多介质分层过滤的制作方法

多介质分层过滤的制作方法
【专利摘要】根据各方面和实施方案，提供了用于处理包含烃类、悬浮固体和基于水的液体的进料物流的系统和方法。该系统和方法可利用分层多介质床，所述分层多介质床包含至少一个含基于纤维素的材料和聚合物的混合物的复合介质的层。根据某些方面，使该进料物流与分层多介质床接触包括聚结和过滤该进料物流。根据至少一个方面，所述系统和方法包括位于该分层多介质床内的引流管，所述引流管可用于回洗过滤介质层。
【专利说明】多介质分层过滤
[0001]相关申请的交叉引用
本申请要求根据35 U.S.C.§ 119(e)的共同审理中的于2014年I月23日提交的标题为“多介质分层过滤”的美国临时专利申请61/930,495的优先权，其整体通过引用并入本文。
技术领域
[0002]这些方面大体上涉及液体的处理，且更特别涉及用于从基于水的液体中除去烃类和悬浮固体的方法。
[0003]概述
根据一个或多个实施方案，提供用于处理包含烃类和基于水的液体的进料物流的系统。该系统包括容器，所述容器包括可流体连接到所述进料物流的进料物流入口和与经处理物流连通的经处理物流出口；位于所述容器内的过滤介质第一层;位于所述容器内的过滤介质第二层;处于所述容器内并位于过滤介质第一层和过滤介质第二层内的引流管;与引流管连通的气体入口；与气体入口连通的气体源；可流体连接到回洗流体源和所述过滤介质第一层与过滤介质第二层的至少之一的回洗流体入口；和污物出口。
[0004]根据一些实施方案，所述过滤介质第一层和过滤介质第二层位于所述容器内，在进料物流入口和经处理物流出口之间。根据另一个实施方案，所述过滤介质第二层位于过滤介质第一层下方。根据至少一个实施方案，所述过滤介质第一层的比重值小于过滤介质第二层的比重值。
[0005]根据某些实施方案，所述回洗流体入口位于过滤介质第二层下方。根据一些实施方案，所述污物出口位于进料入口下方。
[0006]根据一些实施方案，所述过滤介质第一层包含多个复合介质丸粒，复合介质的每个丸粒包含基于纤维素的材料和聚合物的混合物。根据另一个实施方案，每个复合介质丸粒的尺寸为大约5至大约30目。
[0007]根据另一个实施方案，所述过滤介质第一层和过滤介质第二层包含复合介质丸粒。
[0008]根据另一个实施方案，所述过滤介质第二层包含胡桃壳。根据另一个实施方案，该胡桃壳的尺寸为大约12至大约16目。
[0009]根据某些实施方案，过滤介质第一层的体积为过滤介质第二层的体积的至少大约两倍。
[0010]根据一些实施方案，所述气体入口位于引流管内。
[0011]根据一些实施方案，所述经处理物流的烃浓度小于大约5 mg/Lo
[0012]根据一个或多个实施方案，提供用于处理包含烃类和基于水的液体的进料物流的方法。该方法包括将所述进料物流引至含有过滤介质第一层和过滤介质第二层的容器，过滤介质第一层和过滤介质第二层的至少之一包含多个复合介质丸粒，每个复合介质丸粒包含基于纤维素的材料和聚合物的混合物;并使所述进料物流与所述过滤介质第一层和过滤介质第二层接触以产生烃类浓度小于所述进料物流中的烃类浓度的经处理物流。
[0013]根据一些实施方案，所述进料物流与过滤介质第一层和过滤介质第二层的接触产生烃浓度小于大约5 mg/L的经处理物流。
[0014]根据一些实施方案，所述进料物流进一步包含悬浮固体。根据另一个实施方案，使所述进料物流与过滤介质第一层和过滤介质第二层接触产生悬浮固体浓度小于进料物流中的悬浮固体浓度的经处理物流。
[0015]根据各种实施方案，该方法进一步包括使气体以与所述进料物流流动相反的方向经过引流管，所述引流管处于容器内并位于过滤介质第一层和过滤介质第二层内，并形成位于所述引流管侧壁与容器侧壁之间的外周区;使回洗流体以与所述进料物流流动相反的方向经过所述过滤介质第一和第二层和外周区；并从所述容器除去所述烃类和悬浮固体的至少一部分。根据至少一个实施方案，该方法进一步包括测量所述容器的至少一个性能以提供测得的性能;并基于所述测得的性能使所述气体和回洗流体的至少之一经过。
[0016]根据至少一个实施方案，所述过滤介质第一层包含多个复合介质丸粒，且所述过滤介质第二层包含胡桃壳。
[0017]根据另一个实施方案，所述过滤介质第一和第二层包含多个复合介质丸粒。
[0018]根据至少一个实施方案，使所述进料物流与过滤介质第一层和过滤介质第二层接触包括聚结和过滤进料物流。根据另一个实施方案，使所述进料物流与过滤介质第一层接触包括聚结进料物流。根据还另一个实施方案，使所述进料物流与过滤介质第二层接触包括过滤进料物流。
[0019]以下详细讨论另外其它方面、实施方案和这些实例方面和实施方案的优点。此外，应理解上述信息和以下详细说明两者均仅仅是各方面和实施方案的说明性实例，并旨在提供理解所要求保护的方面和实施方案的性质和特性的概述或框架。本文中公开的实施方案可与其他实施方案组合，且提及“实施方案”、“实施例”、“一些实施方案”、“一些实施例”、“替代的实施方案”、“各种实施方案”、“一个实施方案”、“至少一个实施方案”和“这个和其它实施方案”等不必相互排它并旨在表明所述的特别的特征、结构或特性可包括在至少一个实施方案中。本文中这样的术语的出现不必须全部是指相同的实施方案。
[0020]附图简述
以下参考所附附图讨论至少一个实施方案的各方面，所述附图不旨在按比例绘制。包含这些附图以提供各方面和实施方案的说明和进一步理解，且并入这些附图并且其构成本说明书的一部分，但不旨在限定任何特别实施方案的界线。这些附图连同本说明书的其余部分用于解释所述和要求保护的方面和实施方案的原则和操作。在这些附图中，在各附图中说明的每个相同或几乎相同的组件由类似数字表示。为了简洁，并非会在每个附图中标注每个组件。在附图中:
图1是根据本公开的一个或多个方面的烃和水分离装置的侧视图；
图2是根据本公开的一个或多个方面的另一个烃和水分离装置的侧视图；
图3A和3B是根据本公开的一个或多个方面的油和水分离装置的侧视图；
图4是根据本公开的一个或多个方面的另一个油和水分离装置的侧视图；
图5是图示说明根据本公开的一个或多个方面的方法的工艺流程图；
图6是图示说明来自根据本公开的一个或多个方面的多介质测试的结果的图；和图7是图示说明来自根据本公开的一个或多个方面的多介质测试的结果的图；和图8A和SB是图示说明来自根据本公开的一个或多个方面的多介质测试的结果的图。
[0021]详细说明
本公开的方面涉及利用分层过滤多介质床的废水处理系统。如本文中所用的“废水”定义具有污物例如油和/或悬浮固体的任何待处理的废水，例如地表水、地下水和来自工业和市政来源的废水物流。本文中公开的处理废水的方法包括聚结、分离和过滤技术。例如，含水液体可包含悬浮固体或可通过过滤、聚结和分离方法的一个或多个处理的液体。这些方法的一个或多个可包括使液体与过滤介质接触。在某些实例中，使液体与过滤介质接触可通过使该液体经过填充有一类或多类过滤介质的分层多介质床来发生。该分层多介质床可提供高的油容量和改进流出物品质。进一步，可以能够回洗该过滤介质而不必从容器除去介质。
