CN209537036U - 一体化原油污水高效精细处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种一体化原油污水高效精细处理装置,包括过滤罐、提升泵、反洗泵、空压机、储气罐、气源分配箱、PLC控制柜、水管线、气洗管线、电线、信号线、气动蝶阀、气洗阀门及三通；所述过滤罐内腔的上部设有布水机构、中部设有AFM活性滤料机构、下部设有集水机构；所述气动蝶阀包括过滤进水阀、过滤出水阀、反洗进水阀及反洗出水阀。本实用新型对于不同水质的污水均能稳定达到精细过滤一级水质标准；采用新型AFM活性滤料，易冲洗，不结垢，使用寿命长；采用气水混合搓洗的反冲洗方式，节水节能显著；整体撬装，适合单体制作；自动控制水平高；具有“短流程”的特殊优势；彻底取代金属膜过滤工艺设备并实现性能的全面超越。

Description

一体化原油污水高效精细处理装置

技术领域

本实用新型涉及污水处理领域，具体涉及一种一体化原油污水高效精细处理装置，适合油田采出水现场处理和精细污水处理。

背景技术

目前，陆上油田大都进入了开采后期，油井产出液的含水率越来越高，将产出液中分离出的污水处理合格后回注地层是油田持续开发的重要措施，回注污水的水质对提高油田的最终采收率具有决定意义。为了保证注水水质长期稳定达标，油田对回注污水处理工艺的改造力度逐步加大，油田高压低渗区块开发注水需一级水质（污水含油量≤5㎎/L，悬浮固体含量≤1.0㎎/L，悬浮物颗粒直径中值≤1.0μm）才能达到注水需求，边缘复杂小断块注水规模小，水质要求高，也需要一级水质污水。

众所周知，油田采出水水质复杂、污水水质特性多变，污染和腐蚀性强，这使得当前油田采出水处理达到一级水质标准，广泛采用金属膜分离工艺技术，金属膜分离工艺技术具有分离、浓缩、和纯化的功能，去除采出水中的悬浮固体和油滴。但要求进水预处理达到B1级标准（污水含油量≤8㎎/L，悬浮固体含量≤3.0㎎/L，悬浮物颗粒直径中值≤2.0μm），出水才达到一级标准。从结构和材料上看，都是很精密的，但只能是在进水较好的情况下，作为拦截少量粒径超标的悬浮固体和少量油滴的功能装置，如果进水预处理指标波动不稳超标，出水指标随之波动超标。膜易结垢造成处理量下降，长时间应用要酸洗；一旦污染堵塞，很难使过滤器性能完全恢复；而要更换滤芯，成本则会很高。

实用新型内容

为克服现有技术的缺陷，本实用新型提供一种一体化原油污水高效精细处理装置，其能够适应水质复杂多变的污水来源，滤料不结垢、易冲洗且使用寿命长、使用成本低。

其技术方案是：包括过滤罐、提升泵、反洗泵、空压机、储气罐、气源分配箱、PLC控制柜、水管线、气洗管线、电线、信号线、气动蝶阀、气洗阀门及三通；所述过滤罐的顶部设有贯穿罐壁内外的排气管及排油管，排气管在罐外设有排气阀，排油管在罐外设有排油阀，过滤罐内腔的上部设有布水机构、中部设有AFM活性滤料机构、下部设有集水机构；所述气动蝶阀包括过滤进水阀、过滤出水阀、反洗进水阀及反洗出水阀；所述三通包括上位三通及下位三通；所述水管线包括过滤水管线、反洗水管线及过渡水管线，过滤水管线包括过滤进水管线及过滤出水管线，反洗水管线包括反洗进水管线及反洗出水管线，过渡水管线包括罐顶过渡水管线及罐底过渡水管线；所述过滤进水管线分别在其上方与下方设有分支，上方分支连接上位三通并在分支管路上安装过滤进水阀，下方分支连接提升泵出水口；所述过滤出水管线在其下方设有分支，下方分支连接下位三通并在分支管路上安装过滤出水阀；所述反洗进水管线在其上方设有分支，上方分支连接下位三通并在分支管路上安装反洗进水阀；所述反洗出水管线在其下方设有分支，下方分支连接上位三通并在分支管路上安装反洗出水阀；所述罐顶过渡水管线的下端连接上位三通，上端从过滤罐顶部进入过滤罐内腔并与布水机构连接；所述罐底过渡水管线的上端连接下位三通，下端从过滤罐底部进入过滤罐内腔并与集水机构连接；所述气洗管线的一端连接空压机出气口，另一端连接罐底过渡水管线，管路上依次串联储气罐、气源分配箱及气洗阀门；所述PLC控制柜通过电线与电源连接，同时也通过信号线分别与提升泵、反洗泵、气动阀门及气洗阀门连接。

上述技术方案可以进一步优化为：

还包括加药机构；所述加药机构包括加药箱、加药泵及药水输送管线，药水输送管线的始端连接加药箱、尾端连接过滤进水管线、管路上安装加药泵。

还包括排污管；所述排污管的一端连接罐底过渡水管线，排污管的管路上设有手动排污阀。

所述布水机构包括布水主管及其6个布水支管，布水主管竖立设置且其上端与罐顶过渡水管线连接，布水支管横向均匀分布在布水主管的周围且向下倾斜。

所述集水机构由集水竖管与集水横管组成的集水主管及其集水支管，集水竖管的下端与罐底过渡水管线连接，集水支管横向对称分布在集水横管的两侧；所述每侧的集水支管均为5个，位于中部的集水支管长度最长，依次向两端排列的集水支管长度渐短。

