一种利用超疏水海绵深度处理含油污水的方法与流程

本发明涉及一种含油污水的处理方法，尤其涉及一种利用超疏水海绵深度处理含油污水的方法。

背景技术：

油田注水是保持地层压力，保证油田长期稳定高产的重要措施。随着二次，三次采油的开展，采出液含水量越来越高，含油污水回注势在必行。在国内外，大量采用的过滤器有多层滤料过滤器和核桃壳过滤器，其中采用多层滤料可充分发挥滤料截污能力，减小过滤阻力。但在实际应用中，多层滤料过滤器滤速低，设备庞大；砂滤料比重大，不适用于机械反洗，滤料再生能力差。核桃壳过滤器反洗再生性能好，但过滤精度最好时只能达到含油≤15mg/L，只适用于中渗透地层注水。

中国专利CN201610191200.9公开了一种超疏水聚氨酯海绵的制备方法，但其在处理含有污水领域中的应用方向以及具体的应用方法有待进一步研究开发。

技术实现要素：

本发明克服现有技术的不足，采用具有超疏水-超亲油特性的聚氨酯海绵作为过滤介质，具有选择性高，过滤精度高，滤料密度低，反冲洗方便，过滤周期长，滤速快的特点，采用多级过滤可达含油≤5mg/L，满足低渗透压地层注水要求，适用于油田回注水精细过滤。

本发明的目的通过如下措施来达到：

一种利用超疏水海绵深度处理含油污水的方法，使含油量为30-60ppm的含油污水通过位于过滤器内的超疏水海绵进行过滤，其中：含油污水从所述过滤器的顶部被加入，从所述过滤器的底部被取出；所述超疏水海绵的孔径为250-300um，滤速为15-20m/h。

过滤时，滤速选择过慢会造成滤料过滤能力的浪费，过快会因为滤料的饱和而造成过滤效果降低。

进一步的，所述过滤的过滤周期为48-72h，过滤周期过短会造成滤料过滤能力的浪费。过长会因为滤料的饱和而造成过滤效果降低；反冲洗时滤速为25-30m/h。反冲洗时间为2h。

一种利用超疏水海绵深度处理含油污水的两级过滤方法，使含油量30-60ppm的含油污水依次通过一级过滤器中的超疏水海绵和二级过滤器中的超疏水海绵进行两级过滤。

进一步的，所述含油污水从一级过滤器的顶部被加入，经过超疏水海绵后从所述一级过滤器的底部被抽出，然后进入所述二级过滤器的顶部，经过所述超疏水海绵后，从所述二级过滤器的底部被抽出。

进一步的，所述一级过滤器中的超疏水海绵的孔径为300-400um，所述一级过滤的滤速为18-23m/h，所述二级过滤器中的所述超疏水海绵的孔径为250-300um，所述二级过滤的滤速为15-20m/h。

进一步的，所述一级过滤的过滤周期为48-72h，反冲洗时滤速为25-30m/h，反冲洗时间为2h；所述二级过滤的过滤周期为48-72h，反冲洗时滤速：25-30m/h，反冲洗时间为2h。

进一步的，在所述两级过滤方法中，所述一级过滤中海绵的密度小于所述二级过滤中海绵的密度，所述一级过滤的滤速大于所述二级过滤的滤速，所述一级过滤可过滤颗粒较大油污，所述二级过滤可过滤颗粒较小油污，通过所述两级过滤，含油污水可得到高效的清洁。

一种利用超疏水海绵深度处理含油污水的三级过滤方法，使含油量40-80ppm的含油污水依次通过一级过滤器、二级过滤器和三级过滤器进行三级过滤，其中，所述一级过滤器、二级过滤器和三级过滤器中均设有超疏水海绵，所述含油污水从所述一级过滤器的顶部被加入，经过所述超疏水海绵后，从所述一级过滤器的底部被取出，然后进入所述二级过滤器的顶部，经过所述超疏水海绵后，从所述二级过滤器的底部被取出，然后进入所述三级过滤器的顶部，经过所述超疏水海绵后，从所述三级过滤器的底部被取出。