[0022]根据至少一个实施方案，提供包含含有分层多介质床的容器的过滤介质装置，该分层多介质床包含位于该容器中的介质第一层和介质第二层。根据一些实施方案，所述过滤介质第二层可位于介质第一层下方。根据一个实施方案，该介质第一层可包含如以下进一步讨论的复合介质，且介质第二层可包含也如下讨论的胡桃壳。所述复合介质可包括能够收集是仅核桃壳的大约3至大约5倍的油的颗粒或丸粒，但由于所述颗粒或丸粒的尺寸，其还可使一些悬浮固体，例如小悬浮固体逃逸。胡桃壳可用作过滤介质以吸附油并过滤悬浮固体。因此，胡桃壳可与复合介质组合使用以过滤未被该复合介质捕获的悬浮固体的至少一部分。进一步，该分层多介质床可比含有仅一类过滤介质的过滤介质床在从进料物流除去烃类和悬浮固体方面更有效。
[0023]根据本发明在此公开的方面的应用不限于以下说明书中所述或所附附图中所示的组件的结构和布置细节。这些方面能够假定其它实施方案和以各种方式实施或进行。仅为了举例说明的目的，在此提供具体实施的实例，并不旨在限制。特别地，关于任何一个或多个实施方案所讨论的行动、组件、元件和特征不旨在被排除在任何其它实施方案中的类似作用之外。
[0024]并且，本文所用的措辞和术语用于说明目的并不应视作限制。本文中以单数形式提到的任何提及所述系统和方法的实例、实施方案、组件、元件或行动也可涵盖包含多个的实施方案，且本文中以复数形式任何提及任何实施方案、组件、元件或行动也可涵盖包含仅单个的实施方案。单数或复数形式的提及不旨在限制本文公开的系统或方法、其组件、行动或元件。本文所用的“包括”、“包含”、“具有”、“含有”、“涉及”及其变体表示包括此后所列的项目及其等同物以及附加项目。提及“或”可被理解为包含性的，以使使用“或”描述的任何术语可表示所述术语的一个、多于一个和所有中的任一种。此外，在本文件和经引用并入本文的文件之间术语使用不一致的情况中，在并入的参考文献中的术语使用补充本文件的术语使用;对于矛盾的不一致情况，本文件中的术语使用占主导。此外，为了方便读者，说明书中可使用标题和副标题，其将不影响本发明的范围。
[0025]过滤介质，也简称为“介质”可用于各种加工技术和应用，包括过滤、聚结、分离、增加液体在含该介质的容器中的停留时间和用作吸附剂或吸收剂。例如，过滤介质可用于将液体与气体分离、将液体与其它液体分离和将悬浮固体、胶体和颗粒状物质与流体物流分离。此外，过滤介质可用于将液体中的一种或多种组分的较小液滴聚结为较大液滴。例如，介质过滤器可用于从一种或多种溶液中除去悬浮固体和游离油。
[0026]介质过滤器可用于炼油厂和油井、石油化工厂、化工厂、天然气加工厂和用于油水分离的其它工业方法。这些工业方法的分离技术可分类为第一阶段、第二阶段和第三阶段。初次分离技术可将油浓度减至大约500至大约200 ppm。二次分离技术可将油浓度减至大约100至大约20 ppm。三次分离技术可能能够将游离油从大约20 ppm至大约100 ppm的起始水平移除至低于大约10 ppm的水平。分离技术的非限制性实例包括API分离器和重力澄清器、聚结和浮选装置、API浮选装置、溶空气浮选(DAF)装置、溶气浮选(DGF)装置、紧凑型浮选装置、旋液分离器和介质床过滤器。目前存在对于石油平台(也称作“海上”)上的介质过滤器的需求，以遵照对废水排放的法规要求。设备的覆盖区域(footprint)和重量是确定哪种设备将用于海上石油平台的关键因素。因此，在从水中除去油的方面比目前可用的介质床更有效的介质床可允许大大减小设备的尺寸和重量。在某些情况中，介质床可位于初次和/或二次处理的下游。根据各方面，提供能够从初次分离步骤，例如旋液分离器或API浮选装置中取出水且处理所述水以符合三次水要求的分层多介质床。例如，本文所公开的系统和方法可将流出物中的烃类浓度减至小于10 ppm，且在某些情况中小于5 ppm，这省去二次和/或三次处理的一种或多种。这一能力降低资本成本并减少加工操作的覆盖区域。
[0027]根据一个或多个实施方案，本文所述的系统和方法涉及用于处理进料物流的系统和方法。根据某些方面，该进料物流可包含一种或多种组分。在某些情况中，进料物流可包含在相同相中的一种或多种组分，例如一种或多种液体。在其它情况中，该进料物流可包含在不同相中的一种或多种组分，例如一种或多种气体和液体的组合和一种或多种固体和液体的组合。在某些应用中，该进料物流可包含一种或多种悬浮固体、胶体和颗粒状物质。根据各方面，该进料物流可包含基于水的液体。在某些方面，该进料物流可包含一种或多种烃液体(其在本文中也称为烃类)和基于水的液体。该进料物流可进一步包含悬浮固体。在某些方面，所述系统可接收来自工业源的一种或多种进料物流。例如，该进料物流可源自炼油厂、油井、石油化工厂、化工厂、天然气加工厂和其它工业方法。
[0028]在某些实施方案中，该系统可接收一种或多种包含烃类和基于水的液体的进料物流。根据另一个实施方案，该进料物流还可包含悬浮固体。如本文中所用的术语“经”是指具有包含与氢键合的碳的分子结构的有机材料。烃类还可包含其它元素，例如但不限于卤素、金属元素、氮、氧和硫的至少一种。如本文中所用的术语“经液体”或简称“烃类”是指液相烃流体或液相烃流体的混合物。该烃液体可包含额外物质，例如固体颗粒。烃液体的非限制性实例可包括例如原油、天然气、页岩油、热解油及其任何组合。如本文中所用的术语“基于水的液体”和“含水流”是指包含水的液体。该液体可包含额外物质，其可为固体包括悬浮固体、液体、气体或其任何组合。本文所述的方法和系统可涉及包含烃类、悬浮固体、和基于水的液体的进料物流，但不应限制于此。例如，根据本文所述的方法和系统，可处理一种或多种其它类型的液体。
[0029]在某些实施方案中，可以将所述进料物流引至容器。例如，可以将该进料物流引至该容器的入口，其在本文中也称作进料物流入口，其可位于该容器的顶部、该容器的底部或其之间的适合于完成本文所述的方法和系统的任何地方。如本文中所用的术语“容器”宽泛地是指适合于限制一种或多种方法组分，包括气体、液体和固体组分及其混合物的任何结构。该容器可对环境敞开或可封闭以在压力下运行。在某些应用中，可构造该容器以为组分提供厌氧或需氧环境。可根据所需应用和待处理的进料体积调整所述容器的尺寸和形状，以提供在开始回洗之前的所需生产量和所需运行时间的至少之一。该容器还可包括滤液出口，在该处流出物，或本文称作经处理物流，可离开容器。
[0030]根据待处理进料的所需体积和选择用于特定应用的过滤介质类型，所述容器可具有在所需深度处容纳一种或多种类型的过滤介质的床。因此，该容器可具有适用于本文所述方法和系统的目的的任何介质床深度。该容器可由适合于本文所述方法和系统的目的的任何材料构造。合适材料的非限制性实例包括钢、不锈钢、玻璃纤维增强塑料和聚氯乙烯(PVC)。一个或多个实施方案可包括取决于所需容器形状的具有一个或多个侧壁的容器。例如，圆柱形容器可具有一个侧壁，而正方形或矩形容器可具有四个侧壁。在某些实施方案中，该容器可具有圆柱形状，所述圆柱形状具有一个位于第一和第二壁之间的连续侧壁。在某些其它实施方案中，该容器可以是封闭的，其中一个或多个侧壁在第一壁和第二壁之间延伸。
