申请日2013.04.22
公开(公告)日2014.10.22
IPC分类号C02F1/16
摘要
本发明公开了一种含油污水的处理装置及其处理方法，其包括污水池(5)、回收器(6)、净水池(7)以及防垢蒸发器(2);所述污水池(5)用于承装待处理的含油污水;所述回收器(6)与所述污水池(5)连通，用于预热污水和冷凝净水;所述净水池(7)与所述回收器(6)的净水排放口(11)连接，用于承载净化后的净水;所述防垢蒸发器(2)与所述回收器(6)流体和液体连通，用于加热蒸发污水并收集浓缩污水并排出;本发明能处理含油污水并产生可作为生产生活用水的净水。
权利要求书
1.一种含油污水的处理装置，其特征在于：
所述装置包括污水池(5)、回收器(6)、净水池(7)以及防垢蒸发器(2);
所述污水池(5)用于承装待处理的含油污水;所述回收器(6)与所述污 水池(5)连通，用于预热污水和冷凝净水;所述净水池(7)与所述回收器(6) 的净水排放口(11)连接，用于承载净化后的净水;所述防垢蒸发器(2)与所 述回收器(6)流体和液体连通，用于加热蒸发污水并收集浓缩污水并排出;
所述回收器(6)内包括一组冷凝回收管(9)，污水从所述污水池(5)进 入所述冷凝回收管(9)中;
所述防垢蒸发器(2)内包括一组蒸发管(3)，所述防垢蒸发器(2)与所 述回收器(6)底部流体连通;经过预加热后的污水进入防垢蒸发器(2)底部 后不断进入蒸发管(3)内;
所述防垢蒸发器(2)包括废烟气进口(1)和废烟气出口(10);所述防垢 蒸发器(2)与所述回收器(6)顶部气体连通;废烟气从所述防垢蒸发器(2) 下端进入，与所述污水进行热交换后，从所述废烟气出口(10)排出;所述污 水经热交换后蒸发气汇集在所述防垢蒸发器(2)顶部，并通过管道进入所述回 收器(6)内，用于预加热待处理污水并将冷凝水收集排出。
2.根据权利要求1所述的一种含油污水的处理装置，其特征在于：
所述冷凝回收管(9)的入口位于所述回收器(6)的下部并与所述污水池 (5)相连接，所述冷凝回收管(9)的出口位于所述回收器(6)的下部且在所 述冷凝回收管(9)入口的相对侧;所述冷凝回收管(9)的出口与所述防垢蒸 发器(2)的下部相连接;
所述蒸发管(3)底部为入口，其顶部为出口，所述废烟气出口(10)设在 在所述防垢蒸发器(2)的上部且所述废烟气出口(10)的顶部不高于所述蒸发 管(3)出口;所述废烟气为高温废烟气;
所述防垢蒸发器(2)的下部在该废烟气出口(10)的相对侧开有废烟气进 口(1)，所述废烟气进口(1)的底部不低于所述蒸发管(3)入口;所述防垢 蒸发器(2)壳体顶部通过连接管与所述回收器(6)壳体顶部相连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种含油污水的处理装置，其特征在于：
在所述防垢蒸发器(2)壳体底部开有排放阀(4)，用于排放浓缩污水;
在所述回收器(6)壳体底部开有净水排放口(11)，其与所述净水池(7) 相连接。
4.根据权利要求1或2所述的一种含油污水的处理装置，其特征在于：
所述防垢蒸发器(2)内的蒸发管(3)内充满惰性粒子。
5.根据权利要求1或2所述的一种含油污水的处理装置，其特征在于：
所述污水池(5)和所述冷凝回收管(9)的入口之间接有提升泵(8)。
6.根据权利要求1或2所述一种含油污水的处理装置，其特征在于：
