申请日2014.05.27
公开(公告)日2014.09.10
IPC分类号C02F9/14
摘要
一种三元复合驱油田采油废水深度处理装置。该装置分为气浮处理工艺段(1)、微生物处理工艺段(2)、高级氧化处理工艺段(3)、过滤处理工艺段(4)，气浮处理工艺段(1)配备有收油排油系统(5)，微生物处理工艺段(2)配备有污泥处理系统(6)。该装置每个工艺段均有独立的功能，分别达到不同的出水指标，同时上下工艺段之间既相互配合又相互支撑，经本装置处理后的出水水质可达到油田低?渗?透?油?藏?回?注?水标准要求。
权利要求书
1.一种三元复合驱油田采油废水深度处理装置，其特征在于：该装置分为气浮处理工艺段(1)、微生物处理工艺段(2)、高级氧化处理工艺段(3)、过滤处理工艺段(4)，微生物处理工艺段(2)配备有污泥处理系统(6);
所述的气浮处理工艺段(1)分为接触区(1-1)、分离区(1-2)、出水区(1-3)、收油区(1-4)，接触区(1-1)连接有布水管(1-5) ，布水管(1-5)上安装有粘度在线检测器(1-19)，接触区(1-1)内安装有溶气释放器(1-6)，溶气释放器(1-6)的入口端依次连通有压力调节阀(1-21)及溶气罐(1-12)，溶气罐(1-12)的入口端分别连接溶气水泵(1-13)及空气压缩机(1-14)，溶气水泵(1-13)入口端连接的水管线与出水区(1-3)相通，接触区(1-1)与分离区(1-2)由隔板(1-7)分隔开，隔板(1-7)上端面向分离区(1-2)方向弯折，收油区(1-4)内安装有刮油机(1-10)，刮油机(1-10)由电动机(1-11)驱动，收油区(1-4)内的污油被刮入收油槽(1-9) ，收油槽(1-9)连通有储油箱(1-16)，储油箱(1-16)的出口端连接收油泵(1-17)的入口端，出水区(1-3)内设有出水箱(1-15)，出水箱(1-15)连通有集水管(1-8)，集水管(1-8)的入口端位于接触区(1-1)下部;
所述的微生物处理工艺段(2)包括装置本体(2-1)，装置本体(2-1)分为一～四级破乳除油区和固液分离器(2-12)，固液分离器(2-12)由前部分的澄清段(2-9)和后部分的溶气水发生器组成，每一级破乳除油区内安装有填料箱支架(2-5)，填料箱支架(2-5)内安装有模块化组合填料箱(2-4);每一级破乳除油区内侧壁上部安装有出水堰(2-7)，出水堰(2-7)连通有布水管(2-8)，布水管(2-8)向下延伸并穿过破乳除油区侧壁与下一级破乳除油区相通，装置本体(2-1)内安装有曝气系统(2-2)，曝气系统(2-2)由曝气风机(2-13)、曝气管线、曝气头(2-3)组成，装置本体(2-1)内上部安装有刮油系统，刮油系统由刮油机(2-10)、收油槽(2-11)组成;
所述的高级氧化处理工艺段(3-3)包括空气粗过滤器(3-1)，空气粗过滤器(3-1)通过管线依次连接消音器(3-2)、空气压缩机(3-3)、空气冷干机(3-4)、空气精细过滤器(3-5)、制氧机(3-6)、活性气体发生装置(3-7)、接触氧化罐(3-8)、尾气回收器(3-9)，其中：尾气回收器(3-9)上安装有活性气体在线检测器(3-10)，活性气体发生装置(3-7)连接有循环水冷却系统(3-11)，接触氧化罐(3-8)上安装有COD在线监测器(3-12)，COD在线监测器(3-12)及活性气体发生装置(3-7)分别与PLC控制器(3-13)信号线连接，COD在线监测器(3-12)将来水的COD值转化为电信号传递到PLC控制器(3-13)，PLC控制器(3-13)将COD值与储存的控制曲线进行比对后，来调整活性气体发生装置(3-7)的功率，使之与来水水质相适应;
