CN110713216A - 一种用于高浓度含油污水处理的多级过滤系统 - Google Patents

一种用于高浓度含油污水处理的多级过滤系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于高浓度含油污水处理的多级过滤系统，包括多个并联运行和/或串联运行的过滤器；所述过滤器的每个运转周期均包括：进水阶段：高浓度含油污水进入装填有除油滤料的过滤器中，油类污染物被截留下来，除油后出水从过滤器排出；排水阶段：当过滤器进水侧与出水侧压力差达到70～150KPa时，过滤器停止进水，并将过滤器中的水外排；离心油回收阶段：在过滤器内，通过离心转动将除油滤料上的油滴离心分离，并将油从过滤器外排回收；反冲洗阶段：采用汽水联合的方式，对除油滤料进行汽水反冲洗，并将反冲洗水从过滤器外排。本发明不仅具有除油效率高、占地面积小、污泥产生量少、投资及运行成本低等优点，而且处理流程短、操作运行简便高效。

Description

一种用于高浓度含油污水处理的多级过滤系统
技术领域
本发明涉及高浓度含油污水处理技术领域，尤其涉及一种用于高浓度含油污水处理的多级过滤系统。
背景技术
油类污染物是油田、石油炼化及煤化工等企业生产污水中的特征污染物。含油污水处理后需满足日益严格的环境保护标准与污水资源综合利用需求。目前，含油污水中油类污染物的去除技术包括自然沉淀、混凝沉淀、气浮、过滤等工艺技术。自然沉淀主要利用污水中油与水的密度差异实现油水分离，但其沉淀过程往往需要对污水进行加温处理，以提高油水分离效率，能耗较高，而且该方法存在占地面积大等缺点。混凝沉淀主要通过向含油污水中投加混凝药剂，借助化学破乳作用，以提高沉淀除油的效率，但该方法容易产生含油污泥，油泥的处置成本较高，而且易发生二次污染等问题。气浮主要用于污水中低浓度油类污染物的去除，对相关设备加工及操作运行的要求较高，设备投资相对较高。过滤除油一般采用核桃壳等过滤介质，主要用于水中浓度低于100mg/L的油类污染物的去除，处理后出水达到回用或排放标准，该方法在使用过程中易发生滤料板结的问题，且对高浓度的油类污染物的抗冲击负荷能力较差。
在现有技术中，针对油田采油污水等高浓度含油污水，一般采用自然沉降+混凝沉淀+气浮+过滤等组合的处理工艺，该处理工艺虽然能够达到相关的处理目标要求，但该处理工艺流程长，投资及运行成本相对较高，操作运行相对复杂。对于高浓度含油污水而言，现有技术中缺乏短流程、更为简便高效的处理工艺。
发明内容
针对现有技术中的上述不足之处，本发明提供了一种用于高浓度含油污水处理的多级过滤系统，不仅具有除油效率高、占地面积小、污泥产生量少、投资及运行成本低等优点，而且处理流程短、操作运行简便高效。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种用于高浓度含油污水处理的多级过滤系统，包括多个并联运行和/或串联运行的过滤器；所述过滤器的每个运转周期均包括以下四个步骤：
步骤A、进水阶段：高浓度含油污水进入装填有除油滤料的过滤器中，污水中的油类污染物被除油滤料截留下来，除油后出水从过滤器排出；
步骤B、排水阶段：当过滤器的进水侧与过滤器的出水侧压力差达到70～150KPa时，过滤器停止进水，并将过滤器中的水外排；
步骤C、离心油回收阶段：当排水阶段完成后，在过滤器内，通过离心转动将除油滤料上的油滴离心分离，并将离心分离出的油从过滤器外排回收；
步骤D、反冲洗阶段：当离心油回收阶段完成后，采用汽水联合的方式，对除油滤料进行汽水反冲洗，并将反冲洗水从过滤器外排。
