为此，本发明提出一种适用于多种含油污水的集成式高效低污染处理工艺。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种适用于多种含油污水的集成式高效低污染处理工艺，包括如下步骤：S1、通过水力空化作用破坏油水界面的张力，使污水进行破乳；S2、在污水中加入压缩气体并混合，将破乳后的小分子油粒混合成大分子油珠；S3、将污水经喷射嘴释放形成曝气，曝气中大量微细气泡释放，油珠随着气泡上升而并排出；S4、将剩余污水进一步旋流脱气离心分离，将分散油从污水中快速分离并排出；S5、对剩余污水加入压缩气体并混合，混合后对剩余污水进行保压；S6、将污水送入净化器内，释放产生细气泡，在其内部实施碰撞聚结，油滴间的液膜界面由于激烈碰撞而发生破裂，两个或多个油滴合并成一个大油滴，释放的微细气泡裹着大油滴以及微细悬浮物一并向上排出，剩余污水向下经过过滤层进行过滤处理，达到水质要求。

进一步，所述步骤S3、S4和S6排出的污油水汇集到污水存储池。

进一步，污水存储池内的污油水经如下步骤进行处理：A1、通过水力空化作用使污油水中油粒在气泡生成、破裂过程中聚集，形成大的油珠并在气泡下的裹挟下上升至顶部排出；A2、剩余的污油水进入离子发生器中，产生微纳米气泡；A3、进入三相分离器内，微纳米气泡裹挟油上浮排出，底部的污泥向外排出收集，剩余的污油水注回并混入经过步骤S4处理后的剩余的污水内，并继续进行后续步骤。本进一步改进方案实现油、泥和水的分离，而且可以分类对三类物质进行回收利用。减少了90％以上的污染物排放，实现了污染物的减量化。分离出来的污油可直接回收，分离出来的油泥可直接变成泥饼装袋外运，分离出的水达标回注。

进一步，步骤S4和步骤S5中间设置有缓冲存储装置，缓冲存储装置顶部设有收油结构，顶部排出的油排入污水存储池；经过步骤S4净化后的污水进入到缓冲存储装置内，缓冲存储装置再将污水送出至后续处理步骤，经过步骤A3处理后的污油水直接注回至缓冲存储装置。

进一步，步骤S1中的水力空化作用过程如下：污水首先经过文丘里管与加入的压缩空气或氮气混合，利用文丘里现象破坏油水界面的张力，使污水进行初步破乳；随后污水从文丘里管进入水力空化器，在空化器内污水流经空化板时汽化形成气泡，气泡受压破裂又重新凝结，这一过程中油水界面的张力被破坏，污水中的乳化油凝聚成大的油珠，实现了深层破乳。

进一步，还包括步骤S7：步骤S6中污水经过过滤层处理后排入污水储罐内。

进一步，还包括步骤S8：通过反洗泵将污水储罐内的水对净化器内的过滤层从下往上进行冲洗，将过滤层吸附的杂质冲洗出来并向上排出至污水存储池。

进一步，所述污水储罐与净化器底部通过管道连通，反洗泵设置在管道上以实现步骤S8。

本发明的有益效果是：通过水力空化、加入气体以及曝气等工艺对含油污水进行水质改性，实现污水第一次净化；随后通过离心分离作用对污水进行进一步净化；最后加入气体混合并进行保压在净化器内实现进一步净化；本设计针对污水中的油、悬浮物等污染物进行高效处理，用时短、可节省用地，在含油污水处理过程中不添加任何净水药剂，运行成本低。

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是本发明的工艺设备流程图；

图2是图1的A处放大视图；

图3是图1的B处放大视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

参照图1至图3，本发明的一种适用于多种含油污水的集成式高效低污染处理工艺，包括步骤S1、S2、S3、S4、S5和S6。

S1：通过水力空化作用破坏油水界面的张力，使污水进行破乳；为了提高破乳效果。优选的，水力空化作用过程如下；污水通过提升泵进入文丘里管与加入的压缩空气或氮气混合，利用文丘里现象破坏油水界面的张力，使污水进行初步破乳；随后污水从文丘里管进入水力空化器并再次加入压缩气体，在空化器内污水流经空化板时汽化形成气泡，而气泡外面液流的压力都比较大，气泡受压破裂又重新凝结，这一过程中油水界面的张力被破坏，污水中的乳化油凝聚成大的油珠，实现了深层破乳，实现良好水质净化和油水分离效果，。

