申请日2015.09.16
公开(公告)日2016.03.16
IPC分类号C02F9/08; C02F103/10
权利要求书
1.快速处理含油污水系统，其特征在于，包括依次连接的用于分离含油污水中的泥沙及颗粒物的固液分离处理装置、气浮系统、用于去除固体颗粒及悬浮物的精细固液分离装置、超声破乳系统、用于过滤污水中微小固体颗粒及悬浮物的过滤罐、用于吸油和排油的吸油装置。
2.根据权利要求1所述的快速处理含油污水系统，其特征在于，在所述固液分离处理装置和所述气浮系统之间还设有一加药装置。
3.根据权利要求1所述的快速处理含油污水系统，其特征在于，所述固液分离处理装置采用水力旋流器;
所述精细固液分离装置采用精密旋流装置。
4.根据权利要求1所述的快速处理含油污水系统，其特征在于，所述气浮系统采用涡凹气浮和压力溶气气浮组合形成的组合气浮系统，所述组合气浮系统包括涡凹气浮装置、压力溶气气浮装置，所述涡凹气浮装置的出水口与所述压力溶气气浮装置的进水口连接，所述压力溶气气浮装置的出水口精细固液分离装置的进水口;
所述涡凹气浮装置包括气浮槽、曝气室、溢流板，所述曝气室的外壁上设有用于预破乳的一组超声波换能器，一组超声波换能器的工作方向为朝向出水口方向;
所述溢流板在所述气浮槽内倾斜设置，所述溢流板上设有另一组超声波换能器，另一组超声波换能器的工作方向为斜下方方向。
5.根据权利要求1所述的快速处理含油污水系统，其特征在于，所述超声破乳系统包括破乳罐体，所述破乳罐体的一侧下部设有进水口，另一侧上部设有出水口，所述破乳罐体的顶部设有超声波发生器，所述超声波发生器连接超声波换能器，所述超声波换能器深入到所述破乳罐体内部;
所述超声波换能器采用柱形结构的超声波换能器，超声波换能器的工作方向为沿圆周向外的方向。
6.根据权利要求1所述的快速处理含油污水系统，其特征在于，所述过滤罐包括过滤罐体，所述过滤罐体上设有过滤污水进口、过滤排水口和过滤排油口，所述过滤罐体内设有过滤材料，所述过滤污水进口和所述过滤排水口位于所述过滤材料下方，所述过滤排油口位于所述过滤材料上方;
所述过滤罐体上设有反冲洗口，所述反冲洗口设置在所述过滤材料上方;
所述过滤罐体内设有一用于支撑所述过滤材料的下过滤支撑隔板、位于所述下过滤支撑隔板上方的上过滤支撑隔板，所述下过滤支撑隔板位于所述过滤污水进口上方，所述上过滤支撑隔板位于所述反冲洗口和所述过滤排油口下方，所述下过滤支撑隔板和所述上过滤支撑隔板之间设有所述过滤材料;
所述下过滤支撑隔板和所述上过滤支撑隔板均采用穿孔板;
所述过滤材料采用耐油性聚酯改性材料，所述过滤材料采用不同孔径材料的三层结构组成，三层结构的所述过滤材料从下往上的孔径依次为从大到小。
7.根据权利要求6所述的快速处理含油污水系统，其特征在于，所述吸油装置包括吸油罐体，所述吸油罐体上设有吸油污水进口、吸油排水口和吸油排油口，所述吸油罐体内设有吸油材料，所述吸油污水进口位于所述吸油材料上方，所述吸油排水口和所述吸油排油口位于所述吸油材料下方;所述吸油污水进口通过排油管道连接所述过滤罐的过滤排油口;
所述吸油材料采用亲油疏水性的聚丙烯改性材料。
8.根据权利要求7所述的快速处理含油污水系统，其特征在于，还包括脱油机械系统，所述脱油机械系统采用旋转脱油式脱油装置，所述脱油装置包括一中空的桶体，所述桶体内设有所述吸油材料，所述桶体的侧壁上沿圆周均匀设有至少两排通孔，所述桶体的上方呈敞开式，所述桶体的下方连接一驱动电机;所述吸油污水进口通过连接管联通所述桶体上方，所述吸油排水口和所述吸油排油口设置在所述桶体下方的吸油罐体上;
所述连接管采用一“L”字形的连接管，所述连接管的一端连接所述吸油污水进口，所述连接管的另一端连接一喇叭状的导流管，所述导流管的出口设有一均流板，所述均流板位于所述桶体上方，所述连接管、所述导流管和所述均流板形成一均布系统。
