申请日2016.06.20
公开(公告)日2016.12.14
IPC分类号C02F9/04
摘要
本发明公开了一种微滤膜油田污水处理装置，包括依次连接的絮凝沉降设备、旋流油水分离器、多级机械过滤装置和金属膜过滤器;其中，多级机械过滤装置包括依次连接的核桃壳过滤器、精细核桃壳过滤器、改性纤维球过滤器和双层滤料过滤器。污水处理方法为：在絮凝沉降设备去除污染物，污水泵入旋流油水分离器进行分离，分离出的水相依次经过核桃壳过滤器、精细核桃壳过滤器、改性纤维球过滤器、双层滤料过滤器和金属膜过滤器的过滤，得到水质达标的水相。本发明设计新颖，运行安全稳定可靠，且效果良好，能实现油田采出水的净化处理，使油田采出水达到回注标准。本发明可以实现气、水联合反洗，保证了反洗效果，可以实现装置的长期使用。
摘要附图
权利要求书
1.一种微滤膜油田污水处理装置，其特征在于，包括依次连接的絮凝沉降设备、旋流油水分离器、多级机械过滤装置和金属膜过滤器;其中，多级机械过滤装置包括依次连接的核桃壳过滤器、精细核桃壳过滤器、改性纤维球过滤器和双层滤料过滤器。
2.根据权利要求1所述的微滤膜油田污水处理装置，其特征在于，所述絮凝沉降设备为HR-5型斜管沉淀净水器，其斜管组件安装在泥渣悬浮层上方，安装倾角为60度。
3.根据权利要求1所述的微滤膜油田污水处理装置，其特征在于，所述旋流油水分离器的封头采用长短轴比值为2的标准椭圆型封头，过滤进出水主管和排气排污主管规格皆为DN50;旋流油水分离器的罐体和管汇内部均采用无溶剂聚氨脂防腐，总干膜厚度200-250μm。
4.根据权利要求1所述的微滤膜油田污水处理装置，其特征在于，所述核桃壳过滤器的选择以使过滤出的水中含油量不高于30ppm为标准，精细核桃壳过滤器的选择以使过滤出的水中含油量不高于15ppm为标准。
5.根据权利要求1所述的微滤膜油田污水处理装置，其特征在于，所述改性纤维球过滤器的过滤介质为聚脂纤维制成的过滤材料。
6.根据权利要求1所述的微滤膜油田污水处理装置，其特征在于，所述双层滤料过滤器上层过滤介质为无烟煤，下层过滤介质为金刚砂;所述无烟煤滤料粒径为1.2-1.6mm，孔隙率<50%，无烟煤滤层高度600mm;所述金刚砂滤料粒径为0.5-0.8mm，金刚砂滤层高度400mm。
7.根据权利要求1所述的微滤膜油田污水处理装置，其特征在于，所述金属膜过滤器采用钛材膜作为过滤介质，所述钛材膜过滤精度为1um，长度500mm，外径60mm，内径20mm。
8.一种使用如权利要求1-7中任一项所述装置进行污水处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在絮凝沉降设备中加入混凝剂，在混凝剂的作用下使油田污水中的悬浮物凝聚成絮凝体，再通过沉降或者过滤去除污染物;
S2、通过一级提升泵将S1得到的污水泵入旋流油水分离器2进行分离，将分离出的水相分通入中间水箱;
S3、当中间水箱内水位到达液位计的设定值时，开启多级机械过滤装置和金属膜过滤器的进水阀和出水阀，通过二次提升泵将中间水箱内的水相泵入多级机械过滤装置，使水相依次经过核桃壳过滤器、精细核桃壳过滤器、改性纤维球过滤器、双层滤料过滤器和金属膜过滤器的过滤，得到水质达标的水相。
9.一种如权利要求1-7中任一项所述装置的反洗方法，其特征在于，所述多级机械过滤装置和金属膜过滤器均可通过气反洗或水反洗的方法进行反洗;
多级机械过滤装置采用气反洗时，关闭多级机械过滤装置中所有水反洗阀门，打开各排油阀，待排油充分后关闭排油阀，启动风机;然后打开多级机械过滤装置中各反洗进气阀和反洗出气阀，并关闭风机旁通阀;再启动风机反洗;
多级机械过滤装置采用水反洗时，关闭所有气反洗阀门，打开多级机械过滤装置中所有反洗进水阀和反洗出水阀，启动反洗泵进行水反洗;
金属膜过滤器采用水反洗时，打开金属膜过滤器排污阀;然后打开进气阀，进气充分后关阀进气阀;再打开反洗进水阀，并在排污阀开启状态下启动反洗泵进行冲洗;冲洗结束后在排污阀开启状态下关闭反洗泵和反洗进水阀;
