申请日2016.04.14
公开(公告)日2016.08.17
IPC分类号C02F9/08; C02F101/34; C02F103/10
摘要
本发明提供了一种气田含醇废水竖向流一体化密闭处理装置，包括密闭的中空壳体，壳体的底端连接原水进水管和化剂进水管，壳体的顶端连接出水管;壳体的内腔由下至上分为四个区域，分别是氧化曝气接触区、二氧化钛催化区、紫外灯照射区、超滤膜过滤区。通过对二氧化钛催化区、紫外灯照射区和超滤膜过滤区工艺的进行垂直整合，克服了传统工艺占地大，设备多的缺点，实现了能耗的最小化，二氧化钛滤池、紫外斜板沉淀、导流环板的结合，实现了催化剂的回收，有效保证含醇废水处理的效果。与以往传统催化剂氧化剂‑超滤膜工艺相比，本发明解决了传统工艺催化剂流失，设备复杂等问题，同时易于自动化操作，处理效果稳定。
权利要求书
1.一种气田含醇废水竖向流一体化密闭处理装置，包括密闭的中空壳体(25)，其特征在于：壳体(25)的底端开设有2个进水口，其中一个进水口连接原水进水管(1)，另外一个进水口连接氧化剂进水管(2)，壳体(25)的顶端连接出水管(14);
壳体(25)的内腔由下至上分为四个区域，分别是利用气泡搅拌原水和氧化剂组成的混合液的氧化曝气接触区(20)、对混合液进行过滤截留催化的二氧化钛催化区(26)、对混合液进行催化氧化的紫外灯照射区(27)、对混合液进行收集截留的超滤膜过滤区(28)。
2.如权利要求1所述的气田含醇废水竖向流一体化密闭处理装置，其特征在于：所述氧化曝气接触区(20)内设有两个与壳体(25)的底面平行的曝气进气管(29)，两个曝气进气管(29)上分别均匀间隔安装着多个曝气器(6)，其中靠近二氧化钛催化区(26)的曝气进气管(29)上的曝气器(6)均位于二氧化钛催化区(26)内;
两个曝气进气管(29)同一侧的端部均通过曝气器(6)封堵，另外一端均伸出壳体(25)外，两个曝气进气管(29)伸出壳体(25)外的部分均与曝气总进气管(3)连通。
3.如权利要求2所述的气田含醇废水竖向流一体化密闭处理装置，其特征在于：所述二氧化钛催化区(26)是由固定在壳体(25)内壁上的带孔的承托底板(7)、位于承托底板(7)上方的带孔的承托顶板(30)组成，承托底板(7)和承托顶板(30)之间的空腔为二氧化钛滤池(8)，二氧化钛滤池(8)内填充有由填料承载的微米级二氧化钛滤料颗粒(19)。
4.如权利要求3所述的气田含醇废水竖向流一体化密闭处理装置，其特征在于：所述紫外灯照射区(27)包括沉淀斜板(11)、紫外灯板(22)，紫外灯板(22)和沉淀斜板(11)穿插布置，紫外灯板(22)和沉淀斜板(11)的端部固定安装在承托顶板(30)上。
5.如权利要求4所述的气田含醇废水竖向流一体化密闭处理装置，其特征在于：所述超滤膜过滤区(28)是由顶板(31)、底板(32)、两个形状相同且相对设置的导流斜板(16)与壳体(25)的两个相对的内壁组成的纵截面为梯形的腔体，该腔体内置有超滤膜滤芯(13)，出水管(14)穿过壳体(25)、顶板(31)，连接在超滤膜滤芯(13)的顶端;
顶板(31)纵截面长度比底板(32)长，底板(32)纵截面的长度与所有的沉淀斜板(11)、紫外灯板(22)的顶端的总宽度相同;
