CN111498944A - 一种物理法处理高含油污水的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及油田废水处理技术领域，尤其涉及一种物理法处理高含油污水的装置和方法。本发明利用溶气泵7向高含油污水中吹气，经第一进水口和第二进水口喷射到内分离罐后可以在内分离罐中形成两股旋流，利用旋流作用和大罐高含油污水中各物质的密度差，实现了高含油污水中油泥水的分离，油和泥渣的密度小携带气泡上浮，被聚集于顶部的废渣收集装置内，并通过上排污口排出；水和砂石的密度较大，经由内分离罐顶部开口分散到外筒和内分离罐的层间，其中砂石经过外筒的下排污口排出，水经由外筒的出水口排出。采用本发明的装置可实现油/泥/水高效分离，出水中的油、悬浮物成倍降低，大大减轻了后续污水处理系统的负担。

Description

一种物理法处理高含油污水的装置和方法

技术领域

本发明涉及油田废水处理技术领域，尤其涉及一种物理法处理高含油污水的装置和方法。

背景技术

投加完破乳剂的原油进入原油沉降罐静置，在罐内形成四层，从下到上依次为：泥沙、水、过渡层、合格原油。其中的过渡层主要是化学剂、油、泥的混合物，是油水分离处理过程中，在油水界面上形成的一层稳定的油水乳状液。为保证正常供应合格原油，需要将除合格原油以外的其它层位(即原油大罐高含油污水)排放至污水处理系统。现有的处理工艺都是经过简单的沉降后将原油大罐高含油污水直接排入污水系统。原油大罐高含油污水中的泥沙、游离水对原有的污水处理系统不会造成较大影响，但当高含油污水快打完时，过渡层也随之进入污水处理系统。

现有的处理工艺将带有过渡层的大罐高含油污水排放至污水处理系统，由于排放量大，污染严重，造成后端污水系统处理难度加大，净水药剂投加量增加，间接造成污水系统危险固体物增加，同时也增加了经济成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种物理法处理高含油污水的装置和方法，经本发明的装置处理后，原油大罐高含油污水中的油/泥/水高效分离，出水中的油、悬浮物成倍降低，大大减轻了后续污水处理系统的负担。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种物理法处理高含油污水的装置，包括高效旋流分离器1和溶气泵7；

所述高效旋流分离器1包括外筒和内分离罐2，所述内分离罐2设置在外筒内并通过顶部开口与外筒连通；所述外筒的底部设置有下排污口8，外筒内部的顶端设置有废渣收集装置9，所述废渣收集装置9设置有上排污口3；所述外筒的侧壁上设置有出水口6，所述出水口6的高度低于内分离罐2的高度；所述内分离罐2相对的侧壁上分别设置有第一进水口4和第二进水口5；所述第二进水口5的高度高于第一进水口4；所述第一进水口4和第二进水口5设置于内分离罐2的侧壁上；

所述溶气泵7的出水口与所述高效旋流分离器的第一进水口4和第二进水口5相连通。

优选的，还包括原油大罐10和回收水泵13，所述原油大罐10的高含油污水出口连通所述回收水泵13的入口，所述回收水泵13的出口连通高效旋流分离器1的第一进水口4和第二进水口5。

优选的，还包括调储罐11，所述高效旋流分离器1的出水口6连通所述调储罐11的进水口；所述调储罐11的出水口分别连通溶气泵7的进水口和污水处理系统。

优选的，还包括废渣回收池12，所述高效旋流分离器1的上排污口3和下排污口8均与废渣回收池12连通。

本发明提供了一种物理法处理高含油污水的方法，采用上述方案所述的装置对原油大罐高含油污水进行处理，包括以下步骤：

将原油大罐高含油污水与来自溶气泵7的溶气水混合，得到溶气高含油污水；

将所述溶气高含油污水经由第一进水口4和第二进水口5喷射到高效旋流分离器1的内分离罐2中，所述第一进水口4的进水量大于第二进水口5的进水量，在内分离罐2内形成两股旋流，所述溶气高含油污水旋流上升，发生油泥水的分离；油和泥渣被聚集于废渣收集装置9内，并通过上排污口3排出；水和砂石经由内分离罐2顶部开口分散到外筒和内分离罐2的层间，其中砂石经过外筒的下排污口8排出，水经由外筒的出水口6排出。