9.根据权利要求7所述的快速处理含油污水系统，其特征在于，还包括脱油机械系统，所述脱油机械系统采用压力脱油式脱油装置，所述脱油装置包括用于支撑所述吸油材料的脱油支撑隔板，所述脱油支撑隔板采用穿孔板，所述脱油支撑隔板上设有所述吸油材料，所述吸油材料上方设有压力脱油机构，所述压力脱油机构包括一位于所述吸油材料上方的压板、与所述压板连接的升降轴、与所述升降轴连接的动力机构;
所述吸油污水进口位于所述吸油材料上方的吸油罐体上，所述吸油排水口和所述吸油排油口设置在所述脱油支撑隔板下方的吸油罐体上;
位于所述吸油罐体内的所述升降轴上设有托板;
还包括一设置在所述吸油罐体内的布水机构，所述布水机构包括一位于所述压板下方的布水板，所述布水板采用穿孔板，所述布水板上固接有导向杆，所述导向杆上设有被托板，所述导向杆穿过所述压板后，所述被托板位于所述托板上方;
当所述升降轴位于最高位时，所述布水板位于所述吸油污水进口和所述吸油材料之间;
所述压板采用穿孔板，所述压板上的压板通孔与所述布水板上的布水板通孔孔径相同，且错位设置，压板与布水板合在一起时，压板通孔不与布水板通孔联通，压板和布水板一起形成一没布通孔的实板。
10.根据权利要求1至9中任意一项所述的快速处理含油污水系统，其特征在于，还包括一控制系统，所述固液分离处理装置、所述气浮系统、所述精细固液分离装置、所述超声破乳系统、所述过滤罐和所述吸油装置的控制端均连接所述控制系统。
说明书
快速处理含油污水系统
技术领域
本实用新型涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种污水处理系统。
背景技术
由于地质结构和长期开采的原因，现在我国的几个主要大油田均采用三元复合驱采技术，这项技术的最大特点就是需要大量的水，同时也就产生大量的污水，我国现阶段每生产一吨原油，大约产生5.8吨污水，而这些污水中近80-90%必须严格处理后回注到地下。按着2012年我国的石油产量2.05亿吨计算，全年大约产生11.89亿吨污水，非常惊人。
油田污水主要包括原油脱出水、钻井污水及站内其它类型的含油污水。而原油是油田污水含有的主要污染物，其含油量一般为1000mg/L左右，少部分油田污水中含油量高达3000～5000mg/L，污水含油的存在形式主要为悬浮状、分散状、乳化状和溶解状四种形态，污水中的油主要是以油珠的方式存在于水中。在污水中含油的四种形态中，悬浮状和分散状占含油量的85%～90%，而乳化状和溶解状占含油量的10%～15%，如果以平均油田污水含油量1200mg/L计算，全国一年生产原油2.05亿吨，产生11.89亿吨油田污水，这些污水中含油量高达142.68万吨。
如果能够采用新的科学技术，将这些油田污水中的含油成份提取出来，那么每年将为国家增加100万吨左右的石油产量。
现有的油田污水处理，工艺流程一般采用三级处理方法：常见的一级处理有重力分离、浮选分离，主要除去浮油及油湿固体，二级处理有过滤、粗粒化、化学处理等，主要是破乳和去除分散油，三级深度处理有超滤、活性碳吸附、生化处理等主要是去除溶解油。从常规的油田污水处理工艺流程看，第二级和第三级主要去除分散油和溶解油，其超滤和活性碳吸附及生化处理对环境产生新的污染。同时为了大量处理油田污水，常规工艺需要大规模的土建和大量的资金，且处理的经济性价比较低，虽然现在国内外也采用新型的膜过滤技术，但高价格、使用寿命短、不能提取油成份等问题，都使得该技术难以大规模推广应用。
实用新型内容
本实用新型的目的在于，提供一种快速处理含油污水系统，以解决上述技术问题。
本实用新型所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
快速处理含油污水系统，包括依次连接的用于分离含油污水中的泥沙及颗粒物的固液分离处理装置、气浮系统、用于去除固体颗粒及悬浮物的精细固液分离装置、超声破乳系统、用于过滤污水中微小固体颗粒及悬浮物的过滤罐、用于吸油和排油的吸油装置。
