申请日2018.08.02
公开(公告)日2018.11.02
IPC分类号C02F9/10; C02F101/30; C02F103/16
摘要
本发明公开了一种适用于聚合物驱油污水的处理设备及处理方法，包括设备壳体，设备壳体内由隔板隔开形成多个处理区域;多个处理区域依次连通，分别为第一酸碱调节区、氧化/还原反应区、第二酸碱调节区、混凝区、絮凝反应区、斜管沉淀区和上清液贮槽;所述的设备壳体上设置有进水口和出水口，进水口与第一酸碱调节区连接，出水口与上清液贮槽连接。本发明可根据不同废水的水质特性及污染程度，灵活选择氧化/还原处理方式，一机多用，节约能源，降低使用成本，具有适应范围广、处理效率高、可连续运行、占地面积小、高度集成及高度自动化的特点。
权利要求书
1.一种用于聚合物驱油污水的处理设备，其特征在于，包括设备壳体，设备壳体内由隔板隔开，形成多个处理区域;多个处理区域依次连通，分别为第一酸碱调节区(17)、氧化/还原反应区(18)、第二酸碱调节区(34)、混凝区(22)、絮凝反应区(23)、斜管沉淀区(37)和上清液贮槽(26);所述的设备壳体上设置有进水口(1)和出水口(16)，进水口(1)与第一酸碱调节区(17)连接，出水口(16)与上清液贮槽(26)连接;
所述的第一酸碱调节区(17)、氧化/还原反应区(18)、第二酸碱调节区(34)、混凝区(22)、和絮凝反应区(23)的顶部均设置有搅拌装置和加药装置;第一酸碱调节区(17)和第二酸碱调节区(34)的顶部均设置有pH监测仪(6);氧化/还原反应区(18)两侧安装有电加热器(21)，氧化/还原反应区(18)顶部设置有温度计(10)、ORP氧化还原电位计(32)和溶解氧测定仪(33)，氧化/还原反应区(18)底部安装有输气管(19)和曝气头(20);
所述的设备壳体上设置有用于控制每个处理区域连续运行的PLC控制面板(35)。
2.根据权利要求1所述的一种用于聚合物驱油污水的处理设备，其特征在于，所述的加药装置包括药箱、加药泵(4)和第一搅拌电机(5)，药箱设置在设备壳体上，加药泵(4)和第一搅拌电机(5)设置在药箱上，第一搅拌电机(5)连接有桨式搅拌叶(28)，桨式搅拌叶(28)设置在药箱内;药箱的进出口连接有加药管(3);加药泵(4)和第一搅拌电机(5)均与PLC控制面板(35)电连接。
3.根据权利要求1所述的一种用于聚合物驱油污水的处理设备，其特征在于，所述的搅拌装置包括第二搅拌电机(7)和框式搅拌叶(27)，第二搅拌电机(7)和框式搅拌叶(27)连接，第二搅拌电机(7)设置在设备壳体上，框式搅拌叶(27)设置在对应的处理区域内;第二搅拌电机(7)与PLC控制面板(35)电连接。
4.根据权利要求1所述的一种用于聚合物驱油污水的处理设备，其特征在于，所述的设备壳体外设置有曝气鼓风机(29)，曝气头(20)通过曝气管接口(31)与曝气鼓风机(29)连接。
5.根据权利要求1所述的一种用于聚合物驱油污水的处理设备，其特征在于，所述的斜管沉淀区(37)内部由下至上依次设置有污泥区(24)、蜂窝斜管(14)、三角堰板集水槽(15)及清水区(13)，污泥区(24)底部设置有排泥管(25);三角堰板集水槽(15)为并排的多个长方体形集水槽;斜管沉淀区(37)与上清液贮槽(26)通过三角堰板集水槽(15)连通。
6.根据权利要求1所述的一种用于聚合物驱油污水的处理设备，其特征在于，所述的第一酸碱调节区(17)与氧化/还原反应区(18)通过设置在第一隔水板上部的第一过水孔连通，氧化/还原反应区(18)和第二酸碱调节区(34)通过设置在第二隔水板下部的第二过水孔连通，第二酸碱调节区(34)与混凝区(22)通过设置在第三隔水板上部的第三过水孔连通;混凝区(22)与絮凝反应区(23)上部连通，絮凝反应区(23)与斜管沉淀区(37)通过第四隔板底部的进水孔(41)连通。