优选的，当所述装置还包括原油大罐10和回收水泵13时，所述原油大罐10的高含油污水经由回收水泵13后与来自溶气泵7的溶气水混合，之后流入高效旋流分离器1的第一进水口4和第二进水口5。

优选的，当所述装置还包括调储罐11时，还包括将出水口6的出水排放到调储罐11中；所述调储罐11的出水一部分被排放到溶气泵7中用于制备溶气水，剩余部分被排放到污水处理系统进行污水处理。

优选的，当所述装置还包括废渣回收池12时，还包括将上排污口3排出的油和泥渣以及下排污口8排出的砂石排放到废渣回收池12。

优选的，以原油大罐高含油污水的体积为基准，所述溶气水的溶气量在10％以下；所述原油大罐高含油污水与溶气水的体积比为(5～10)：1。

优选的，所述溶气水中的气体为空气。

本发明提供了一种物理法处理高含油污水的装置，包括高效旋流分离器1和溶气泵7，所述高效旋流分离器1包括外筒和内分离罐2，所述内分离罐2设置在外筒内并通过顶部开口与外筒连通；所述外筒的底部设置有下排污口8，外筒内部的顶端设置有废渣收集装置9，所述废渣收集装置9设置有上排污口3；所述外筒的侧壁上设置有出水口6，所述出水口6的高度低于内分离罐2的高度；所述内分离罐2相对的侧壁上分别设置有第一进水口4和第二进水口5；所述第二进水口5的高度高于第一进水口4；所述第一进水口4和第二进水口5设置于内分离罐2的侧壁上；所述溶气泵7的出水口与所述高效旋流分离器的第一进水口4和第二进水口5相连通。

本发明在高效旋流分离器的内分离罐相对的两个侧壁上分别设置第一进水口和第二进水口，第二进水口的高度高于第一进水口，利用溶气泵7向高含油污水中吹气，经第一进水口和第二进水口喷射到内分离罐后可以在内分离罐中形成两股旋流，利用旋流作用和大罐高含油污水中各物质的密度差，实现了高含油污水中油泥水的分离，油和泥渣的密度小携带气泡上浮，被聚集于顶部的废渣收集装置9内，并通过上排污口3排出；水和砂石的密度较大，经由内分离罐2顶部开口分散到外筒和内分离罐2的层间，其中砂石经过外筒的下排污口8排出，水经由外筒的出水口6排出。采用本发明的装置可实现油/泥/水高效分离，出水中的油、悬浮物成倍降低，可减少后端净水剂加量，减少污泥量，大大减轻了后续污水处理系统的负担。

此外，本发明的装置结构简单，便于操作，占地面积小，实用性和自动化程度高。

本发明提供了一种物理法处理高含油污水的方法，采用本发明的方法出水只含有少量悬浮，基本无肉眼可见浮油，油水分离效果显著。

与现有的重力沉降(分离)工艺相比，本发明的方法更加高效，可大大缩短处理时间(大约5min左右，而常规的重力沉降分离时间在12h以上)，出水水质更稳定，自动化程度更高(可实现自动运行)。

进一步的，本发明通过向水中溶入空气形成溶气水，空气中的氧气对水中的还原性物质具有一定的去除作用，比如污水中的硫化物(S^2-)、亚铁离子(Fe²⁺)，同时也可以减小碳酸钙垢的结垢趋势。

