CN201354342Y - 油田采稠油污水的深度处理装置 - Google Patents

Abstract

一种油田采稠油污水的深度处理装置，其包括有通过管道依序连通的隔油装置、浮选装置、厌氧反应装置、臭氧－生物活性炭装置及快速渗滤装置，其中臭氧－生物活性炭装置的污水输入端与输出端为同一进水出管，进出水管通过三通或三通以上的控制阀分别与厌氧反应装置的输出端、快速渗滤装置的输入端连通。该深度处理装置利用臭氧－生物活性炭装置以及快速渗滤装置，可以将污水中难降解的有机物分解成易于生物降解的和容易吸附的小分子物质，增强了污水的可生物降解性。从臭氧－生物活性炭装置出来的污水再进入快速渗滤装置，通过进一步的吸附、降解作用，使有机污染物COD达到50mg/l以下，为稳定达标起到有效的保障。

Description

油田采稠油污水的深度处理装置

技术领域

本实用新型关于一种对油田采稠油形成的污水作深度处理的装置。

背景技术

油田采稠油形成的污水中，污染物主要是石油类、悬浮物(SuspendedSubstance，SS)、硫化物、化学耗氧量(Chemical Oxygen Demand，COD)等，目前根据采油水的水质特点，对含油污水普遍采用隔油+气浮+厌氧/好氧反应的成熟工艺装置，如图8所示，采用现有的工艺装置能够有效的去除油、SS，进而达到规定的排放标准，但目前我国一直采用的是国家GB8978-1996《污水综合排放标准》(以下简称“国标”)。该标准颁布于1996年，距今已十二年，“国标”中有些指标特别是COD、石油类等指标已不能满足我国的现有水环境管理和地表水环境质量达标的实际需要。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种在现有工艺装置基础上能有效降低COD指标的油田采稠油污水的深度处理装置。

本实用新型中油田采稠油污水的深度处理装置包括有通过管道依序连通的隔油装置、浮选装置、厌氧反应装置、臭氧--生物活性炭装置及快速渗滤装置，其中臭氧--生物活性炭装置的污水输入端与输出端为同一进水出管，所述进出水管通过三通或三通以上的控制阀分别与所述厌氧反应装置的输出端、快速渗滤装置的输入端连通。

在所述厌氧反应装置与臭氧--生物活性炭装置的控制阀之间的管道中依序增加连接有中间水箱和过滤装置。

所述中间水箱中配设有用于控制整个深度处理装置水位的水位控制装置。

所述臭氧--生物活性炭装置包括有底座、过滤筒体、反洗装置，在所述过滤筒体内部设置有活性炭，所述底座设置有所述进出水管，所述过滤筒体通过法兰与所述底座的顶部连接，并在所述法兰与底座之间设置有用于承载所述活性炭的过滤板，在所述过滤筒体接近所述底座的部位设置有用于输入臭氧的曝气栅；所述反洗装置包括有设在所述过滤筒体顶部的反洗出水槽、反洗出水管及设在所述底座上的反洗气管。

所述曝气栅包括有曝气管及分布在所述曝气管两侧的曝气支管，在所述曝气支管上开设有多个与垂直线呈现45度角分布的曝气孔。

所述过滤板的过滤孔中设置有长柄滤头。

所述快速渗滤装置包括有筒体，在筒体的顶部设有进水口，底部设有出水口，中间管壁上设有多个取样口，在所述筒体内部从上往下填充有具好氧生物降解和再生作用的土壤表层，以及具吸附、降解作用的土壤酶。

所述过滤装置为石英砂过滤装置，在其内部填充有从进水口至出水口密度从小到大，粒径从大到小排列的滤料。

本实用新型中油田采稠油污水的深度处理装置针对常规工艺装置，将常规工艺装置中效率较低的好氧反应装置改成臭氧--生物活性炭装置以及快速渗滤装置，即将厌氧反应装置输出的污水直接输入臭氧--生物活性炭装置，利用臭氧--物活性炭装置曝入的臭氧与羟基自由基反应产生具有强氧化性的氢氧自由基，以氢氧自由基作为氧化中间产物来对输入的污水中不可降解的有机污染物进行氧化，形成便于活性炭吸附的中间氧化物，甚至彻底的转化为无害无机物，如二氧化碳和水等。从而可以将污水中难降解的有机物分解成易于生物降解的和容易吸附的小分子物质，增强了污水的可生物降解性。从臭氧--生物活性炭装置出来的污水再进入快速渗滤装置，通过进一步的吸附、降解作用，使有机污染物COD达到50mg/l以下，为稳定达标起到有效的保障。

