一种处理含油废水的装置及方法与流程

本发明涉及废水处理技术领域，尤其涉及一种处理含油废水的装置及方法。

背景技术：

许多油田采出的原油的含水率在增加，一般含水量为70％～80％，有的油田甚至已高达90％，而采油污水需要经过处理后回注到地下含油层，保持油层压力，提高采油速度和采收率。油田回注水水质会直接影响油田注水开发效果和整个注水处理系统的运行和使用寿命，因此行业要求对油田回注入水水质需要满足SY/T 5329-2012(《碎屑岩油藏注水水质指标及分析方法》)的基本要求。

目前回注水的水源主要来自于地表淡水、地下水、含油污水以及海水等。不同来源的回注水的处理方法各异。其中含油污水的回注既能提高水资源的利用率，又解决了含油污水的去向问题，是油田回注水一项重要的来源。所以含油污水作为回注水的水源，需要对其油含量进行严格的控制。油田现有的回注水处理工艺采用常规“三段式”处理方法，即自然沉降除油－混凝除油－过滤除油；对于中渗透油层和低渗透油层，需增加“精细过滤”处理工艺。但是，这仍然很难达到标准要求。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提出一种处理含油废水的装置及方法，能够满足油田回用废水的水质要求，出水悬浮物含量、油含量以及悬浮物中值粒径均能达到油田回注水的最高要求。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明公开了一种处理含油废水的装置，包括废水池、抽吸泵、接触池和粉末活性炭储存池，其中：

所述接触池包括池体和陶瓷膜组件，所述陶瓷膜组件安装在所述池体内，所述池体上设有进水口、出水口、排渣口和进粉口，所述废水池连通所述进水口，所述抽吸泵连通所述出水口，所述排渣口设置在所述池体的底部，所述粉末活性炭储存池连通所述进粉口以向所述池体内添加粉末活性炭；

所述陶瓷膜组件是由陶瓷膜形成的具有一个出口的容器结构，所述出口连通所述出水口，所述陶瓷膜是由支撑层和具有孔隙通道的有效层一体烧制而成。

优选地，所述有效层的孔隙通道的孔径为60～100nm。

优选地，所述陶瓷膜的材料为Al₂O₃。

优选地，所述粉末活性炭的平均粒径为200目。

优选地，所述粉末活性炭的碘吸附值≥900mg/g，亚甲蓝吸附值≥150mg/g。

优选地，所述接触池还包括曝气器，所述曝气器安装在所述陶瓷膜组件的下方以对所述陶瓷膜组件的表面进行空气曝气。

本发明还公开了一种处理含油废水的方法，利用所述处理含油废水的装置对含油废水进行处理，包括以下步骤：

S1：将含油废水和预定药剂在所述废水池内进行混合；

S2：将混合后的含油废水通过所述进水口通入到所述池体内，所述粉末活性炭储存池向所述池体内添加粉末活性炭；

S3：所述抽吸泵将处理后的含油废水从所述陶瓷膜组件的所述出口处抽出。

优选地，在步骤S2之前还包括调节所述抽吸泵以让所述陶瓷膜组件的膜通量保持在60L/m²·h。

优选地，步骤S2中采用所述曝气器进行空气曝气的曝气量与所述含油废水的进水量之比为9:1。

优选地，步骤S2还包括：采用曝气器对所述陶瓷膜组件表面进行空气曝气。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明的处理含油废水的装置及方法采用陶瓷膜和粉末活性炭组合对含油废水进行处理，其中陶瓷膜具有耐高温、耐酸碱腐蚀、使用寿命长、容易再生等优点；而在陶瓷膜处理含油废水中，主要的问题是陶瓷膜堵塞问题，在本发明中结合采用粉末活性炭，其中粉末活性炭具有多孔结构和较大的比表面积，对有机物有非常强的吸附能力，通过在接触池内添加粉末活性炭，可以对含油废水中的有机物进行快速的吸附，从而发挥对陶瓷膜的预处理作用，降低陶瓷膜的过滤负荷，同时粉末活性炭颗粒呈流态化运动，对陶瓷膜表面也发挥擦洗作用，由此可以减轻陶瓷膜表面污染现象，降低陶瓷膜跨膜压差，提高陶瓷膜的通量，延长陶瓷膜的过滤周期；因此，将陶瓷膜和粉末活性炭结合对含油废水进行协同处理，大大减缓膜污染的形成和膜通量的降低，表现出优越的性能，能够满足油田回用废水的水质要求，出水的悬浮物含量、油含量以及悬浮物中值粒径均能达到油田回注水的最高要求。与此同时，本发明的处理含油废水的装置及方法可以在现有的含油废水处理工艺基础上进行改造，减少处理单元和占地面积、运行寿命长、操作简便、出水稳定，在获得较优质的出水水质的基础上也大大降低了处理的成本。