S2：在污水中加入压缩气体并混合，将破乳后的小分子油粒混合成大分子油珠。具体的，经过水力空化器的污水进入到混合器中与加入的压缩空气或氮气混合后，将破乳后的小分子油粒混合成大分子油珠。

S3：将污水经喷射嘴释放形成曝气，曝气中大量微细气泡释放，油珠随着气泡上升而并排出。具体的，污水从混合器进入到曝气除油罐内，通过内部喷射嘴释放形成曝气，曝气中大量微细气泡释放，由于气泡在水中产生了极性双电层会吸附水中的油珠，油珠随着气泡上升而去除进入到污水存储池内。根据污水中的含油情况，增加文丘里管级数以及曝气除油设备的数量可提高除油、除悬浮物的效率，提高水质分离净化的效果。

S4：将剩余污水进一步旋流脱气离心分离，将分散油从污水中快速分离并排出。具体的，从曝气除油罐内净化后的剩余污水，通过二次提升泵进入到旋流脱气除油装置中，通过内部旋流导向板形成离心分离，将分散油从污水中快速分离，通过顶部的收油管将油排入污水存储池内。污水继续进入其下部在其内部圆周方向喷射出去，溶解的空气气泡从污水中在此分离出来，裹挟污水中的油及悬浮物上升从污水中分离出来，污油通过排油管将污油排入污水存储池，剩余污水继续进行后续处理。

S5：对剩余污水加入压缩气体并混合，混合后对剩余污水进行保压。优选的，步骤S4和步骤S5中间设置有缓冲存储装置，缓冲存储装置顶部设有收油结构，顶部排出的油排入污水存储池；缓冲存储装置为缓冲水池或水箱，经过步骤S4净化后的污水进入到缓冲存储装置内，缓冲存储装置再将污水送出至后续处理步骤。缓冲水池或水箱出水通过三次提升泵提升进入混合器内与加入的压缩空气或氮气混合，再进入溶气罐内保压形成“真溶液”(真溶液意指压缩气体在罐内保压溶解看不见气泡，在压力释放的瞬间产生致密的空气气泡，可口可乐开罐释放的时候的状态)。

S6、将污水送入净化器内，释放产生细气泡，在其内部实施碰撞聚结，油滴间的液膜界面由于激烈碰撞而发生破裂，两个或多个油滴合并成一个大油滴，释放的微细气泡裹着大油滴以及微细悬浮物一并向上排出，剩余污水向下经过过滤层进行过滤处理，达到回注的水质要求。

净化器即为图1中的三合一净化器，具体的，“真溶液”进入三合一净化器内释放产生了微米级的微细气泡，在其内部实施碰撞聚结(产生无数个涡旋流)，油滴间的液膜界面由于激烈碰撞而发生破裂，两个或多个油滴合并成一个大油滴的过程，释放的微细气泡裹着大油滴以及微细悬浮物一并向上经微浮选去除，通过排油管流入污水存储池；含油的剩余污水向下进入过滤层进行过滤。

过滤层包括润湿聚结层和吸附过滤层，润湿聚结层是由多孔介质材料经过改性而组成的“骨架型聚结层”，微细悬浮物等颗粒通过在表层的润湿聚结，形成了絮状的骨架层拦截，再经吸附过滤层拦截吸附污水中的杂质进行过滤处理，吸附过滤层采用常用的过滤材质，例如石英砂、核桃壳等。由于三合一净化器内产生致密的微米级的气泡，由于微气泡直径极小，密度极高，充分捕捉污水中的极细小的悬浮物，形成空泡体易于被滤层拦截吸附，达到水质净化的目的。过滤后的污水含油及悬浮物可小于10mg/L。

