CN211004954U - 一种处理油气田含油废水的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于废水处理技术领域，具体涉及一种处理油气田含油废水的装置，包括电絮凝反应器、磁加载模块、磁分离模块、磁种回收模块、缓冲水箱、污泥储存箱和活性滤料过滤模块，含油废水依次经过电絮凝反应器形成絮体污水，絮体污水经过磁加载模块形成磁性絮体污水，磁性絮体污水经过磁分离模块处理后形成磁性絮体污泥和脱磁污水，其中磁性絮体污泥经过磁种回收模块打散后磁种回收再利用，絮体和污泥排放到污泥储存箱，脱磁污水经过活性滤料过滤模块处理后的净化水储存到净化水储存罐，从而完成整个流程。本装置不用添加化学药剂、各个模块可通过快速接头连接，现场安装方便，设备占地面积小、处理废水效率高、磁种循环使用，降低处理成本。

Description

一种处理油气田含油废水的装置

技术领域

本实用新型属于废水处理技术领域，具体涉及一种处理油气田采出水、油气田压裂返排液、油气田措施废液等含油废水的装置。

背景技术

目前，我国大部分油气田开采已经进入开采的中期甚至后期，注水采油、压裂、洗井酸化过程中产生的含油废水成分复杂，细菌含量高，此类废水不能直接外排或回注，需要经过处理后达标后再回注底层或回用，目前油田常用的含油污水处理方法主要有气浮法、絮凝沉降法、过滤法、生化法等，气浮法对于废水中的浮油和分散油去除效果明显，但对悬浮物去除效果不好，并且气浮法机械部件多，设备维修量大；絮凝沉降法需要加入大量的絮凝剂、助凝剂等化学药剂，污水处理过程中产生大量含油污泥，是目前油田上遇到的比较棘手的问题；过滤法属于精细处理工艺，过滤器对来水要求较高，过滤器前端通常要设置气浮或絮凝沉降等预处理设施，而且目前油田含油废水处理所用的核桃壳过滤器、纤维球过滤器、石英砂过滤器等都存在滤料更换频繁，耗时耗力的问题；生化法在油田废水处理领域应用较少，主要原因是其微生物菌种很难适应油田废水的复杂水质和低温环境，处理效果很不稳定。

上述方法均在油气田含油污水处理领域有应用，最常见的工艺为“化学药剂絮凝沉降+溶气气浮+两级过滤”，但是该工艺存在以下缺点：第一，絮凝沉降过程中投大量絮凝剂和助凝剂，增加药剂成本，同时絮凝沉降模块会产生大量的含油污泥，增加污泥处理的费用；第二，溶气气浮效果随着溶气泵状态、气压、回流水量变化而变化，效果不稳定；第三，过滤系统所用的滤料一般为核桃壳和多介质，滤料抗油污能力较差，为了保证过滤水质，一般需要在半年左右更换滤料，耗时耗力；第四，处理装置占地面积大，设备繁多。

随着各油气田“精细注水、降本增效”目标的大力推进，现有工艺已很难满足处理要求，因此，研发新型含油污水处理工艺，针对解决现有工艺的弊端，是目前急需解决的问题。

有鉴于此，特提出此装置，从而解决上述问题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供一种处理油气田含油废水的装置，本装置具有不添加絮凝剂等化学药剂、处理成本低、处理效率高、效果稳定、设备占地面积小等优点。

本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：包括电絮凝反应器、磁加载模块、磁分离模块、磁种回收模块、缓冲水箱、污泥储存箱和活性滤料过滤模块，电絮凝反应器上设置有废水入口和絮体污水出口；

磁加载模块设置有絮体污水进口、磁种投入口、磁性絮体污水出口，絮体污水出口与絮体污水进口通过第一连接管连接；

磁分离模块设置有磁性絮体污水进口、脱磁污水出口、磁性絮体污泥出口、磁盘驱动电机和磁性絮体污泥输送电机，磁性絮体污水出口与磁性絮体污水进口通过第二连接管连接，脱磁污水出口通过第三连接管与缓冲水箱的入口端连接，磁盘驱动电机的输出轴上安装有稀土磁盘；