[0031]根据某些实施方案，所述容器可含有一种或多种类型的过滤介质。在某些实施方案中，所述过滤介质可包含多种颗粒或丸粒，其与不使用过滤介质处理进料物流的方法相比可加强进料物流的处理。根据一些实施方案，该容器可包含多个介质层。例如，该容器可包含过滤介质第一层和过滤介质第二层。在一些实施方案中，所述过滤介质第二层位于过滤介质第一层下方。下面进一步讨论对于本文所公开的系统和方法合适的介质的实例。根据至少一个实施方案，所述过滤介质第一层的比重值小于过滤介质第二层的比重值。该介质可由任何颗粒尺寸和形状，包括不规则形状的颗粒组成。只要过滤介质适合(I)聚结至少一种烃液体和(2)过滤至少一种包含烃液体、悬浮固体和含水液体的料流的至少之一，可使用任何过滤介质。适合于本文所述方法和系统的过滤介质的两个实例可以是复合介质和胡桃壳。根据各种实施方案，该介质能够被回洗。在某些实施方案中，该介质能够被流化。根据各方面，该介质展现出对烃类、悬浮固体和基于水的液体的至少之一的吸附和吸收性质的至少一种。
[0032]所述过滤介质层可在预选深度处位于容器中，并可填充该容器的整个体积或包含在该容器的特定部分中。例如，在某些情况中，该容器的毗邻一个或多个壁的体积部分可不含介质。过滤介质可通过一个或多个可将过滤介质保留在该容器的所需位置中并同时允许一种或多种液体流经该容器中的介质的分隔物，例如筛网或孔板而包含在容器内。
[0033]复合介质
根据一些实施方案，所述容器可含有至少一个介质层，例如为复合介质的过滤介质。如本文中所用的术语“介质复合物”和“复合介质”可互换使用并是指两种或更多种不同材料的组合。在过滤介质的多个颗粒或丸粒中的每个颗粒或丸粒中，复合介质的合适实例公开在美国申请13/410,420和14/305,724中，这两者通过引用并入文本。在至少一个实施方案中，该复合介质包含多个颗粒或丸粒，每个颗粒或丸粒包含基于纤维素的材料和聚合物的混合物。例如，该复合介质可包含基于纤维素的材料和聚合物的不均匀混合物。该不均匀混合物可包含成分或组分以使这些组分不均匀分布在整个混合物中。如本文中所用的术语“不均匀混合物”是指两种或更多种不相似成分或组分的复合物。根据一个实例，该复合介质可包含基于纤维素的材料和聚合物的均匀混合物。在一个实施方案中，该复合介质可包含基于纤维素的材料和聚合物以使这两种材料相互固定(secured)但不相互混合。如本文中所用的术语“均匀混合物”是指如下复合物，其为以统一比率或以基本统一比率分布在整个混合物中的两种或更多种化合物的单相复合物，以使该复合物的任何部分表现出两种或更多种化合物的相同比率。
[0034]所述复合介质的颗粒由于两种或更多种组分的组合(不均匀或均匀)而可以具有稍微不均匀或斑驳的外观。根据一些实例，复合介质的两种或更多种不同材料相互形成基质以使这两种或更多种材料相互散布。例如，复合介质颗粒可为多孔的。孔在该复合介质的制造过程中形成并可存在于相同组分的元件(elements)和两种或更多种不同材料的元件的混合物之间。根据至少一个实施方案，复合介质颗粒可为多孔的。如本文中所用的“孔隙率”是指颗粒的孔隙空间或空气空间的百分比并表示孔隙面积与总表面积的比率。
[0035]根据某些方面，所述复合介质颗粒通过将两种组分，例如基于纤维素的材料和聚合物以预定比率组合和混合并然后通过挤出机挤出该材料来制备。然后将该共混材料切成单独的颗粒，其形状和尺寸在下面进一步讨论。例如，该颗粒可为丸粒。
[0036]根据至少一个方面，该复合介质包含多个一致形状的颗粒。如本文中所用的术语“一致形状的颗粒”是指完全相同形状和尺寸的颗粒，和基本相同形状和尺寸的颗粒，同时容许由于例如制造误差所致的在形状方面一定程度的差异。所述复合介质颗粒的合适形状可包括球体和圆柱体。例如，该复合介质可包含多个一致形状的圆柱体或类圆柱体形状。所述复合介质可具有将允许颗粒之间空隙区域中的间隙的任何形状，并可在此称为丸粒。在某些实施方案中，该复合介质可包含多个不规则形状的颗粒。根据至少一些实施方案，每个颗粒由基于纤维素的材料和聚合物的均匀或不均匀混合物构成。
[0037]根据至少一个实例，所述复合介质颗粒是丸粒。该复合介质丸粒的直径可为大约2mm至大约10 mm且高度可为大约I mm至大约5 mm。例如，该丸粒的直径可为大约4 mm且高度可为大约2 mm。在另一个实例中，该丸粒的直径为大约4 mm且高度为大约3.5 mm。根据一些实施方案，该丸粒可为球形。根据各种实施方案，每个复合介质丸粒的尺寸为大约5至大约30目。例如，根据至少一个实施方案，该复合介质的尺寸为大约5至大约10目。根据其它实施方案，该复合介质的尺寸为大约8至大约30目。
[0038]如本文中所用的术语“基于纤维素的材料”是指含纤维素的任何材料、产物或组合物。非限制性实例可包括来自落叶树和常青树的木材，包括木粉、木浆、木颗粒、木纤维、锯肩、木刨花、木片和任何其它木材产品或适合于本文所公开的方法和系统的基于纤维素的产物，例如椰子、甘蔗渣、泥煤、纸浆厂废料、玉米杆及其任何组合。所述介质可包含适合于本文所述方法和系统的目的的任何木材。在某些情况中，该基于纤维素的材料可为松木。在其它情况中，该基于纤维素的材料可为楓木。木材的其它非限制性实例包括云杉木、雪松木、冷杉木、落叶松木、花旗松木、铁杉木、柏木、红杉木、紫杉木、橡木、水曲柳、榆木、山杨木、白杨木、桦木、楓木、柚木、胡桃木、巴尔沙木、山毛榉木、黄杨木、巴西苏木、白胡桃木、樱桃木、椴木、杨木、山茱萸木、朴木、山胡桃木、桃花心木、竹和柳木。进一步地，根据某些方面，该基于纤维素的材料可包含多于一种类型的木材。例如，该基于纤维素的组分可包含两种或更多种的硬木，其非限制性实例包括山胡桃木、楓树、橡树、山毛榉、桦木、水曲柳、胡桃木、樱桃木、悬铃木、白杨木、杨木、椴木和山杨木。
[0039]适合于本文所述复合介质的聚合物的非限制性实例可包括聚烯烃，包括高密度聚乙烯(HDPE)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、PVC、乙烯丙烯共聚物，含氟聚合物，包括Teflon?及其任何组合。在某些情况中，该聚合物是HDPE。根据其它方面，该聚合物可包括聚合物泡沫材料。该聚合物泡沫可包含一个或多个多孔部分或该聚合物泡沫可完全是多孔的。聚合物泡沫可通过在聚合过程中的气体受控膨胀来制造。该聚合物泡沫内的孔的尺寸和形状可为适合于使所述复合介质展现本文所公开的各种功能的任何尺寸和形状。根据各种实施方案，该复合介质可包含大约20重量%至大约80重量%的浓度的聚合物。
