CN110655148A - 内循环表面错流形式的油田采出水膜过滤装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及的内循环表面错流形式的油田采出水膜过滤装置，包括本体、上部密封板、下部密封板和进水口，还包括导流筒、管式膜单元、出水口、导流出水口和导流进水口，所述导流筒上端与主体顶部相固定，导流筒下端穿过上部密封板和下部密封板，导流筒下端的导流出水口设置在管式膜进水区中，导流进水口设置在位于管式膜出水区的导流筒上部外壁上，管式膜单元为管状过滤膜构成，若干个管式膜单元分别设置在位于上部密封板和下部密封板之间的管式膜过滤区中；通过本技术方案，不但有效的解决了过滤膜容易被污染、清洗频繁的问题，同时设备集成度高，占地面积小，运行能耗较低，并且实现内部错流过滤冲刷膜面，在过滤的同时实现过滤膜的清洁再生。

Description

内循环表面错流形式的油田采出水膜过滤装置
技术领域
本发明涉及一种油田采出水膜精细过滤装置，特别是涉及一种内循环表面错流形式的油田采出水膜过滤装置。
背景技术
陆上油田的石油开采生产中所产生的大量含油废水绝大部分必须处理到一定标准后才能回注，我国石油天然气行业标准《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法》(SY/T5329-2012)规定了不同渗透层对注水水质条件的要求，其中对含油量和悬浮固体含量有指标明确的指标要求。为了满足低渗油藏注水水质要求，通常采用膜过滤工艺，由于油田采出水中含有较高浓度的石油类物质，因此膜过滤工艺需要配套相应的反冲洗、错流清洗、化学清洗等清洗再生系统，通过膜清洗再生实现运行稳定和水质稳定。
根据过滤形式的不同油膜分离过滤的技术可以分为以下两类：1.死端过滤，死端过滤又称全量过滤，过滤液全部渗透过膜，没有浓缩液流出，死端过滤随着过滤时间的延长，被截留颗粒将在膜表面形成污染层，使过滤阻力增加，在操作压力不变的情况下，膜的过滤透过率将下降。因此，死端过滤只能间歇进行，必须周期性地清除膜表面的污染物层或更换膜，特点是运行能耗较低；2.错流过滤，错流过滤运行时水流在膜表面产生两个分力，一个是垂直于膜面的法向力，使水分子透过膜面，另一个是平行于膜面的切向力，把膜面的截留物冲刷掉。错流过滤透过率下降时，只要设法降低膜面的法向力、提高膜面的切向力，就可以对膜进行有效清洗，使膜恢复原有性能，因此，错流过滤的滤膜表面不易产生浓差极化现象和结垢问题，过滤透过率衰减较慢。错流过滤的运行方式比较灵活，既可以间歇运行，又可以实现连续运行，缺点是运行能耗较高。
近年来油田采出水处理领域大量采用了精滤或超滤膜来净化水质，由于处理对象中含有大量的石油类物质，极易造成膜污染，采用死端过滤方式的膜使用寿命短，频繁的清洗再生无法连续运行；采用体外循环错流过滤的方式虽然提升了膜的使用寿命，但体外循环错流过滤能耗较高，运行费用较高。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种内循环表面错流形式的油田采出水膜过滤装置，通过本技术方案，有效解决了现有膜过滤中膜容易污染、除油效能局限性较大的问题，内配置了管式膜分离单元，设备内部装置了水循环泵及简单的导流结构，使设备罐体内形成内部水流循环，在工作状态时，膜单元的表面形成一定流速的冲刷水流，使冲刷水流方向与膜单元的水流方向垂直交错，有效地防止了水中油及其他悬浮污染物在膜单元表面积存而产生污堵，提高了膜分离效率，实现了膜自清洁，运行能耗低，从而有效的将含油废水中的油进行了高效分离。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种内循环表面错流形式的油田采出水膜过滤装置，包括本体、上部密封板、下部密封板和进水口，所述上部密封板和下部密封板分别设置在本体内的上部和下部位置上，将本体内分隔成管式膜进水区、管式膜出水区和管式膜过滤区三个工作区，进水口设置在主体底部，其特征在于，还包括导流筒、管式膜单元、出水口、导流出水口和导流进水口，所述导流筒上端与主体顶部相固定，导流筒下端穿过上部密封板和下部密封板，导流筒下端的导流出水口设置在管式膜进水区中，导流进水口设置在位于管式膜出水区的导流筒上部外壁上，所述管式膜单元为管状过滤膜构成，若干个管式膜单元分别设置在位于上部密封板和下部密封板之间的管式膜过滤区中，每个管式膜单元的上下两端分别与上部密封板和下部密封板相连接，所述出水口设置在位于下部密封板上方的本体侧壁上。