附图说明

图1为本发明实施例1所用装置的结构示意图；

图2为本发明高效旋流分离器的结构示意图；

其中，1-高效旋流分离器，2-内分离罐，3-上排污口，4-第一进水口，5-第二进水口，6-出水口，7-溶气泵，8-下排污口，9-废渣收集装置，10-原油大罐，11-调储罐，12-废渣回收池，13-回收水泵。

具体实施方式

本发明提供了一种物理法处理高含油污水的装置，包括原油大罐10、高效旋流分离器1和溶气泵7，

所述高效旋流分离器1包括外筒和内分离罐2，所述内分离罐2设置在外筒内并通过顶部开口与外筒连通；所述外筒的底部设置有下排污口8，外筒内部的顶端设置有废渣收集装置9，所述废渣收集装置9设置有上排污口3；所述外筒的侧壁上设置有出水口6，所述出水口6的高度低于内分离罐2的高度；所述内分离罐2相对的侧壁上分别设置有第一进水口4和第二进水口5；所述第二进水口5的高度高于第一进水口4；所述第一进水口4和第二进水口5设置于内分离罐2的侧壁上；

所述溶气泵7的出水口与所述高效旋流分离器的第一进水口4和第二进水口5相连通。

在本发明中，未经特殊说明，所述连通均通过管线连通。

本发明提供的装置包括高效旋流分离器1，用于实现原油大罐高含油污水中油泥水的分离。

如图2所示，本发明的高效旋流分离器1包括外筒和内分离罐2，所述内分离罐2设置在外筒内并通过顶部开口与外筒连通。在本发明的实施例中，所述外筒和内分离罐均为圆柱状，所述内分离罐2的顶部开口为全开。本发明对所述内分离罐2和外筒的尺寸没有特殊要求，在确保内分离罐2的外径小于外筒内径的前提下，本领域技术人员可根据实际需要进行调整。在本发明的实施例中，所述内分离罐与外筒同轴且所述内分离罐的四周均不与外筒接触。

本发明所述外筒的底部设置有下排污口8，用于排放油泥水分离之后下沉的砂石；外筒内部的顶端设置有废渣收集装置9，用于收集油泥水分离之后产生的油和泥沙；所述废渣收集装置9设置有上排污口3，用于排放废渣收集装置9收集的油和泥沙。本发明对所述废渣收集装置的结构没有特殊要求，能够实现油和泥沙的收集即可。在本发明的实施例中，所述废渣收集装置9为高效旋流分离器顶部的大小封头，通过大小封头的缩径，使上浮上来的油和泥沙聚集在小封头内，使之不易扩散，最终经小封头顶部的排渣口从上排污口3排出。

在本发明中，所述外筒的侧壁上设置有出水口6，所述出水口6的高度低于内分离罐2的高度，用于排放大罐高含油污水经油泥水分离之后产生的水。在确保出水口6的高度低于内分离罐2的高度的同时，本领域技术人员可根据实际需求进一步调整出水口6的高度。如出水口6的高度越低，理论出水水质越好(泥沙含量较大和难上浮固体含量较多的水质除外)，出水口6的高度离内分离罐2的上沿越近，出水中可能掺杂未完全上浮的悬浮物及油。在本发明的实施例中，所述出水口6的高度低于内分离罐2的高度且高于外筒的1/2高度。经本发明的装置处理大罐高含油污水后，出水口6的出水中，油和悬浮物含量大大降低，可减轻后续污水处理系统的负担。

在本发明中，所述内分离罐2相对的侧壁上分别设置有第一进水口4和第二进水口5；所述第二进水口5的高度高于第一进水口4；所述第一进水口4和第二进水口5设置于内分离罐2的侧壁上。本发明通过交错设置第一进水口和第二进水口，当溶气高含油污水切线进入分离罐时，可产生两股旋流，溶气高含油污水在旋流的作用下，发生油泥水的分离。本发明对所述第一进水口4和第二进水口5的尺寸没有特殊要求，在本发明的实施例中，所述第一进水口4和第二进水口5的截面积比例是5：2。