本实用新型工艺过程如下：含油污水首先进入前置的固液分离处理装置，将含油污水中的泥沙及颗粒物分离;分离后的含油污水进入气浮系统，用于降低污水中的COD、BOD、色度和出水的悬浮物，同时也具有一定的破乳功能;然后进入精细固液分离装置，进一步去除污水液体中的固体颗粒及较大的悬浮物;通过精细固液分离装置后的污水进入超声破乳系统，在此工序里，污水中所含有的水包油和油包水乳化液更强烈的破乳;过滤罐主要过滤污水中的微小固体颗粒和悬浮物。吸油装置在饱和吸油后自动排油。
本实用新型通过上述几道工艺的有效结合，可实现快速过滤、快速吸油、快速排油过程，实现多次重复使用。本实用新型为物理处理法，无毒无二次污染，与现在的产品比较，结构简单、处理成本低、速度快、占地面积小，可以根据要求，使用多级串联方法，达到最低的水中含油率。无需进行PH值调节，只需3.0≤PH≤11.0均可使用，适合于大流量含油污水的快速处理，特别适合于油田、港口、钢铁厂、炼化厂等行业。
在所述固液分离处理装置和所述气浮系统之间还设有一加药装置。本实用新型可以根据实际水质来增设有加药装置后，起到凝聚作用。
所述固液分离处理装置优选采用水力旋流器，也可以采用依次串联的至少两个水力旋流器。
所述气浮系统采用涡凹气浮和压力溶气气浮组合形成的组合气浮系统，所述组合气浮系统包括涡凹气浮装置、压力溶气气浮装置，所述涡凹气浮装置的出水口与所述压力溶气气浮装置的进水口连接，所述压力溶气气浮装置的出水口精细固液分离装置的进水口;
所述涡凹气浮装置包括气浮槽、曝气室、溢流板，所述曝气室的外壁上设有用于预破乳的一组超声波换能器，一组超声波换能器的工作方向为朝向出水口方向;
所述溢流板在所述气浮槽内倾斜设置，所述溢流板上设有另一组超声波换能器，另一组超声波换能器的工作方向为斜下方方向。本实用新型采用组合气浮系统作用于油水分离工序中，特别是在涡凹气浮装置中增设有两组超声波换能器后，能大大降低污水中COD、BOD、色度和出色的含油率及悬浮物，同时还具有一定的破乳功能。
所述精细固液分离装置优选采用精密旋流装置。
所述超声破乳系统包括破乳罐体，所述破乳罐体的一侧下部设有进水口，另一侧上部设有出水口，所述破乳罐体的顶部设有超声波发生器，所述超声波发生器连接超声波换能器，所述超声波换能器深入到所述破乳罐体内部;
所述超声波换能器采用柱形结构的超声波换能器，超声波换能器的工作方向为沿圆周向外的方向。本实用新型的超声破乳系统中的超声波换能器采用柱形结构，而不是传统设计中，好几个超声波换能器从下往上套设在连接杆上的设计，一体柱形设计的换能器，工作效率高，含油污水能更强烈地破乳。
所述过滤罐包括过滤罐体，所述过滤罐体上设有过滤污水进口、过滤排水口和过滤排油口，所述过滤罐体内设有过滤材料，所述过滤污水进口和所述过滤排水口位于所述过滤材料下方，所述过滤排油口位于所述过滤材料上方;
所述过滤罐体上设有反冲洗口，所述反冲洗口设置在所述过滤材料上方。
本实用新型的过滤罐工作过程如下：含油污水由过滤污水进口进入过滤罐体，进入过滤材料，并由过滤排油口流出，进入后续的吸油装置。本实用新型的过滤污水进口设置在过滤材料下方，而反冲洗口设置在过滤材料上方，不仅可以很好的实现过滤目的，还可以实现过滤罐体的冲洗，其冲洗过程如下：首先关闭过滤污水进口和过滤排油口，打开过滤排水口和反冲洗口，让反冲洗水通过反冲洗口进入过滤罐体，对过滤罐体内的过滤材料进行反冲洗，反冲洗后的水由过滤排水口排出即可。
所述过滤罐体内设有一用于支撑所述过滤材料的下过滤支撑隔板、位于所述下过滤支撑隔板上方的上过滤支撑隔板，所述下过滤支撑隔板位于所述过滤污水进口上方，所述上过滤支撑隔板位于所述反冲洗口和所述过滤排油口下方，所述下过滤支撑隔板和所述上过滤支撑隔板之间设有所述过滤材料;
所述下过滤支撑隔板和所述上过滤支撑隔板均采用穿孔板。
所述下过滤支撑隔板和所述上过滤支撑隔板沿周边可拆卸的固定在所述过滤罐体内壁上。