[0040]根据某些方面，该复合介质包含至少大约30%，但也可至少大约40%、45%和50%浓度的基于纤维素的材料。基于纤维素的材料的浓度可为大约20%至大约80%的任何百分比或这些百分比之间的任何百分比范围。例如，该复合介质包含大约50重量%浓度的楓木。根据另一个实例，该复合介质包含大约70重量%浓度的松木。根据还另一个实例，松木浓度为大约30%。
[0041]可用于本文所公开的系统和方法的复合介质的组成的特定实例包括(I)45%HDPE和55%橡木、(2) 70% HDPE和30%松木，和(3) 70% HDPE和30%楓木。
[0042]该复合介质还可包含额外组分，包括化学组分。可适合于包含在该复合介质中的组分的非限制性实例包括促凝剂和絮凝剂。
[0043]根据至少一个实施方案，该复合介质可进一步包含用于增加该复合介质比重的添加材料。合适的添加材料的非限制性实例包括硅藻土、二氧化硅、膨润土和碳酸钙。其它类似材料也包含在本公开的范围内。该添加材料可为适合于增加该复合介质比重的任何惰性材料，只要该材料与该复合介质的其它组分相容。例如，溶解聚合物组分的添加材料不可用。根据一些实施方案，可在容器中使用复合介质的多个层，其中基于复合介质层的比重和/或密度和/或尺寸而分隔每层。例如，复合介质第一层可含有比重低于位于复合介质第一层下方的复合介质第二层中的过滤介质的比重的过滤介质。根据另一个实例，也可调整复合介质第一层的尺寸大于复合介质第二层的尺寸。进一步地，复合介质第一层可比第二较低层的复合介质较不致密和/或具有更低的比重。
[0044]根据一些实施方案，该复合介质的比重值可小于大约1.1。例如，该复合介质的比重可为大约0.7至大约0.9。根据一些实施方案，该复合介质的密度可为小于大约0.6 kg/m3 ο例如，该复合介质的密度可为大约0.4 kg/m3。在该复合介质与胡桃壳一起使用的情况中，该复合介质的比重可低于胡桃壳的比重，且密度也可低于胡桃壳的密度。
[0045]胡桃壳介质
根据一些实施方案，用于本文所公开的系统和方法的合适的过滤介质包括胡桃壳过滤介质，例如由英国胡桃壳和黑胡桃壳制成的介质。例如，如美国申请13/119,497和13/120，501中公开的，黑胡桃壳和英国胡桃壳可用于聚结和过滤含油的废水，这两个文献通过引用并入本文。胡桃壳可用于过滤装置中，其中将含油的水以向下流动的方式引入经过胡桃壳床，其中油被吸附且悬浮固体被过滤。胡桃壳对油和水具有相等亲合力，这使得可以在胡桃壳表面上捕获油并然后在回洗循环过程中洗掉，由此允许再使用胡桃壳。
[0046]尽管本文中的实例包含胡桃壳作为实例过滤介质，也可代替胡桃壳介质或与其组合使用其它类型的过滤介质。非限制性实例包括其它类型的坚果壳，例如来自美洲山核桃、松子、开心果、巴西果、椰子和杏仁的壳。其它类型的过滤介质的非限制性实例可包括活性炭、无烟煤、沙、硅藻土、木炭和如上讨论的其它纤维素材料。
[0047]根据一些实施方案，所述胡桃壳介质由尺寸为大约12至大约20目的胡桃壳组成。根据至少一个实施方案，该胡桃壳的尺寸为大约12至大约16目。
[0048]根据一些实施方案，该胡桃壳介质的比重可大于大约1.2。例如，该胡桃壳介质的比重可为大约1.2至大约1.4的值。
[0049]根据一些实施方案，该胡桃壳介质的密度可大于大约300kg/m3。例如，该胡桃壳介质的密度可为大约300至大约1200 kg/m3。
[0050]过滤装置
根据至少一个实施方案，由图1中通常由100表示的过滤介质装置来举例说明用于处理包含烃类、悬浮固体和基于水的液体的进料物流的系统。过滤介质装置100包括如上讨论和描述的容器102，所述容器包括如上讨论的与所述进料物流连通或可流体连接的进料物流入口 118。该容器还可包括与所述经处理物流连通或可流体连接的经处理物流或滤液出口122。如本文中所用的术语“可流体连接”是指流体能够从一个元件流至另一元件。可以存在插入这样的元件之间的许多组件，例如管路、阀、栗、测量装置等，其不必作为本公开的部件要求保护且其为流体连接或潜在流体连接的简单部件。过滤介质装置100也可包括分层多介质床104，其包含两个或更多个过滤介质层。例如，过滤介质第一层106可位于容器102内在进料物流入口 118和经处理物流出口 122之间，且过滤介质第二层108可位于该容器内在过滤介质第一层106下方且在进料物流入口 118和经处理物流出口 122之间。过滤介质在图中表示为一致的球形颗粒，然而，应理解该过滤介质可由任何颗粒尺寸和形状，包括不规则形状的颗粒组成。进一步地，该图中的过滤介质表示为仅填充指定层，例如第一层106和第二层108的一部分，但应理解该过滤介质可构成整个层。
[0051]根据一些实施方案，过滤介质第一层106的比重值可小于过滤介质第二层108的比重值。例如，过滤介质第一层106可包含复合介质，例如如上讨论和描述的复合介质丸粒，且所述过滤介质第二层可包含胡桃壳。根据另一个实施方案，每个复合介质丸粒的尺寸可为大约5至大约30目，且该胡桃壳的尺寸可为大约12至大约16目。
[0052]根据一些实施方案和参考图2，过滤介质第一层106A和位于第一层106A下方的过滤介质第二层106B可各自包含复合介质。例如，第一层106A的复合介质的比重可低于所述第二层的复合介质。这可通过使用第二层106B中的复合介质(其包含增加该过滤介质比重的添加剂，例如硅藻土 )完成。
[0053]根据一些实施方案，介质第一层106和介质第二层108各自的过滤介质体积可基本相同。如本文中所用的术语“体积”是指所述过滤介质在其各自层中所占的空间，包括空隙空间的量。根据其它实施方案，过滤介质第一层104和过滤介质第二层108的体积可不同。例如，过滤介质第一层1 6的体积可为过滤介质第二层1 8的体积的至少大约两倍。根据其它实施方案，过滤介质第一层106的体积可为过滤介质第二层108的体积的大约2至大约10倍。例如，所述过滤介质第一层的体积可为过滤介质第二层108的体积的至少大约3倍、至少大约4倍、至少大约5倍或至少大约6倍。根据一个实施方案，过滤介质第一层106的体积是过滤介质第二层108的体积的至少大约6倍。根据一个不同的实施方案，过滤介质第二层108的体积是过滤介质第一层106的体积的大约2至大约10倍。构成分层多介质过滤床104的每个类型的过滤介质的比例可为适合于实施如本文所公开的方法和系统中所述的过滤和聚结功能的至少之一的目的的任何值。也可选择每个类型的过滤介质的比例以提供某种加工能力，例如通过在必须回洗之前提供所需量的过滤处理时间。