附图说明

图1为本实用新型油田采稠油污水的深度处理装置的流程框图。

图2为本实用新型中臭氧--生物活性炭装置的剖视示意图；

图3为臭氧--生物活性炭装置中曝气栅的俯视示意图；

图4为图3中沿A-A线的剖视示意图；

图5为臭氧--生物活性炭装置中滤板的俯视示意图；

图6为臭氧--生物活性炭装置中臭氧的分解原理图；

图7为快速渗滤装置的剖视示意图；

图8为现有油田采稠油污水的处理装置流程框图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型中的最佳实施例作详细说明。

如图1所示，本实用新型中油田采稠油污水的深度处理装置包括有通过管道依序连通的隔油装置、浮选装置、厌氧池、中间水箱、过滤装置、臭氧--生物活性炭装置及快速渗滤装置，其中：

隔油装置为市售的隔油池，使油田采稠油污水直接进入隔油池，利用隔油池对污水进行处理，由于隔油池为现有技术，不再另行说明。

从隔油池出来的污水通过管道直接进入浮选装置，利用浮选装置对经隔油池处理后的污水进行浮选处理，该部分技术也为现有技术，也不再详细说明。

从浮选装置出来的污水经管道直接输入厌氧池，该厌氧池也采用目前市售成熟产品，其工作原理是利用厌氧微生物代谢活动分解污水中的有机污染物，将有机物作为微生物的营养被微生物利用，最终分解为稳定的无机物或合成细胞物质而作为污泥由水中分离，从而使污水得到净化。厌氧池工作温度在15-45摄氏度之间可以达到比较好的处理效果。对厌氧池的具体结构不再另行说明。

从厌氧池出来的污水通过管道直接进入中间水箱，该中间水箱包括有储水箱，及设在储水箱内用于协调处理整个装置用水平衡的水位控制装置，尤其在臭氧--生物活性炭装置对污水进行处理时，可以对污水进行暂时储存，其中水位控制装置为市售成熟产品，而对于整个装置的水位控制对本领域的技术人员来说，也是容易实现的，不再详细说明。

从中间水箱处来的污水通过管道直接进入过滤装置，该过滤装置为石英砂过滤装置，用于去除水中的悬浮物、胶体等杂质。过滤装置内填充有不同密度、不同粒径的过滤介质，密度从小到大，粒径从大到小排列，使进入的污水先经过颗粒间隙较大的大颗滤料，然后逐渐流过颗粒间隙更小的滤料，使过滤装置的截污能力沿程渐增，从而实现了整层滤料截污能力与残留杂质除去难度的最佳匹配。

从过滤装置出来的污水通过三通或三通以上的控制阀(图中示出)进入臭氧--生物活性炭装置的进出水管10，如图2所示，臭氧--生物活性炭装置包括有底座1、过滤筒体2、反洗装置。

底座1设有用于输入污水及输出净化后污水的进出水管10，及反洗气管11。

过滤筒体2经法兰20与底座1的顶部可拆卸的固定连接，并在法兰20与底座1的顶部之间设置有过滤板21，如图2和图5所示，在过滤板21的滤孔23中安装有长柄滤头22，起到均匀布水、布气的作用。