所述布水支管与集水支管均采用316型不锈钢材质的绕丝筛管。

所述过滤罐设为2台，配套公用的过滤水管线及反洗水管线；所述提升泵设为2台，1用1备。

布设撬装底座，将该装置的各组成部分均固定于撬装底座上。

所述AFM活性滤料机构包括4层，由上至下依次为0级活性滤料层、1级活性滤料层、2级活性滤料层及3级活性滤料层。

所述各活性滤料层所占体积比例分别为：0级活性滤料层占20%，1级活性滤料层占50%，2级活性滤料层占15%，3级活性滤料层占15%。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益技术效果：

1.适合油田生产实际，对于不同水质的污水均能稳定达到精细过滤一级水质标准，确保油田注水质量，注好水、注够水，并实现污水资源的充分利用。

2.采用新型AFM活性滤料，表面遇水后会产生一层亲水憎油型的水膜，在作业过程中油污和悬浮微粒附着于水膜表面，很易冲洗，更不会结垢，使用寿命可达15年之久，节约污水处理费用，有利于环境保护。

3.采用气水混合搓洗的反冲洗方式，比常规反冲洗节约50%以上的反冲洗水耗、节约50%以上的反冲洗能耗，滤料反洗后性能完全恢复。

4.采用模块化、小型化、轻型化的设计思路，根据来水指标与出水指标要求进行量身定制设计，达到最优出水效果，满足油田污水精细处理要求。

5.整体撬装，适合单体制作，具有生产现场组装集成、方便运输、节约占地的优势。

6.采用先进的PLC控制系统与软件编程，实现运行过程的高水平自动控制，并且具有远传功能，生产数据上传到生产指挥中心，可和油田信息化系统相匹配。

7.具有“短流程”的特殊优势，接点少，层级少，设备少，影响因素少，综合效率高，滤速高，压力损失小。

8.投资见效快，效益期长，管理成本低，运行成本省，维护成本小。

9.彻底取代金属膜过滤工艺设备，并实现性能的全面超越，具有良好的推广前景。

附图说明

图1为本实用新型结构布局俯视图；

图2为本实用新型结构布局主视图；

图3为本实用新型结构布局左视图一；

图4为本实用新型结构布局左视图二；

图5为本实用新型布水机构俯视图；

图6为本实用新型布水机构主视图；

图7为本实用新型集水机构俯视图；

图8为本实用新型活性滤料分层设置示意图；

图9为普通滤料与活性滤料在过滤前后状态对比示意图；

图10为1#滤罐控制流程图；

图11为2#滤罐控制流程图；

图12为提升泵启动控制流程图；

图13为提升泵停止控制流程图；

图14为反洗泵启动控制流程图；

图15为反洗泵停止控制流程图；

图16为加药泵启动控制流程图；

图17为加药泵停止控制流程图；

图中：1-提升泵，2-过滤进水管线，3-反洗泵，4-药水输送管线，5-加药泵，6-反洗进水管线，7-气洗阀门，8-罐顶过渡水管线，9-过滤罐，10-排气管，11-排油管，12-撬装底座，13-气源分配箱，14-储气罐，15-气洗管线，16-空压机，17-加药箱，18-反洗进水阀，19-罐底过渡水管线，20-过滤出水阀，21-排污管，22-下位三通，23-上位三通，24-过滤进水阀，25-反洗出水阀，26-反洗出水管线，27-过滤出水管线，28-布水主管，29-布水支管，30-集水竖管，31-集水横管，32-集水支管，33-0级活性滤料层，34-1级活性滤料层，35-2级活性滤料层，36-3级活性滤料层。

具体实施方式

下面结合实施例、原理及附图对本实用新型进行详细说明。

实施例1

参见图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7及图8。一体化原油污水高效精细处理装置,包括过滤罐9、提升泵1、反洗泵3、空压机16、储气罐14、气源分配箱13、PLC控制柜、水管线、气洗管线15、电线、信号线、气动蝶阀、气洗阀门7及三通。过滤罐9的顶部设有贯穿罐壁内外的排气管10及排油管11，排气管10在罐外设有排气阀，排油管在罐外设有排油阀，过滤罐9内腔的上部设有布水机构、中部设有AFM活性滤料机构、下部设有集水机构。布水机构包括布水主管28及其6个布水支管29，布水主管28竖立设置且其上端与罐顶过渡水管线8连接，布水支管29横向均匀分布在布水主管28的周围且向下倾斜。AFM活性滤料机构包括4层，由上至下依次为0级活性滤料层33、1级活性滤料层34、2级活性滤料层35及3级活性滤料层36。集水机构由集水竖管30与集水横管31组成的集水主管及其集水支管32，集水竖管30的下端与罐底过渡水管线19连接，集水支管32横向对称分布在集水横管31的两侧；每侧的集水支管32均为5个，位于中部的集水支管32长度最长，依次向两端排列的集水支管32长度渐短。气动蝶阀包括过滤进水阀24、过滤出水阀20、反洗进水阀18及反洗出水阀25。三通包括上位三通23及下位三通22。水管线包括过滤水管线、反洗水管线及过渡水管线，过滤水管线包括过滤进水管线2及过滤出水管线27，反洗水管线包括反洗进水管线6及反洗出水管线26，过渡水管线包括罐顶过渡水管线8及罐底过渡水管线19。过滤进水管线2分别在其上方与下方设有分支，上方分支连接上位三通23并在分支管路上安装过滤进水阀24，下方分支连接提升泵1出水口。过滤出水管线27在其下方设有分支，下方分支连接下位三通22并在分支管路上安装过滤出水阀20。反洗进水管线6在其上方设有分支，上方分支连接下位三通22并在分支管路上安装反洗进水阀18。反洗出水管线26在其下方设有分支，下方分支连接上位三通23并在分支管路上安装反洗出水阀25。罐顶过渡水管线8的下端连接上位三通23，上端从过滤罐顶部进入过滤罐9内腔并与布水主管28连接。罐底过渡水管线19的上端连接下位三通22，下端从过滤罐9底部进入过滤罐9内腔并与集水竖管30连接。气洗管线15的一端连接空压机16出气口，另一端连接罐底过渡水管线19，管路上依次串联储气罐14、气源分配箱13及气洗阀门7。PLC控制柜通过电线与电源连接，同时也通过信号线分别与提升泵1、反洗泵3、气动阀门及气洗阀门7连接。