7.根据权利要求6所述的一种用于聚合物驱油污水的处理设备，其特征在于，所述的混凝区(22)与絮凝反应区(23)之间设置有第一挡板(39)，絮凝反应区(23)与斜管沉淀区(37)之间设置有第二挡板(40)，第一挡板(39)和第二挡板(40)均与设备壳体顶部留有间隙，第二挡板(40)与第四隔板之间留有间隙。
8.根据权利要求1所述的一种用于聚合物驱油污水的处理设备，其特征在于，整个设备壳体固定在可移动的机架底座(30)上。
9.权利要求1至8任意一项所述的用于聚合物驱油污水的处理设备的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
污水从进水口(1)进入第一酸碱调节区(17)，加入酸或碱药剂，根据设定的pH值，控制酸或碱的加药量;
经pH值调节达标后的污水进入氧化/还原反应区(18)，通过氧化还原电位计的实时数据，并结合设定的氧化/还原电位值，控制氧化/还原药剂的添加量，使高分子有机物逐渐断链生成小分子易降解有机物或者对有污水中有毒金属元素进行还原;
反应完成后再进入第二酸碱调节区(34)，加入酸或碱药剂，根据设定的pH值，控制酸或碱的加药量;
经pH值调节达标后的废水进入混凝区(22)，加入混凝剂，搅拌使得废水中胶体颗粒脱稳且互相凝聚，形成矾花;
然后废水进入絮凝反应区(23)，加入助凝剂，经搅拌使得矾花形成絮凝体;
最后废水进入斜管沉淀区(37)，水中的絮凝体及杂质与水在斜管中迅速分离;絮凝体及杂质沉淀在重力作用下下沉并排出;上清液汇入上清液贮槽(26)，最后由出水口(16)排出。
10.根据权利要求9所述的用于聚合物驱油污水的处理设备的处理方法，其特征在于，氧化/还原反应区(18)包括氧化处理步骤和还原处理步骤：
用于氧化处理时：将氧化剂加入氧化/还原反应区(18)，搅拌均匀，开启加热器，或开启曝气鼓风机(29)，向反应区内通入氧气;使高分子有机物逐渐断链生成小分子易降解有机物;ORP氧化还原电位计显示的氧化还原电位值达到预定的值后，控制加药泵(4)停止工作，温度计显示的温度达到预定的值后，控制加热管停止工作，溶解氧测定仪显示的含氧量达到预定的值后，控制曝气鼓风机停止工作;
用于还原处理时：将还原剂加入氧化/还原反应区(18)，搅拌均匀，将废水中需还原的有毒金属元素彻底还原为无毒价态;ORP氧化还原电位计(32)显示的氧化还原电位值达到预定的值后，控制加药泵(4)停止工作。
说明书
一种用于聚合物驱油污水的处理设备及处理方法
技术领域
本发明涉及一种用于聚合物驱油污水的处理设备，具体地，涉及三次采油污水中聚合物的快速降解，更具体地，涉及一种结构紧凑的可移动式的即可双重氧化又可用于还原的一种用于聚合物驱油污水的处理设备及处理方法。
背景技术
聚合物驱油是一种三次采油技术，该技术使用聚合物作为添加剂，增加水的粘度、改善水油流度比，从而提高波及系数，达到提高原油的采收率的目的。近几年的聚合物驱工业化推广应用已使它成为胜利油区有效的提高采收率的三次采油技术之一。但随着聚合物驱在三次采油规模的扩大，油田消耗的淡水量越来越大，与传统工艺相比，聚合物驱采出污水中不仅含有大量油类，还含有大量的聚合物，此类污水粘度较大，粘度的增加会增大水中胶体颗粒的稳定性，也增加了污水中油类的稳定性，使得油水分离难度增大，因此，这类污水的处理难度也比水驱常规污水处理难度大，普遍出现含聚废水堵塞滤料的现象，这大大降低了成套废水处理装置的使用效率。针对此类聚合物驱采出污水，降解聚合物，降低污水粘度，减小油水分离难度是污水处理的关键。
