CN115140863A - 一种油气田废水预处理一体化装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油气田废水预处理一体化装置，集破乳、破胶、混凝、絮凝、隔油、沉淀、气浮于一体，多功能高度集成，大大提高了油气废水的预处理效果，降低了设备投资成本和占地面积，便于运输和安装；通过隔板进行水力絮凝，不仅降低了动力消耗，同时隔板上的通孔可对胶性块状絮凝进行分割，避免大块絮体堵塞池体；油类物质首先经斜板隔油沉淀区，使密度大于水的油类经沉淀去除，密度小于水的油类自然上浮，而密度与水较为接近的油类则再经后续的气浮工艺去除，除油效果好，能耗低，出水水质好；斜板隔油沉淀区通过设置斜板，可增大沉淀面积，提高沉淀效果，且斜板底部可进行反冲洗，用于污泥沉集后的自动清洗。

Description

一种油气田废水预处理一体化装置

技术领域：

本发明涉及废水处理技术领域，尤其涉及一种油气田废水预处理一体化装置。

背景技术：

在油气田开采过程中，会产生大量的油气田废水。油气田废水主要是指油气田在开采过程中产出的废水，包含采出水、压裂返排液等。油气水具有高含油、高有机物、高悬浮物、高盐和高粘性的特点，需要对油气田废水进行处理后才能回用。

在油气田废水处理过程中，通常采用隔油池和气浮装置去除石油类物质，再通过沉淀去除比重大于水的颗粒物，并在沉淀之前设置混凝池，用于药剂投加和混凝、絮凝。同时，由于油气田通常分布在远离城镇和工业园的荒郊地区，建厂环境恶劣，位置偏远，无合适的水、电来源，建立专门的废水处理厂较为困难。因此，目前油气田废水处理一般采用隔油池、药剂反应池、絮凝沉淀池等数个一体化装置串联运行，以达到去除石油类和悬浮物、胶体的目的。

其存在的问题是：设备功能单一，设备数量多，工艺流程长，处理效果差；沉淀池污泥量大，粘度高，沉淀池固体负荷高，设备容易污堵；比重小于水的颗粒物沉淀去除困难，沉淀池产水水质差；设备集成化程度低，需要在现场进行大量的安装和调试，且安装复杂，调试困难，操作难度大。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种油气田废水预处理一体化装置。

本发明由如下技术方案实施：

一种油气田废水预处理一体化装置，包括集成在箱体中部的机械混合区和水力絮凝区，所述机械混合区的混合筒体与所述水力絮凝区的外环形筒和内环形筒同轴设置；在所述箱体的长度方向上的所述水力絮凝区两侧的箱体内分别依次集成有斜板隔油沉淀区、气浮分离区以及清水区；

所述机械混合区通过混合筒体与所述水力絮凝区相分隔，所述水力絮凝区通过第一导流墙与所述斜板隔油沉淀区相分隔，所述斜板隔油沉淀区通过第二导流墙与所述气浮分离区相分隔，所述气浮分离区通过第三导流墙与所述清水区相分隔；

且，所述机械混合区的顶部与所述水力絮凝区的顶部连通，所述水力絮凝区的底部与所述斜板隔油沉淀区的底部连通，所述斜板隔油沉淀区的顶部与所述气浮分离区的顶部连通，所述气浮分离区的底部与所述清水区的底部连通。

进一步的，在所述混合筒体内设有搅拌机，混凝剂加药管的出药端、破乳剂加药管的出药端以及原水进水管的出水端均贯穿所述箱体和所述混合筒体置于所述搅拌机的叶片下方的所述混合筒体内；絮凝剂加药管的出药端贯穿所述箱体和所述混合筒体置于所述搅拌机的叶片上方的所述混合筒体内。

进一步的，在所述混合筒体与所述外环形筒之间设有内环形筒，且所述内环形筒的底端与所述箱体的底部留有间隙，所述外环形筒的底端与所述箱体的底部密封且固定连接；

在所述内环形筒与所述混合筒体之间从上至下设有多层水平设置的环形的小孔径隔板，在所述外环形筒与所述内环形筒之间从上至下设有多层水平设置的环形的大孔径隔板；

在所述小孔径隔板和所述大孔径隔板上均开设有若干通孔，且所述小孔径隔板上的通孔孔径小于所述大孔径隔板上的通孔孔径。

进一步的，在所述外环形筒与所述第二导流墙之间设有第一导流墙，在第一导流墙与所述第二导流墙之间设有若干平行排列的斜板，相邻两个斜板之间的垂直间距为80mm～200mm，所述斜板与水平方向的夹角为60°～70°。