作为进一步的技术方案，还包括有循环泵和配套电机，所述配套电机设置在本体上方顶部，循环泵设置在本体内导流筒上部内，套配电机的轴伸端伸入到本体中导流筒内与循环泵相连接。
作为进一步的技术方案，所述本体的管式膜出水区上部所对应的本体外壁上设置有浓水排放口，在本体底部外壁上设置有放空口，在本体顶部外壁上设置有排气口。
作为进一步的技术方案，所述管式膜单元的错流运行的膜面流速为2m/s-5m/s。
采用上述技术方案后的有益效果是：一种内循环表面错流形式的油田采出水膜过滤装置，通过本技术方案，不但有效的解决了过滤膜容易被污染、清洗频繁的问题，同时设备集成度高，占地面积小，运行能耗较低，并且实现内部错流过滤冲刷膜面，在过滤的同时实现过滤膜的清洁再生。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为图1的俯视截面剖视图。
图中，1本体、2上部密封板、3下部密封板、4进水口、5管式膜进水区、6管式膜出水区、7管式膜过滤区、8排气口、9导流筒、10管式膜单元、11出水口、12导流出水口、13导流进水口、14循环泵、15配套电机、16浓水排放口、17放空口。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对发明的技术方案作进一步的详细说明。
如图1-图2所示，本发明涉有的内循环表面错流形式的油田采出水膜过滤装置，包括本体1、上部密封板2、下部密封板3和进水口4，所述上部密封板2和下部密封板3分别设置在本体1内的上部和下部位置上，将本体1内分隔成管式膜进水区5、管式膜出水区6和管式膜过滤区7三个工作区，进水口4设置在主体1底部，还包括导流筒9、管式膜单元10、出水口11、导流出水口12和导流进水口13，所述导流筒9上端与主体1顶部相固定，导流筒9下端穿过上部密封板2和下部密封板3，导流筒9下端的导流出水口12设置在管式膜进水区5中，导流进水口13设置在位于管式膜出水区6的导流筒9上部外壁上，所述管式膜单元10为管状过滤膜构成，若干个管式膜单元10分别设置在位于上部密封板2和下部密封板3之间的管式膜过滤区7中，每个管式膜单元10的上下两端分别与上部密封板2和下部密封板3相连接，所述出水口11设置在位于下部密封板3上方的本体1侧壁上。
作为进一步的实施例，还包括有循环泵14和配套电机15，所述配套电机15设置在本体1上方顶部，循环泵14设置在本体1内导流筒9上部内，套配电机15的轴伸端伸入到本体1中导流筒9内与循环泵14相连接。
作为进一步的实施例，所述本体1的管式膜出水区6上部所对应的本体1外壁上设置有浓水排放口16，在本体1底部外壁上设置有放空口17，在本体1顶部外壁上设置有排气口8。
作为进一步的实施例，所述管式膜单元的错流运行的膜面流速为2m/s-5m/s。
本发明在工作时，油田采出水经进水口4进入本体1中，导流出水口12流出的水同与油田采出水汇合后，通过管式膜单元10的内表面自下而上高速流动，净化水透过膜后收集在本体1、上部密封板2和下部密封板3之间的管式膜过滤区7内，并经出水口11流出，位于管式膜单元中的浓缩液向上流动冲刷管式膜单元10内表面将污染物质冲刷携带至本体1上部的管式膜出水区6，少量浓缩液通过浓水排放口16排出，大部分浓缩液通过导流筒9的导流进水口13进入导流筒内部，在循环泵14和配套电机15的作用下经导流筒9底部的导流出水口流出，再次重复下一个循环过程。
实施例1.