所述冷凝回收管(9)为盘管，待处理污水在冷凝回收管内的流速为0.5-3m/s;
所述蒸发管(3)的管间距范围为20mm;蒸发管(3)的直径为50mm。
7.一种采用如权利要求1至6任一项所述的含油污水处理装置的处理含油污 水的方法，其特征在于
所述处理含油污水的方法为利用高温废烟气对待处理污水进行预加热和蒸 发，冷凝工艺;
待处理污水进入所述回收器(6)的冷凝回收管(9)内，通过高温蒸气的 预加热从回收器(6)底部的端口排入所述防垢蒸发器(2)的底部;随着污水 逐步进入防垢蒸发器(2)内，污水进入蒸发管(3)内;所述高温废烟气从所 述防垢蒸发器(2)底部入口进入在防垢蒸发器(2)的壳程内流动并与蒸发管 (3)内的污水进行热交换后，从废烟气出口(10)排出;在所述蒸发管(3) 内的污水加热形成的蒸汽汇集到所述防垢蒸发器(2)的顶端，并通过管道进入 所述回收器(6)内对新进入的待处理污水进行预加热，同时热交换后蒸汽冷凝 形成净水，从净水排放口(11)排出;在所述防垢蒸发器(2)内浓缩污水汇集 到防垢蒸发器(2)底端，并通过排放阀(4)排出。
8.根据权利要求7所述的一种处理含油污水的方法，其特征在于：所述处理污 水的方法包括以下步骤：
1)由锅炉或者天然气发电机运行排放的废烟气由废烟气进口(1)进入防 垢蒸发器(2);
2)含油污水进入污水池(5)继而流入冷凝回收管(9)，并通过所述回收 器(6)内的水蒸气将其预热后通过所述回收器(6)下部的所述冷凝回收管(9) 的出口流出回收器(6)，在所述防垢蒸发器(2)的下部进入并汇集后进入蒸发 管(3)中;
3)污水在所述蒸发管(3)内通过管外所述防垢蒸发器(2)内的废烟气加 热，所述污水中的水分蒸发成水蒸气，通过该防垢蒸发器(2)的顶部的管道进 入回收器(6)，对所述冷凝回收管(9)内的污水进行预热，所述防垢蒸发器(2) 内经换热的废烟气通过所述防垢蒸发器(2)上部的废烟气出口(10)排入大气;
4)在所述回收器(6)内的水蒸气与所述冷凝回收管(9)内的污水换热后， 温度降低冷凝成净水通过所述回收器(6)底部的净水排放口(11)流入净水池 (7);
5)所述防垢蒸发器(2)底部收集浓缩污水，其通过该防垢蒸发器(2)底 部的排放阀(4)排出。
9.根据权利要求8所述的一种处理含油污水的方法，其特征在于：
含油污水进入污水池(5)之后，在池中加入pH调节剂调整污水pH值，分 离出碳酸钙、碳酸镁、硫酸盐，除去碳酸钙、碳酸镁、硫酸盐的污水继而流入 冷凝回收管(9)。
10.根据权利要求4或5所述的一种处理含油污水的方法，其特征在于：
污水在所述蒸发管(3)内经过与管外废烟气的热交换沸腾的同时，并使蒸 发管(3)内充满的惰性粒子翻腾以强化所述防垢蒸发器(2)内的传热。
说明书
一种含油污水的处理装置及其处理方法
技术领域
本发明涉及油田含油污水处理以及其他企业污水处理装置及其处理方法， 特别是在边远和沙漠干旱缺水地区的含油污水处理装置及其处理方法，具体而 言，本发明涉及一种利用废烟气处理含油污水的装置及其处理方法。
背景技术
油田生产过程产生的大量多余含油污水含有大量油、悬浮固体、COD、盐 等对环境有害物质，排入环境将会对环境造成严重的污染。通常的处理工艺技 术有以下几种：
一是生化处理工艺技术
利用如生物膜、活性污泥等生化处理工艺将污水处理达到国家外排污水水 质标准后排入环境。生化处理后外排对污水水质和当地水体环境有较严格的限 制。