进一步的，在所述外环形筒与所述第二导流墙之间的箱体底部设有多个水平设置的排泥管，在所述排泥管上均匀开设有若干进泥孔，所述排泥管的一端为封闭结构，所述排泥管的另一端贯穿所述箱体与置于所述箱体外侧的排泥总管连通，在所述排泥总管的出泥端设有排泥阀。

进一步的，在所述气浮分离区的箱体底部设有多个水平设置的溶气水释放管，在所述溶气水释放管上均匀开设有若干溶气水出孔，所述溶气水释放管的一端为封闭结构，所述溶气水释放管的另一端贯穿所述箱体与置于所述箱体外侧的溶气泵的出液口连通。

进一步的，溶气泵的进水口通过管线与所述清水区连通，空气压缩机的出气口通过气管与所述溶气泵的进气口连通。

进一步的，所述溶气泵的出液口还通过反冲洗管与所述排泥总管连通，在所述反冲洗管上设有反冲洗阀。

进一步的，在所述斜板隔油沉淀区的斜板上方和所述气浮分离区的顶部设有刮油刮渣机，在靠近所述气浮分离区一侧的所述第三导流墙的上部设有开口向上的集泥槽，所述集泥槽的顶端高于所述第二导流墙的顶端，且所述集泥槽贯穿所述箱体与所述箱体的外部连通。

进一步的，在所述清水区的上部设有集水槽，且所述集水槽与所述箱体的外部连通。

本发明的优点：

1、本发明的一体化装置集破乳、破胶、混凝、絮凝、隔油、沉淀、气浮于一体，多功能高度集成，大大提高了油气废水的预处理效果，降低了设备投资成本和占地面积，便于运输和安装；

2、通过隔板进行水力絮凝，不仅降低了动力消耗，同时隔板上的通孔可对胶性块状絮凝进行分割，避免大块絮体堵塞池体；

3、油类物质首先经斜板隔油沉淀区，使密度大于水的油类经沉淀去除，密度小于水的油类自然上浮，而密度与水较为接近的油类则再经后续的气浮工艺去除，除油效果好，能耗低，出水水质好；

4、斜板隔油沉淀区通过设置斜板，可增大沉淀面积，提高沉淀效果，且斜板底部可进行反冲洗，用于污泥沉集后的自动清洗。

附图说明：

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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的附图。

图1为本实施例的结构示意图；

图2为本实施例除刮油刮渣机外的俯视结构示意图。

图中：箱体1、机械混合区2、水力絮凝区3、斜板隔油沉淀区4、气浮分离区5、清水区6、混合筒体7、搅拌机8、内环形筒9、外环形筒10、小孔径隔板11、大孔径隔板12、第一导流墙13、第二导流墙14、第三导流墙15、混凝剂加药管16、破乳剂加药管17、絮凝剂加药管18、原水进水管19、斜板20、排泥管21、排泥总管22、排泥阀23、溶气水释放管24、溶气泵25、集水槽26、反冲洗管27、反冲洗阀28、刮油刮渣机29、集泥槽30。

具体实施方式：

下面将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。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

如图1、图2所示的一种油气田废水预处理一体化装置，包括集成在箱体1中部的机械混合区2和水力絮凝区3，机械混合区2的混合筒体7与水力絮凝区3的外环形筒10和内环形筒9同轴设置；在箱体1的长度方向上的水力絮凝区3两侧的箱体1内分别依次集成有斜板隔油沉淀区4、气浮分离区5以及清水区6；

机械混合区2通过混合筒体7与水力絮凝区3相分隔，水力絮凝区3通过第一导流墙13与斜板隔油沉淀区4相分隔，斜板隔油沉淀区4通过第二导流墙14与气浮分离区5相分隔，气浮分离区5通过第三导流墙15与清水区6相分隔；

且，机械混合区2的顶部与水力絮凝区3的顶部连通，水力絮凝区3的底部与斜板隔油沉淀区4的底部连通，斜板隔油沉淀区4的顶部与气浮分离区5的顶部连通，气浮分离区5的底部与清水区6的底部连通。

在混合筒体7内设有搅拌机8，混凝剂加药管16的出药端、破乳剂加药管17的出药端以及原水进水管19的出水端均贯穿箱体1和混合筒体7置于搅拌机8的叶片下方的混合筒体7内；絮凝剂加药管18的出药端贯穿箱体1和混合筒体7置于搅拌机8的叶片上方的混合筒体7内。