磁种回收模块设置有磁性絮体污泥进口、磁种回收器、磁种投加器和脱磁絮体污泥出口，磁性絮体污泥出口与磁性絮体污泥进口相连，磁种回收器与磁种投加器相连，磁种投加器的出口与磁种投入口相连，用于向磁加载模块内投放磁种，脱磁絮体污泥出口与污泥储存箱相连；

活性滤料过滤模块设置有污水进口、净化水出口和活性滤料过滤器，污水进口与缓冲水箱的出口端连接，净化水出口与净化水储存罐相连，所述活性滤料过滤器内填装活性滤料，用于对脱磁污水进行过滤。

进一步的，所述装置还包括增压泵，增压泵安装在缓冲水箱与活性滤料过滤模块之间、用于增加流入活性滤料过滤模块中污水的水压。

进一步的，磁加载模块还设置有搅拌装置，搅拌装置用于将磁种与絮体充分结合形成带磁性絮体的污水。

进一步的，磁分离模块还设置有刮渣机构。

进一步的，磁种回收模块还设置有絮体污泥分散剪切装置。

进一步的，磁种投加器为输送磁种的软管泵。

进一步的，磁种为Fe₃O₄磁性纳米颗粒。

进一步的，活性滤料材料为硅铝酸。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、本实用新型装置中设置电絮凝反应器，采用铝电极作为阳极，工作过程自产氢氧化铝絮凝剂，与废水中的悬浮固体和胶体物质形成羟基络合物，与传统工艺相比，无需外加絮凝药剂，就可以形成絮体污水，省去药剂成本，同时不会产生药剂的二次污染，节约成本，另外阳极在发生电氧化过程，产生的氧、氯等强氧化性物质，可以对废水进行杀菌、脱色、去除COD等有益效果。

2、本实用新型装置中设置磁加载模块和磁分离模块，磁加载过程是在电絮凝产生的絮体污水中投加磁种，利用一定的搅拌速率使磁种与絮体污水结合，形成带磁性絮体的污水，磁分离过程是将含磁性絮体的污水在流经磁分离模块时，其内部强磁性的稀土磁盘在驱动电机带动下轴向转动，磁性絮体污泥吸附在磁盘上与污水分离，再通过刮渣机构刮除，从而实现含油废水到污水的净化。磁加载分离工艺处理效率高，污水停留时间仅为5～8min就可完成净化过程，另外其设备占地面积小，相同处理量的设备占地面积仅为常规絮凝沉淀装置的1/3。

3、本实用新型装置还设置有磁种回收模块，在磁分离模块中刮渣机构刮除磁性絮体后，通过磁性絮体污泥输送电机将磁性絮体污泥输送到磁种回收模块中，然后通过磁种回收模块中的絮体污泥分散剪切装置打散后，絮体和污泥流入到污泥储存箱，磁种被磁种回收器回收后可循环使用。

4、本实用新型装置还设置有活性滤料过滤模块，其活性滤料过滤器内填装新型活性滤料介质，该活性滤料由硅铝酸材料经过多级化学激活和高温活化工序制造而成，该活性滤料通过一定高度的铺设形成滤床，污水中的污染物被滤床截留、吸附，过滤精度可达到2微米，出水水质稳定达标，该活性滤料特有的表面催化反应，可形成羟基自由基，防止滤料表面细菌衍生，防止滤料板结，反冲洗脱附截留物比其他滤料容易，滤料4～5年不需要更换，与传统的滤料相比，大大减少后期的滤料更换的人力物力费用。

5、本实用新型装置中磁种为特制的Fe₃O₄磁性纳米颗粒，具有分散性能好、磁性强的优点，磁种可回收循环利用，回收率大于98%，装置运行过程中磁种补充量少，降低成本。