所述的过滤处理工艺段(4)包含两级过滤，其中一级为砂滤罐(9)，二级为精细过滤器(10)，精细过滤器(10)分为上腔体(4-2)、下腔体(4-4)，上腔体(4-2)上端面采用快开式上封头(4-1)封闭，在上腔体(4-2)、下腔体(4-4)之间安装有隔板(4-3)，在隔板(4-3)上安装多个过滤袋(4-8)，过滤袋(4-8)上开口与上腔体(4-2)相通，滤袋(4-8)采用内骨架(4-9)和外骨架(4-7)固定，内骨架(4-9)和外骨架(4-7)固定在隔板(4-3)上，下腔体(4-4)下部连接有正滤进水口(4-5)、正滤出水口(4-6)，正滤进水口(4-5)向内延伸穿过下腔体(4-4)与上腔体(4-2)相连通，正滤进水口(4-5)与外部的正滤进水阀(4-13)、反洗出水阀(4-14)相接，正滤出水口(4-6)与外部的正滤出水阀(4-12)、反洗进水阀(4-11)相接，反洗进水阀(4-11)连接反洗泵(4-10)，正滤进水阀(4-13)、反洗出水阀(4-14)、正滤出水阀(4-12)、反洗进水阀(4-11)、反洗泵(4-10)分别与控制器信号连接(4-15)。
2.根据权利要求1所述的三元复合驱油田采油废水深度处理装置，其特征在于：污泥处理系统(6)包括污泥浓缩罐(14)，污泥浓缩罐(14)上部连接的出水管线与微生物处理工艺段(2)的进水管相连通，污泥浓缩罐(14)下部出污泥管线与离心脱水机(11)的入口端相连通，离心脱水机(11)的出口端与螺旋输送机(12)的入口端相连通，污泥浓缩罐(14)下部连接的出污泥管线及上部连接的出水管线上分别安装有回收水泵(13)。
3.根据权利要求1所述的一种三元复合驱油田采油废水深度处理装置，其特征在于：本发明中央控制系统采用DCS集散控制系统，各工艺段均有独立的PLC控制器，所有的PLC控制器在完成本工艺段自动控制的同时，均由DCS集散控制系统实现集中显示并全面协调;
各工艺段的自动控制内容包括：
① 气浮处理工艺段(1)是通过粘度在线监测系统，实时监测来水的粘度，PLC控制系统实时采集粘度、在线监测系统粘度信号，并根据来水粘度变化情况，自动调节压力调节阀的开度和溶气水泵的变频控制器，对装置溶气水的压力及流量进行实时调节控制，从而实现气泡粒径大小调节，同时控制回流比;
② 微生物处理工艺段(2)是通过COD在线监测系统和粘度在线检测系统采集来水的相关数据，经过PLC控制器参照数据库中所储存的粘度及COD数据进行比对，确定曝气风机曝气量，PLC控制器按此曝气量通过控制曝气风机的变频控制器，实现对装置本体内曝气量的实时在线自动调节;
③ 高级氧化处理工艺段(3)是通过COD在线监测系统将来水的COD值转化为电信号传递到PLC控制器，PLC控制器将COD值与储存的控制曲线进行比对后，来调整活性气体发生系统(7)的功率，使之与来水水质相适应。
说明书
三元复合驱油田采油废水深度处理装置
技术领域：
本发明是针对三元复合驱采油废水除油、除悬浮物和降低粘度 进行深度处理的装置。涉及一种三元复合驱油田采油废水深度处理 装置。
背景技术：
随着油田的开发不断深入，三次采油技术已成为大庆油田乃至全 国提高原油采收率的主要措施之一。然而，三次采油在提高原油采收 率的同时，带来的是采出水油水分离难度加大，具体表现为：采出水 的粘度增加;采出水中的油珠变小;油水界面水膜强度增大;油珠之 间聚并成大油珠的能力下降;水质复杂化现象加剧;水中含油及悬浮 物的去除难度增加。三元复合驱油田采油废水具有：粘度增加，水中 的油珠变小、油水界面水膜强度增大、油珠之间聚并成大油珠的能力 下降、水质复杂化现象加剧、水中含油及悬浮物的去除难度增加等水 质特性。