沿底板(32)的表面设有管道(33)，该管道(33)伸出壳体(25)外与靠近二氧化钛催化区(26)的曝气进气管(29)连通，在管道(33)与底板(32)、其中一个导流斜板(16)的衔接处开设有大阻力出流口(12)，在管道(33)与底板(32)、另外一个导流斜板(16)的衔接处安装有选择开关(10)，大阻力出流口(12)的孔口阻力大于选择开关(10)开启下的孔口阻力。
6.如权利要求1至5任一权利要求所述的气田含醇废水竖向流一体化密闭处理装置，其特征在于：所述壳体(25)的底端还连接有反冲洗进水管(23)，在靠近二氧化钛催化区(26)的曝气进气管(29)上安装有反冲洗电磁阀(4)，反冲洗电磁阀(4)位于管道(33)和曝气总进气管(3)之间;
壳体(25)上连接有排渣管二(34)，排渣管二(34)位于壳体(25)的顶端内壁和超滤膜过滤区(28)的顶板(31)外壁之间，在壳体(25)的外壁上固定有排渣槽(21)，排渣管二(34)伸出壳体(25)外的部分伸入排渣槽(21)，并在排渣槽(21)的底部连通有排渣管一(17)，排渣管二(34)上安装有排渣电磁阀(5);
所述排渣电磁阀(5)、反冲洗电磁阀(4)均与壳体(25)外的控制开关(18)连接。
7.如权利要求6所述的气田含醇废水竖向流一体化密闭处理装置，其特征在于：所述壳体(25)的顶端安装有电动安全阀(15)。
8. 如权利要求2所述的气田含醇废水竖向流一体化密闭处理装置，其特征在于：所述氧化曝气接触区(20)还包括两个形状相同且相对设置的布水导板(9)，布水导板(9)为弧形板，布水导板(9)通过肋板(35)固定在壳体(25)的底部内壁上，且原水进水管(1)、氧化剂进水管(2)均位于两个布水导板(9)之间。
9. 如权利要求4所述的气田含醇废水竖向流一体化密闭处理装置，其特征在于：所述沉淀斜板(11)采用石英玻璃制成。
说明书
一种气田含醇废水竖向流一体化密闭处理装置
技术领域
本发明属于气田采出废水处理技术领域，具体涉及一种气田含醇废水竖向流一体化密闭处理装置。
背景技术
天然气开采过程中，因为在井口压力下形成水合物的温度高于井口天然气流动温度，所以很容易在井口处形成水合物，故常常采用注入抑制剂来防止水合物的形成。向气井注入的水合物抑制剂一般采用甲醇。注入的甲醇蒸发到气相中并有相当部分溶于水相形成含醇水。目前，通常采用甲醇精馏塔从含醇水中回收甲醇，以达到甲醇的循环利用。气田采出水中甲醇含量随季节显著变化，夏季约5% ~ 10%，冬季约20% ~ 25%。当采出水中的甲醇含量较低时，含醇废水即失去了精馏塔回收的价值。所以含醇废水的治理就成为企业开采天然气面临的主要环境问题之一。
目前，含醇废水的处理方法可以分为两大类：生物处理及化学处理。当采用生物处理时，处理设施的基建费用与后续的运行费用很高，受温度影响明显，而且极不稳定。因此，生物处理技术不适用于气田含醇废水的处理。
化学处理是利用臭氧、双氧水及氯系氧化剂等，在Al2O3、SiO2等催化剂作用下将废水中的甲醇氧化为甲醛，并最终氧化成CO2。化学法可根据废水的含醇浓度、水量及时调整氧化剂和催化剂的投加量，优化操作条件，节省处理费用。但传统的化学法存在着催化剂回收率低、处理成本高，而且设备分散，复杂，占地面积大，管线复杂，所以不利于在现场应用。
因此，急需开发一种高效、安全、紧凑的气田含醇废水处理装置，以解决油田企业开采天然气过程中所面临含醇废水排放的环境危害问题。
发明内容
本发明的目的是克服现有油田企业开采天然气过程中所面临含醇废水排放的环境危害问题。