二是回灌处理工艺技术
根据含油污水性质复杂的特点将污水处理达到回灌地层吸水标准后，寻找 合适的地层打回灌井将污水回灌到地层中。该项技术简单实用，是目前各油田 处理多余含油污水的主要方法。缺点是如果没有可利用的回灌井和注水系统将 耗费较大的投资，平均回灌投资为：750元/m3，同时具有较高的运行成本，仅 运行电费成本就达4-5元/m3。
三其它污水处理技术
主要是净化、软化、冰冻等技术，存在运行成本过高，受气候地理条件限 制大等问题。
由于油田污水大多是高含盐、高矿化度的含油污水，污水中有害物质较复 杂，通常的污水处理技术对这样的复杂成分污水处理效果差，而且大部分含油 污水被用于回灌地层，处理成本高。由于在边远和沙漠干旱缺水地区，油田所 用淡水都是从数百公里以外用汽车运来，每吨淡水成本达到45元以上，每年用 于供淡水的支出费用达到数千万元以上。因此，需要能够处理含油污水，并能 将处理后的净水作为生产生活用水使用的处理装置和方法。
发明内容
针对现有技术中的上述问题，本发明提供了一种用燃烧废烟气处理含油污 水并制取淡水的方法和装置，利用锅炉或天然气发电机等设备运行排放的废烟 气为热源，对含油污水加热使其中水分蒸发为水蒸气，继而将所获得的水蒸气 冷凝得到净水并在冷凝过程中与污水换热，从而将成分复杂的含油污水处理， 同时产生能作为生产生活用水的净水。
本发明所提供的一种含油污水的处理装置，所述装置包括污水池5、回收 器6、净水池7以及防垢蒸发器2;
所述污水池5用于承装待处理的含油污水;所述回收器6与所述污水池5 连通，用于预热污水和冷凝净水;所述净水池7与所述回收器6的净水排放口 11连接，用于承载净化后的净水;所述防垢蒸发器2与所述回收器6流体和液 体连通，用于加热蒸发污水并收集浓缩污水并排出;
所述回收器6内包括一组冷凝回收管9，污水从所述污水池5进入所述冷凝 回收管9中;
所述防垢蒸发器2内包括一组蒸发管3，所述防垢蒸发器2内的蒸发管3内 充满惰性粒子。所述防垢蒸发器2与所述回收器6底部流体连通;经过预加热 后的污水进入防垢蒸发器2底部后不断进入蒸发管3内;
所述防垢蒸发器2包括废烟气进口1和废烟气出口10;所述防垢蒸发器2 与所述回收器6顶部气体连通;废烟气从所述防垢蒸发器2下端进入，与所述 污水进行热交换后，从所述废烟气出口10排出;所述污水经热交换后蒸发气汇 集在所述防垢蒸发器2顶部，并通过管道进入所述回收器6内，用于预加热待 处理污水并将冷凝水收集排出。
为了具体实现各个部件之间的连接，并使处理污水更高效，所述冷凝回收 管9的入口位于所述回收器6的下部并与所述污水池5相连接，所述冷凝回收 管9的出口位于所述回收器6的下部且在所述冷凝回收管9入口的相对侧;所 述冷凝回收管9的出口与所述防垢蒸发器2的下部相连接;
所述蒸发管3底部为入口，其顶部为出口，所述废烟气出口10设在在所述 防垢蒸发器2的上部且所述废烟气出口10的顶部不高于所述蒸发管3出口;所 述废烟气为高温废烟气;
所述防垢蒸发器2的下部在该废烟气出口10的相对侧开有废烟气进口1， 所述废烟气进口1的底部不低于所述蒸发管3入口;所述防垢蒸发器2壳体顶 部通过连接管与所述回收器6壳体顶部相连接。
在所述防垢蒸发器2壳体底部开有排放阀4，用于排放浓缩污水;
在所述回收器6壳体底部开有净水排放口11，其与所述净水池7相连接。
所述污水池5和所述冷凝回收管9的入口之间接有提升泵8。