实施例2

参见图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7及图8。一体化原油污水高效精细处理装置,包括过滤罐9、提升泵1、反洗泵3、空压机16、储气罐14、气源分配箱13、PLC控制柜、水管线、气洗管线15、电线、信号线、气动蝶阀、气洗阀门7及三通。过滤罐9的顶部设有贯穿罐壁内外的排气管10及排油管11，排气管10在罐外设有排气阀，排油管在罐外设有排油阀，过滤罐9内腔的上部设有布水机构、中部设有AFM活性滤料机构、下部设有集水机构。布水机构包括布水主管28及其6个布水支管29，布水主管28竖立设置且其上端与罐顶过渡水管线8连接，布水支管29横向均匀分布在布水主管28的周围且向下倾斜。AFM活性滤料机构包括4层，由上至下依次为0级活性滤料层33、1级活性滤料层34、2级活性滤料层35及3级活性滤料层36。集水机构由集水竖管30与集水横管31组成的集水主管及其集水支管32，集水竖管30的下端与罐底过渡水管线19连接，集水支管32横向对称分布在集水横管31的两侧；每侧的集水支管32均为5个，位于中部的集水支管32长度最长，依次向两端排列的集水支管32长度渐短。气动蝶阀包括过滤进水阀24、过滤出水阀20、反洗进水阀18及反洗出水阀25。三通包括上位三通23及下位三通22。水管线包括过滤水管线、反洗水管线及过渡水管线，过滤水管线包括过滤进水管线2及过滤出水管线27，反洗水管线包括反洗进水管线6及反洗出水管线26，过渡水管线包括罐顶过渡水管线8及罐底过渡水管线19。过滤进水管线2分别在其上方与下方设有分支，上方分支连接上位三通23并在分支管路上安装过滤进水阀24，下方分支连接提升泵1出水口。过滤出水管线27在其下方设有分支，下方分支连接下位三通22并在分支管路上安装过滤出水阀20。反洗进水管线6在其上方设有分支，上方分支连接下位三通22并在分支管路上安装反洗进水阀18。反洗出水管线26在其下方设有分支，下方分支连接上位三通23并在分支管路上安装反洗出水阀25。罐顶过渡水管线8的下端连接上位三通23，上端从过滤罐顶部进入过滤罐9内腔并与布水主管28连接。罐底过渡水管线19的上端连接下位三通22，下端从过滤罐9底部进入过滤罐9内腔并与集水竖管30连接。气洗管线15的一端连接空压机16出气口，另一端连接罐底过渡水管线19，管路上依次串联储气罐14、气源分配箱13及气洗阀门7。PLC控制柜通过电线与电源连接，同时也通过信号线分别与提升泵1、反洗泵3、气动阀门及气洗阀门7连接。还包括加药机构；加药机构包括加药箱17、加药泵5及药水输送管线4，药水输送管线4的始端连接加药箱17、尾端连接过滤进水管线2、管路上安装加药泵5。

实施例3

参见图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7及图8。一体化原油污水高效精细处理装置,包括过滤罐9、提升泵1、反洗泵3、空压机16、储气罐14、气源分配箱13、PLC控制柜、水管线、气洗管线15、电线、信号线、气动蝶阀、气洗阀门7及三通。过滤罐9的顶部设有贯穿罐壁内外的排气管10及排油管11，排气管10在罐外设有排气阀，排油管在罐外设有排油阀，过滤罐9内腔的上部设有布水机构、中部设有AFM活性滤料机构、下部设有集水机构。布水机构包括布水主管28及其6个布水支管29，布水主管28竖立设置且其上端与罐顶过渡水管线8连接，布水支管29横向均匀分布在布水主管28的周围且向下倾斜。AFM活性滤料机构包括4层，由上至下依次为0级活性滤料层33、1级活性滤料层34、2级活性滤料层35及3级活性滤料层36。集水机构由集水竖管30与集水横管31组成的集水主管及其集水支管32，集水竖管30的下端与罐底过渡水管线19连接，集水支管32横向对称分布在集水横管31的两侧；每侧的集水支管32均为5个，位于中部的集水支管32长度最长，依次向两端排列的集水支管32长度渐短。气动蝶阀包括过滤进水阀24、过滤出水阀20、反洗进水阀18及反洗出水阀25。三通包括上位三通23及下位三通22。水管线包括过滤水管线、反洗水管线及过渡水管线，过滤水管线包括过滤进水管线2及过滤出水管线27，反洗水管线包括反洗进水管线6及反洗出水管线26，过渡水管线包括罐顶过渡水管线8及罐底过渡水管线19。过滤进水管线2分别在其上方与下方设有分支，上方分支连接上位三通23并在分支管路上安装过滤进水阀24，下方分支连接提升泵1出水口。过滤出水管线27在其下方设有分支，下方分支连接下位三通22并在分支管路上安装过滤出水阀20。反洗进水管线6在其上方设有分支，上方分支连接下位三通22并在分支管路上安装反洗进水阀18。反洗出水管线26在其下方设有分支，下方分支连接上位三通23并在分支管路上安装反洗出水阀25。罐顶过渡水管线8的下端连接上位三通23，上端从过滤罐顶部进入过滤罐9内腔并与布水主管28连接。罐底过渡水管线19的上端连接下位三通22，下端从过滤罐9底部进入过滤罐9内腔并与集水竖管30连接。气洗管线15的一端连接空压机16出气口，另一端连接罐底过渡水管线19，管路上依次串联储气罐14、气源分配箱13及气洗阀门7。PLC控制柜通过电线与电源连接，同时也通过信号线分别与提升泵1、反洗泵3、气动阀门及气洗阀门7连接。还包括加药机构；加药机构包括加药箱17、加药泵5及药水输送管线4，药水输送管线4的始端连接加药箱17、尾端连接过滤进水管线2、管路上安装加药泵5。还包括排污管21；排污管21的一端连接罐底过渡水管线19，排污管21的管路上设有手动排污阀。排污管21主要用于装置检修期间排除过滤罐9罐底污物。