现有的聚合物驱采出污水的处理技术主要为化学沉降、生物絮凝、高级氧化等，这些技术对应存在着污泥量较大，生物填料易堵塞，运行费用较高等缺点，而分散的处理单元也存在占地面积大，投资较大等问题。目前，针对聚合物驱油采出污水的成套设备较少，如中国专利(公开号CN 103848543 B)一种油田化学驱三次采油采出水微生物降解、高级氧化处理装置，主要由微生物单元和高级氧化单元组成，污水通过微生物降解后，在高频高压电场的作用下利用空气中的氧气产生活性气体以完成高级氧化。该设备的优点是反应快速效果佳，缺点是可能易发填料堵塞现象。如中国专利(公开号CN 102020336 A)一种聚结与旋流分离一体化的采油废水处理设备与方法，处理方法是将采油废水泵送至聚结圆筒，分散相小油滴聚结变大，随之进入水力旋流器单体内形成高速旋转的涡流，重相水在底流腔内收集，轻质相油则被迫移向轴心并向顶部流动，从而达到油水分离的效果。该设备主要针对油类，但对聚合物的去除效率未知。中国专利(公开号CN 203593647 U)一种利用化学方法处理油田污水的反应器，该装置通过配药机构通入酸性物质充分降解有机物，使油田含聚污水的COD值降至允许范围内;进一步通过电催化氧化作用产生氧化性极强的羟基自由基及次氯酸，促进聚丙烯酰胺被进一步的降粘断链，分解成小分子的有机物。该反应器的优点是在常温常压下即可实施，处理效果好，缺点是不适用于连续运行的工作要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于聚合物驱油污水的处理设备及处理方法，适用于聚合物驱油污水的处理，可使聚合物驱油污水中的聚合物快速氧化分解，聚合物处理效率达90%以上，从而提高悬浮物、COD及油类的处理效率。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种用于聚合物驱油污水的处理设备，包括设备壳体，设备壳体内由隔板隔开，形成多个处理区域;多个处理区域依次连通，分别为第一酸碱调节区、氧化/还原反应区、第二酸碱调节区、混凝区、絮凝反应区、斜管沉淀区和上清液贮槽;所述的设备壳体上设置有进水口和出水口，进水口与第一酸碱调节区连接，出水口与上清液贮槽连接;
所述的第一酸碱调节区、氧化/还原反应区、第二酸碱调节区、混凝区、和絮凝反应区的顶部均设置有搅拌装置和加药装置;第一酸碱调节区和第二酸碱调节区的顶部均设置有pH监测仪;氧化/还原反应区两侧安装有电加热器，氧化/还原反应区顶部设置有温度计、ORP氧化还原电位计和溶解氧测定仪，氧化/还原反应区底部安装有输气管和曝气头;
所述的设备壳体上设置有用于控制每个处理区域连续运行的PLC控制面板。
作为本发明的进一步改进，所述的加药装置包括药箱、加药泵和第一搅拌电机，药箱设置在设备壳体上，加药泵和第一搅拌电机设置在药箱上，第一搅拌电机连接有桨式搅拌叶，桨式搅拌叶设置在药箱内;药箱的进出口连接有加药管;加药泵和第一搅拌电机均与PLC控制面板电连接。
作为本发明的进一步改进，所述的搅拌装置包括第二搅拌电机和框式搅拌叶，第二搅拌电机和框式搅拌叶连接，第二搅拌电机设置在设备壳体上，框式搅拌叶设置在对应的处理区域内;第二搅拌电机与PLC控制面板电连接。
作为本发明的进一步改进，所述的设备壳体外设置有曝气鼓风机，曝气头通过曝气管接口与曝气鼓风机连接。
作为本发明的进一步改进，所述的斜管沉淀区内部由下至上依次设置有污泥区、蜂窝斜管、三角堰板集水槽及清水区，污泥区底部设置有排泥管;三角堰板集水槽为并排的多个长方体形集水槽;斜管沉淀区与上清液贮槽通过三角堰板集水槽连通。
作为本发明的进一步改进，所述的第一酸碱调节区与氧化/还原反应区通过设置在第一隔水板上部的第一过水孔连通，氧化/还原反应区和第二酸碱调节区通过设置在第二隔水板下部的第二过水孔连通，第二酸碱调节区与混凝区通过设置在第三隔水板上部的第三过水孔连通;混凝区与絮凝反应区上部连通，絮凝反应区与斜管沉淀区通过第四隔板底部的进水孔连通。
