一种筛除油田污水有害离子的超滤-纳滤装置的制作方法

本实用新型涉及工业水处理设备技术领域，特别适用于针对油田生产污水回注处理过程中有害离子的筛选和去除，特别是涉及一种筛除油田污水有害离子的超滤-纳滤装置。

背景技术：

油水井压裂、酸化是油田主要增产增注的技术措施，上述措施产生的大量返出水需要进行无害化处理后重新利用。现阶段，各相关配套处理设备仅能进行常规过滤和化学处理，处理后的反出水仍然含有大量的Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-等有害离子，回注后易与地层中的Ca²⁺、Ba²⁺形成有害沉淀从而影响油田勘探开发。

1）以常规油田污水处理为例，现阶段处理工艺主要按照：污水沉淀池（除浮油）-加药混凝池（清水及絮凝物分离沉淀）-斜管（板）粗分离-滤袋过滤器-滤芯过滤器-清水的流程进行处理。上述常规处理工艺的核心是去除污水中的油珠和细小悬浮物颗粒聚结，针对污水中有害离子的去除技术，现有混凝沉降分离技术仍未实质上解决其筛选分离的难题。

2）2013年延长油矿下寺湾井区层使用一套新型污水处理装置，该装置中引进了超滤膜分离技术。施工方应用该技术后可增加Ca2+、Mg2+两项较大阳离子的去除率，对处理后水质改善较为明显。但由于所述设备结构较为简单，存在处理量小、流程短、反洗及化学清洗效果不达标等缺点，同时，该设备在处理危害最大的SO4^2-离子方面几乎无效果。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是克服现有技术的缺点，提供一种筛除油田污水有害离子的超滤-纳滤装置，能够实现油田污水的深度处理，除去了污水中悬浮物、Ca2+、Mg2+、SO₄^2-、胶体、细菌等有害离子，净化效果好且能实现在线处理。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种筛除油田污水有害离子的超滤-纳滤装置，包括沿污水的流向依次通过管路连通的自清洗过滤器组撬、具有缓冲功能的预处理装置、超滤系统泵组撬、超滤保安过滤撬、超滤装置主体、超滤系统清水罐、纳滤系统泵组撬、纳滤保安过滤器撬、纳滤装置主体和纳滤系统清水罐，超滤系统清水罐经超滤反洗泵组与超滤装置主体产水端相连通，超滤装置主体反洗排放端出水通过超滤反洗管汇与排污管汇相连通，超滤药洗储罐经超滤药洗泵组与超滤装置主体进水端相连通，超滤装置主体药洗排放端出水通过超滤药洗管汇与超滤药洗储罐相连通，超滤系统泵组撬与超滤保安过滤撬之间的管路通过用于调节系统压力的超滤调试流程管汇与排污管汇相连通，纳滤系统清水罐经纳滤快洗泵组与纳滤装置主体进水端相连通，纳滤装置主体快洗排放端出水通过纳滤快洗管汇与排污管汇相连通。

作为本实用新型的一种改进，所述纳滤装置主体出水分为两路，一路经纳滤装置清水出口管汇与纳滤系统清水罐相连通，另一路经纳滤系统浓水出水管汇与排污管汇相连通。

作为本实用新型的一种改进，所述纳滤装置清水出口管汇上沿清水的流向依次设置有纳滤装置清水出口硫酸根离子在线监测探头、纳滤装置清水出口流量监测模块、纳滤装置清水回掺后硫酸根离子在线监测探头，纳滤系统浓水出水管汇上设置有用于连通纳滤系统浓水出水管汇和纳滤装置清水出口流量监测模块与纳滤装置清水回掺后硫酸根离子在线监测探头之间的纳滤装置清水出口管汇的纳滤系统浓水回掺管汇，纳滤系统浓水回掺管汇上沿浓水的流向依次设置有纳滤装置回掺管汇硫酸根离子在线监测探头、纳滤装置回掺管汇电动流量控制阀和纳滤装置回掺管汇流量监测模块，纳滤装置清水出口硫酸根离子在线监测探头、纳滤装置清水回掺后硫酸根离子在线监测探头、纳滤装置回掺管汇硫酸根离子在线监测探头和纳滤装置回掺管汇电动流量控制阀均与控制系统连接。

作为本实用新型的一种改进，所述超滤装置主体和纳滤装置主体的进出口端均设置有包括压力传感器、pH值测试仪、流量计和SO₄^2-在线监测仪组成的与控制系统相连接的数据监测系统。

作为本实用新型的一种改进，所述超滤系统泵组撬包括固定在型钢焊接而成的撬座上的超滤提升泵组，纳滤系统泵组撬包括固定在型钢焊接而成的撬座上的纳滤提升泵组，结构简单，装卸方便。