在进一步的方案中，在接触池内陶瓷膜组件的下方设有曝气器，曝气器可以对陶瓷膜组件的表面进行空气曝气，一方面可以通过气流擦洗陶瓷膜表面的油污，另一方面还可以起到搅动粉末活性炭促使炭颗粒也擦洗陶瓷膜表面的同时还增强粉末活性炭与含油废水的接触，从而加强陶瓷膜擦洗效果，进一步缓解陶瓷膜污染堵塞，延长陶瓷膜组件的使用寿命。

附图说明

图1是本发明优选实施例的处理含油废水的装置结构示意图。

具体实施方式

下面对照附图并结合优选的实施方式对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明优选实施例公开了一种处理含油废水的装置，包括废水池1、加药泵2、接触池、粉末活性炭储存池5、抽吸泵7和清水池8，其中接触池包括池体3、陶瓷膜组件4和曝气器6，其中陶瓷膜组件4安装在池体3内，池体3上设有进水口、出水口、排渣口31和进粉口，废水池1连通进水口，抽吸泵7连通出水口，排渣口31设置在池体3的底部，粉末活性炭储存池5连通进粉口以向池体3内添加粉末活性炭；陶瓷膜组件4是由陶瓷膜形成的具有一个出口的容器结构，出口连通出水口以使抽吸泵7可以抽出经过陶瓷膜组件4过滤处理后的含油废水；陶瓷膜是由支撑层和具有孔隙通道的有效层一体烧制而成，其中有效层的孔隙通道的孔径为60～100nm，陶瓷膜的材料为Al₂O₃；曝气器6安装在陶瓷膜组件4的下方以对陶瓷膜组件4的表面进行空气曝气，曝气器6包括空气压缩机61，空气压缩机61是用于将空气输送到曝气器6中。

在进一步的实施例中，粉末活性炭储存池5内的粉末活性炭的平均粒径为200目，碘吸附值≥900mg/g，亚甲蓝吸附值≥150mg/g。

采用如图1所示的处理含油废水的装置对含油废水进行处理的具体步骤为：

S1：将含油废水通入到废水池1内，同时采用加药泵2将预定的调理药剂添加到废水池1内，通过搅拌器11快速混合；

S2：含油废水溢流进入到接触池的池体3内，同时粉末活性炭储存池5向池体3内添加粉末活性炭，且空气压缩机61将空气输送至曝气器6中，曝气器6对池体3内的陶瓷膜组件4进行空气曝气；此时粉末活性炭对含油废水中的有机物进行快速的吸附，且粉末活性炭颗粒呈流态化运动，对陶瓷膜组件4的表面也发挥擦洗作用，而且曝气器6一方面通过气流也可以擦洗陶瓷膜组件4的表面的油污，另一方面还可以起到搅动粉末活性炭促使炭颗粒也擦洗陶瓷膜组件4的表面同时还增强粉末活性炭与含油废水的接触，进一步增强陶瓷膜擦洗效果，达到缓解陶瓷膜污染堵塞的问题；

S3：最后通过抽吸泵7的作用，迫使水流入到陶瓷膜组件4的内部，并从陶瓷膜组件4的出口抽吸到抽吸泵7后，再进入到清水池8内，得到清水；其中吸附油分的炭渣从排渣口31排出，另外进行处置。

其中步骤S2中采用曝气器6进行空气曝气的曝气量与含油废水进入到池体3的进水量之比为9:1(即为单位时间内曝气器6进行空气曝气的空气的体积与池体的进水体积之比)，可以使得曝气器6对陶瓷膜组件4的擦洗以及对粉末活性炭的搅拌作用效果达到最佳。

其中在步骤S2将含油废水通入到池体3内之前，还需对抽吸泵进行调节，以让陶瓷膜组件4的膜通量保持在60L/m²·h，此状态下，可以使得陶瓷膜组件4对含油废水的处理效果达到最佳。

下面结合具体实例对本发明的处理含油废水的方法进行进一步说明。

实例一：

本实例中，采用粉末活性炭/超滤陶瓷膜方法处理含油废水，其中通入的含油废水的水质参数为：含油浓度：112.70mg/L，浊度为9.23NTU；添加粉末活性炭后的SS(悬浮颗粒物)含量为45mg/L。陶瓷膜的操作条件为：初始跨膜压差为4.4kPa，膜通量为60L/m²·h；粉末活性炭的投加量为：45mg/L。