进一步的，所述一级过滤器的海绵孔径为350-500um，滤速为20-25m/h；所述二级过滤器的海绵孔径为300-400um，滤速为18-23m/h；所述三级过滤器的海绵孔径为250-300um，滤速为15-20m/h。

进一步的，所述一级过滤器、二级过滤器和三级过滤器的过滤时间均为2h，所述一级过滤器、二级过滤器和三级过滤器的反冲洗时间为2h。

进一步的，所述三级过滤方法中，海绵密度逐渐增大，过滤精度逐渐增加，最终过滤的含油≤5mg/L，满足低渗透压地层注水要求。

进一步的，本发明所述的超疏水海绵，其制备方法如下：

1)先将商品聚氨酯海绵用水或乙醇分别超声清洗，以除去海绵内部的污染物，干燥；

2)将干燥后的海绵在室温下浸泡入溶解分散有水相单体和微纳米颗粒的水相溶液反应；取出置于空气中晾放；

3)将步骤2)晾放后的海绵再放入溶解有油相单体的油相溶液中反应；取出置于空气中晾放；

4)将步骤3)晾放后的海绵再次放入步骤2)的水相溶液反应，取出真空干燥；

5)将步骤4)干燥后的海绵浸泡于长碳链的疏水物溶液中，用相应疏水物溶液的溶剂洗净后烘干，制得超疏水超亲油海绵。

或调整一下聚氨酯海绵浸泡溶液的顺序,采用步骤如下：

1)将商品聚氨酯海绵用水或乙醇分别超声清洗，以除去海绵内部的污染物，干燥；

2)将干燥后的海绵在室温下浸泡入溶解有油相单体和微纳米颗粒的油相溶液反应，取出置于空气中晾放；

3)将步骤2)晾放后的海绵再放入溶解有水相单体的水相溶液反应，取出后用去离子水清洗去除物理吸附的物质后再真空干燥；

4)将步骤3)干燥后的海绵浸泡于长碳链的疏水物溶液中，用疏水物溶液的溶剂洗净烘干，制得超疏水超亲油海绵。

其中，所述的商品聚氨酯海绵，孔径为300～500微米。

其中，所述水相单体是指浓度为0.5～3wt％的聚乙烯亚胺、哌嗪、间苯二胺、三乙胺、二乙烯三胺或四甲基二氨基甲烷的水溶液。

其中，所述微纳米颗粒是指浓度为0.4～2wt％的粒径在5～200nm的TiO2，AlO3或SiO2颗粒。

其中，所述油相单体是指浓度为0.5～2wt％均苯三甲酰氯或对苯二甲酰氯溶液；溶剂为正己烷、环己烷、正庚烷、正辛烷、苯或二甲苯。

其中，所述长碳链疏水物是指碳链长度为12～18个碳原子，活性基团为羧基、氨基、环氧基或酰氯基。

其中，所述清洗、晾放时间优选0.5～1小时。

其中，浸泡入水相单体和微纳米颗粒的水相溶液、油相单体的油相溶液、油相单体和微纳米颗粒的油相溶液或水相单体的水相溶液反应时间优选为0.5～3小时。

其中，优选浸泡于长碳链的疏水物溶液中12～24小时。

本发明的有益效果为：

(1)采用新型材料处理含油污水，处理效率高，适用于油田回注水精细过滤。

(2)过滤过程设计合理，每个工艺过程中每一个滤速的设置和海绵密度的设置及能够保证最大的处理量，又能够保证处理的精度，使得含油污水中的油颗粒能够最大程度被去除。

(3)反冲洗步骤的设置和反冲洗周期的设定能够保证海绵始终保持较高的处理效率，不会堵塞。

(4)用过滤过程来进行处理含油污水，处理量大，设备的结构简单，工艺成本低，操作方便。

(5)滤料再生能力强，易冲洗，可循环使用。

(6)多级过滤过程多级截留，除油效果好，能够去除含油量高的含油污水。

附图说明：

图1为本发明所述的单级过滤方法示意图；

图2为本发明所述的两级过滤流程示意图；

图3为本发明所述的三级过滤流程示意图；

具体实施方式

所有的数字标识，例如pH、温度、时间、浓度，包括范围，都是近似值。要了解，虽然不总是明确的叙述所有的数字标识之前都加上术语“约”。同时也要了解，虽然不总是明确的叙述，本文中描述的试剂仅仅是示例，其等价物是本领域已知的。