优选地，当反冲洗阶段完成后，重新执行进水阶段，开始一个新的运转周期，从而使过滤器周期循环运转。
优选地，根据高浓度含油污水中油类污染物的浓度及除油后出水的目标水质，选择串联运行的过滤器的数量。
优选地，根据含油污水的水量，选择并联运行的过滤器的数量。
优选地，所述的除油滤料采用水合氧化锰负载型火山岩滤料或疏水型聚丙烯滤料中的至少一种；除油滤料的滤料层厚度为20～40cm；过滤器的水力停留时间为10～20min。
优选地，在步骤B中，将过滤器中的水外排至剩余液位为总液位的1/5～1/4时，停止排水。
优选地，在步骤C中，除油滤料的离心转动的转速为100～400rpm/min，转动时间为5～10min。
优选地，在步骤D中，汽水反冲洗的冲洗方向与滤料层的进水方向相反，汽水反冲洗的冲洗强度为30～40L/(s·m2)，汽水反冲洗的冲洗水水温为50～65℃，汽水反冲洗的反冲洗时间为10～15min。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所提供的用于高浓度含油污水处理的多级过滤系统可根据含油污水的水量及污水中油的浓度灵活选择多个过滤器并联运行和/或串联运行，并且过滤器的每个运转周期均包括进水阶段、排水阶段、离心油回收阶段和反冲洗阶段，多个周期循环操作，实现了对高浓度含油污水的连续处理。此外，过滤器根据含油污水中油类污染物的存在形态差异选择不同类型的除油滤料，从而可以使油类污染物高效去除。本发明不仅具有除油效率高、占地面积小、污泥产生量少、投资及运行成本低等优点，而且处理流程短、操作运行简便高效。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明实施例提供用于高浓度含油污水处理的多级过滤系统的流程示意图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
下面对本发明所提供的用于高浓度含油污水处理的多级过滤系统进行详细描述。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
如图1所示，一种用于高浓度含油污水处理的多级过滤系统，包括多个并联运行和/或串联运行的过滤器；所述过滤器的每个运转周期均包括以下四个步骤：
步骤A、进水阶段：高浓度含油污水进入装填有除油滤料的过滤器中，污水中的油类污染物被除油滤料截留下来，除油后出水从过滤器排出。
步骤B、排水阶段：当过滤器进水侧与过滤器出水侧压力差达到70～150KPa时，除油滤料上截留的油量处于相对饱和状态，过滤器停止进水，并将过滤器中的水外排。
步骤C、离心油回收阶段：当排水阶段完成后，在过滤器内，通过离心转动将除油滤料上的油滴离心分离，并将离心分离出的油水混合物从过滤器外排回收。
步骤D、反冲洗阶段：当离心油回收阶段完成后，采用汽水联合的方式，对除油滤料进行汽水反冲洗，进一步冲洗去除滤料上的油类污染物，并将反冲洗水从过滤器外排。
具体地，该用于高浓度含油污水处理的多级过滤系统包括以下实施方案：
(1)当反冲洗阶段完成后，重新执行进水阶段，开始一个新的运转周期，从而使过滤器周期循环运转，多个周期循环操作，实现了对高浓度含油污水的连续处理。
(2)根据高浓度含油污水中油类污染物的浓度及除油后出水的目标水质，选择串联运行的过滤器的数量，从而可以达到更高的除油效率。根据含油污水的水量，选择并联运行的过滤器的数量，从而可以实现连续化进出水，提高过滤器的处理能力。一般而言，对于高浓度含油污水可采用2～3级装填有疏水型聚丙烯滤料的过滤器与2～3级装填有水合氧化锰负载型火山岩滤料的过滤器串联的形式，多级串联处理后出水中油浓度达到综合利用或排放标准，予以综合利用或外排。