所述过滤罐体的顶部设有一排气口。以便排出气体，保持过滤罐体内的压力。
所述过滤材料采用耐油性聚酯改性材料，所述过滤材料采用不同孔径材料的三层结构组成，三层结构的所述过滤材料从下往上的孔径依次为从大到小。本实用新型的过滤材料主要用途是过滤悬浮物等，和通过前期过滤后的漏网的颗粒物。本实用新型采用耐油性材料，使用低温加工工艺，爆孔生产方式制成，尤其采用三层不同孔径大小的结构组成的过滤材料，解决了以往的过滤材料易堵塞问题。
所述吸油装置包括吸油罐体，所述吸油罐体上设有吸油污水进口、吸油排水口和吸油排油口，所述吸油罐体内设有吸油材料，所述吸油污水进口位于所述吸油材料上方，所述吸油排水口和所述吸油排油口位于所述吸油材料下方;所述吸油污水进口通过排油管道连接所述过滤罐的过滤排油口。含油污水通过排油管道进入吸油装置，进而进入吸油材料内，水中的油被吸油材料吸收，而水通过吸油材料流下来，经下方的吸油排水口排出。当吸油材料吸满油后，可通过脱油机械系统脱油，脱出的油通过吸油排油口排出。
所述吸油材料优选采用亲油疏水性的聚丙烯改性材料。只需含油水流过该材料，既可吸油，实现快速吸油、快速脱油、可多次重复使用的优点，且为无毒无味，残料可以环保无害处理分解。
当吸油材料吸满油后，可以通过现有技术中方式实现脱油工序，优选采用本实用新型的脱油机械系统，实现高效快速脱油：
1)所述脱油机械系统可以采用旋转脱油式脱油装置，所述脱油装置包括一中空的桶体，所述桶体内设有所述吸油材料，所述桶体的侧壁上沿圆周均匀设有至少两排通孔，所述桶体的上方呈敞开式，所述桶体的下方连接一驱动电机;所述吸油污水进口通过连接管联通所述桶体上方，所述吸油排水口和所述吸油排油口设置在所述桶体下方的吸油罐体上。
本实用新型工作时，密封吸油排油口，打开吸油排水口和吸油污水进口。含油污水从吸油污水进口进入，经过连接管进入脱油装置的桶体内，驱动电机驱动桶体以N=150转/分-250转/分正转，此时，含油污水进入桶体后，流经其内的吸油材料，污水中的油被吸油材料所吸收，而未被吸收的水，在微离心力的作用下由桶体四周侧壁上的通孔流出，进入吸油罐体内，再由吸油排水口排出。当吸油材料吸满油后，密封吸油排水口，打开吸油排油口，驱动电机以N=2000转/分-2500转/分反转，使吸油材料中所吸收的油在强离心力的作用下由桶体周边侧壁上的通孔流入吸油罐体内，再由吸油排油口排出。
本实用新型利用正反转和微离心力、强离心力的不同特点，将油和水从脱油装置内分离出来，不需要刻意使用热水和温水进行溶解，冷水和冰水同样可以进行处理。且在使用过程中，不会产生有害物质，对工作区域和操作人员无影响，可安全地进行作业。另外，本实用新型提取油成分处理迅速、便利、经济，不会对处理水源产生新的危害，更不会对周围环境产生新的污染。本实用新型尤其是采用物理方法来进行提取油成分，因此避免了原来油田污水工艺流程中需要添加化学药剂进行去油的工作，减少了化学药剂的使用，就避免了二次污染的产生。因此对于减少环境污染，弱化温室效应改善生态环境具有十分重大的意义。
所述连接管采用一“L”字形的连接管，所述连接管的一端连接所述吸油污水进口，所述连接管的另一端连接一喇叭状的导流管，所述导流管的出口设有一均流板，所述均流板位于所述桶体上方，所述连接管、所述导流管和所述均流板形成一均布系统。均布系统的设置，可以很好的将吸油污水进口流入的含油污水均匀流入桶体内的吸油材料中，实现吸油材料层充分吸收油的目的。
所述驱动电机设置在吸油罐体下方，所述驱动电机的驱动轴通过联轴节深入到所述吸油罐体内，与所述桶体底部固接。
所述驱动电机的驱动轴与所述吸油罐体连接处采用密封装置密封。以便防止污水或油从连接处流出。
所述驱动电机通过一变频调速器连接一控制模块。以便实现更好的转速控制。