三元复合驱油田采油废水中含有大量的聚合物(聚丙烯酰胺)及 表面活性剂，处理难度比水驱采出水大得多，油水分离难度加大。在 来水水质含聚在超过600mg/L的情况下，水中油滴乳化现象严重，若 再含有一定量的表面活性剂，此种污水将处于极其稳定的状况，常规 物理方法很难达到理想效果，同时，存在占地面积大，处理流程长等 问题。
目前聚驱、三元驱开发要求的深度处理水量逐年上升，出现深度 水的水源不足，建设投资逐年增加等突出问题，提出要实现“聚驱采 出水回注聚驱区块、三元驱采出水回注三元驱区块”的建设目标。此 举有利于油田污水地面系统的优化简化，可有效保障目前水驱污水处 理系统的正常运行，降低污水系统不同水质、不同地域相互调配工程 量，缓解油田水驱深度水水源不足问题，简化污水系统产注平衡，避 免污水外排等。
因此，针对常规油田处理工艺进行分析，在水中含有高浓度聚合 物及表活剂的情况下，常规的沉降、过滤已很难达到设计要求，需考 虑使用其他处理工艺对来水进行深度处理。
发明内容：
为了克服背景技术中存在的不足，本发明目的在于提供一种三元 复合驱油田采油废水深度处理装置。本发明主流程依次为气浮处理工 艺段、微生物处理工艺段、高级氧化处理工艺段和过滤处理工艺段。 微生物处理工艺段将污水中的乳化油进行破乳降解，将水中的含油量 降低至50㎎/L以内;污水经过微生物处理工艺段后，由提升泵提升 至高级氧化处理工艺段的接触氧化罐，在接触氧化罐完成接触氧化反 应，将三元污水中的有机污染物断链、降解，使三元污水降低粘度。 粘度降低后再经过过滤处理工艺段进行过滤，去除水中的悬浮物，最 终实现对三元复合驱油田油田采油废水的处理，处理后的出水含油不 高于5㎎/L，悬浮物不大于5㎎/L，粒径中值不大于2μm,出水水质 达到油田低渗透油藏回注水标准或回配标准要求。
本发明所采用的技术方案是：该装置分为气浮处理工艺段、微生 物处理工艺段、高级氧化处理工艺段、过滤处理工艺段，微生物处 理工艺段配备有污泥处理系统;
上述的气浮处理工艺段分为接触区、分离区、出水区、收油 区，接触区连接有布水管，布水管上安装有粘度在线检测器，接触 区内安装有溶气释放器，溶气释放器的入口端依次连通有压力调节 阀及溶气罐，溶气罐的入口端分别连接溶气水泵及空气压缩机，溶 气水泵入口端连接的水管线与出水区相通，接触区与分离区由隔板 分隔开，隔板上端面向分离区方向弯折，收油区内安装有刮油机， 刮油机由电动机驱动，收油区内的污油被刮入收油槽，收油槽连通 有储油箱，储油箱的出口端连接收油泵的入口端，出水区内设有出 水箱，出水箱连通有集水管，集水管的入口端位于接触区下部;
上述的微生物处理工艺段包括装置本体，装置本体分为一～四级 破乳除油区和固液分离器，固液分离器由前部分的澄清段和后部分的 溶气水发生器组成，每一级破乳除油区内安装有填料箱支架，填料箱 支架内安装有模块化组合填料箱;每一级破乳除油区内侧壁上部安装 有出水堰，出水堰连通有布水管，布水管向下延伸并穿过破乳除油区 侧壁与下一级破乳除油区相通，装置本体内安装有曝气系统，曝气系 统由曝气风机、曝气管线、曝气头组成，装置本体内上部安装有刮油 系统，刮油系统由刮油机、收油槽组成;