在过滤筒体2内部从下往上依次设置有多层密度大小不同的活性炭层，其中活性炭由于具有极大的比表面积和很强的吸附能力，可以去除污水中残存的有机物颗粒、胶体颗粒、微生物及微量金属等，使出水水质达到较高的指标。并在过滤筒体2接近底端设置有曝气管24，在曝气管24的两侧设置有多根曝气支管25，由曝气管24与曝气支管25构成曝气栅，其中在曝气支管25上设置有与垂直线呈45度角的多个曝气孔26，如图3和图4所示。曝气是目前在污水处理过程中常用的一种技术，在此不再另行说明，但本实用新型通过曝气栅曝入的是5-50毫克每升污水的臭氧，不仅可以使过滤筒体2内的污水与臭氧更好的接触，而且由于搅动液体，加速了臭氧向污水中的转移，同时臭氧通过与羟基自由基反应产生具有强氧化性的氢氧自由基(·OH)，利用氢氧自由基(·OH)作为氧化中间产物来实现对污水中的有机污染物进行氧化，形成容易被活性炭吸附和生物降解的有机物。

反洗装置包括有设在过滤筒体2顶部的反洗出水槽30、反洗出水管31及设在底座1上的反洗气管11，由于反洗装置的设置及工作原理也是现有技术，因此不再另行说明，主要用于对过滤筒体2内部的活性炭作清洗用。

本实用新型中臭氧--生物活性炭装置是将过滤装置输出的污水通过进出水管10输入过滤筒体2内，并通过曝气栅曝入臭氧，通过臭氧与羟基自由基反应产生具有强氧化性的氢氧自由基(·OH)，以氢氧自由基作为氧化中间产物来实现氧化，通过氢氧自由基(·OH)反应能够将有机污染物有效分解，甚至彻底的转化为无害无机物，如二氧化碳和水等，进而通过生物活性碳的生物降解作用将污水中的有机污染物进一步降解，最后将处理后的污水从进出水管10直接排放，并经三通或三通以上的控制阀(图中未示出)输入快速渗滤装置。

如图7所法，快速渗滤装置8(Rapid Infiltration System，RIS)包括有筒体80，该筒体80可以一体成型，也可以由多个经法兰连接而成，在筒体80的顶部设有进水口81，底部设有出水口82，中间管壁上设有多个取样口83，在筒体80内部从上往下填充有具好氧生物降解和再生作用的土壤表层84以及具吸附、降解作用土壤酶85，并在土壤表层84与土壤酶85之间由具过滤作用的丙纶布86隔开，对进入的污水具有过滤、吸附和生物氧化的功能，即通过土壤表层的好氧生物降解和再生以及土壤酶的吸附、降解作用，使有机污染物COD达到50mg/l以下，为稳定达标起到有效的保障。

在本实用新型的臭氧--生物活性炭装置中曝入的臭氧的作用机理如下：

臭氧的氧化能力极强，仅次于氟，它的氧化还原电位为：

O₂+H₂O →O₃+H⁺+2e(酸性条件下)E⁰＝2.07V

O₂+2OH^-→O₃+H₂O+2e(碱性条件下)E⁰＝1.24V

臭氧能迅速而广泛的氧化某些元素和有机化合物，即使在低浓度情况下，也能瞬间完成。溶解于水中的臭氧再酸性条件下比较稳定，但当PH或水温升高，臭氧对有机物的分解速度会逐渐加快。具体是臭氧分子(O₃)与羟基自由基(OH^-)反应生成超氧自由基(·O₂ ^-)和超氧化氢自由基(HO₂·)，如图6所示，超氧自由基(·O₂ ^-)再与臭氧分子(O₃)反应并与氢基(H^-)结合生成氢化臭氧自由基(HO₃·)，然后由氢化臭氧自由基(HO₃·)分解为氧分子(O₂)和氢氧自由基(·OH)。通过臭氧分解产生的氢氧自由基(·OH)具有比臭氧分子(O₃)更强的氧化能力，可以对污水中的多环芳烃类、杂环类化合物、氯化芳香族化合物、有机氰化物、有机合成高分子化合物等进行氧化，也就是说，对污水中的有机污染物作进一步有效氧化，氧化成便于活性炭容易吸附的有机物颗粒、胶体颗料，甚至转化成二氧化碳和水。