[0054]根据某些实施方案，所述分层多介质过滤床104起从所述进料物流中聚结和过滤烃类和悬浮固体的两种作用。例如，如本文中所用的“聚结”宽泛地是指组合和/或联合液相或其它相的一个或多个较小液滴以形成至少一个较大液滴、相和层。例如，在某些方面，聚结可将烃液体的液滴尺寸从小于大约20微米的直径增至大于大约20微米的尺寸。在某些其它方面，聚结可将烃液体的液滴尺寸从小于大约20微米的直径增至大于大约50微米的尺寸。在一些方面，聚结可产生大于大约50微米的烃液体的液滴尺寸。在一些方面，聚结可产生可能大于大约100微米的烃液体的液滴尺寸。如本文中所用的术语“聚结流”是指其中液相或其它相的液滴形成直径为至少大约20微米的液滴的液体。在至少一个方面，聚结流可指其中烃液体的液滴的直径为至少大约20微米的液体。在一些方面，该聚结流可指其中烃液体的液滴的直径为至少大约20微米、至少大约30微米、至少大约30微米、至少大约100微米以及它们的任何组合的液体。根据各种实施方案，可构造分层多介质床的至少一个层以产生聚结物流。例如，该复合介质层可将所述进料物流聚结以产生聚结物流。根据另一个方面，该聚结物流可进一步通过另一个过滤介质层，其中过滤其以产生最终的经处理物流。
[0055]根据某些实施方案，分层多介质过滤床104还起从所述进料物流中过滤烃类和悬浮固体的作用。如本文中所用的术语“过滤”和“分离”宽泛地是指用于将物质成分与其它物质成分分离的任何过程。例如，过滤可指用于将一个或多个相彼此分离的过程。在某些方面，过滤可分离两个液相。在其它方面，过滤可分离固相与液相。在至少一个实施方案中，过滤是指用于将烃类和悬浮固体的至少一种与基于水的液体分离的过程。
[0056]根据某些实施方案，聚结和过滤的至少之一可通过分层多介质床104的每层来实施。例如，过滤介质第一层106可起聚结进料物流的作用，且过滤介质第二层108可起过滤进料物流的作用。例如，过滤介质第一层106可包含起聚结进料物流的作用的复合介质，且过滤介质第二层108可包含起过滤进料物流的作用的胡桃壳。根据其它实施方案，过滤介质第一层106或过滤介质第二层108可起将进料物流的至少一部分聚结和过滤的两种作用。例如，复合介质丸粒第一层可聚结和过滤进料物流，且胡桃壳第二层可过滤进料物流。
[0057]根据各种实施方案，所述进料物流的烃浓度可为大约O至大约1000mg/L。例如，所述进料物流的烃浓度可为大约100至大约1000 mg/L。根据其它实施方案，所述进料物流的烃浓度可为大约250至大约1000 mg/L。根据还另外的实施方案，所述进料物流的烃浓度可为大约500至大约1000 mg/L。进一步地，所述进料物流的总悬浮固体(TSS)浓度，本文中也简称为“悬浮固体”，可为大约O至大约5 mg/L。根据一些实施方案，所述进料物流的TSS浓度可为大约O至大约10 mg/L。根据其它实施方案，所述进料物流的TSS浓度可为大约O至大约20 mg/L。根据还另外的实施方案，所述进料物流的TSS浓度可为大约O至大约30 mg/L。根据其它实施方案，所述进料物流的TSS浓度可大于30 mg/L。本公开的系统和方法可始终提供悬浮固体浓度为小于大约5 mg/L的经处理物流，基于具有大约10至大约50 mg/L的可变悬浮固体浓度的进料物流。
[0058]根据一个或多个实施方案，使所述进料物流与分层多介质床104接触产生包含预定目标浓度的烃液体的经处理物流。例如，使所述进料物流与分层多介质床接触可产生烃类浓度小于所述进料物流中的烃类浓度的经处理物流。在某些实施方案中，所述经处理物流中的烃类浓度小于大约30 mg/L。在其它实施方案中，所述经处理物流中的烃类浓度小于大约10 mg/L。在一些实施方案中，所述经处理物流中的经类浓度小于大约5 mg/L。所述经处理物流中的烃类浓度可为遵照一个或多个关于排放浓度的法规要求的任何目标浓度。例如，烃类浓度可为大约O mg/L至大约200 mg/L之间的任何目标浓度，或这些目标值之间的任何浓度范围。
[0059]根据一些实施方案，使所述进料物流与分层多介质床104接触产生悬浮固体浓度小于所述进料物流中的悬浮固体浓度的经处理物流。例如，该经处理物流的悬浮固体浓度可小于大约15 mg/L。根据其它实施方案，所述经处理物流中的悬浮固体浓度可小于大约10mg/L。根据一些实施方案，所述经处理物流中的悬浮固体浓度可小于5 mg/L。根据另一个实施方案，所述经处理物流中的悬浮固体浓度可为大约O mg/L。根据各方面，所述经处理物流中的悬浮固体浓度可为颗粒尺寸分布的函数，其中小的，即小于5微米的悬浮固体颗粒更难以除去。进一步地，在所述经处理物流中所需的悬浮固体浓度可以取决于特定应用，其中一些应用比其它应用具有更严格的标准。例如，一些应用可能需要所述经处理物流具有满足政府法规的TSS浓度，而其它应用可能需要TSS浓度低于政府所设标准。
[0060]尽管本文讨论的实例包含两层的过滤介质，但本领域一般技术人员将认识到，可使用大于两层的过滤介质，例如可在容器中使用三层或四层的过滤介质，其中从顶部到底部依次每个层的比重值高于其上方的过滤介质的层的比重值。
[0061]根据各种实施方案，可以将所述进料物流以大约40至大约250gpm/ft2的流量引入容器。根据其它实施方案，可以将所述进料物流以小于大约40 gpm/ft2的流量引入容器。该流量可为大约I至大约2000 gpm/ft2之间的任何流量，或这些流量之间的任何流量范围。该流量可为适合于实施如本文公开的方法和系统中描述的聚结和过滤功能的至少之一的目的的任何速率。例如，根据一些实施方案，该流量可为小于大约20 gpm/ft2。
[0062]重新参考图1，过滤介质装置100可进一步包含如以下进一步详细讨论的引流管110，其处于所述容器102内并位于过滤介质第一层106和过滤介质第二层108内。引流管110可为圆柱形，但只要引流管提供充分回洗能力，也可考虑其它形状。引流管110的每个末端可位于过滤介质第一层和第二层内，以使足够的过滤介质存在于床的顶部和底部，从而足以在回洗循环完成时再填充引流管110。容器102中的外周区128通常在本文中称作由分层多介质床104体积减去由引流管110中的过滤介质占据的空间所描绘的区域。外周区128中的洗涤区114可位于分层多介质床104的顶表面的上方，在介质第一层106的顶表面和筛网112之间。筛网112可位于毗邻容器102顶端的洗涤区114的上方以防止在回洗过程中的过滤介质损失。洗涤区114也在外周区128中，位于分层多介质床104的上表面和筛网112的下表面之间。如以下进一步讨论的，在回洗过程中离开引流管110的过滤介质可进入洗涤区114并进一步混合和由此释放额外的油和悬浮固体。图1展示筛网112，但是应理解可使用将过滤介质维持在容器中的任何装置或结构。例如，所述过滤介质可由孔板或圆筒以及圆柱形筛网保留。
[0063]过滤介质装置100也可包含与引流管110连通的气体入口 116和如下进一步讨论的气体源。回洗流体入口 124可位于过滤介质第二层108的下方并与回洗流体源连通。根据一些实施方案，可构造和布置回洗流体入口 124以将回洗流体递送至毗邻容器102底部的外周区128。过滤介质装置100也可包含用于在回洗循环中从容器102中除去污物例如烃类和悬浮固体的污物出口 120。任选地，外周区128可包含一个或多个其它的气体或回洗流体入口，以如下所述辅助使床翻滚(roll)。