6、本实用新型装置中各模块通过快速接头可实现连接，现场安装方便。

附图说明

图1是本实用装置整体结构示意图；

图2是本实用装置工作流程图。

图中：1、电絮凝反应器；2、磁加载模块；3、磁分离模块；4、磁种回收模块；5、缓冲水箱；6、污泥储存箱；7、增压泵；8、性滤料过滤模块； 11、废水入口；12、絮体污水出口；13、第一连接管； 21、絮体污水进口；22、磁种投入口；23、磁性絮体污水出口； 24、第二连接管；31、磁性絮体污水进口；32、脱磁污水出口；33、磁性絮体污泥出口；34、第三连接管；35、磁盘驱动电机；36、磁性絮体污泥输送电机；37、刮渣机构； 41、磁性絮体污泥进口；42、磁种回收器；43、磁种投加器；44、脱磁絮体污泥出口；45、絮体污泥分散剪切装置；51、入口端；52、出口端； 81、污水进口；82、净化水出口；83、活性滤料过滤器；221、磁种；351、稀土磁盘；831、活性滤料。

具体实施方式

为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。

实施例：本实用新型装置参阅图1所示，一种处理油气田含油废水的装置，包括电絮凝反应器1、磁加载模块2、磁分离模块3、磁种回收模块4、缓冲水箱5、污泥储存箱6和活性滤料过滤模块8，所述电絮凝反应器1上设置有废水入口11和絮体污水出口12，其中，电絮凝反应器1采用铝电极作为阳极，工作时自产氢氧化铝絮凝剂，与废水中的悬浮固体和胶体物质形成羟基络合物，另外阳极在发生电氧化时，会产生氧、氯等强氧化性物质，这些氧化性物质能够对废水进行杀菌、脱色、去除COD等有效处理，采用电絮凝反应器无需外加絮凝药剂，就可以形成絮体污水，节约成本，同时避免药剂的二次污染。

具体的，磁加载模块2设置有絮体污水进口21、磁种投入口22、磁性絮体污水出口23，絮体污水出口12与絮体污水进口21通过第一连接管13连接，通过磁种投入口22可向磁加载模块2中添加磁种221，磁种221优选为特制的Fe₃O₄磁性纳米颗粒，其具有分散性能好、磁性强的优点，磁种221与絮体污水结合形成带磁性絮体的污水，为了使结合更佳充分，优选的在磁加载模块2中设置了搅拌装置25，所述搅拌装置25优选的为可控制转速的搅拌器，通过控制搅拌速率使磁种221与絮体污水快速充分结合。

磁分离模块3设置有磁性絮体污水进口31、脱磁污水出口32、磁性絮体污泥出口33、磁盘驱动电机35和磁性絮体污泥输送电机36，磁性絮体污水出口23与磁性絮体污水进口31通过第二连接管24连接，脱磁污水出口32通过第三连接管34与缓冲水箱5的入口端51连接，磁盘驱动电机35的输出轴上安装有稀土磁盘351；当磁加载模块2中形成的带磁性絮体的污水进入到磁分离模块3中时，磁盘驱动电机35驱动稀土磁盘351轴向转动，稀土磁盘351具有超强的磁性，能够快速吸附带磁性絮体的污水中的磁性絮体污泥，将磁性絮体污泥与污水分离，脱磁污水流入到缓冲水箱5中，优选的，在磁分离模块3还设置用于刮除磁性絮体污泥的刮渣机构37，所述刮渣机构37设置在稀土磁盘351外围，当稀土磁盘351吸附的磁性絮体污泥超过一定量时，即通过刮渣机构37刮除，刮除后的磁性絮体污泥通过磁性絮体污泥输送电机36磁种回收模块4中进行处理，从而实现含油废水到污水的净化。