在处理时间1、5、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、110、120min时刻，检测出水含油浓度分别为1.28、1.15、1.22、1.06、0.95、0.96、0.95、0.97、0.90、0.93、0.84、0.79、0.84、0.89mg/L。

从上述检测结果可以看出，半小时后检测得到的抽吸泵抽吸到的水的含油浓度均低于1mg/L，浊度始终小于0.2NTU，均处于极低水平，完全满足废水排放标准；过滤2h后跨膜压差增量为0.1kPa，说明本发明的陶瓷膜组件在过滤2h后陶瓷膜受到的污染非常小；其中在膜通量高达60L/m²·h的条件下，陶瓷膜堵塞状况依然极小，说明本发明的处理含油废水的装置可以长期稳定地运行。

实例二：

本实例中，采用粉末活性炭/超滤陶瓷膜方法处理含油废水，其中通入的含油废水的水质参数为：含油浓度：112.50mg/L，浊度为9.17NTU；投加粉末活性炭后的SS含量为60mg/L。陶瓷膜的操作条件为：初始跨膜压差为4.7kPa，膜通量为60L/m²·h；粉末活性炭的投加量为：60mg/L。

在处理时间1、5、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、110、120min，检测出水油浓度分别为：0.34、0.36、0.42、0.37、0.37、0.34、0.33、0.41、0.35、0.34、0.40、0.42、0.40、0.38mg/L，均低于1mg/L，浊度<0.15NTU，过滤2h跨膜压差增量为0.2kPa。

从上述检测结果可以看出，通过本实例的方法进行处理后的清水也同样完全满足废水排放标准，而且陶瓷膜受到的污染也非常小。

膜处理工艺具有占地面积小、出水悬浮固体含量低、出水稳定等优点，因此膜技术比较适用于油田回注水处理领域。但是，现有常用的有机膜存在许多缺点，包括抗油污染能力差、反冲洗频繁、易老化、寿命短等，这使得有机膜在含油废水处理领域受到限制；而金属膜在使用过程中，由于膜清洗不方便，应用也受到限制。申请人通过对比，发现陶瓷膜相比有机膜和金属膜在含油污水处理领域有着众多优势，例如耐高温，耐酸碱腐蚀，使用寿命长，容易再生，化学药剂添加少或不用添加；而且随着现在陶瓷膜加工工艺的不断成熟，其造价成本也不断降低，可以应用于油田回注水的处理工艺中。但是，在通过陶瓷膜处理含油废水工艺中，存在一个主要的问题是陶瓷膜的堵塞问题，由此导致陶瓷膜过滤周期大大缩短、反冲洗频繁、操作复杂、效率降低、成本升高等，这严重阻碍了陶瓷膜在油田含油废水处理领域的推广应用。

而本发明创造性地将粉末活性炭与陶瓷膜进行结合应用在处理含油废水的工艺中，其中粉末活性炭具有多孔结构和较大的比表面积，对有机物有非常强的吸附能力，故通过添加粉末活性炭可以对含油废水中的有机物进行快速的吸附，发挥对陶瓷膜的预处理作用，降低陶瓷膜的过滤负荷；同时，粉末活性炭颗粒呈流态化运动，对陶瓷膜表面发挥擦洗作用，由此可以大大减轻陶瓷膜表面污染现象，降低陶瓷膜跨膜压差，提高陶瓷膜的通量，延长陶瓷膜的过滤周期。因此，采用粉末活性炭和陶瓷膜结合的方式，尤其适用于对含油废水的处理工艺中。

更进一步地，还在陶瓷膜组件的下方设置曝气器，曝气器可以对陶瓷膜组件的表面进行空气曝气，一方面可以通过气流擦洗陶瓷膜表面的油污，另一方面还可以起到搅动粉末活性炭促使炭颗粒也擦洗陶瓷膜表面的同时还增强粉末活性炭与含油废水的接触，从而加强陶瓷膜擦洗效果，进一步缓解陶瓷膜污染堵塞，延长陶瓷膜组件的使用寿命。

而且本发明的处理含油废水的装置可以在现有的含油废水处理工艺的基础上进行改造即可，从而可以减少处理单元和占地面积、运行寿命长、操作简便、出水稳定，在获得较优质的出水水质的基础上也大大降低了处理的成本。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。