实施例4

参见图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7及图8。一体化原油污水高效精细处理装置,包括过滤罐9、提升泵1、反洗泵3、空压机16、储气罐14、气源分配箱13、PLC控制柜、水管线、气洗管线15、电线、信号线、气动蝶阀、气洗阀门7及三通。过滤罐9的顶部设有贯穿罐壁内外的排气管10及排油管11，排气管10在罐外设有排气阀，排油管在罐外设有排油阀，过滤罐9内腔的上部设有布水机构、中部设有AFM活性滤料机构、下部设有集水机构。布水机构包括布水主管28及其6个布水支管29，布水主管28竖立设置且其上端与罐顶过渡水管线8连接，布水支管29横向均匀分布在布水主管28的周围且向下倾斜。AFM活性滤料机构包括4层，由上至下依次为0级活性滤料层33、1级活性滤料层34、2级活性滤料层35及3级活性滤料层36。集水机构由集水竖管30与集水横管31组成的集水主管及其集水支管32，集水竖管30的下端与罐底过渡水管线19连接，集水支管32横向对称分布在集水横管31的两侧；每侧的集水支管32均为5个，位于中部的集水支管32长度最长，依次向两端排列的集水支管32长度渐短。气动蝶阀包括过滤进水阀24、过滤出水阀20、反洗进水阀18及反洗出水阀25。三通包括上位三通23及下位三通22。水管线包括过滤水管线、反洗水管线及过渡水管线，过滤水管线包括过滤进水管线2及过滤出水管线27，反洗水管线包括反洗进水管线6及反洗出水管线26，过渡水管线包括罐顶过渡水管线8及罐底过渡水管线19。过滤进水管线2分别在其上方与下方设有分支，上方分支连接上位三通23并在分支管路上安装过滤进水阀24，下方分支连接提升泵1出水口。过滤出水管线27在其下方设有分支，下方分支连接下位三通22并在分支管路上安装过滤出水阀20。反洗进水管线6在其上方设有分支，上方分支连接下位三通22并在分支管路上安装反洗进水阀18。反洗出水管线26在其下方设有分支，下方分支连接上位三通23并在分支管路上安装反洗出水阀25。罐顶过渡水管线8的下端连接上位三通23，上端从过滤罐顶部进入过滤罐9内腔并与布水主管28连接。罐底过渡水管线19的上端连接下位三通22，下端从过滤罐9底部进入过滤罐9内腔并与集水竖管30连接。气洗管线15的一端连接空压机16出气口，另一端连接罐底过渡水管线19，管路上依次串联储气罐14、气源分配箱13及气洗阀门7。PLC控制柜通过电线与电源连接，同时也通过信号线分别与提升泵1、反洗泵3、气动阀门及气洗阀门7连接。还包括加药机构；加药机构包括加药箱17、加药泵5及药水输送管线4，药水输送管线4的始端连接加药箱17、尾端连接过滤进水管线2、管路上安装加药泵5。还包括排污管21；排污管21的一端连接罐底过渡水管线19，排污管21的管路上设有手动排污阀。排污管21主要用于装置检修期间排除过滤罐9罐底污物。布水支管29与集水支管32均采用316型不锈钢材质的绕丝筛管。