(3)所述的除油滤料可采用水合氧化锰负载型火山岩滤料或疏水型聚丙烯滤料中的至少一种。根据高浓度含油污水中油类污染物的存在形态差异，而选择不同类型的除油滤料；当高浓度含油污水中的油以O/W(水包油型)形态存在时，选择水合氧化锰负载型火山岩滤料，当高浓度含油污水中的油以W/O(油包水型)形态存在时，选择疏水型聚丙烯滤料。在实际应用中，除油滤料的滤料层厚度为20～40cm，过滤器的水力停留时间为10～20min。
(4)在步骤B中，过滤器中的水外排至剩余液位为总液位1/5～1/4时，停止排水。
(5)在步骤C中，除油滤料的离心转动的转速为100～400rpm/min，转动时间为5～10min，实现除油滤料滤料层上的油水分离。当除油滤料的离心转动完毕后，开启过滤器的排油阀，将离心分离得到的油水混合物排出过滤器，予以回收利用。
(6)在步骤D中，汽水反冲洗的冲洗方向与滤料层的进水方向相反，汽水反冲洗的冲洗强度为30～40L/(s·m2)，汽水反冲洗的冲洗水水温为50～65℃，汽水反冲洗的反冲洗时间为10～15min。反冲洗水从过滤器外排后，经重力沉降，部分上层油回收，下层含油污水进入原水调节池，返回过滤器的进水前端。
与现有技术相比，本发明所提供的用于高浓度含油污水处理的多级过滤系统至少具备以下优点：
(1)本发明所提供的用于高浓度含油污水处理的多级过滤系统采用多级并联运行与串联运行的过滤器，单个过滤器的滤层厚度远低于传统的过滤罐，从而克服了传统过滤工艺处理高浓度含油污水存在的易堵塞、频繁反冲洗的缺陷。
(2)本发明所提供的用于高浓度含油污水处理的多级过滤系统与传统的重力沉降等工艺相比，处理设备结构紧凑，进一步节省占地。
(3)本发明所提供的用于高浓度含油污水处理的多级过滤系统处理过程中无化学破乳剂的添加，大幅减少了油泥的产生量，降低污泥的处理处置成本。
(4)本发明所提供的用于高浓度含油污水处理的多级过滤系统能够显著降低传统高浓度含油污水处理技术存在的占地面积大、投资及运行成本高、处理流程长、操作复杂等问题，为高浓度含油污水的处理提供了全新的解决办法，具有较高的推广应用价值。
综上可见，本发明实施例不仅具有除油效率高、占地面积小、污泥产生量少、投资及运行成本低等优点，而且处理流程短、操作运行简便高效，适用于化学驱油田采出水、石油炼化企业含油污水、煤化工废水等含油较高浓度污水的除油处理。
为了更加清晰地展现出本发明所提供的技术方案及所产生的技术效果，下面以具体实施例对本发明所提供的用于高浓度含油污水处理的多级过滤系统进行详细描述。
实施例1
某油田化学驱采出水水质如下表1所示：
表1
序号 指标 数值
1 含油量(mg/L) 500-2000
2 悬浮物(mg/L) 20-50
采用本发明提供的用于高浓度含油污水处理的多级过滤系统对该出水进行处理，该系统采用3级装填有疏水型聚丙烯滤料的过滤器与3级装填有水合氧化锰负载型火山岩滤料的过滤器串联运行的形式，疏水型聚丙烯滤料的厚度为30cm，水合氧化锰负载型火山岩滤料的厚度为25cm，过滤器的每个运转周期均包括以下步骤：
步骤a、进水阶段：高浓度含油污水进入装填有除油滤料的过滤器中，污水中的油类污染物被除油滤料截留下来，水力停留时间为15min，除油后出水从过滤器排出。
步骤c、排水阶段：当过滤器进水侧与过滤器出水侧压力差达到100KPa时，除油滤料上截留的油量处于相对饱和状态，过滤器停止进水，并将过滤器中的水外排。