所述的混凝区与絮凝反应区之间设置有第一挡板，絮凝反应区与斜管沉淀区之间设置有第二挡板，第一挡板和第一挡板均与设备壳体顶部留有间隙，第二挡板与第四隔板之间留有间隙。
作为本发明的进一步改进，整个设备壳体固定在可移动的机架底座上。
一种采用用于聚合物驱油污水的处理设备的处理方法，包括以下步骤：
污水从进水口进入第一酸碱调节区，加入酸或碱药剂，根据设定的pH值，控制酸或碱的加药量;
经pH值调节达标后的污水进入氧化/还原反应区，通过氧化还原电位计的实时数据，并结合设定的氧化还原电位值，控制氧化/还原药剂的添加量，使高分子有机物逐渐断链生成小分子易降解有机物或者对有污水中毒金属元素进行还原;
反应完成后再进入第二酸碱调节区，加入酸或碱药剂，根据设定的pH值，控制酸或碱的加药量;
经pH值调节达标后的废水进入混凝区，加入混凝剂，搅拌使得废水中胶体颗粒脱稳且互相凝聚，形成矾花;
然后废水进入絮凝反应区，加入助凝剂，经搅拌使得矾花形成絮凝体;
最后废水进入斜管沉淀区，水中的絮凝体及杂质与水在斜管中迅速分离;絮凝体及杂质沉淀在重力作用下下沉并排出;上清液汇入上清液贮槽，最后由出水口排出。
优选地，氧化/还原反应区包括氧化处理步骤和还原处理步骤：
用于氧化处理时：将氧化剂加入氧化/还原反应区，搅拌均匀，开启加热器，或开启曝气鼓风机，向反应区内通入氧气;使高分子有机物逐渐断链生成小分子易降解有机物;ORP氧化还原电位计显示的氧化还原电位值达到预定的值后，控制加药泵停止工作，温度计显示的温度达到预定的值后，控制加热管停止工作，溶解氧测定仪显示的含氧量达到预定的值后，控制曝气鼓风机停止工作;
用于还原处理时：将还原剂加入氧化/还原反应区，搅拌均匀，将废水中需还原的有毒金属元素彻底还原为无毒价态;ORP氧化还原电位计显示的氧化还原电位值达到预定的值后，控制加药泵停止工作。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明处理设备为一体化可移动设备，主要包括酸碱调节区、氧化/还原反应区、絮凝反应区，斜管沉淀区及上清液贮槽。第一酸/碱调节区至氧化/还原反应区采用顶部方形过流孔连通，水流从顶部流入氧化/还原反应区;氧化/还原反应区至第二酸/碱调节区采用底部方形过流孔连通，水流从底部流入第二酸/碱调节区;第二酸/碱调节区至絮凝反应池采用顶部方形过流孔连通，水流从顶部流入絮凝反应池;絮凝反应池至斜管沉淀池采用底部方形过流孔连通，絮凝反应池里设置有两块挡水板，引流污水经混凝后从第一挡板顶部穿过，进入絮凝反应区，再从第二挡板顶部折流入沉淀池，以保证絮凝时间充足;沉淀池与上清液贮槽采用三角堰集水槽连通，上清液贮槽外接出水管。本发明根据各反应段的反应时间，分别设置反应区，可连续运行。设置氧化/还原反应区，用于氧化降解时，将化学药剂氧化与充氧氧化有机结合，加药实现自动化控制，用于金属离子还原时，采用化学药剂还原，自动控制加药。本发明不会发生微生物降解中诸如填料堵塞的现象。
特别地，本发明设备适用范围广，可根据不同废水的水质特性及污染程度，灵活选择氧化/还原处理方式，一机多用，适用于难降解有机物的处理，如聚合物驱油污水的处理，也可用于电镀行业等含金属离子的工业废水处理。不会发生微生物降解中诸如填料堵塞的现象。处理效率高，聚合物处理效率达90%以上，可节约不必要的能源消耗，降低使用成本。本发明集成度高，主体设备与配套设备集成在机架底座上，占地面积小、即方便运输，又可整体移动，简化操作流程。本发明处理方法根据各反应段的反应时间，分别设置反应区，各反应条件及操作要求经过编程实现PLC自动控制，自动化程度高，可连续运行，适用于分阶段间断开启且连续产废水的工企业废水处理。