作为本实用新型的一种改进，所述超滤系统清水罐和纳滤系统清水罐内均设有与控制系统相连接的高位、中位、低位三个液位传感器。

本实用新型的有益效果是，本实用新型通过超滤系统和纳滤系统的有机结合，有效地去除了污水中悬浮物、Ca2+、Mg2+、SO₄^2-、胶体、细菌等有害离子，净化效果好且能实现在线处理，结构简单，操作方便。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的纳滤系统最终产清水以及纳滤系统浓水混合回掺控制结构示意图；

图中1、自清洗过滤器组撬，2、超滤药洗储罐，3、超滤药洗泵组，4、超滤装置主体，5、超滤反洗泵组，6、超滤系统清水罐，7、纳滤提升泵组，8、纳滤保安过滤撬，9、纳滤装置主体，10、纳滤快洗泵组，11、纳滤系统清水罐，12、预处理装置，13、超滤提升泵组，14、超滤调试流程管汇，15、超滤保安过滤撬，16、排污管汇，17、纳滤系统浓水出水管汇，18、纳滤系统浓水回掺管汇，19、纳滤装置清水出口管汇，20、纳滤装置清水出口硫酸根离子在线监测探头，21、纳滤装置清水出口流量监测模块，22、纳滤装置清水回掺后硫酸根离子在线监测探头，23、纳滤装置回掺管汇硫酸根离子在线监测探头，

24、纳滤装置回掺管汇电动流量控制阀，25、纳滤装置回掺管汇流量监测模块，26、控制系统。

具体实施方式

在图1、图2中，一种筛除油田污水有害离子的超滤-纳滤装置，主要由沿污水的流向依次通过管路连通的自清洗过滤器组撬1、具有缓冲功能的预处理装置12、超滤系统泵组撬、超滤保安过滤撬15、超滤装置主体4、超滤系统清水罐6、纳滤系统泵组撬、纳滤保安过滤器撬8、纳滤装置主体9、纳滤系统清水罐11、配套的控制系统26和由压力传感器、pH值测试仪、流量计、SO₄^2-在线监测仪等组成的与控制系统相连接的数据监测系统组成。超滤系统清水罐6经超滤反洗泵组5与超滤装置主体4产水端相连通，超滤装置主体4反洗排放端出水通过超滤反洗管汇与排污管汇16相连通，超滤药洗储罐2经超滤药洗泵组3与超滤装置主体4进水端相连通，超滤装置主体4药洗排放端出水通过超滤药洗管汇与超滤药洗储罐2相连通，超滤系统泵组撬与超滤保安过滤撬15之间的管路通过用于调节系统压力的超滤调试流程管汇14与排污管汇16相连通，设备运行初期进行调试时，若系统压力大于允许压力，超滤调试流程管汇14自动开启将压力排放至排污管汇16，纳滤系统清水罐11经纳滤快洗泵组10与纳滤装置主体9进水端相连通，纳滤装置主体9快洗排放端出水通过纳滤快洗管汇与排污管汇16相连通。

作为本实用新型的一种改进，所述纳滤装置主体9出水分为两路，一路经纳滤装置清水出口管汇19与纳滤系统清水罐11相连通，另一路经纳滤系统浓水出水管汇17与排污管汇11相连通；纳滤装置清水出口管汇19上沿清水的流向依次设置有纳滤装置清水出口硫酸根离子在线监测探头20、纳滤装置清水出口流量监测模块21、纳滤装置清水回掺后硫酸根离子在线监测探头22，纳滤系统浓水出水管汇17上设置有用于连通纳滤系统浓水出水管汇17和纳滤装置清水出口流量监测模块21与纳滤装置清水回掺后硫酸根离子在线监测探头22之间的纳滤装置清水出口管汇19的纳滤系统浓水回掺管汇18，纳滤系统浓水回掺管汇18上沿浓水的流向依次设置有纳滤装置回掺管汇硫酸根离子在线监测探头23、纳滤装置回掺管汇电动流量控制阀24和纳滤装置回掺管汇流量监测模块25，纳滤装置清水出口硫酸根离子在线监测探头20、纳滤装置清水回掺后硫酸根离子在线监测探头22、纳滤装置回掺管汇硫酸根离子在线监测探头23和纳滤装置回掺管汇电动流量控制阀24均与控制系统26连接。

上述超滤装置主体4和纳滤装置主体9的进出口端均设置有包括压力传感器、pH值测试仪、流量计和SO₄^2-在线监测仪组成的与控制系统相连接的数据监测系统，上述仪器通过传感器采集信号，并反馈至控制系统，SO₄^2-在线监测仪可检测纳滤系统最终产清水出口SO₄^2-离子含量以及纳滤系统浓水出口SO₄^2-离子含量，由于常规情况下纳滤系统最终产清水出口SO₄^2-离子含量远低于使用要求的含量，通过控制系统调节纳滤系统最终产清水和纳滤系统浓水进行混合回掺形成刚好满足使用要求的SO₄^2-离子含量，所述改进即满足现场使用要求又减少了现场浓水产出量。