优选的，所述磁加载模块2和磁分离模块3可在同一模块中集成，简化安装。

磁种回收模块4设置有磁性絮体污泥进口41、磁种回收器42、磁种投加器43和脱磁絮体污泥出口44，磁性絮体污泥出口33与磁性絮体污泥进口41相连，磁种回收器42与磁种投加器43相连，磁种投加器43的出口与磁种投入口22相连，用于向磁加载模块2内投放磁种221，磁种投加器43为输送磁种221的软管泵，软管泵能够输送微型固定颗粒，脱磁絮体污泥出口44与污泥储存箱6相连，磁种回收模块4中还设置有絮体污泥分散剪切装置45，所述絮体污泥分散剪切装置45由多个叶片组成，能够将磁性絮体污泥打散，打散后絮体和污泥流入到污泥储存箱6，磁种221通过磁种回收器42可以回收，其回收后通过磁种投加器43可在投入磁加载模块2中，循环使用，回收循环利用率大于98%，装置运行过程中磁种补充量少，降低处理成本。

活性滤料过滤模块8设置有污水进口81、净化水出口82和活性滤料过滤器83，污水进口81与缓冲水箱5的出口端52连接，净化水出口82与净化水储存罐相连，活性滤料过滤器83内填装活性滤料831，用于对脱磁污水进行过滤，其中，活性滤料831优选的采用硅铝酸材料经过多级化学激活和高温活化工序制造而成，该活性滤料过滤精度可达到2微米，且活性滤料特有的表面催化反应，可形成羟基自由基，防止滤料表面细菌衍生，防止滤料板结，反冲洗脱附截留物比其他滤料容易，滤料长时间不需要更换，与传统的滤料相比，大大减少后期的滤料更换的人力物力费用，通过在性滤料过滤器83上方铺设一定高度的该活性滤料，形成滤床，当脱磁污水流入到滤床时，脱磁污水中的污染物被滤床截留、吸附，合格的净化水经底部净化水出口82进入净化水储存罐，实现含油废水的净化处理。

优选的，在活性滤料过滤器顶部均匀设置有若干个布水器，这样脱磁污水能够均匀流入到滤床上，为了提高脱磁污水的净化速度，在缓冲水箱5与活性滤料过滤模块8之间还安装了增加泵7，增压泵7用于增加流入活性滤料过滤模块8中污水的水压，提高净化效率。

本装置结构设计合理，解决了现有含有废水处理存在的弊端，其模块化设计，可通过快速接头实现连接，现场安装方便，另外装置占地面积小，相同处理量的设备占地面积仅为常规絮凝沉淀装置的1/3。

下面结合一个具体应用阐述本装置的工作流程：

以长庆油田某联合站油田含油废水处理为例，原水含油169.82mg/L，悬浮物345mg/L，细菌含量1×103个/mL，COD_cr 1653.2mg/L，处理规模为20m³/h，经本装置理过程如下：

1、含油废水经提升泵提升至电絮凝反应器，电絮凝反应器由四组并联的电絮凝发生单元组成，每个单元处理水量为5m³/h，电絮凝有效反应时间为4min，此过程逐渐形成絮体污水；

2、絮体污水进入与之相连的磁加载模块，磁加载模块中添加Fe₃O₄磁种纳米颗粒，加入量为120mg/L，搅拌转速160r/min，搅拌反应时间5min，在搅拌的作用下，加入的磁种与电絮凝反应器产生的絮体污水结合，形成带磁性絮体的污水，完成磁加载过程；

3、含有磁性絮体的污水进入磁分离模块，稀土磁盘在驱动电机带动下轴向转动，带磁性絮体的污水流经稀土磁盘过程中，磁性絮体污泥吸附在磁盘上，与污水分离，脱磁污水进入缓冲水箱，磁分离过程大约为3min。

4、缓冲水箱出口端连接增压泵，经增压泵增压后脱磁污水进入活性滤料过滤模块，该模块设置有活性滤料过滤器，活性滤料过滤器上方铺设特制活性滤料，形成滤床，活性滤料过滤器顶部均匀设置有若干个布水器，脱磁污水经顶部布水器均匀流经滤床，脱磁污水中的污染物被滤床截留、吸附，合格的净化水出口82进入净化水储存罐。