如图6所示，臭氧的分解过程是一个自由基连锁反应(Radical ChainReaction)，在这个连锁反应过程中，臭氧反应产生的氢氧自由基(·OH)在臭氧处理过程中起着重要的作用，一部分氢氧自由基(·OH)用于氧化分解有机污染物，一部分氢氧自由基(·OH)与臭氧分子(O₃)结合成臭氧氢氧自由基(O₃OH·)，臭氧氢氧自由基(O₃OH·)分解出氧分子(O₂)并转化为氧化氢自由基(HO₂·)，完成一个臭氧分解过程。在这个分解过程中转化成的氧化氢自由基(HO₂·)与超氧自由基(·O₂ ^-)之间有化学平衡关系，如此可以构成一个循环连锁反应，即生成的超氧自由基(·O₂ ^-)再与臭氧分子(O₃)作用开始下一个循环的连锁反应，如此可以反应产生足够的氢氧自由基(·OH)，可以对输入过滤筒体2的污水进行彻底的氧化，进而通过生物活性炭的进一步生物降解，确保COD指标达到50mg/l以下，为稳定达标起到有效的保障。

综上所述，本实用新型中的深度处理装置针对常规工艺装置效率低下的好氧反应装置作了改进，通过臭氧--生物活性炭装置以及快速渗滤装置的使用，将污水中难降解的有机物分解成易于生物降解的和吸附的小分子物质，增强了污水的可生物降解性。另通过中间水箱的设置，可以保证臭氧--生物活性炭装置的安全处理，及通过石英砂过滤装置的设置，可以进一步有效地滤出悬浮物，保证臭氧--生物活性炭装置的安全运行，使有机污染物COD达到50mg/l以下，为稳定达标起到有效的保障。

Claims (8)

1、一种油田采稠油污水的深度处理装置，其特征在于，包括有通过管道依序连通的隔油装置、浮选装置、厌氧反应装置、臭氧--生物活性炭装置及快速渗滤装置，其中臭氧--生物活性炭装置的污水输入端与输出端为同一进水出管，所述进出水管通过三通或三通以上的控制阀分别与所述厌氧反应装置的输出端、快速渗滤装置的输入端连通。

2、根据权利要求1所述的油田采稠油污水的深度处理装置，其特征在于，在所述厌氧反应装置与臭氧--生物活性炭装置的控制阀之间的管道中依序增加连接有中间水箱和过滤装置。

3、根据权利要求2所述的油田采稠油污水的深度处理装置，其特征在于，所述中间水箱中配设有用于控制整个深度处理装置水位的水位控制装置。

4、根据权利要求1所述的油田采稠油污水的深度处理装置，其特征在于，所述臭氧--生物活性炭装置包括有底座、过滤筒体、反洗装置，在所述过滤筒体内部设置有活性炭，所述底座设置有所述进出水管，所述过滤筒体通过法兰与所述底座的顶部连接，并在所述法兰与底座之间设置有用于承载所述活性炭的过滤板，在所述过滤筒体接近所述底座的部位设置有用于输入臭氧的曝气栅；所述反洗装置包括有设在所述过滤筒体顶部的反洗出水槽、反洗出水管及设在所述底座上的反洗气管。

5、根据权利要求4所述的油田采稠油污水的深度处理装置，其特征在于，所述曝气栅包括有曝气管及分布在所述曝气管两侧的曝气支管，在所述曝气支管上开设有多个与垂直线呈现45度角分布的曝气孔。

6、根据权利要求4所述的油田采稠油污水的深度处理装置，其特征在于，所述过滤板的过滤孔中设置有长柄滤头。

7、根据权利要求1所述的油田采稠油污水的深度处理装置其特征在于，所述快速渗滤装置包括有筒体，在筒体的顶部设有进水口，底部设有出水口，中间管壁上设有多个取样口，在所述筒体内部从上往下填充有具好氧生物降解和再生作用的土壤表层，以及具吸附、降解作用的土壤酶。

8、根据权利要求2至7中任意一项所述的油田采稠油污水的深度处理装置，其特征在于，所述过滤装置为石英砂过滤装置，在其内部填充有从进水口至出水口密度从小到大，粒径从大到小排列的滤料。

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