实施例5

参见图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7及图8。一体化原油污水高效精细处理装置,包括过滤罐9、提升泵1、反洗泵3、空压机16、储气罐14、气源分配箱13、PLC控制柜、水管线、气洗管线15、电线、信号线、气动蝶阀、气洗阀门7及三通。过滤罐9的顶部设有贯穿罐壁内外的排气管10及排油管11，排气管10在罐外设有排气阀，排油管在罐外设有排油阀，过滤罐9内腔的上部设有布水机构、中部设有AFM活性滤料机构、下部设有集水机构。布水机构包括布水主管28及其6个布水支管29，布水主管28竖立设置且其上端与罐顶过渡水管线8连接，布水支管29横向均匀分布在布水主管28的周围且向下倾斜。AFM活性滤料机构包括4层，由上至下依次为0级活性滤料层33、1级活性滤料层34、2级活性滤料层35及3级活性滤料层36。集水机构由集水竖管30与集水横管31组成的集水主管及其集水支管32，集水竖管30的下端与罐底过渡水管线19连接，集水支管32横向对称分布在集水横管31的两侧；每侧的集水支管32均为5个，位于中部的集水支管32长度最长，依次向两端排列的集水支管32长度渐短。气动蝶阀包括过滤进水阀24、过滤出水阀20、反洗进水阀18及反洗出水阀25。三通包括上位三通23及下位三通22。水管线包括过滤水管线、反洗水管线及过渡水管线，过滤水管线包括过滤进水管线2及过滤出水管线27，反洗水管线包括反洗进水管线6及反洗出水管线26，过渡水管线包括罐顶过渡水管线8及罐底过渡水管线19。过滤进水管线2分别在其上方与下方设有分支，上方分支连接上位三通23并在分支管路上安装过滤进水阀24，下方分支连接提升泵1出水口。过滤出水管线27在其下方设有分支，下方分支连接下位三通22并在分支管路上安装过滤出水阀20。反洗进水管线6在其上方设有分支，上方分支连接下位三通22并在分支管路上安装反洗进水阀18。反洗出水管线26在其下方设有分支，下方分支连接上位三通23并在分支管路上安装反洗出水阀25。罐顶过渡水管线8的下端连接上位三通23，上端从过滤罐顶部进入过滤罐9内腔并与布水主管28连接。罐底过渡水管线19的上端连接下位三通22，下端从过滤罐9底部进入过滤罐9内腔并与集水竖管30连接。气洗管线15的一端连接空压机16出气口，另一端连接罐底过渡水管线19，管路上依次串联储气罐14、气源分配箱13及气洗阀门7。PLC控制柜通过电线与电源连接，同时也通过信号线分别与提升泵1、反洗泵3、气动阀门及气洗阀门7连接。还包括加药机构；加药机构包括加药箱17、加药泵5及药水输送管线4，药水输送管线4的始端连接加药箱17、尾端连接过滤进水管线2、管路上安装加药泵5。还包括排污管21；排污管21的一端连接罐底过渡水管线19，排污管21的管路上设有手动排污阀。排污管21主要用于装置检修期间排除过滤罐9罐底污物。布水支管29与集水支管32均采用316型不锈钢材质的绕丝筛管。过滤罐9设为2台，配套公用的过滤水管线及反洗水管线；提升泵1设为2台，1用1备。

实施例6

参见图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7及图8。一体化原油污水高效精细处理装置,包括过滤罐9、提升泵1、反洗泵3、空压机16、储气罐14、气源分配箱13、PLC控制柜、水管线、气洗管线15、电线、信号线、气动蝶阀、气洗阀门7及三通。过滤罐9的顶部设有贯穿罐壁内外的排气管10及排油管11，排气管10在罐外设有排气阀，排油管在罐外设有排油阀，过滤罐9内腔的上部设有布水机构、中部设有AFM活性滤料机构、下部设有集水机构。布水机构包括布水主管28及其6个布水支管29，布水主管28竖立设置且其上端与罐顶过渡水管线8连接，布水支管29横向均匀分布在布水主管28的周围且向下倾斜。AFM活性滤料机构包括4层，由上至下依次为0级活性滤料层33、1级活性滤料层34、2级活性滤料层35及3级活性滤料层36。集水机构由集水竖管30与集水横管31组成的集水主管及其集水支管32，集水竖管30的下端与罐底过渡水管线19连接，集水支管32横向对称分布在集水横管31的两侧；每侧的集水支管32均为5个，位于中部的集水支管32长度最长，依次向两端排列的集水支管32长度渐短。气动蝶阀包括过滤进水阀24、过滤出水阀20、反洗进水阀18及反洗出水阀25。三通包括上位三通23及下位三通22。水管线包括过滤水管线、反洗水管线及过渡水管线，过滤水管线包括过滤进水管线2及过滤出水管线27，反洗水管线包括反洗进水管线6及反洗出水管线26，过渡水管线包括罐顶过渡水管线8及罐底过渡水管线19。过滤进水管线2分别在其上方与下方设有分支，上方分支连接上位三通23并在分支管路上安装过滤进水阀24，下方分支连接提升泵1出水口。过滤出水管线27在其下方设有分支，下方分支连接下位三通22并在分支管路上安装过滤出水阀20。反洗进水管线6在其上方设有分支，上方分支连接下位三通22并在分支管路上安装反洗进水阀18。反洗出水管线26在其下方设有分支，下方分支连接上位三通23并在分支管路上安装反洗出水阀25。罐顶过渡水管线8的下端连接上位三通23，上端从过滤罐顶部进入过滤罐9内腔并与布水主管28连接。罐底过渡水管线19的上端连接下位三通22，下端从过滤罐9底部进入过滤罐9内腔并与集水竖管30连接。气洗管线15的一端连接空压机16出气口，另一端连接罐底过渡水管线19，管路上依次串联储气罐14、气源分配箱13及气洗阀门7。PLC控制柜通过电线与电源连接，同时也通过信号线分别与提升泵1、反洗泵3、气动阀门及气洗阀门7连接。还包括加药机构；加药机构包括加药箱17、加药泵5及药水输送管线4，药水输送管线4的始端连接加药箱17、尾端连接过滤进水管线2、管路上安装加药泵5。还包括排污管21；排污管21的一端连接罐底过渡水管线19，排污管21的管路上设有手动排污阀。排污管21主要用于装置检修期间排除过滤罐9罐底污物。布水支管29与集水支管32均采用316型不锈钢材质的绕丝筛管。过滤罐9设为2台，配套公用的过滤水管线及反洗水管线；提升泵1设为2台，1用1备。布设撬装底座12，将该装置的各组成部分均固定于撬装底座12上。