步骤d、离心油回收阶段：当排水阶段完成后，在过滤器内，通过离心转动将除油滤料上的油滴离心分离，离心转动的转速为200rpm/min，转动时间为8min，并将离心分离出的油水混合物从过滤器外排回收。
步骤e、反冲洗阶段：当离心油回收阶段完成后，采用汽水联合的方式，对除油滤料进行汽水反冲洗，汽水反冲洗的冲洗方向与滤料层的进水方向相反，汽水反冲洗的冲洗强度为35L/(s·m2)，汽水反冲洗的冲洗水水温为50℃，汽水反冲洗的反冲洗时间为10min，进一步冲洗去除滤料上的油类污染物，并将反冲洗水从过滤器外排。
步骤f：将步骤d中外排的油水混合物和步骤e外排的反冲洗水送入重力沉降罐，沉降12h后，将沉降罐上部浮油回收利用，将沉降罐下部的含油污水返回过滤器最前端的废水调节池。
该系统的出水满足油田回注水的水质标准要求(如表2所示)，回注至油田。
表2
序号 指标 除油后出水 回注要求
1 含油量(mg/L) 5-8 10
2 悬浮物(mg/L) 5-15 20
综上可见，本发明实施例不仅具有除油效率高、占地面积小、污泥产生量少、投资及运行成本低等优点，而且处理流程短、操作运行简便高效。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种用于高浓度含油污水处理的多级过滤系统，其特征在于，包括多个并联运行和/或串联运行的过滤器；所述过滤器的每个运转周期均包括以下四个步骤：
步骤A、进水阶段：高浓度含油污水进入装填有除油滤料的过滤器中，污水中的油类污染物被除油滤料截留下来，除油后出水从过滤器排出；
步骤B、排水阶段：当过滤器的进水侧与过滤器的出水侧压力差达到70～150KPa时，过滤器停止进水，并将过滤器中的水外排；
步骤C、离心油回收阶段：当排水阶段完成后，在过滤器内，通过离心转动将除油滤料上的油滴离心分离，并将离心分离出的油从过滤器外排回收；
步骤D、反冲洗阶段：当离心油回收阶段完成后，采用汽水联合的方式，对除油滤料进行汽水反冲洗，并将反冲洗水从过滤器外排。
2.根据权利要求1所述的用于高浓度含油污水处理的多级过滤系统，其特征在于，当反冲洗阶段完成后，重新执行进水阶段，开始一个新的运转周期，从而使过滤器周期循环运转。
3.根据权利要求1或2所述的用于高浓度含油污水处理的多级过滤系统，其特征在于，根据高浓度含油污水中油类污染物的浓度及除油后出水的目标水质，选择串联运行的过滤器的数量。
4.根据权利要求1或2所述的用于高浓度含油污水处理的多级过滤系统，其特征在于，根据含油污水的水量，选择并联运行的过滤器的数量。
5.根据权利要求1或2所述的用于高浓度含油污水处理的多级过滤系统，其特征在于，所述的除油滤料采用水合氧化锰负载型火山岩滤料或疏水型聚丙烯滤料中的至少一种；除油滤料的滤料层厚度为20～40cm；过滤器的水力停留时间为10～20min。
6.根据权利要求1或2所述的用于高浓度含油污水处理的多级过滤系统，其特征在于，在步骤B中，将过滤器中的水外排至剩余液位为总液位的1/5～1/4时，停止排水。
7.根据权利要求1或2所述的用于高浓度含油污水处理的多级过滤系统，其特征在于，在步骤C中，除油滤料的离心转动的转速为100～400rpm/min，转动时间为5～10min。
8.根据权利要求1或2所述的用于高浓度含油污水处理的多级过滤系统，其特征在于，在步骤D中，汽水反冲洗的冲洗方向与滤料层的进水方向相反，汽水反冲洗的冲洗强度为30～40L/(s·m2)，汽水反冲洗的冲洗水水温为50～65℃，汽水反冲洗的反冲洗时间为10～15min。
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