为此，本发明提供了一种气田含醇废水竖向流一体化密闭处理装置，包括密闭的中空壳体，壳体的底端开设有2个进水口，其中一个进水口连接原水进水管，另外一个进水口连接氧化剂进水管，壳体的顶端连接出水管;
壳体的内腔由下至上分为四个区域，分别是利用气泡搅拌原水和氧化剂组成的混合液的氧化曝气接触区、对混合液进行过滤截留催化的二氧化钛催化区、对混合液进行催化氧化的紫外灯照射区、对混合液进行收集截留的超滤膜过滤区。
所述氧化曝气接触区内设有两个与壳体的底面平行的曝气进气管，两个曝气进气管上分别均匀间隔安装着多个曝气器，其中靠近二氧化钛催化区的曝气进气管上的曝气器均位于二氧化钛催化区内;
两个曝气进气管同一侧的端部均通过曝气器封堵，另外一端均伸出壳体外，两个曝气进气管伸出壳体外的部分均与曝气总进气管连通。
所述二氧化钛催化区是由固定在壳体内壁上的带孔的承托底板、位于承托底板上方的带孔的承托顶板组成，承托底板和承托顶板之间的空腔为二氧化钛滤池，二氧化钛滤池内填充有由填料承载的微米级二氧化钛滤料颗粒。
所述紫外灯照射区包括沉淀斜板、紫外灯板，紫外灯板和沉淀斜板穿插布置，紫外灯板和沉淀斜板的端部固定安装在承托顶板上。
所述超滤膜过滤区是由顶板、底板、两个形状相同且相对设置的导流斜板与壳体的两个相对的内壁组成的纵截面为梯形的腔体，该腔体内置有超滤膜滤芯，出水管穿过壳体、顶板，连接在超滤膜滤芯的顶端;
顶板纵截面长度比底板长，底板纵截面的长度与所有的沉淀斜板、紫外灯板的顶端的总宽度相同;
沿底板的表面设有管道，该管道伸出壳体外与靠近二氧化钛催化区的曝气进气管连通，在管道与底板、其中一个导流斜板的衔接处开设有大阻力出流口，在管道与底板、另外一个导流斜板的衔接处安装有选择开关，大阻力出流口的孔口阻力大于选择开关开启下的孔口阻力。
所述壳体的底端还连接有反冲洗进水管，在靠近二氧化钛催化区的曝气进气管上安装有反冲洗电磁阀，反冲洗电磁阀位于管道和曝气总进气管之间;
壳体上连接有排渣管二，排渣管二位于壳体的顶端内壁和超滤膜过滤区的顶板外壁之间，在壳体的外壁上固定有排渣槽，排渣管二伸出壳体外的部分伸入排渣槽，并在排渣槽的底部连通有排渣管一，排渣管二上安装有排渣电磁阀;
所述排渣电磁阀、反冲洗电磁阀均与壳体外的控制开关连接。
所述壳体的顶端安装有电动安全阀。
所述氧化曝气接触区还包括两个形状相同且相对设置的布水导板，布水导板为弧形板，布水导板通过肋板固定在壳体的底部内壁上，且原水进水管、氧化剂进水管均位于两个布水导板之间。
所述沉淀斜板采用石英玻璃制成。
本发明的有益效果：
(1)本发明提供的二氧化钛滤床，在对原水进行过滤截留的同时起到催化作用，处理速度快、效率高，受含醇废水浓度变化影响较小，处理水水质稳定。
(2)本发明采用石英材料的紫外沉淀斜板，在对原水进行催化的同时，可以将上浮的催化剂沉淀并收集回收，催化剂不易流失，处理成本下降。
(3)本发明通过超滤膜工艺和二氧化钛滤池工艺的垂直结合来确保溶液中悬浮催化剂回收至催化区域，合理利用势能，不用单独设回收管线。
(4)本发明通过合理的孔口阻力设置，保证仅在反冲洗阶段溶液通过大阻力出留口，解决了反冲洗水污染顶端滤膜的问题。
综上所述，与以往传统催化剂氧化剂-超滤膜工艺相比，本发明解决了传统工艺催化剂流失，占地面积及设备复杂等问题，同时易于自动化操作，处理效果稳定，在含醇废水处理领域具有重要意义。