上述的高级氧化处理工艺段包括空气粗过滤器，空气粗过滤器通 过管线依次连接消音器、空气压缩机、空气冷干机、空气精细过滤 器、制氧机、活性气体发生装置、接触氧化罐、尾气回收器，其中： 尾气回收器上安装有活性气体在线检测器，活性气体发生装置连接有 循环水冷却系统，接触氧化罐上安装有COD在线监测器，COD在线监 测器及活性气体发生装置分别与PLC控制器信号线连接，COD在线监 测器将来水的COD值转化为电信号传递到PLC控制器，PLC控制器将 COD值与储存的控制曲线进行比对后，来调整活性气体发生装置的功 率，使之与来水水质相适应。
上述的过滤处理工艺段包含两级过滤，其中一级为砂滤罐，二 级为精细过滤器，精细过滤器分为上腔体、下腔体，上腔体上端面 采用快开式上封头上安装多个过滤袋，过滤袋上开口与上腔体相 通，滤袋采用内骨架和外骨架固定，内骨架和外骨架固定在隔板 上，下腔体下部连接有正滤进水口、正滤出水口，正滤进水口向内 延伸穿过下腔体与上腔体相连通，正滤进水口与外部的正滤进水 阀、反洗出水阀相接，正滤出水口与外部的正滤出水阀、反洗进水 阀相接，反洗进水阀连接反洗泵，正滤进水阀、反洗出水阀、正滤 出水阀、反洗进水阀、反洗泵分别与控制器信号连接。
上述的污泥处理系统包括污泥浓缩罐，污泥浓缩罐上部连接 的出水管线与微生物处理工艺段的进水管相连通，污泥浓缩罐下部 出污泥管线与离心脱水机的入口端相连通，离心脱水机的出口端 与螺旋输送机的入口端相连通，污泥浓缩罐下部连接的出污泥管 线及上部连接的出水管线上分别安装有回收水泵。
本发明中央控制系统采用DCS集散控制系统，各工艺段均有独立 的PLC控制器，所有的PLC控制器在完成本工艺段自动控制的同时， 均由DCS集散控制系统实现集中显示并全面协调。各工艺段的自动控 制内容包括：①气浮处理工艺段是通过粘度在线监测系统，实时监 测来水的粘度，PLC控制系统实时采集粘度、在线监测系统粘度信号， 并根据来水粘度变化情况，自动调节压力调节阀的开度和溶气水泵的 变频控制器，对装置溶气水的压力及流量进行实时调节控制，从而实 现气泡粒径大小调节，同时控制回流比;②微生物处理工艺段是 通过COD在线监测系统和粘度在线检测系统采集来水的相关数据，经 过PLC控制器参照数据库中所储存的粘度及COD数据进行比对，确定 曝气风机曝气量，PLC控制器按此曝气量通过控制曝气风机的变频控 制器，实现对装置本体内曝气量的实时在线自动调节;③高级氧化 处理工艺段是通过COD在线监测系统将来水的COD值转化为电信号传 递到PLC控制器，PLC控制器将COD值与储存的控制曲线进行比对后， 来调整活性气体发生系统的功率，使之与来水水质相适应。
本发明所采用的有益效果是：本发明主流程依次为气浮处理工艺 段、微生物处理工艺段、高级氧化处理工艺段和过滤处理工艺段。其 中气浮处理工艺段主要用于处理三元复合驱油田采油废水中的分散 油和部分乳化油，利用浮选技术使油水分离，并对分离后的污油进行 回收;微生物处理工艺段主要采用微生物将气浮处理工艺段处理后的 三元复合驱油田采油废水中未被去除的残余乳化油，进行微生物破乳 分离，并对分离后的污油进行回收，未能破乳分离的乳化油进行生物 降解去除;高级氧化处理工艺段主要用于处理微生物处理工艺段处理 后的三元复合驱油田采油废水中有机污染物的深度降解，同时，利用 氧化作用，对三元污水中聚合物进行断链，从而有效降低原水粘度， 使原水粘度接近于正常清水值，大大降低了后续处理工艺的难度;过 滤处理工艺段主要用于对高级氧化后的污水进行过滤，去除残余污油 及悬浮固体，并对出水悬浮固体粒径中值进行有效控制，保证出水水 质达到油田低渗透油藏回注水标准或回配标准要求。