金属膜过滤器采用气反洗时，打开金属膜过滤器的排油阀，油排充分后关闭排油阀，启动风机吹扫线;然后打开金属膜过滤器的反洗进气阀和反洗出气阀，关闭风机旁通阀;最后启动风机，反洗2分钟。
10.根据权利要求9所述的反洗方法，其特征在于，多级机械过滤装置和金属膜过滤器均已以先水洗再气洗为一轮，反洗两轮。
说明书
一种微滤膜油田污水处理装置和处理方法
技术领域
本发明属于油田污水处理技术领域，具体涉及一种微滤膜油田污水处理装置，还涉及了使用该装置进行污水处理的方法。
背景技术
目前，我国大部分油田进入开采的中后期，油田开发生产过程中产生了大量的采油污水，大部分采油污水经处理后回注油层。油田污水处理后回注油层采油，既可保护环境，又节约了大量的水资源，是经济有效的方法。采油污水不仅含有石油类成分，还含有固体悬浮物、乳化油、细菌以及化学药剂(如破乳剂、絮凝剂、杀菌剂)等多种成分，若注人水质不合格，特别是注水中悬浮物含量、悬浮物颗粒粒径中值、油含量以及各种菌含量超标时，易造成地层堵塞，造成地层伤害，使集输系统与井筒产生腐蚀和结垢，使得注水压力升高。目前，各油田绝大多数采用传统的“老三套”污水回注处理工艺，即以“混凝一沉降一过滤”为基础，再辅以物理、化学及生物处理方法等，这些方法普遍存在一些局限性，如污水经处理后回注不达标或成本高等，并且普遍存在污水处理设备多、流程长的问题。
金属膜由于其机械强度高、膜通量高、热传导性能好，容易密封成构件等优点，在低渗透油层回注水处理中已有一定范围的研究，并且已在部分工程中应用。胜利油田临盘采油厂工艺所张存丽研究表明，钛金属微孔膜过滤器应用于临盘四净站，采用多介质过滤器和钛金属微孔膜过滤器的过滤流程，处理后水质指标达标，悬浮固体含量<2.0mg/L，含油<6mg/L，悬浮固体粒径中值<1.5um。冀东油田高尚堡联合站在原有处理装置基础上增设了金刚砂与金属膜组合3级精细过滤分离工艺，并对其现场适应性和过滤效果进行跟踪监测。监测数据表明：经新工艺处理后的回注水平均悬浮物质量浓度1.39mg/L，平均粒径中值0.79um。但这些金属膜处理油田污水的应用案例均存在金属膜极易被污染，导致膜通量降低，最终不能满足工程需要的问题。经研究表明，影响金属膜膜通量的控制因素是滤饼层阻力，占总阻力的60%以上，并且随着膜面流速的增加，滤饼层阻力降低。由此得出，膜面形成滤饼层是制约金属膜微滤油田采出水过程中渗透通量下降的主要原因。
目前，中国石油化工股份有限公司申请了用于水处理的一体化微孔过滤方法及其装置的专利：涉及一种用于水处理，尤其是低渗透油田注水水质处理、污水处理与回用、高标准用水处理的一体化微孔过滤方法及其装置。该发明的装置是在一个封闭容器中，从进水端到出水端依次封装有活性碳纤维毡过滤层、5微米级聚乙烯过滤板、孔径为0.2-0.4微米的中空纤维膜组件。应用本发明处理后的水质根据不同场合能分别达到国家饮用纯净水标准、低渗透油田注水水质标准和杂用水水质标准，处理量可根据具体需要任意设计组合，申请号：200510080206.0;但是滤饼层的问题没法解决，使用一段时间后膜通量下降。山东海吉雅环保设备有限公司申请了一体化连续流含油污水处理装置的专利：该发明公开一种一体化连续流含油污水处理装置，其特征在于装置由分离罐、滤料再生罐、提升泵、滤料循环泵和连接管汇组成，分离罐为立式圆形罐，罐体内为套筒式结构，套筒内装有滤料和滤芯，采用逆向流反向过滤，并配有分离罐外连续循环涡流搓洗设施，有效防止滤料循环中堵塞管线和卡泵现象的发生，滤芯采用分组轮流气吹解堵再生，确保一体化连续流含油污水处理装置的连续正常运行和处理后水质合格稳定;装置运行安全可靠，效果合格稳定，可广泛应用含油污水的连续流过滤净化处理，还可以用于高含水断块油田产出液的油、泥、水分离，申请号：200810169325.7;但是此方案的处理精度不高。