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所述冷凝回收管9为盘管，待处理污水在冷凝回收管内的流速为0.5-3m/s;
所述蒸发管3的管间距范围为20mm;蒸发管3的直径为50mm。
本发明第二个发明点在于根据上述一种含油污水处理装置的处理含油污水 的方法，
所述处理含油污水的方法为利用高温废烟气对待处理污水进行预加热和蒸 发，冷凝工艺;
待处理污水进入所述回收器6的冷凝回收管9内，通过高温蒸气的预加热 从回收器6底部的端口排入所述防垢蒸发器2的底部;随着污水逐步进入防垢 蒸发器2内，污水进入蒸发管3内;所述高温废烟气从所述防垢蒸发器2底部 入口进入在防垢蒸发器2的壳程内流动并与蒸发管3内的污水进行热交换后， 从废烟气出口10排出;在所述蒸发管3内的污水加热形成的蒸汽汇集到所述防 垢蒸发器2的顶端，并通过管道进入所述回收器6内对新进入的待处理污水进 行预加热，同时热交换后蒸汽冷凝形成净水，从净水排放口11排出;在所述防 垢蒸发器2内浓缩污水汇集到防垢蒸发器2底端，并通过排放阀4排出。
所述处理污水的方法包括以下步骤：
1)由锅炉或者天然气发电机运行排放的废烟气由废烟气进口1进入防垢蒸 发器2;
2)含油污水进入污水池5继而流入冷凝回收管9，并通过所述回收器6内 的水蒸气将其预热后通过所述回收器6下部的所述冷凝回收管9的出口流出回 收器6，在所述防垢蒸发器2的下部进入并汇集后进入蒸发管3中;
3)污水在所述蒸发管3内通过管外所述防垢蒸发器2内的废烟气加热，所 述污水中的水分蒸发成水蒸气，通过该防垢蒸发器2的顶部的管道进入回收器6， 对所述冷凝回收管9内的污水进行预热，所述防垢蒸发器2内经换热的废烟气 通过所述防垢蒸发器2上部的废烟气出口10排入大气;
4)在所述回收器6内的水蒸气与所述冷凝回收管9内的污水换热后，温度 降低冷凝成净水通过所述回收器6底部的净水排放口11流入净水池7;
5)所述防垢蒸发器2底部收集浓缩污水，其通过该防垢蒸发器2底部的排 放阀4排出。
优选的，含油污水进入污水池5之后，在池中加入pH调节剂调整污水pH 值，分离出碳酸钙、碳酸镁、硫酸盐，除去碳酸钙、碳酸镁、硫酸盐的污水继 而流入冷凝回收管9。
污水在所述蒸发管3内经过与管外废烟气的热交换沸腾的同时，蒸发管3 内充满的惰性粒子翻腾从而强化所述防垢蒸发器2内的传热，同时避免盐类在 蒸发管3内结垢。
所述防垢蒸发器2内的蒸发管3内充满惰性粒子，作为流化介质，蒸发管3 内的惰性粒子多为玻璃颗粒，陶瓷颗粒等惰性材料制成。主要作用：污水在充 满惰性粒子的蒸发管内与高温废烟气交换热量，蒸发成水蒸汽。惰性粒子在此 主要起到蒸发时互相碰撞摩擦，减少污水中盐类的沉积以免堵塞蒸发管，同时 也起到促进蒸发的作用;换言之，惰性粒子使蒸发管3内液态或汽液混合态的 流体形成多相流，改善流体的流动状态，从而强化了传热。
所述防垢蒸发器2底部排放阀4排出的浓缩污水可以回灌地层。
本发明所提供的一种含油污水的处理装置和处理方法，具有以下有益效果：
1、本发明可以解决油田高含盐、高矿化度、有害成分较复杂的含油污水处 理问题，采用废烟气处理含油污水，节约成本;
2、本发明在处理含油污水的同时产生可作为生产生活用水的净水，解决边 远和沙漠地区的干旱缺水的问题;
3、本发明在处理含油污水的过程中，废烟气和污水不直接接触，不会造成 后续分离的困难。