实施例7

参见图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7及图8。一体化原油污水高效精细处理装置,包括过滤罐9、提升泵1、反洗泵3、空压机16、储气罐14、气源分配箱13、PLC控制柜、水管线、气洗管线15、电线、信号线、气动蝶阀、气洗阀门7及三通。过滤罐9的顶部设有贯穿罐壁内外的排气管10及排油管11，排气管10在罐外设有排气阀，排油管在罐外设有排油阀，过滤罐9内腔的上部设有布水机构、中部设有AFM活性滤料机构、下部设有集水机构。布水机构包括布水主管28及其6个布水支管29，布水主管28竖立设置且其上端与罐顶过渡水管线8连接，布水支管29横向均匀分布在布水主管28的周围且向下倾斜。AFM活性滤料机构包括4层，由上至下依次为0级活性滤料层33、1级活性滤料层34、2级活性滤料层35及3级活性滤料层36。集水机构由集水竖管30与集水横管31组成的集水主管及其集水支管32，集水竖管30的下端与罐底过渡水管线19连接，集水支管32横向对称分布在集水横管31的两侧；每侧的集水支管32均为5个，位于中部的集水支管32长度最长，依次向两端排列的集水支管32长度渐短。气动蝶阀包括过滤进水阀24、过滤出水阀20、反洗进水阀18及反洗出水阀25。三通包括上位三通23及下位三通22。水管线包括过滤水管线、反洗水管线及过渡水管线，过滤水管线包括过滤进水管线2及过滤出水管线27，反洗水管线包括反洗进水管线6及反洗出水管线26，过渡水管线包括罐顶过渡水管线8及罐底过渡水管线19。过滤进水管线2分别在其上方与下方设有分支，上方分支连接上位三通23并在分支管路上安装过滤进水阀24，下方分支连接提升泵1出水口。过滤出水管线27在其下方设有分支，下方分支连接下位三通22并在分支管路上安装过滤出水阀20。反洗进水管线6在其上方设有分支，上方分支连接下位三通22并在分支管路上安装反洗进水阀18。反洗出水管线26在其下方设有分支，下方分支连接上位三通23并在分支管路上安装反洗出水阀25。罐顶过渡水管线8的下端连接上位三通23，上端从过滤罐顶部进入过滤罐9内腔并与布水主管28连接。罐底过渡水管线19的上端连接下位三通22，下端从过滤罐9底部进入过滤罐9内腔并与集水竖管30连接。气洗管线15的一端连接空压机16出气口，另一端连接罐底过渡水管线19，管路上依次串联储气罐14、气源分配箱13及气洗阀门7。PLC控制柜通过电线与电源连接，同时也通过信号线分别与提升泵1、反洗泵3、气动阀门及气洗阀门7连接。还包括加药机构；加药机构包括加药箱17、加药泵5及药水输送管线4，药水输送管线4的始端连接加药箱17、尾端连接过滤进水管线2、管路上安装加药泵5。还包括排污管21；排污管21的一端连接罐底过渡水管线19，排污管21的管路上设有手动排污阀。排污管21主要用于装置检修期间排除过滤罐9罐底污物。布水支管29与集水支管32均采用316型不锈钢材质的绕丝筛管。过滤罐9设为2台，配套公用的过滤水管线及反洗水管线；提升泵1设为2台，1用1备。布设撬装底座12，将该装置的各组成部分均固定于撬装底座12上。为实现最佳过滤效果，AFM活性滤料机构之各活性滤料层所占体积比例分别为：0级活性滤料层33占20%，1级活性滤料层34占50%，2级活性滤料层35占15%，3级活性滤料层36占15%。

为便于本领域技术人员更好的理解本实用新型，现结合附图及表格阐述本实用新型的有关基本原理及优良效果如下：

1.关于过滤罐设置

参见图1、图2、图3、图5、图6、图7及图8。罐内，布水机构、AFM活性滤料机构及集水机构呈现上下有序的排列；罐外，排气管、排油管及排污管一应俱全。如此设置的好处是：布水均匀；集水均衡；确保反冲洗无死角；滤料稳定，不乱层，不跑滤料；悬浮物、油滴聚凝空间大、时间长，回收彻底，不干扰滤场；过滤罐底部杜绝死水区滋生细菌。

2.关于反冲洗方式

参见图1、图2、图3、图5、图6、图7及图8。过滤运行一段时间后，滤料层截留和吸附一定量的悬浮固体颗粒、胶体、油渍，致使出水水质下降，进水和出水管道的压力差增大，流量降低，这就需要进行反冲洗，让水流逆向通过滤料层，使滤层膨胀、悬浮，借助水流的剪切力和颗粒的碰撞摩擦力清洗滤料层，使滤层内的污染物脱离滤料并随反洗水排出。通常应用的反冲洗方式是单纯的反洗水冲洗或是先气吹洗再反洗水冲洗，这些反冲洗方式对常规过滤效果很好，但对精细过滤往往达不到预期的反洗效果。为取得突出的反洗成效，本实用新型采用气水混合搓洗方式。将压缩气体引入反洗水管程，切向气水充分搅拌混合，混气反洗水从过滤罐底部进入过滤罐内，混气反洗水中的气泡对滤料中的较小杂质粘附聚集成较大颗粒，较大颗粒随水、气流向上部移动，相当于混气水在过滤罐内对滤料中杂质进行剪切、摩擦碰撞、粘附、聚集、擦洗、冲洗上浮，到顶部后，气从排气口排出，水从出水口排出。反洗结束前，提前2分钟停气。相对于常规反冲洗方式，本实用新型的气水混合搓洗方式，不仅节约50%以上反冲洗水耗，而且节约50%以上反冲洗能耗，滤料反洗后性能完全恢复，效率达到预期目标。

3.关于加药方式

参见图1及图4。一体化原油污水高效精细处理装置正常运行时无需加药，就可生产达标水。为应对上游生产突发异常，当预备进入装置的来水水质波动严重超标而会造成污染过滤罐滤料的风险时，采取加药处理的应急措施。该措施可实现在不更换滤料的前提下，借助气水混合反冲洗流程，结合投加高效滤料清洗剂使滤料快速再生，节约滤料更换成本，减少废弃物量，使一体化原油污水高效精细处理装置在短时间内恢复正常生产运行。