在混合筒体7与外环形筒10之间设有内环形筒9，且内环形筒9的底端与箱体1的底部留有间隙，外环形筒10的底端与箱体1的底部密封且固定连接；

在内环形筒9与混合筒体7之间从上至下设有多层水平设置的环形的小孔径隔板11，在外环形筒10与内环形筒9之间从上至下设有多层水平设置的环形的大孔径隔板12；

在小孔径隔板11和大孔径隔板12上均开设有若干通孔，且小孔径隔板11上的通孔孔径小于大孔径隔板12上的通孔孔径。

在外环形筒10与第二导流墙14之间设有第一导流墙13，在第一导流墙13与第二导流墙14之间设有若干平行排列的斜板20，相邻两个斜板20之间的垂直间距为80mm～200mm，斜板20与水平方向的夹角为60°～70°。

在外环形筒10与第二导流墙14之间的箱体1底部设有多个水平设置的排泥管21，在排泥管21上均匀开设有若干进泥孔，排泥管21的一端为封闭结构，排泥管21的另一端贯穿箱体1与置于箱体1外侧的排泥总管22连通，在排泥总管22的出泥端设有排泥阀23。

在气浮分离区5的箱体1底部设有多个水平设置的溶气水释放管24，在溶气水释放管24上均匀开设有若干溶气水出孔，溶气水释放管24的一端为封闭结构，溶气水释放管24的另一端贯穿箱体1与置于箱体1外侧的溶气泵25的出液口连通。

溶气泵25的进水口通过管线与清水区6连通，空气压缩机的出气口通过气管与溶气泵25的进气口连通。

溶气泵25的出液口还通过反冲洗管27与排泥总管22连通，在反冲洗管27上设有反冲洗阀28。

在斜板隔油沉淀区4的斜板20上方和气浮分离区5的顶部设有刮油刮渣机29，在靠近气浮分离区5一侧的第三导流墙15的上部设有开口向上的集泥槽30，集泥槽30的顶端高于第二导流墙14的顶端，且集泥槽30贯穿箱体1与箱体1的外部连通。

在清水区6的上部设有集水槽26，且集水槽26与箱体1的外部连通。

工作过程：

油气田废水首先通过原水进水管19由圆筒状的混合筒体7的底部进入机械混合区2，再由混凝剂加药管16、破乳剂加药管17和絮凝剂加药管18向混合筒体7内分别加入聚合硫酸铁、阴离子型PAM和破乳剂，并通过混合筒体7中心设置的搅拌机8使上述药剂与油气田废水充分混合，实现石油类物质、胶体物质和大分子有机物的脱稳、凝聚，反应2～3min后，从混合筒体7的顶部以淹没出流方式进入到水力絮凝区3，进行混凝、破乳反应，反应时间为15～20min，可使原水中的悬浮物、石油类物质经与药剂反应生成大的絮体颗粒和浮油。水力絮凝区3包括与混合筒体7同轴设置的内环形筒9和外环形筒10，通过设置小孔径隔板11和大孔径隔板12，可使水流形成速度梯度，从而强化絮凝效果。

水经外环形筒10的顶端溢流后，再由第一导流墙13底部与箱体1之间形成的渠道通过，进入斜板隔油沉淀区4，并发生沉降；通过在斜板隔油沉淀区4设置与水平方向的夹角为60°～70°的斜板20，可以增大有效沉淀面积，减小沉淀区截留沉速，强化沉淀效果。沉降污泥则由排泥管21上的进泥孔进入排泥管21内，通过开启自动排泥阀23后，由排泥总管22排出，进而将水力絮凝区3反应生成的大颗粒污泥排出本装置；比重较小的浮油、浮渣则上浮至斜板20上方的水面上；斜板隔油沉淀区4出水SS＜300mg/L，石油类物质＜40mg/L。本实施例中，斜板隔油沉淀区4的液面负荷5.5m³/m²·h，停留时间大于1h。

气浮分离区5底部设有加压溶气水释放管24，溶气水原水采用清水区6的清水，由溶气泵25加压后与空气压缩机送入的空气混合，将空气溶解在水中，后回流至溶气水释放管24，溶气水回流比为40％，溶气压力为0.45Mpa。斜板隔油沉淀区4的产水进入气浮分离区5内停留20min，与加压溶气回流水混合后，通过溶气水中气泡的释放，使斜板隔油沉淀区4内没有经过沉淀去除的微小颗粒和细小油珠上浮至气浮分离区5表面。通过设置的刮油刮渣机29，将浮油及浮渣通过刮油刮渣机29刮至集泥槽30后排出本装置，刮油刮渣机29行进速度为3m/min，可保证气浮分离区5的出水SS＜20mg/L，石油类物质＜10mg/L浊度＜20NTU，色度＜200，满足常规过滤系统的进水要求，经后续进一步处理后即可进行回用。