本发明的实施例1中，本体1高度为3080mm，直径为800mm，管式膜单元10采用管式金属烧结膜，在油田采出水处理站进行实施，处理量为10m3/h，处理对象为经过金刚砂过滤后的油田采出水，采用死端过滤管式金属烧结膜进行平行对比试验，金属烧结膜单元规格完全相同，处理指标和清洗周期对比见下表。
处理水质对比单位：mg/L
Figure BDA0001713484570000041
清洗周期对比
水样编号 反冲洗周期h 化学清洗周期d
本发明 3 90
处理站 1 21
本发明实施例1中，处理水指标由于采用相同膜滤芯的死端过滤工艺，运行更为稳定，反冲洗周期及化学清洗周期大大缩短，有利用提高膜的使用寿命。
实施例2.
本发明的实施例2中，本体1高度为3080mm，直径为800mm，管式膜单元10采用管式陶瓷膜，在油田采出水处理站进行实施，处理量10m3/h，处理对象为经过金刚砂过滤后的油田采出水，与常规体外循环错流过滤陶瓷膜装置进行对比试验，陶瓷膜单元规格参数完全相同，处理指标和清洗周期和运行能耗对比见下表。
处理水质对比单位：mg/L
Figure BDA0001713484570000042
清洗周期运行能耗对比
水样编号 反冲洗周期h 化学清洗周期d 运行能耗Kw.h/m<sup>3</sup>
本发明 1 90 2.5
体外循环错流过滤装置 1 90 1.2
本发明实施例2中，本发明与采用相同膜滤芯的体外循环错流过滤工艺相比，在运行参数相同的条件下，处理水质指标基本相同，反冲洗周期和化学清洗周期相同，运行能耗降低约50％。
以上所述，仅为本发明的较佳可行实施例而已，并非用以限定本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种内循环表面错流形式的油田采出水膜过滤装置，包括本体、上部密封板、下部密封板和进水口，所述上部密封板和下部密封板分别设置在本体内的上部和下部位置上，将本体内分隔成管式膜进水区、管式膜出水区和管式膜过滤区三个工作区，进水口设置在主体底部，其特征在于，还包括导流筒、管式膜单元、出水口、导流出水口和导流进水口，所述导流筒上端与主体顶部相固定，导流筒下端穿过上部密封板和下部密封板，导流筒下端的导流出水口设置在管式膜进水区中，导流进水口设置在位于管式膜出水区的导流筒上部外壁上，所述管式膜单元为管状过滤膜构成，若干个管式膜单元分别设置在位于上部密封板和下部密封板之间的管式膜过滤区中，每个管式膜单元的上下两端分别与上部密封板和下部密封板相连接，所述出水口设置在位于下部密封板上方的本体侧壁上。
2.根据权利要求1所述的内循环表面错流形式的油田采出水膜过滤装置，其特征在于，还包括有循环泵和配套电机，所述配套电机设置在本体上方顶部，循环泵设置在本体内导流筒上部内，套配电机的轴伸端伸入到本体中导流筒内与循环泵相连接。
3.根据权利要求1所述的内循环表面错流形式的油田采出水膜过滤装置，其特征在于，所述本体的管式膜出水区上部所对应的本体外壁上设置有浓水排放口，在本体底部外壁上设置有放空口，在本体顶部外壁上设置有排气口。
4.根据权利要求1所述的内循环表面错流形式的油田采出水膜过滤装置，其特征在于，所述管式膜单元的错流运行的膜面流速为2m/s-5m/s。
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