4.关于新型AFM活性滤料

AFM活性滤料是一种具有玻璃结构基质的活化介孔的铝硅酸盐活性材料，属于纳米改性滤料，堆密度约1.25g/cm³ 。具体来说，AFM活性滤料分为四种级别，其基本参数参见表1。

表1 AFM活性滤料级别统计表

滤料型号	粒径（mm）	K80	规格装法	堆密度（g/cm<sup>3</sup>）
					0级	0.25-0.5	1.2	20%	1.28
1级	0.4-1.0	1.2	50%	1.25
					2级	1.0-2.0	1.2	15%	1.23
3级	2.0-4.0	1.3	15%	1.22

AFM活性滤料具有如下4个显著的特点：

（1）吸附性强

普通滤料截留悬浮物的过程，一般必须通过微小颗粒向滤料表面的“输送”以及在滤料表面的“附着“两个阶段才能达到。也就是说悬浮于水中的微粒必须首先被送到滤料颗粒的表面，然后才能被滤料截留。而AFM活性滤料表面带有电荷，在其表面形成了不同的电荷层，当微粒靠近滤料时就可以通过电荷之间的作用力把微粒”吸附”在滤料表面，增大了吸附面积和吸附强度。

(2)使用寿命长

目前，在油田采出水中用于过滤工艺的滤料主要有石英砂、无烟煤、磁铁矿、核桃壳等。据统计，根据滤料污染程度的不同油田污水处理站的过滤用滤料每隔2-3年就要更换，有的甚至一年就要更换，造成了污水处理费用的增加和环境的严重污染。而AFM活性滤料由于其作业过程中，油污和悬浮微粒附着于滤料的覆盖膜表面，并不与滤料本身接触，不仅从根源上杜绝了细菌在滤料上的附着，同时降低了滤料的破碎率，延长了滤料的使用寿命。普通滤料与AFM活性滤料使用前后的状态对比参见图9。

AFM活性滤料的优异性能也可以在实验室的对比实验中得到验证。用25kg含油量为50mg/L的含油污水进行过滤，过滤完成后取上层滤料20克置于烧杯中放入(105±1) ℃的烘箱内烘干4 h。取出放入干燥器中放至室温，量取少量的空白汽油多次冲洗干燥后的油砂，冲洗后的汽油收集在50 mL的比色管中。然后，将油砂倒入装有滤纸的漏斗中,用空白汽油冲洗直至冲洗后滤出的汽油颜色和空白汽油颜色一致。将冲洗后的汽油收于上述50 mL的比色管中，并稀释至刻度。若超过50 mL，则稀释到100 mL。按照SY/T 5329—1994中含油量的测试办法测出含油量为2.5mg/g。然后在同一流速下进行反冲洗，反冲洗10分钟时停止反冲洗，打开滤罐分别取上层滤料20g，然后用空白汽油按照上述办法分别测得三种滤料的含油量为：核桃壳为0.8mg/g，金刚砂为0.5mg/g，纳米改性滤料为0.15mg/g。实验室实验证明AFM活性滤料最佳反冲洗条件为滤料上浮20%至30%，在最佳反冲洗条件下连续反冲洗1000小时时滤料的破损率小于3%。

现场按每天反冲洗10分钟，AFM活性滤料的使用寿命达15年之久。（3）进水水质要求低

进水“双50”污水含油量≤50㎎/L，悬浮固体含量≤50.0㎎/L，出水即可达到一级水标准“污水含油量≤5㎎/L，悬浮固体含量≤1.0㎎/L，悬浮物颗粒直径中值≤1.0μm”。

AFM活性滤料表面遇水后会产生一层亲水憎油型的水膜。AFM活性滤料在其作业过程中，油污和悬浮微粒附着于滤料的覆盖膜表面，不与滤料本身接触，更不会随水流进入滤料内部，造成滤料的污染，从根源上杜绝了细菌在滤料上的附着。在反冲洗时，油污、悬浮微粒在反冲洗水的驱动下很容易脱离滤料吸附经排污口排出滤罐，同时降低了滤料的破碎率，延长了滤料的使用寿命，降低了对环境的污染。

（4）反冲洗节能节水

普通滤料过滤是靠着滤料颗粒与颗粒之间的孔隙度来截留油污与悬浮微粒，让油污与悬浮微粒附着在滤料表面从而实现预期的过滤效果。然而这样就造成了滤料反冲洗时附着物难以脱离滤料的现象。而当新型AFM活性滤料接触水之后，表面会形成一层光滑的覆盖膜，由于其表面带有电荷会把截留的悬浮微粒吸附在这层光滑的覆盖膜上，从而避免了油污和悬浮微粒直接与滤料的接触。这样反冲洗时更容易让油污与悬浮颗粒脱离覆盖膜达到较好的反洗效果。

实验证明新型纳米改性滤料反冲洗时只需5-8分钟，滤料表面油污的去除率达95%以上，而普通滤料反冲洗时间则需要10-20分钟，滤料表面的油污去除率达80%。反冲洗时间的减少大大节约了用电量和用水量，同比节约50%以上反冲洗水耗，同比节约50%以上反冲洗能耗。

5.关于运行过程

参见图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图10、图11、图12、图13、图14、图15、图16及图17。本实用新型采用先进的PLC控制系统与软件编程，实现自动控制，生产数据上传到生产指挥中心。同时，也可根据生产实际情况，用手动控制作为补充手段。