本发明提供的装置包括溶气泵7，用于向大罐高含油污水中溶入气体。在本发明中，所述溶气泵7的出水口与所述高效旋流分离器的第一进水口4和第二进水口5相连通。本发明对所述溶气泵没有特殊的限定，本领域熟知的能够向水中溶入气体的溶气泵均可。

如图1所示，作为本发明的一个实施例，本发明提供的装置还包括原油大罐10和回收水泵13，所述原油大罐10设置有高含油污水出口和合格原油出口。在本发明的实施例中，所述原油大罐10用于盛放原油，内含大罐高含油污水和合格原油。本发明对所述原油大罐10的结构没有特殊要求，本领域熟知的原油大罐均可。

在本发明的实施例中，所述原油大罐10的高含油污水出口连通所述回收水泵13的入口，所述回收水泵13的出口连通高效旋流分离器1的第一进水口4和第二进水口5。

作为本发明的一个实施例，本发明提供的装置还包括调储罐11，所述高效旋流分离器1的出水口6连通所述调储罐11的进水口；所述调储罐11的出水口分别连通溶气泵7的进水口和污水处理系统。本发明对所述调储罐的结构没有特殊要求，能够实现高效旋流分离器出水的存储即可。

作为本发明的一个实施例，本发明提供的装置还包括废渣回收池12，所述高效旋流分离器1的上排污口3和下排污口8均与废渣回收池12连通。在本发明的实施例中，所述废渣回收池用于回收高效旋流分离器分离出的油、泥沙和砂石。本发明对所述废渣回收池的结构没有特殊要求，能够实现油、泥沙和砂石的收集即可。

本发明提供了一种物理法处理高含油污水的方法，采用上述方案所述的装置对原油大罐高含油污水进行处理，包括以下步骤：

将原油大罐高含油污水与来自溶气泵7的溶气水混合，得到溶气高含油污水；

将所述溶气高含油污水经由第一进水口4和第二进水口5喷射到高效旋流分离器1的内分离罐2中，所述第一进水口4的进水量大于第二进水口5的进水量，在内分离罐2内形成两股旋流，所述溶气高含油污水旋流上升，发生油泥水的分离；油和泥渣被聚集于废渣收集装置9内，并通过上排污口3排出；水和砂石经由内分离罐2顶部开口分散到外筒和内分离罐2的层间，其中砂石经过外筒的下排污口8排出，水经由外筒的出水口6排出。

本发明将原油大罐高含油污水与来自溶气泵7的溶气水混合，得到溶气高含油污水。在本发明中，所述溶气水中的气体优选为空气，所述溶气水的溶气量优选在10％以下，更优选为3～10％，进一步优选为5～10％。本发明所述溶气量是相对于原油大罐高含油污水而言，指的是空气与原油大罐高含油污水的体积比。本发明对所述溶气水的制备方法没有特殊要求，优选通过溶气泵利用高速剪切和加压，将气体溶解至水中。

在本发明中，所述原油大罐高含油污水与溶气水的体积比优选为(5～10)：1，更优选为(6～9)：1，最优选为(7～8)：1。本发明对所述原油大罐高含油污水的组成没有特殊要求，本领域熟知的原油大罐高含油污水均可。在本发明的实施例中，所述原油大罐高含油污水的含油量为1400mg/L，悬浮物含量为500mg/L。本发明优选在通往第一进水口和第二进水口的管线中实现高含油污水和溶气水的混合。

本发明将气体溶解至水中之后再与原油大罐高含油污水混合，溶气水与大罐高含油污水混合后由于压力环境改变，气体释放，可以得到粒径非常小的气泡(微气泡)，有利于细小悬浮和油滴附着，从而保证了后续分离步骤的顺利进行。