由以上背景调研可以看出，已有公开专利的技术方案存在膜通量会下降问题，及处理精度不高等一系列的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种微滤膜油田污水处理装置，解决了现有处理装置会产生滤饼层，膜通量下降的问题。
本发明的另一个目的是提供使用上述微滤膜油田污水处理装置进行污水处理的方法，解决了现有处理方法处理精度不高的问题。
本发明所采用的一个技术方案是，一种微滤膜油田污水处理装置，包括依次连接的絮凝沉降设备、旋流油水分离器、多级机械过滤装置和金属膜过滤器;其中，多级机械过滤装置包括依次连接的核桃壳过滤器精细核桃壳过滤器、改性纤维球过滤器和双层滤料过滤器。
进一步地，絮凝沉降设备选用HR-5型斜管沉淀净水器，其斜管组件安装在泥渣悬浮层上方，安装倾角为60度。
进一步地，旋流油水分离器的封头采用长短轴比值为2的标准椭圆型封头，过滤进出水主管和排气排污主管规格皆为DN50;旋流油水分离器的罐体和管汇内部均采用无溶剂聚氨脂防腐，总干膜厚度200-250μm。
进一步地，核桃壳过滤器的选择以使过滤出的水中含油量不高于30ppm为标准，精细核桃壳过滤器的选择以使过滤出的水中含油量不高于15ppm为标准。
进一步地，改性纤维球过滤器的过滤介质为聚脂纤维制成的过滤材料。
进一步地，双层滤料过滤器上层过滤介质为无烟煤，下层过滤介质为金刚砂;所述无烟煤滤料粒径为1.2-1.6mm，孔隙率<50%，无烟煤滤层高度600mm;所述金刚砂滤料粒径为0.5-0.8mm，金刚砂滤层高度400mm。
进一步地，金属膜过滤器采用钛材膜作为过滤介质，所述钛材膜过滤精度为1um，长度500mm，外径60mm，内径20mm。
本发明的另一个技术方案是使用上述装置进行油田污水处理的方法，包括以下步骤：
S1、在絮凝沉降设备中加入混凝剂，在混凝剂的作用下使油田污水中的悬浮物凝聚成絮凝体，再通过沉降或者过滤去除污染物;
S2、通过一级提升泵将S1得到的污水泵入旋流油水分离器进行分离，将分离出的水相分通入中间水箱;
S3、当中间水箱内水位到达液位计的设定值时，开启多级机械过滤装置和金属膜过滤器的进水阀和出水阀，通过二次提升泵将中间水箱内的水相泵入多级机械过滤装置，使水相依次经过核桃壳过滤器、精细核桃壳过滤器、改性纤维球过滤器、双层滤料过滤器和金属膜过滤器的过滤，得到水质达标的水相。
本发明的第三个技术方案是上述装置的反洗方法，本发明的多级机械过滤装置和金属膜过滤器均可通过气反洗或水反洗的方法进行反洗;
多级机械过滤装置采用气反洗时，关闭多级机械过滤装置中所有水反洗阀门，打开各排油阀，待排油充分后关闭排油阀，启动风机;然后打开多级机械过滤装置中各反洗进气阀和反洗出气阀，并关闭风机旁通阀;再启动风机反洗;
多级机械过滤装置采用水反洗时，关闭所有气反洗阀门，打开多级机械过滤装置中所有反洗进水阀和反洗出水阀，启动反洗泵进行水反洗;
金属膜过滤器采用水反洗时，打开金属膜过滤器排污阀;然后打开进气阀，进气充分后关阀进气阀;再打开反洗进水阀，并在排污阀开启状态下启动反洗泵进行冲洗;冲洗结束后在排污阀开启状态下关闭反洗泵和反洗进水阀;
金属膜过滤器采用气反洗时，打开金属膜过滤器的排油阀，油排充分后关闭排油阀，启动风机吹扫线;然后打开金属膜过滤器的反洗进气阀和反洗出气阀，关闭风机旁通阀;最后启动风机，反洗2分钟。
进一步地，多级机械过滤装置和金属膜过滤器均已以先水洗再气洗为一轮，反洗两轮。
本发明的有益效果是，本发明的油水处理装置设计新颖，运行安全稳定可靠，且效果良好，能实现油田采出水的净化处理，使油田采出水达到回注标准。本发明可以实现气、水联合反洗，保证了反洗效果，可以实现装置的长期使用。本发明使用的金属膜微滤技术和切线螺旋进水技术，解决了传统油田采出水处理工艺处理水质不达标，金属膜易污染、无法恢复再生的问题，不会产生滤饼层，不影响膜通量。由上所述，本发明为油田采出水处理提供了一种流程精简、设备紧凑的一体化污水处理方法和装置。