（1）过滤过程

过滤的基本流程是：来水进提升泵→泵出水进过滤罐→过滤罐过滤→过滤罐滤后出水→注水缓冲罐。

设备投入运行时，自动打开过滤进水阀、出水阀（自动打开排油、排气阀，注意正常过滤时排油阀每隔4个小时开启3分钟），污水经过进水阀进入过滤罐，经布水器配水，从上往下通过滤床（AFM活性滤料机构）过滤，水中油污和悬浮微粒被活性滤料吸附拦截在滤床中，过滤水经集水器汇集由出水管路过出水阀流出过滤罐，过滤进、出水阀常开，设备进入过滤工作运行状态。

（2）反冲洗过程

反冲洗的基本流程是：反冲洗罐来水→反冲洗水泵→过滤罐滤料反洗→反洗水排出→污水回收池。

反冲洗是指过滤器在运行一段时间后，其滤料层截留和吸附一定量的悬浮固体颗粒、胶体、油渍，致使正常滤后污水水质变差，进水和出水管道的压力差增大，单台过滤器的流量降低等。

进行反冲洗时，自动停运提升泵，关闭过滤进出水阀门，自动打开反洗进出水阀门，自动启动反冲洗水泵（同时打开气洗阀门），反冲洗混气水经过反洗进水阀门进入过滤罐内，经过集水器配水从下向上经过滤床，对滤料进行反冲洗八分钟（反冲洗结束前两分钟提前关闭气洗阀门）；混气反洗水中的气泡对滤料中的较小杂质粘附聚集成较大颗粒，较大颗粒随水、气流向上部移动，相当于混气水在过滤罐内对滤料中杂质进行剪切、摩擦碰撞、粘附、聚集、擦洗、冲洗上浮，到顶部后，反冲洗水经反洗出水阀门回收到污水回收池，滤料反洗后性能完全恢复如初。

Claims (10)

1.一体化原油污水高效精细处理装置,其特征在于：包括过滤罐、提升泵、反洗泵、空压机、储气罐、气源分配箱、PLC控制柜、水管线、气洗管线、电线、信号线、气动蝶阀、气洗阀门及三通；所述过滤罐的顶部设有贯穿罐壁内外的排气管及排油管，排气管在罐外设有排气阀，排油管在罐外设有排油阀，过滤罐内腔的上部设有布水机构、中部设有AFM活性滤料机构、下部设有集水机构；所述气动蝶阀包括过滤进水阀、过滤出水阀、反洗进水阀及反洗出水阀；所述三通包括上位三通及下位三通；所述水管线包括过滤水管线、反洗水管线及过渡水管线，过滤水管线包括过滤进水管线及过滤出水管线，反洗水管线包括反洗进水管线及反洗出水管线，过渡水管线包括罐顶过渡水管线及罐底过渡水管线；所述过滤进水管线分别在其上方与下方设有分支，上方分支连接上位三通并在分支管路上安装过滤进水阀，下方分支连接提升泵出水口；所述过滤出水管线在其下方设有分支，下方分支连接下位三通并在分支管路上安装过滤出水阀；所述反洗进水管线在其上方设有分支，上方分支连接下位三通并在分支管路上安装反洗进水阀；所述反洗出水管线在其下方设有分支，下方分支连接上位三通并在分支管路上安装反洗出水阀；所述罐顶过渡水管线的下端连接上位三通，上端从过滤罐顶部进入过滤罐内腔并与布水机构连接；所述罐底过渡水管线的上端连接下位三通，下端从过滤罐底部进入过滤罐内腔并与集水机构连接；所述气洗管线的一端连接空压机出气口，另一端连接罐底过渡水管线，管路上依次串联储气罐、气源分配箱及气洗阀门；所述PLC控制柜通过电线与电源连接，同时也通过信号线分别与提升泵、反洗泵、气动阀门及气洗阀门连接。

2.根据权利要求1所述的一体化原油污水高效精细处理装置,其特征在于：还包括加药机构；所述加药机构包括加药箱、加药泵及药水输送管线，药水输送管线的始端连接加药箱、尾端连接过滤进水管线、管路上安装加药泵。

3.根据权利要求2所述的一体化原油污水高效精细处理装置,其特征在于：还包括排污管；所述排污管的一端连接罐底过渡水管线，排污管的管路上设有手动排污阀。

4.根据权利要求1-3任一所述的一体化原油污水高效精细处理装置,其特征在于：所述布水机构包括布水主管及其6个布水支管，布水主管竖立设置且其上端与罐顶过渡水管线连接，布水支管横向均匀分布在布水主管的周围且向下倾斜。

5.根据权利要求4所述的一体化原油污水高效精细处理装置,其特征在于：所述集水机构由集水竖管与集水横管组成的集水主管及其集水支管，集水竖管的下端与罐底过渡水管线连接，集水支管横向对称分布在集水横管的两侧；所述每侧的集水支管均为5个，位于中部的集水支管长度最长，依次向两端排列的集水支管长度渐短。

6.根据权利要求5所述的一体化原油污水高效精细处理装置,其特征在于：所述布水支管与集水支管均采用316型不锈钢材质的绕丝筛管。

7.根据权利要求6所述的一体化原油污水高效精细处理装置,其特征在于：所述过滤罐设为2台，配套公用的过滤水管线及反洗水管线；所述提升泵设为2台，1用1备。

8.根据权利要求7所述的一体化原油污水高效精细处理装置,其特征在于：布设撬装底座，将该装置的各组成部分均固定于撬装底座上。

9.根据权利要求8所述的一体化原油污水高效精细处理装置,其特征在于：所述AFM活性滤料机构包括4层，由上至下依次为0级活性滤料层、1级活性滤料层、2级活性滤料层及3级活性滤料层。

10.根据权利要求9所述的一体化原油污水高效精细处理装置,其特征在于：所述各活性滤料层所占体积比例分别为：0级活性滤料层占20%，1级活性滤料层占50%，2级活性滤料层占15%，3级活性滤料层占15%。