本发明通过在高含油污水中溶入空气，空气中的氧气对水中的还原性物质具有一定的去除作用，比如污水中的硫化物(S^2-)、亚铁离子(Fe²⁺)等，具体的反应原理如下：

2H₂S+O₂＝2H₂O+2S↓

4FeS+3O₂＝2Fe₂O₃+4S↓

本发明通过在高含油污水中溶入空气，还可以减小碳酸钙垢的结垢趋势，具体的反应原理如下：

水中存在以下平衡：

通过曝气可减小水中二氧化碳的浓度使得反应(1)的平衡向右移动，CO₃ ^2-的浓度增加，使得反应(2)的平衡也向右移动，水中Ca²⁺和HCO₃ ^-浓度减小，从而减小后端水质的结垢趋势。

得到溶气高含油污水后，本发明将所述溶气高含油污水经由第一进水口4和第二进水口5喷射到高效旋流分离器1的内分离罐2中，所述第一进水口4的进水量大于第二进水口5的进水量，在内分离罐2内形成两股旋流，所述溶气高含油污水旋流上升，发生油泥水的分离；油和泥渣的密度小携带气泡上浮，被聚集于废渣收集装置9内，并通过上排污口3排出；水和砂石的密度较大，经由内分离罐2顶部开口分散到外筒和内分离罐2的层间，其中砂石经过外筒的下排污口8排出，水经由外筒的出水口6排出。

本发明优选使溶气高含油污水切线进入分离罐以确保水呈喷射状态。本发明控制第一进水口的进水量大于第二进水口的进水量，目的是确保污水在旋流分离器内始终保持旋流上升状态，第二进水口进水目的是增加或补充切线推动力。本发明对所述第一进水口和第二进水口具体的进水量无特殊要求，满足上述要求即可。

当所述装置还包括回原油大罐10和收水泵13时，本发明提供的方法还包括将所述原油大罐10的高含油污水经由回收水泵13后与来自溶气泵7的溶气水混合，之后流入高效旋流分离器1的第一进水口4和第二进水口5。

当所述装置还包括调储罐11时，本发明提供的方法优选还包括将出水口6的出水排放到调储罐11中；所述调储罐11的出水一部分被排放到溶气泵7中用于制备溶气水，剩余部分被排放到污水处理系统进行污水处理。

当所述装置还包括废渣回收池12时，本发明提供的方法还包括将上排污口3排出的油和泥渣以及下排污口8排出的砂石排放到废渣回收池12，用于回收进原油处理系统前端。

下面结合实施例对本发明提供的物理法处理高含油污水的装置和方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

采用图1所示装置对原油大罐高含油污水进行处理，所述装置中高效旋流分离器1的结构具体如图2所示。

将原油大罐10排出的高含油污水排入回收水泵13，将溶气泵7排出的溶气水(溶入气体为空气，溶气量参照表1)和回收水泵13排出的高含油污水在管线内混合(高含油污水和溶气水的体积为9：1)，得到溶气高含油污水；将所述溶气高含油污水经由第一进水口4和第二进水口5喷射到高效旋流分离器1的内分离罐2中，所述第一进水口4的进水量为45m³/h，所述第二进水口5的进水量为10m³/h，在内分离罐2内形成两股旋流，所述溶气高含油污水旋流上升，发生油泥水的分离；油和泥渣的密度小携带气泡上浮，被聚集于废渣收集装置9内，并通过上排污口3排出到废渣回收池12，用于回收进原油处理系统前端；水和砂石的密度较大，经由内分离罐2顶部开口分散到外筒和内分离罐2的层间，其中砂石经过外筒的下排污口8排出到废渣回收池12，水经由外筒的出水口6排出到调储罐11，调储罐11的部分出水一部分被排放到溶气泵7中用于制备溶气水，另一部分被排放到污水处理系统进行污水处理。

对出水口6的出水进行检测，结果如表1所示，实施例1在表1中对应的编号为1。

实施例2～5

与实施例1的不同之处在于溶气水的溶气量，其他同实施例1。对实施例2～5出水口6的出水进行检测，具体的溶气量和出水检测结果如表1所示，实施例2～5在表1中依次对应编号2～5。