本发明所述的超疏水海绵是通过本领域技术人员已知的技术制备的，参见已公开的专利文献CN201610191200.9。

实施例1

如图1所示，一种利用超疏水海绵深度处理含油污水的方法，使含油量为30ppm的含油污水通过位于过滤器内的超疏水海绵进行过滤，其中：含油污水从所述过滤器的顶部被加入，从所述过滤器的底部被取出；所述超疏水海绵的孔径为250um，滤速为15m/h。

所述过滤的过滤周期为48h，反冲洗时滤速为25m/h。反冲洗时间为2h。

处理后最终含油量为5ppm。

实施例2

如图1所示，一种利用超疏水海绵深度处理含油污水的方法，使含油量为60ppm的含油污水通过位于过滤器内的超疏水海绵进行过滤，其中：含油污水从所述过滤器的顶部被加入，从所述过滤器的底部被取出；所述超疏水海绵的孔径为300um，滤速为20m/h。

所述过滤的过滤周期为72h，反冲洗时滤速为30m/h。反冲洗时间为2h。

最终含油量为8ppm。

实施例3

如图2所示，一种利用超疏水海绵深度处理含油污水的两级过滤方法，使含油量30ppm的含油污水依次通过一级过滤器中的超疏水海绵和二级过滤器中的超疏水海绵进行两级过滤，所述一级过滤器中的超疏水海绵的孔径为300um，所述一级过滤的滤速为18m/h，所述二级过滤器中的所述超疏水海绵的孔径为250um，所述二级过滤的滤速为15m/h。

所述含油污水从一级过滤器的顶部被加入，经过超疏水海绵后从所述一级过滤器的底部被抽出，然后进入所述二级过滤器的顶部，经过所述超疏水海绵后，从所述二级过滤器的底部被抽出。

所述一级过滤的过滤周期为48h，反冲洗时滤速为25m/h，反冲洗时间为2h；所述二级过滤的过滤周期为48h，反冲洗时滤速：25m/h，反冲洗时间为2h。

其中，所述一级过滤器的出口含油量为10ppm，所述二级过滤器的出口油含量为4ppm。

实施例4

如图2所示，一种利用超疏水海绵深度处理含油污水的两级过滤方法，使含油量60ppm的含油污水依次通过一级过滤器中的超疏水海绵和二级过滤器中的超疏水海绵进行两级过滤，所述一级过滤器中的超疏水海绵的孔径为350um，所述一级过滤的滤速为20m/h，所述二级过滤器中的所述超疏水海绵的孔径为280um，所述二级过滤的滤速为18m/h。

所述含油污水从一级过滤器的顶部被加入，经过超疏水海绵后从所述一级过滤器的底部被抽出，然后进入所述二级过滤器的顶部，经过所述超疏水海绵后，从所述二级过滤器的底部被抽出。

所述一级过滤的过滤周期为60h，反冲洗时滤速为28m/h，反冲洗时间为2h；所述二级过滤的过滤周期为60h，反冲洗时滤速：28m/h，反冲洗时间为2h。

其中，所述一级过滤器的出口含油量为12ppm，所述二级过滤器的出口油含量为5ppm。

实施例5

如图2所示，一种利用超疏水海绵深度处理含油污水的两级过滤方法，使含油量20ppm的含油污水依次通过一级过滤器中的超疏水海绵和二级过滤器中的超疏水海绵进行两级过滤，所述一级过滤器中的超疏水海绵的孔径为400um，所述一级过滤的滤速为23m/h，所述二级过滤器中的所述超疏水海绵的孔径为300um，所述二级过滤的滤速为20m/h。

所述含油污水从一级过滤器的顶部被加入，经过超疏水海绵后从所述一级过滤器的底部被抽出，然后进入所述二级过滤器的顶部，经过所述超疏水海绵后，从所述二级过滤器的底部被抽出。