2)所述脱油机械系统可以采用压力脱油式脱油装置，所述脱油装置包括用于支撑所述吸油材料的脱油支撑隔板，所述脱油支撑隔板采用穿孔板，所述脱油支撑隔板上设有所述吸油材料，所述吸油材料上方设有压力脱油机构，所述压力脱油机构包括一位于所述吸油材料上方的压板、与所述压板连接的升降轴、与所述升降轴连接的动力机构;
所述吸油污水进口位于所述吸油材料上方的吸油罐体上，所述吸油排水口和所述吸油排油口设置在所述脱油支撑隔板下方的吸油罐体上。
本实用新型工作时，密封吸油排油口，打开吸油排水口和吸油污水进口。动力机构驱动升降轴位于最高位。含油污水从吸油污水进口进入吸油材料，污水中的油被吸油材料所吸收，而未被吸收的水在重力作用下经底部脱油支撑隔板上的隔板通孔流出，由吸油排水口排出。吸油材料吸满油后，密封吸油排水口，打开吸油排油口，在动力机构的作用下，压力脱油机构的升降轴向下运动，带动压板向下运动时，挤压吸油材料进行脱油，脱出的油经底部的脱油支撑隔板上的隔板通孔流出，再由吸油排油口排出。
本实用新型从吸油到压力出油两个部分，将油和水分离出来，不需要刻意使用热水和温水进行溶解，冷水和冰水同样可以进行处理。且在使用过程中，不会产生有害物质，对工作区域和操作人员无影响，可安全地进行作业。另外，本实用新型提取油成分处理迅速、便利、经济，不会对处理水源产生新的危害，更不会对周围环境产生新的污染。本实用新型尤其是采用物理方法来进行提取油成分，因此避免了原来油田污水工艺流程中需要添加化学药剂进行去油的工作，减少了化学药剂的使用，就避免了二次污染的产生。因此对于减少环境污染，弱化温室效应改善生态环境具有十分重大的意义。
位于所述吸油罐体内的所述升降轴上设有托板;
还包括一设置在所述吸油罐体内的布水机构，所述布水机构包括一位于所述压板下方的布水板，所述布水板采用穿孔板，所述布水板上固接有导向杆，所述导向杆上设有被托板，所述导向杆穿过所述压板后，所述被拖板位于所述托板上方;
当所述升降轴位于最高位时，所述布水板位于所述吸油污水进口和所述吸油材料之间;
所述压板采用穿孔板，所述压板上的压板通孔与所述布水板上的布水板通孔孔径相同，且错位设置，以便压板与布水板合在一起时，压板通孔不与布水板通孔联通，压板和布水板一起形成一没布通孔的实板。本实用新型设置布水机构后，含油污水从吸油污水进口进入后，首先从布水机构均匀布水后，流入吸油材料，这样能进一步保证吸油材料快速、均匀吸油。另外，布水机构和压力脱油机构的巧妙组合，又保证了最佳的挤压脱油工作。
优选所述升降轴上对称的设有两个托板，所述布水板上固接有两个导向杆，每个导向杆上均设有一个被托板，所述导向杆穿过所述压板后，每个所述被拖板位于对应的一个所述托板上方。
所述动力机构可以采用液压缸、气动机构或电动机构中的一种，所述动力机构位于所述吸油罐体上方，所述动力机构的伸出轴穿过所述吸油罐体后与所述升降轴连接。
所述动力机构的伸出轴与所述吸油罐体的连接处采用密封装置密封。以便防止污水或油从连接处流出。
本实用新型采用过滤装置和上述两种不同方式的脱油装置随机组合，可以很好地处理由三元复合驱采出水(含聚污水)中的悬浮物和量率，当含聚污水原水含油量100mg/L左右，悬浮固体为50mg/L，处理后的出水为7.2mg/L(含油)和悬浮固体9.5mg/L。
所述过滤罐体、所述吸油罐体的上部均采用一可拆卸的顶盖，所述顶盖均连接一顶盖快开机构。以便均能打开过滤罐体、吸油罐体的顶盖，快速方便的更换过滤罐体内的过滤材料、吸油罐体内的吸油材料，实现本实用新型的反复利用及循环操作。
还包括一控制系统，所述固液分离处理装置、所述气浮系统、所述精细固液分离装置、所述超声破乳系统、所述过滤罐和所述吸油装置的控制端均连接所述控制系统，通过控制系统的控制实现自动化处理含油污水的能力。
有益效果：由于采用上述技术方案，本实用新型与传统的油田处理污水设备相比，采用物理方法来进行提取油成分，减少了化学药剂的使用，避免了二次污染的产生。且本实用新型提取油成分处理迅速、便利、经济，不会对处理水源产生新的危害，更不会对周围环境产生新的污染。