表1不同的溶气量条件下数据监测对照表

注：表1中序号为0对应的设备进水即代表原油大罐10排出的高含油污水。

由以上实施例可知，本发明提供了一种物理法处理高含油污水的装置和方法，采用纯物理方法对大罐高含油污水中的油泥水进行分离，经本发明的装置处理后，大罐高含油污水中的油/泥/水高效分离，出水中的油、悬浮物成倍降低，大大减轻了后续污水处理系统的负担。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种物理法处理高含油污水的装置，其特征在于，包括高效旋流分离器(1)和溶气泵(7)；

所述高效旋流分离器(1)包括外筒和内分离罐(2)，所述内分离罐(2)设置在外筒内并通过顶部开口与外筒连通；所述外筒的底部设置有下排污口(8)，外筒内部的顶端设置有废渣收集装置(9)，所述废渣收集装置(9)设置有上排污口(3)；所述外筒的侧壁上设置有出水口(6)，所述出水口(6)的高度低于内分离罐(2)的高度；所述内分离罐(2)相对的侧壁上分别设置有第一进水口(4)和第二进水口(5)；所述第二进水口(5)的高度高于第一进水口(4)；所述第一进水口(4)和第二进水口(5)设置于内分离罐(2)的侧壁上；

所述溶气泵(7)的出水口与所述高效旋流分离器的第一进水口(4)和第二进水口(5)相连通。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括原油大罐(10)和回收水泵(13)，所述原油大罐(10)的高含油污水出口连通所述回收水泵(13)的入口，所述回收水泵(13)的出口连通高效旋流分离器(1)的第一进水口(4)和第二进水口(5)。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括调储罐(11)，所述高效旋流分离器(1)的出水口(6)连通所述调储罐(11)的进水口；所述调储罐(11)的出水口分别连通溶气泵(7)的进水口和污水处理系统。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括废渣回收池(12)，所述高效旋流分离器(1)的上排污口(3)和下排污口(8)均与废渣回收池(12)连通。

5.一种物理法处理高含油污水的方法，其特征在于，采用权利要求1所述的装置对原油大罐高含油污水进行处理，包括以下步骤：

将原油大罐高含油污水与来自溶气泵(7)的溶气水混合，得到溶气高含油污水；

将所述溶气高含油污水经由第一进水口(4)和第二进水口(5)喷射到高效旋流分离器(1)的内分离罐(2)中，所述第一进水口(4)的进水量大于第二进水口(5)的进水量，在内分离罐(2)内形成两股旋流，所述溶气高含油污水旋流上升，发生油泥水的分离；油和泥渣被聚集于废渣收集装置(9)内，并通过上排污口(3)排出；水和砂石经由内分离罐(2)顶部开口分散到外筒和内分离罐(2)的层间，其中砂石经过外筒的下排污口(8)排出，水经由外筒的出水口(6)排出。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，当所述装置还包括原油大罐(10)和回收水泵(13)时，所述原油大罐(10)的高含油污水经由回收水泵(13)后与来自溶气泵(7)的溶气水混合，之后流入高效旋流分离器(1)的第一进水口(4)和第二进水口(5)。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，当所述装置还包括调储罐(11)时，还包括将出水口(6)的出水排放到调储罐(11)中；所述调储罐(11)的出水一部分被排放到溶气泵(7)中用于制备溶气水，剩余部分被排放到污水处理系统进行污水处理。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，当所述装置还包括废渣回收池(12)时，还包括将上排污口(3)排出的油和泥渣以及下排污口(8)排出的砂石排放到废渣回收池(12)。

9.根据权利要求5～8任一项所述的方法，其特征在于，以原油大罐高含油污水的体积为基准，所述溶气水的溶气量在10％以下；所述原油大罐高含油污水与溶气水的体积比为(5～10)：1。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述溶气水中的气体为空气。

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