超滤系统泵组撬是由固定在型钢焊接而成的撬座上的超滤提升泵组13及超滤其他配套泵组等组成，纳滤系统泵组撬是由在型钢焊接而成的撬座上的纳滤提升泵组7及纳滤其他配套泵组等组成，结构简单，装卸方便。

超滤系统清水罐和纳滤系统清水罐内均设有与控制系统相连接的高位、中位、低位三个液位传感器，传感器将液位信号传送至控制系统，联动系统泵组的启停。

利用上述装置筛除油田污水有害离子的方法：⑴污水预处理：污水经污水提升泵送入自清洗过滤器组撬1去除污水中大颗粒杂质，并进行自动排污，随后污水进入预处理装置12通过物理沉淀化学絮凝、有机粘土过滤、纤维过滤等将污水预先处理至超滤系统允许范围之内，由于预处理装置12具有缓冲功能，可在一定时间内能在上游来水处于间断排出时间内进行工作，减少因出水不均匀时造成的工作停顿。

⑵超滤产水：将步骤⑴处理后的污水通过超滤提升泵组13经超滤保安过滤撬15送入超滤装置主体4，根据超滤装置主体4中超滤膜的筛分作用，在一定压力（0.1～0.6MPa）下，溶剂和小于膜孔径的溶质透过，而阻止大于孔径的溶质通过，以完成溶液的净化、分离和浓缩，除去污水中的可溶性有机物、微生物（细菌、藻类）、悬浮物和胶体物质等，杂质分离完毕的污水由超滤装置主体4清水出口端进入超滤系统清水罐6，在此过程中如果步骤⑴处理后的污水压力超过超滤装置主体4最在允许压力时，超滤调试流程管汇13上电控气动蝶阀将自动开启使污水压力排放至排污管汇16以进行降压保护；

超滤正洗：超滤正洗与超滤产水公用超滤提升泵组13、超滤保安过滤撬15、超滤装置主体4，即通过超滤提升泵组13经超滤保安过滤撬15对超滤膜组件进行冲洗操作，正洗污水通过超滤正洗管汇导向排污管汇16；

超滤反洗：通过超滤反洗泵组5将超滤系统清水罐6内超滤清水通过超滤反洗管汇注入到超滤装置主体4产水端口进行超滤反洗操作，超滤装置主体4反洗排放端出水再由超滤反洗管汇导向排污管汇16；

超滤药洗：超滤药洗泵组3将超滤药洗储罐2内清洗药剂通过超滤药洗管汇经用于拦截药洗过程中产生的杂质的超滤保安过滤器注入到超滤装置主体4进水端，超滤装置主体4药洗排放端出水再由超滤药洗管汇导向超滤药洗储罐2内形成药洗循环；

当上述超滤装置主体4的超滤膜组件产生堵塞引起系统压力升高后，控制系统26发出指令通过电控气动蝶阀执行超滤正洗-超滤反洗-超滤药洗-超滤产水的循环操作；

⑶纳滤产水：纳滤提升泵组7通过纳滤产水管汇将超滤系统清水罐6内超滤清水注入到纳滤装置主体9进水端，根据纳滤装置主体9中纳滤膜的筛分作用，污水分为低SO₄^2-的清水和高SO₄^2-的的浓水两部分，低SO₄^2-的清水由纳滤产水管汇导向纳滤系统清水罐11，高SO₄^2-的的浓水分为两部分，一部分浓水进入排污管汇16，另一部分浓水与清水混合，形成混合出水；

纳滤快洗：纳滤快洗泵组10将纳滤系统清水罐11内纳滤清水通过纳滤反洗管汇注入到纳滤装置主体9入水端进行纳滤快洗操作，纳滤装置主体9快洗排放端出水再由纳滤快洗管汇导向排污管汇16；

当上述纳滤装置主体9的纳滤膜组件产生堵塞引起系统压力升高后，控制系统26发出指令通过电控气动蝶阀执行纳滤快洗-超滤产水的循环操作。

作为本实用新型的一种改进，上述管汇的开启均通过电控气动蝶阀进行控制，控制系统26通过指令调节电控气动蝶阀的开启/关闭来实现不同流程的切换。

作为本实用新型的一种改进，上述步骤⑴中的自清洗过滤器1按时排放，排放时间间隔与步骤⑵中的超滤反洗动作联动。

本实施例并非对本实用新型的形状、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均属于本实用新型技术方案的保护范围。