结果：原水经上述过程处理后，合格净化水经连续取样检测，含油＜4.3mg/L，悬浮物＜6.8mg/L，SRB菌＜10个/mL，COD_cr＜200mg/L，水质稳定达到长庆油田超低渗透油藏回注水推荐指标。

现场应用效果显示，整套装置为撬装结构，分为两个撬座，单撬尺寸为6500mm×2500mm×2600mm（长×宽×高），占地面积＜50㎡，电絮凝反应器产生的絮体密实，后续搅拌过程中不会被搅拌再次打散，磁种补充添加频率为500g/周，活性滤料反冲洗周期为3～4天，每次反洗用时8min，每次反洗用水量15m³，不超过处理水量的2%。

由以上具体应用进一步说明，本装置流程简单、设备占地小、处理效率高、处理效果稳定。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种处理油气田含油废水的装置，其特征在于：包括电絮凝反应器（1）、磁加载模块（2）、磁分离模块（3）、磁种回收模块（4）、缓冲水箱（5）、污泥储存箱（6）和活性滤料过滤模块（8），所述电絮凝反应器（1）上设置有废水入口（11）和絮体污水出口（12）；

所述磁加载模块（2）设置有絮体污水进口（21）、磁种投入口（22）、磁性絮体污水出口（23），所述絮体污水出口（12）与絮体污水进口（21）通过第一连接管（13）连接；

所述磁分离模块（3）设置有磁性絮体污水进口（31）、脱磁污水出口（32）、磁性絮体污泥出口（33）、磁盘驱动电机（35）和磁性絮体污泥输送电机（36），所述磁性絮体污水出口（23）与磁性絮体污水进口（31）通过第二连接管（24）连接，所述脱磁污水出口（32）通过第三连接管（34）与缓冲水箱（5）的入口端（51）连接，所述磁盘驱动电机（35）的输出轴上安装有稀土磁盘（351）；

所述磁种回收模块（4）设置有磁性絮体污泥进口（41）、磁种回收器（42）、磁种投加器（43）和脱磁絮体污泥出口（44），所述磁性絮体污泥出口（33）与磁性絮体污泥进口（41）相连，所述磁种回收器（42）与磁种投加器（43）相连，所述磁种投加器（43）的出口与磁种投入口（22）相连，用于向磁加载模块（2）内投放磁种（221），所述脱磁絮体污泥出口（44）与污泥储存箱（6）相连；

所述活性滤料过滤模块（8）设置有污水进口（81）、净化水出口（82）和活性滤料过滤器（83），所述污水进口（81）与缓冲水箱（5）的出口端（52）连接，所述净化水出口（82）与净化水储存罐相连，所述活性滤料过滤器（83）内填装活性滤料（831），用于对脱磁污水进行过滤。

2.如权利要求1所述的一种处理油气田含油废水的装置，其特征在于：所述装置还包括增压泵（7），所述增压泵（7）安装在缓冲水箱（5）与活性滤料过滤模块（8）之间、用于增加流入活性滤料过滤模块（8）中污水的水压。

3.如权利要求1所述的一种处理油气田含油废水的装置，其特征在于：所述磁加载模块（2）还设置有搅拌装置（25），所述搅拌装置（25）用于将磁种与絮体污水充分结合形成带磁性絮体的污水。

4.如权利要求1所述的一种处理油气田含油废水的装置，其特征在于：所述磁分离模块（3）还设置有刮渣机构（37）。

5.如权利要求1所述的一种处理油气田含油废水的装置，其特征在于：所述磁种回收模块（4）还设置有絮体污泥分散剪切装置（45）。

6.如权利要求1所述的一种处理油气田含油废水的装置，其特征在于：所述磁种投加器（43）为输送磁种（221）的软管泵。

7.如权利要求1所述的一种处理油气田含油废水的装置，其特征在于：所述磁种（221）为Fe₃O₄磁性纳米颗粒。

8.如权利要求1所述的一种处理油气田含油废水的装置，其特征在于：所述活性滤料（831）材料为硅铝酸。

Images