[0064]在过滤过程中，将包含烃类、基于水的液体和一一在某些实施方案中一一悬浮固体的进料物流引导至进料物流入口 118，通过筛网112并进入过滤介质第一层106和向下移动通过过滤介质第二层108，并经过经处理物流出口 122作为经处理物流离开容器102，在该经处理物流出口 122处可将其引导至进一步处理过程或排出。经过分层多介质床104继续过滤，直至期望通过回洗过滤介质来清洁过滤介质。根据一些实施方案，当跨过分层多介质床104的压降达到预定值时或当容器102已运行预定的时间长度时，可开始回洗。
[0065]引流管
根据各种实施方案并参考图1，用于处理所述进料物流的容器102可配备有包含引流管110的引流管系统。该引流管系统可包含一个或多个引流管110并可构造和布置以通过提供所需体积和/或速度的回洗流体使床翻滚，从而间歇地回洗介质层。替代地或额外地，可在过滤过程中使用该引流管系统。如本文中所用的“使床翻滚”定义为在回洗过程中使介质移动，其中在该容器底部处或附近的介质可部分或完全经过该引流管系统移至容器顶部并回到容器底部，或在该容器顶部处或附近的介质可经过该引流管系统移至容器底部并回到容器顶部。可调整该引流管系统的尺寸和形状，从而提供至少一种所需体积的待回洗介质和在预选时间段内运行回洗操作。所述引流管系统可包含一个或多个位于过滤介质中的引流管110。如本文中所用的“引流管”是具有一个或多个侧壁，在两端敞开的结构，其在位于过滤介质中时为回洗过程中该过滤介质的流动提供通道。
[0066]引流管110可由适合于本文所述方法和系统的特殊目的的任何材料构成。例如，弓丨流管110可由与容器102相同的材料形成或可由更轻、更重、更贵或更廉价的材料形成。例如，引流管110可由塑料，包括玻璃纤维增强塑料形成。引流管110可预成型以插入容器102中或制造为容器102的一部分。同样，引流管110可设计成改进现今的过滤装置。根据某些方面，引流管110可支承在该容器的外壁上。替代地，引流管110可支承在分隔物或介质保留板，例如筛网或孔板上，其设计用于将过滤介质保留在容器区域内并同时使液体和污物流入和流出过滤介质。
[0067]可根据所需应用、待回洗的介质的体积和在预选时间段内运行回洗操作的至少之一调整单个的引流管110的尺寸和形状。也可调整引流管110的尺寸和形状以在过滤或聚结过程中提供过滤介质的合适移动或提升。也可调整引流管110的尺寸和形状以在引流管110内提供所需搅动水平以部分或完全洗涤过滤介质，由此从该过滤介质中释放一部分烃类和悬浮固体的至少之一。
[0068]所需的引流管系统体积可通过单个引流管或通过提供总体积基本等于所需体积的多个引流管来提供。单个引流管可具有任何形状例如圆形、椭圆形、正方形、矩形或任何不规则形状的横截面积。单个引流管可具有任何整体形状，例如圆锥形、矩形和圆柱形。在一个实施方案中，所述引流管是圆柱体。如图1所示，引流管110可位于过滤介质中，从而完全由过滤介质包围以及完全由过滤介质填充。可构造和布置引流管110的一个或两个末端以辅助介质流入和流出引流管的至少之一。例如，在该引流管的第一末端处的侧壁可包含一个或多个开口，其形成通道以使该引流管第一末端处或附近的一些过滤介质经过引流管侧壁进入，如在美国申请13/119,497和13/120,501中所讨论的。形成通道的开口可具有任何形状以允许足够体积的过滤介质进入引流管。例如，开口可为三角形、正方形、半圆形或具有不规则形状。多个通道可彼此相同并可统一位于引流管的第一末端附近以将过滤介质流相等分布在引流管中。该引流管也可在底部敞开，并可以或可以不包括额外的开口。
[0069]所述一个或多个引流管可位于过滤介质内的任何合适位置。例如，单个引流管可以，但不必，相对于容器侧壁位于中心。类似地，在单个容器中的多个引流管可随机放置或相对于容器侧壁以统一模式放置。在某些情况中，单个引流管相对于容器位于过滤介质内以使从该引流管的每端延伸的轴与平行于该容器侧壁的轴呈同轴。在单个容器中的多个引流管可以，但不必，在体积或横截面积方面相同。例如，单个容器可包含不同高度和横截面积的圆柱形、圆锥形和矩形引流管。例如，容器可具有位于中心的具有第一横截面积的第一引流管和多个位于毗邻容器侧壁的第二引流管，其中每个第二引流管的第二横截面积小于第一横截面积。根据另一个实例，容器具有多个相同引流管。
[0070]根据各方面，所述引流管可包含挡板以防止或减少引流管内的回流。该挡板可具有适合于特定引流管的任何尺寸和形状。例如，该挡板可为适当位于引流管内表面上的板或位于引流管中的圆筒。在一个实施方案中，该挡板可为位于引流管内中心处的实心或中空圆筒。
[0071]用于从过滤介质中释放污物的回洗过程
在开始回洗时，经过进料物流入口 118的进料物流流动和经过经处理物流出口 122的经处理物流流动被中断。可经过气体入口 116开始气体流动，且可经过回洗流体入口 124开始回洗流体流动。根据一些实施方案，可经过经处理物流出口 122引导该回洗流体，这可省去单独的用于回洗流体的入口。经过气体入口 116的气体流动可以，但不必，在开始使回洗流体流动之前发生。例如，所述气体和回洗流体的流动可同时开始，而根据其它实例，回洗流体的流动可在气体流动开始之前开始。进一步地，在回洗过程中，该气体和回洗流体可连续流动。替代地，该气体和回洗流体之一或两者的流动可为间歇式。在某些情况中，空气连续流经引流管110，而水脉冲式进入外周区128中。在某些其它情况中，可将气体间歇式供至引流管110，而回洗流体在回洗过程中连续供应。关于脉冲式回洗系统的其它变体和细节描述在美国申请13/119,497和13/120,501中。
[0072]在引入所述气体和回洗流体时，所述分层多介质床104膨胀并在容器102内逆流移动，如图4所示。应注意，图4不包含不同过滤介质的不同层，但普遍表示过滤介质作为整体的流动。如图4所示，过滤介质从容器顶端沿着引流管外部移至容器底端，然后其可在那里进入毗邻容器底端的引流管底端。所述过滤介质然后在引流管的内部区域中从引流管底端移至引流管顶端(以与过滤时进料物流流动相反的方向)，其在那里离开引流管并进入容器的外周区，由此部分或完全使床翻滚。在流入引流管时，过滤介质可混合，由此释放之前固定在过滤介质上的一部分油和悬浮固体。在回洗过程中，在离开引流管和进入外周区时，所述过滤介质在引流管上方的湍流的洗涤区中，其中过滤介质继续混合，释放额外的油和悬浮固体。经图1的污物出口 120从容器中取出该油和悬浮固体。也经污物出口 120从容器中除去该气体。