根据注水水质要求，可将三合一净化器进行多级串联，可达到不同注水水质要求。步骤S6主要是通过微浮选、聚结和吸附过滤的作用将污水中的残余的油及悬浮物聚并成大颗粒，通过顶部浮选去除油及悬浮物，再通过过滤的方式吸附过滤拦截油及悬浮物，达到水质净化的目的。

S7：步骤S6中污水经过过滤层处理后排入污水储罐内，污水储罐内的水可直接进行达标回注。当三合一净化器达到拦截负荷后，为了实现三合一净化器的重复使用，本实施例中，还包括步骤S8：通过反洗泵将污水储罐内的水对净化器内的过滤层从下往上进行冲洗，将过滤层吸附的杂质冲洗出来并向上排出至污水存储池。优选的，所述污水储罐与净化器底部通过管道连通，反洗泵设置在管道上以实现步骤S8，可通过反洗泵提升污水储罐(处理后的污水)中的污水对其反洗再生，反洗出来的污水进入污水存储池内，这样过滤层就不用因为过滤量太大而导致失效，也不用对过滤层进行更换，提高了设备的使用寿命，降低了设备的维护成本，使得设备能进行自我清洗恢复过滤效力。为了提高冲洗效果，三合一净化器还充入压缩空气或氮气，对过滤层进行高压冲洗，同时补充压缩空气也能在油水分离时有效带动浮油上浮，提高油水分离效果。

步骤S3、S4和S6排出的物质中内包含油、水和泥。故需进一步处理。从上述步骤可以看出，所述步骤S3、S4和S6排出的污油水汇集到污水存储池。污水存储池内的污油水经步骤A1、A2和A3进行处理。具体如下：

A1：通过水力空化作用使污油水中油粒在气泡生成、破裂过程中聚集，形成大的油珠并在气泡下的裹挟下上升至顶部排出。具体的，污水存储池通过污泥泵首先送入曝气收油罐利用文丘里管射流曝气，在一级或多级文丘里管和水力空化板的水力空化作用下，污水中油粒在气泡生成、破裂过程中聚集，形成大的油珠并在气泡下的裹挟下上升至顶部排油管排出至污油池，再对污油池内的污油进行污油回收。

A2：剩余的污油水进入离子发生器中，产生微纳米气泡；具体的，经过步骤A1净化后的剩余污油水通过二次污泥泵进入离子发生器中，产生微纳米气泡，进入三相分离器进行分离。

A3：进入三相分离器内，微纳米气泡裹挟油污上浮排出，底部的污泥向外排出收集，剩余的污油水注回并混入经过步骤S4处理后的剩余的污水内，并继续进行后续步骤。具体的，经过离子发生器的污油水会生成大量微米、纳米级气泡的同时具有打碎污水中的聚合分子团，形成小分子团活性水的效果，并能够将小部分水分子电离分解，可以在微纳米气泡空间中产生活性氧、氧离子、氢离子和氢氧离子等自由基离子，尤其氢氧自由基有超高的还原电位，具有超强氧化效果可以分解污水中正常条件下也难以分解的污染物，实现水质的净化。底部的污泥通过锥形收泥斗通过螺杆叠螺机进行压泥，出来的泥饼装袋外运。经过步骤A3处理后的污油水直接注回至缓冲存储装置内，即净化后的污油水进入缓冲水池或水箱重新循环处理，对其继续进行净化分离，直至达标才能排出。

上述设备之间的连通优选采用管道连通，管道上均可以根据实际情况设置控制阀门来控制管道的开通或关闭。

本发明是一种集成式高效、低污染含油污水处理工艺，是一种在处理过程中不添加净化药剂的处理工艺。与油田其他处理工艺相比具有撬装集成化、自动化、运行成本低等优点。处理后的水质能够满足油田回注水水质要求，而产生的污泥量不到其他加药处理工艺的10％，实现了污泥减量化处理。可根据污水的特性对各工艺进行组合实施。而经过多次分离出来的污油进入到污油池可集中进行处理，还能对其中的油进行回收，实现废物回收利用，在净化污水的同时提取出有用产物。