气浮分离区5与清水区6通过第三导流墙15与箱体1底部之间形成的渠道连通，气浮分离区5的产水进入清水区6后又由集水槽26将本装置最终的预处理产水排出本装置。

排泥总管22还通过反冲洗管27与溶气泵25的出液口相连通，可用于对斜板20底部积泥后的反向清洗。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种油气田废水预处理一体化装置，其特征在于，包括集成在箱体中部的机械混合区和水力絮凝区，所述机械混合区的混合筒体与所述水力絮凝区的外环形筒和内环形筒同轴设置；在所述箱体的长度方向上的所述水力絮凝区两侧的箱体内分别依次集成有斜板隔油沉淀区、气浮分离区以及清水区；

所述机械混合区通过混合筒体与所述水力絮凝区相分隔，所述水力絮凝区通过第一导流墙与所述斜板隔油沉淀区相分隔，所述斜板隔油沉淀区通过第二导流墙与所述气浮分离区相分隔，所述气浮分离区通过第三导流墙与所述清水区相分隔；

且，所述机械混合区的顶部与所述水力絮凝区的顶部连通，所述水力絮凝区的底部与所述斜板隔油沉淀区的底部连通，所述斜板隔油沉淀区的顶部与所述气浮分离区的顶部连通，所述气浮分离区的底部与所述清水区的底部连通。

2.根据权利要求1所述的一种油气田废水预处理一体化装置，其特征在于，在所述混合筒体内设有搅拌机，混凝剂加药管的出药端、破乳剂加药管的出药端以及原水进水管的出水端均贯穿所述箱体和所述混合筒体置于所述搅拌机的叶片下方的所述混合筒体内；絮凝剂加药管的出药端贯穿所述箱体和所述混合筒体置于所述搅拌机的叶片上方的所述混合筒体内。

3.根据权利要求1所述的一种油气田废水预处理一体化装置，其特征在于，在所述混合筒体与所述外环形筒之间设有内环形筒，且所述内环形筒的底端与所述箱体的底部留有间隙，所述外环形筒的底端与所述箱体的底部密封且固定连接；

在所述内环形筒与所述混合筒体之间从上至下设有多层水平设置的环形的小孔径隔板，在所述外环形筒与所述内环形筒之间从上至下设有多层水平设置的环形的大孔径隔板；

在所述小孔径隔板和所述大孔径隔板上均开设有若干通孔，且所述小孔径隔板上的通孔孔径小于所述大孔径隔板上的通孔孔径。

4.根据权利要求1所述的一种油气田废水预处理一体化装置，其特征在于，在所述外环形筒与所述第二导流墙之间设有第一导流墙，在第一导流墙与所述第二导流墙之间设有若干平行排列的斜板，相邻两个斜板之间的垂直间距为80mm～200mm，所述斜板与水平方向的夹角为60°～70°。

5.根据权利要求4所述的一种油气田废水预处理一体化装置，其特征在于，在所述外环形筒与所述第二导流墙之间的箱体底部设有多个水平设置的排泥管，在所述排泥管上均匀开设有若干进泥孔，所述排泥管的一端为封闭结构，所述排泥管的另一端贯穿所述箱体与置于所述箱体外侧的排泥总管连通，在所述排泥总管的出泥端设有排泥阀。

6.根据权利要求5所述的一种油气田废水预处理一体化装置，其特征在于，在所述气浮分离区的箱体底部设有多个水平设置的溶气水释放管，在所述溶气水释放管上均匀开设有若干溶气水出孔，所述溶气水释放管的一端为封闭结构，所述溶气水释放管的另一端贯穿所述箱体与置于所述箱体外侧的溶气泵的出液口连通。

7.根据权利要求6所述的一种油气田废水预处理一体化装置，其特征在于，溶气泵的进水口通过管线与所述清水区连通，空气压缩机的出气口通过气管与所述溶气泵的进气口连通。

8.根据权利要求6所述的一种油气田废水预处理一体化装置，其特征在于，所述溶气泵的出液口还通过反冲洗管与所述排泥总管连通，在所述反冲洗管上设有反冲洗阀。

9.根据权利要求1所述的一种油气田废水预处理一体化装置，其特征在于，在所述斜板隔油沉淀区的斜板上方和所述气浮分离区的顶部设有刮油刮渣机，在靠近所述气浮分离区一侧的所述第三导流墙的上部设有开口向上的集泥槽，所述集泥槽的顶端高于所述第二导流墙的顶端，且所述集泥槽贯穿所述箱体与所述箱体的外部连通。

10.根据权利要求1所述的一种油气田废水预处理一体化装置，其特征在于，在所述清水区的上部设有集水槽，且所述集水槽与所述箱体的外部连通。

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