所述一级过滤的过滤周期为72h，反冲洗时滤速为30m/h，反冲洗时间为2h；所述二级过滤的过滤周期为72h，反冲洗时滤速：30m/h，反冲洗时间为2h。

其中，所述一级过滤器的出口含油量为15ppm，所述二级过滤器的出口油含量为4ppm。

实施例6

如图3所示，一种利用超疏水海绵深度处理含油污水的三级过滤方法，使含油量40ppm的含油污水依次通过一级过滤器、二级过滤器和三级过滤器进行三级过滤，其中，所述一级过滤器、二级过滤器和三级过滤器中均设有超疏水海绵，所述含油污水从所述一级过滤器的顶部被加入，经过所述超疏水海绵后，从所述一级过滤器的底部被取出，然后进入所述二级过滤器的顶部，经过所述超疏水海绵后，从所述二级过滤器的底部被取出，然后进入所述三级过滤器的顶部，经过所述超疏水海绵后，从所述三级过滤器的底部被取出。

所述一级过滤器的海绵孔径为350um，滤速为20m/h；所述二级过滤器的海绵孔径为300um，滤速为18m/h；所述三级过滤器的海绵孔径为250um，滤速为15m/h。

所述一级过滤器、二级过滤器和三级过滤器的过滤时间均为2h，所述一级过滤器、二级过滤器和三级过滤器的反冲洗时间为2h。

其中，所述一级过滤器的出口含油量为20ppm，所述二级过滤器的出口油含量为15ppm，所述三级过滤器的出口油含量为5ppm。

实施例7

如图3所示，一种利用超疏水海绵深度处理含油污水的三级过滤方法，使含油量60ppm的含油污水依次通过一级过滤器、二级过滤器和三级过滤器进行三级过滤，其中，所述一级过滤器、二级过滤器和三级过滤器中均设有超疏水海绵，所述含油污水从所述一级过滤器的顶部被加入，经过所述超疏水海绵后，从所述一级过滤器的底部被取出，然后进入所述二级过滤器的顶部，经过所述超疏水海绵后，从所述二级过滤器的底部被取出，然后进入所述三级过滤器的顶部，经过所述超疏水海绵后，从所述三级过滤器的底部被取出。

所述一级过滤器的海绵孔径为400um，滤速为23m/h；所述二级过滤器的海绵孔径为350um，滤速为20m/h；所述三级过滤器的海绵孔径为280um，滤速为18m/h。

所述一级过滤器、二级过滤器和三级过滤器的过滤时间均为2h，所述一级过滤器、二级过滤器和三级过滤器的反冲洗时间为2h。

其中，所述一级过滤器的出口含油量为22ppm，所述二级过滤器的出口油含量为18ppm，所述三级过滤器的出口油含量为4ppm。

实施例8

如图3所示，一种利用超疏水海绵深度处理含油污水的三级过滤方法，使含油量80ppm的含油污水依次通过一级过滤器、二级过滤器和三级过滤器进行三级过滤，其中，所述一级过滤器、二级过滤器和三级过滤器中均设有超疏水海绵，所述含油污水从所述一级过滤器的顶部被加入，经过所述超疏水海绵后，从所述一级过滤器的底部被取出，然后进入所述二级过滤器的顶部，经过所述超疏水海绵后，从所述二级过滤器的底部被取出，然后进入所述三级过滤器的顶部，经过所述超疏水海绵后，从所述三级过滤器的底部被取出。

所述一级过滤器的海绵孔径为500um，滤速为25m/h；所述二级过滤器的海绵孔径为400um，滤速为23m/h；所述三级过滤器的海绵孔径为300um，滤速为20m/h。

所述一级过滤器、二级过滤器和三级过滤器的过滤时间均为2h，所述一级过滤器、二级过滤器和三级过滤器的反冲洗时间为2h。

其中，所述一级过滤器的出口含油量为28ppm，所述二级过滤器的出口油含量为20ppm，所述三级过滤器的出口油含量为4ppm。

由实施例1-实施例8的最终产品出口含油量得知，采用本发明所述的方法能够高效处理含油污水，污水最终含油量能够小于5ppm。而且，采用过滤过程来进行处理，处理量大，结构简单，工艺成本低，设置反冲洗过程，可循环使用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。