本设计通过水力空化、加入气体以及曝气等工艺对含油污水进行水质改性，实现污水第一次净化；随后通过离心分离作用对污水进行进一步净化；最后加入气体混合并进行保压在净化器内实现进一步净化；本设计针对污水中的油、悬浮物等污染物进行高效处理，用时短、可节省用地，在含油污水处理过程中不添加任何净水药剂，运行成本低。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而并非对其进行限制，凡未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种适用于多种含油污水的集成式高效低污染处理工艺，其特征在于包括如下步骤：

S1、通过水力空化作用破坏油水界面的张力，使污水进行破乳；

S2、在污水中加入压缩气体并混合，将破乳后的小分子油粒混合成大分子油珠；

S3、将污水经喷射嘴释放形成曝气，曝气中大量微细气泡释放，油珠随着气泡上升而并排出；

S4、将剩余污水进一步旋流脱气离心分离，将分散油从污水中快速分离并排出；

S5、对剩余污水加入压缩气体并混合，混合后对剩余污水进行保压；

S6、将污水送入净化器内，释放产生微细气泡，在其内部实施碰撞聚结，油滴间的液膜界面由于激烈碰撞而发生破裂，两个或多个油滴合并成一个大油滴，释放的微细气泡裹着大油滴以及微细悬浮物一并向上排出，剩余污水向下经过过滤层进行过滤处理，达到水质要求。

2.根据权利要求1所述的适用于多种含油污水的集成式高效低污染处理工艺，其特征在于：步骤S3、S4和S6排出的污油水汇集到污水存储池。

3.根据权利要求2所述的适用于多种含油污水的集成式高效低污染处理工艺，其特征在于，污水存储池内的污油水经如下步骤进行处理：

A1、通过水力空化作用使污油水中油粒在气泡生成、破裂过程中聚集，形成大的油珠并在气泡下的裹挟下上升至顶部排出；

A2、剩余的污油水进入离子发生器中，产生微纳米气泡；

A3、进入三相分离器内，微纳米气泡裹挟油上浮排出，底部的污泥向外排出收集，剩余的污油水注回并混入经过步骤S4处理后的剩余的污水内，并继续进行后续步骤。

4.根据权利要求3所述的适用于多种含油污水的集成式高效低污染处理工艺，其特征在于：步骤S4和步骤S5中间设置有缓冲存储装置，缓冲存储装置顶部设有收油结构，顶部排出的油排入污水存储池；经过步骤S4净化后的污水进入到缓冲存储装置内，缓冲存储装置再将污水送出至后续处理步骤，经过步骤A3处理后的污油水直接注回至缓冲存储装置。

5.根据权利要求1所述的适用于多种含油污水的集成式高效低污染处理工艺，其特征在于：步骤S1中的水力空化作用过程如下：

污水首先经过文丘里管与加入的压缩空气或氮气混合，利用文丘里现象破坏油水界面的张力，使污水进行初步破乳；

随后污水从文丘里管进入水力空化器，在空化器内污水流经空化板时汽化形成气泡，气泡受压破裂又重新凝结，这一过程中油水界面的张力被破坏，污水中的乳化油凝聚成大的油珠，实现了深层破乳。

6.根据权利要求1或2所述的适用于多种含油污水的集成式高效低污染处理工艺，其特征在于，还包括步骤S7：步骤S6中污水经过过滤层处理后排入污水储罐内。

7.根据权利要求6所述的适用于多种含油污水的集成式高效低污染处理工艺，其特征在于，还包括步骤S8：通过反洗泵将污水储罐内的水对净化器内的过滤层从下往上进行冲洗，将过滤层吸附的杂质冲洗出来并向上排出至污水存储池。

8.根据权利要求7所述的适用于多种含油污水的集成式高效低污染处理工艺，其特征在于：所述污水储罐与净化器底部通过管道连通，反洗泵设置在管道上以实现步骤S8。