[0073]参考图3A和3B，气体入口116可与气体源或可用于引起过滤介质经过引流管110移动的任何其它流体连通。例如，该气体可为空气或产生的气体(produced gas)。根据一些实施方案，气体入口 116可如图3A所示位于引流管110内，并也可包含扩散器126。根据其它实施方案，气体入口 116可如图3B所示位于引流管110下方，并可包含扩散器126。根据一些实施方案，气体入口 116可位于过滤介质第二层108下方。气体入口 116可包含一个或多个位于容器内的入口以将气体递送至引流管系统以使过滤介质流经引流管110。气体入口 116可具有适合于将气体递送至引流管110的任何结构。例如，所述气体入口可为用于递送气体的孔口、喷嘴或射嘴。根据一些实施方案，所述气体入口 116也可将液体或气体和液体的组合递送至引流管110。
[0074]过滤介质装置110也可包含一个或多个将回洗流体递送至外周区128的回洗入口124。回洗流体入口 124可在容器102的底壁处或附近递送回洗流体以引起流动或辅助介质向引流管110的底端流动。一个或多个回洗流体入口可位于容器102内以向容器102提供回洗流并将过滤介质引向引流管系统。所述回洗流体可为液体，例如滤液或待过滤的废水，气体，例如空气及其组合。根据一些实施方案，所述回洗流体为从进料物流入口转移或从经处理物流出口转移的进料物流。回洗流体入口 124可具有适合于将回洗流体递送至外周区的任何结构。例如，回洗流体入口 124可为用于递送气体、液体或其组合的孔口、喷嘴或射嘴。在某些情况中，回洗流体入口 124可延伸入外周区128。回洗流体入口 124可从任何合适位置延伸以辅助水分配。例如，回洗流体入口 124可从容器侧壁和/或从引流管侧壁延伸入外周区128。在另一个实施方案中，回洗流体入口 124可延伸入外周区128，其角度使组分与容器侧壁呈切向。
[0075]根据某些方面，外周区128也可包含一个或多个气体入口以进一步搅动过滤介质床。外周区中的气体入口可以，但不必，与被构造和布置以将气体递送至引流管110的气体入口 116相同。
[0076]所述回洗过程可进一步包括使分层多介质床104，包括过滤介质第一层106和第二层108流化。根据一些实施方案，当将气体和/或回洗流体引入容器中时，在回洗过程本身中发生充分流化。根据其它实施方案，流化是在回洗过程结束时的单独步骤。例如，回洗流体可经过回洗流体入口 118引入以产生流体进入过滤介质的上升速度，这使更大和较小密度的颗粒被分离至容器102的上部且较小和更大密度的颗粒落到容器102的下部。此外，在某些情况中，气体也可经过气体入口 116引入。例如，尺寸可为5-30目且比重和密度低于胡桃壳的复合介质丸粒可被分离和沉降到容器102的上部。以类似方式，参考图2，复合介质第二层106B可包含比重大于位于复合介质第一层106A内的丸粒的比重的丸粒，并因此可沉降到容器102的下部。根据一些实施方案，过滤介质第一层106和第二层108(或106A和106B)的流化可经预定时间完成。进一步地，该过程可包括使过滤介质第一层106和第二层108沉降，这可包括如下讨论的将气体脉冲。
[0077]根据一些实施方案，在回洗循环完成时，可进一步通过引入一种形式的能量以使过滤介质床的层沉降和/或分层来帮助设置分层多介质床104。例如，可将振荡或其它破坏性形式的机械能直接或间接地施加至容器和/或过滤介质层以充分分离这些层。根据一些实例，可经过气体入口 116和引流管110引入气体例如空气或产生的气体以充分扰乱介质从而使其分离和再沉降。在某些情况中，可在床的设置阶段中间歇式引入所述气体。在一些情况中，可使该床通过气体脉冲之间的重力沉降。
[0078]根据其它实施方案，使用多个过滤介质装置以提供连续过滤，而一个或多个过滤介质单元在回洗循环中离线运行。例如，可将进料物流平行进料至多个过滤介质装置。进入过滤介质装置之一的进料物流可被中断，而进料物流向剩余过滤介质装置的流动继续。然后可将离线的过滤介质装置回洗并在重新运行之前设置其床。一旦过滤介质装置重新运行，其它的过滤介质装置可停止运行以回洗。
[0079]图5是图示说明根据本公开的一个或多个方面的通常表示为500的至少一个方法的工艺流程图。在图5中，步骤502包括将包含烃类、悬浮固体和基于水的液体的进料物流引至含分层多介质床的容器。例如，该分层多介质床可包含过滤介质第一层和位于过滤介质第一层下方的过滤介质第二层，且过滤介质第一层的比重值可小于过滤介质第二层的比重值。进一步地，过滤介质第一层和过滤介质第二层的至少之一可包含复合介质，例如多个复合介质丸粒，其中每个复合介质丸粒包含基于纤维素的材料和聚合物的混合物。在步骤504中，该方法进一步包括使所述进料物流与分层多介质床接触。例如，该方法可包括使所述进料物流与过滤介质第一层和过滤介质第二层接触以产生烃类浓度小于该进料物流中的烃类浓度的经处理物流。例如，使所述进料物流与过滤介质第一层和第二层接触可包括聚结和过滤所述进料物流。在506中，所述进料物流的流动被中断。这可发生在跨过容器的压降达到预定极限时，这表明回洗过程是必需的。例如，传感器可测量容器的至少一个性能以提供测得的容器性能，且可基于测得的性能开始回洗。例如，传感器可监测容器中的压力以决定压降是否已达到引发回洗循环的预定值。根据另一个实施方案，在进料物流的流动被中断且回洗循环开始之前，可经过预定量的时间。在步骤506和508中，将气体和回洗流体以与所述进料物流流动相反的方向通入容器。例如，气体可经过处于所述容器内并位于分层多介质床内的引流管。例如，该引流管可位于所述过滤介质第一层和过滤介质第二层内并可形成位于引流管侧壁和容器侧壁之间的外周区。所述回洗流体可经过分层多介质床，例如经过过滤介质第一和第二层和外周区。这些步骤起使过滤介质床翻滚的作用，且由此从过滤介质中释放至少一部分的污物例如烃类和悬浮固体，其然后在步骤512中从容器中除去。在步骤514中，使分层多介质床如以上讨论的那样流化以将过滤介质层彼此分离并使这些层沉降。例如，可通过使所述气体和回洗流体的至少之一经过过滤介质第一和第二层预定的时间，使过滤介质第一和第二层流化。根据至少一个实施方案，过滤介质床的流化可在回洗循环本身过程中发生，并因此可能不必需引入上升速度的气体和/或回洗流体的单独步骤。在步骤516中，重新建立所述进料物流至含分层多介质床的容器的流动。
实施例
[0080]将通过下列实施例进一步举例说明本文所述的系统和方法，其本身为示例性性质并且不旨在限制本公开的范围。
[0081]实施例1-分层介质
进行实验以评估多介质分层床组合件的效力。首先用12英寸深的尺寸为12-16目的黑胡桃壳层填充由不锈钢构成且高度为78英寸和直径为6英寸的容器。然后将54英寸的尺寸为5-10目(4 mm圆形丸粒)并含45% HDPE和55%楓木的复合介质层放置在黑胡桃壳层顶部以产生多介质分层床。通过将原油和悬浮固体注入自来水以产生经浓度为250 mg/L且TSS浓度为40 mg/L的合成废水，产生合成废水以模拟初次分离流出物。将该合成废水加热到90°(:并然后以10 gpm/ft2的流量栗送到容器顶部并栗送出容器底部，以使其首先经过复合介质层，然后经过胡桃壳介质层并作为流出物排出容器。
[0082]进行该实验24小时，其中从该容器的流出物收集9个样品并测试烃浓度。结果示于图6，其中所有9个样品显示小于5 mg/L的烃浓度。
[0083]实施例2-床深度的对比进行实验以对比具有不同介质比例的多介质分层床组合件的性能能力。用10英寸的尺寸为12-16目的黑胡桃壳介质填充与以上参考实施例1描述的容器类似的容器，并然后用20英寸、40英寸和60英寸的尺寸为5-10目的复合介质(与实施例1相同的复合介质)填充该容器以测试三种不同的介质体积比例。将烃浓度为250 mg/L和比重为0.98的进料物流以13.5gpm/ft2的流量分别栗送经过复合介质床和胡桃壳床。将每立方英寸的介质负载的油质量相对于流出物中的油浓度绘图并示于图7。结果表明，大约60英寸的复合介质和10英寸的胡桃壳对收集0.5 g/in3 - 5 g/in3的油是有效的，取决于油的比重。进一步地，结果表明所有三种深度的所测复合介质能够产生小于5 mg/L的流出物，其中回洗之间的时间长度对于20英寸复合介质床而言最短，且对于60英寸复合介质床而言最长。
[0084]实施例3-多介质性能能力
进行实验以对比单层的复合介质和含复合介质第一层和胡桃壳介质第二层的分层多介质床的性能能力。用复合介质、合成废水和与以上参考实施例1描述的相同条件进行测试。使用高度为7英尺和直径为6英寸且配备有引流管和用于回洗的空气入口喷嘴的不锈钢容器。
[0085]使用深度为66英寸的床进行采用单层复合介质的测试。使用54英寸的复合介质床和位于该复合介质下方的12英寸的胡桃壳床进行采用分层多介质床的测试。
[0086]使合成废水经过这两种类型的过滤介质床24小时的结果示于图8A和8B中，其中图8A显示流出物中的烃浓度且图SB显示流出物中的悬浮固体浓度。图8A和SB表明，对于过滤进料废水物流中的烃类和悬浮固体两者而言，所述分层多介质床比单独的复合介质更有效。例如，来自分层多介质床的流出物的平均烃浓度为大约2.20 mg/L(99.1%除去率)，而来自单层复合介质的流出物平均为15.23 mg/L(93.9%除去率)。进一步地，来自分层多介质床的流出物的平均TSS浓度为1.87 mg/L(95.3%除去率)，而来自单个复合介质床的流出物的平均TSS浓度为1.87 mg/L(70.7%除去率)。
[0087]因此已描述了至少一个实施例的若干方面，应认识到本领域技术人员将容易想到各种改变、修改和改进。例如，在此所公开的实施例也可用于其它上下文中。这样的改变、修改和改进旨在成为本公开的一部分，并旨在属于本文讨论的实施例的范围内。因此，前述说明书和附图仅仅是例示性的。
【主权项】
1.用于处理包含烃类和基于水的液体的进料物流的系统，其包括: 容器，其包括可流体连接到所述进料物流的进料物流入口和与经处理物流连通的经处理物流出口； 位于所述容器内的过滤介质第一层； 位于所述容器内的过滤介质第二层； 处于所述容器内并位于所述过滤介质第一层和过滤介质第二层内的引流管； 与所述引流管连通的气体入口 ； 与所述气体入口连通的气体源； 可流体连接到回洗流体源和所述过滤介质第一层与过滤介质第二层的至少之一的回洗流体入口；和 污物出口。2.权利要求1的系统，其中所述过滤介质第一层和过滤介质第二层位于所述容器内，在所述进料物流入口和经处理物流出口之间。3.权利要求1的系统，其中所述过滤介质第二层位于所述过滤介质第一层下方。4.权利要求3的系统，其中所述过滤介质第一层的比重值小于所述过滤介质第二层的比重值。5.权利要求1的系统，其中所述回洗流体入口位于所述过滤介质第二层下方。6.权利要求1的系统，其中所述污物出口位于所述进料入口下方。7.权利要求1的系统，其中所述过滤介质第一层包含多个复合介质丸粒，每个复合介质丸粒包含基于纤维素的材料和聚合物的混合物。8.权利要求7的系统，其中每个复合介质丸粒的尺寸为大约5至大约30目。9.权利要求7的系统，其中所述过滤介质第一层和过滤介质第二层包含复合介质丸粒。10.权利要求1的系统，其中所述过滤介质第二层包含胡桃壳。11.权利要求10的系统，其中所述胡桃壳的尺寸为大约12至大约16目。12.权利要求1的系统，其中所述过滤介质第一层的体积为所述过滤介质第二层的体积的至少大约两倍。13.权利要求1的系统，其中所述气体入口位于所述引流管内。14.权利要求1的系统，其中所述经处理物流的烃浓度为小于大约5mg/Lo15.用于处理包含烃类和基于水的液体的进料物流的方法，其包括: 将所述进料物流引至包含过滤介质第一层和过滤介质第二层的容器，所述过滤介质第一层和过滤介质第二层的至少之一包含多个复合介质丸粒，每个复合介质丸粒包含基于纤维素的材料和聚合物的混合物;和 使所述进料物流与所述过滤介质第一层和过滤介质第二层接触以产生烃类浓度小于所述进料物流中的烃类浓度的经处理物流。16.权利要求15的方法，其中所述过滤介质第二层位于所述过滤介质第一层下方。17.权利要求16的方法，其中所述过滤介质第一层的比重值小于所述过滤介质第二层的比重值。18.权利要求15的方法，其中使所述进料物流与所述过滤介质第一层和过滤介质第二层接触产生烃浓度小于大约5 mg/L的经处理物流。19.权利要求15的方法，其中所述进料物流进一步包含悬浮固体。20.权利要求19的方法，其中使所述进料物流与所述过滤介质第一层和过滤介质第二层接触产生悬浮固体浓度小于所述进料物流中悬浮固体浓度的经处理物流。21.权利要求19的方法，其进一步包括: 使气体以与所述进料物流流动相反的方向经过引流管，所述引流管处于所述容器内并位于所述过滤介质第一层和过滤介质第二层内，并形成位于所述引流管侧壁与所述容器侧壁之间的外周区； 使回洗流体以与所述进料物流流动相反的方向经过所述过滤介质第一和第二层和外周区；和 从所述容器除去所述烃类和悬浮固体的至少一部分。22.权利要求21的方法，其进一步包括: 测量所述容器的至少一个性能以提供测得的性能;和 基于所述测得的性能使所述气体和回洗流体的至少之一经过。23.权利要求15的方法，其中所述过滤介质第一层包含多个复合介质丸粒，且所述过滤介质第二层包含胡桃壳。24.权利要求15的方法，其中所述过滤介质第一和第二层包含多个复合介质丸粒。25.权利要求15的方法，其中使所述进料物流与所述过滤介质第一层和过滤介质第二层接触包括聚结和过滤所述进料物流。26.权利要求25的方法，其中使所述进料物流与所述过滤介质第一层接触包括聚结所述进料物流。27.权利要求25的方法，其中使所述进料物流与所述过滤介质第二层接触包括过滤所述进料物流。
【文档编号】C02F1/28GK105916562SQ201580005515
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2015年1月22日
【发明人】C.L.费尔奇, E.A.洛奇, S.P.维尔钦斯基, M.R.帕特森
【申请人】西门子能源公司