净化采出水的处理系统及其处理方法与流程

本发明涉及油气开采领域，特别涉及一种净化采出水的处理系统及其处理方法。

背景技术：

在油田生产过程中，通常对含有大量原油、悬浮物、矿物质、细菌等污染物的油田采出水进行去污处理，以得到含油浓度小于或等于5mg/l、悬浮物浓度小于或等于5mg/l的净化采出水，进而用于油田注水。目前，由于水资源紧缺，也对上述净化采出水进行进一步的精细处理及除盐处理，使净化采出水中的含油浓度小于或等于2mg/l、悬浮物浓度小于或等于2mg/l、矿物质浓度小于或等于1000mg/l，以满足对高品质水资源的需求。因此，有必要提供一种净化采出水的处理系统。

现有技术提供了一种膜分离设备，以作为净化采出水的处理系统，可去除净化采出水中的原油、悬浮物、矿物质。

发明人发现现有技术至少存在以下问题：

由于净化采出水中的微小悬浮物易堵塞膜分离设备的分离膜，导致膜分离设备无法连续正常运行，并且净化采出水的再生效果差。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种净化采出水的处理系统及其处理方法，可以解决上述问题。所述技术方案如下：

一方面，提供了一种净化采出水的处理系统，包括膜分离设备，，所述处理系统还包括：细小悬浮物分离设备、第一管道、第二管道、第一管道混合器、第二管道混合器、第三管道与第四管道；

所述细小悬浮物分离设备的内部由下至上依次设置有陶瓷吸附层、石英砂过滤层、活性炭吸附层，且所述陶瓷吸附层的陶瓷粒径、所述石英砂过滤层的石英砂粒径、所述活性炭吸附层的活性炭粒径依次减小；

所述第一管道、所述第二管道均用于输送净化采出水，且所述第一管道与所述细小悬浮物分离设备的底部进口连通，所述第二管道的两端分别与所述细小悬浮物分离设备的顶部出口、所述膜分离设备的顶部进口连通；

所述第一管道混合器、所述第二管道混合器沿水流方向依次设置在所述第一管道上；

所述第三管道与所述第一管道混合器的侧壁连通，用于输送第一药剂；

所述第四管道与所述第二管道混合器的侧壁连通，用于输送第二药剂。

在一种可能的设计中，所述陶瓷吸附层的厚度为390mm～410mm，密度为4.0g/cm³～4.5g/cm³，陶瓷粒径为0.5mm～0.8mm；

所述石英砂过滤层的厚度为490mm～510mm，密度为2.64g/cm³～2.66g/cm³，石英砂粒径为0.4mm～0.6mm；

所述活性炭吸附层的厚度为290mm～310mm，密度为1.29g/cm³～1.31g/cm³，活性炭粒径为0.3mm～0.5mm。

在一种可能的设计中，所述处理系统还包括：设置在所述细小悬浮物分离设备内的布水器、集水器；

所述布水器位于所述陶瓷吸附层的下方，所述集水器位于所述活性炭吸附层的上方；

所述第一管道的端口伸入至所述细小悬浮物分离设备内与所述布水器连通；

所述第二管道的端口伸入至所述细小悬浮物分离设备内与所述集水器连通。

在一种可能的设计中，所述布水器设置成端口封闭且具有多个通孔的管状结构；

所述集水器包括：端口封闭的横管、多个筛管、竖管；

所述筛管与所述竖管分别与所述横管连通，且多个所述筛管沿所述横管的轴向间隔分布；

所述竖管与所述第二管道连通。

在一种可能的设计中，所述筛管的外壁上设置有净化层。

在一种可能的设计中，所述净化层由纤维绳构成。

在一种可能的设计中，所述纤维绳为涤纶绳。

在一种可能的设计中，所述第三管道、第四管道上均设置有流量计。

在一种可能的设计中，所述第三管道还设置有第一止回阀、第一球阀；

所述第四管道上还设置有第二止回阀、第二球阀。

另一方面，还提供了一种净化采出水的处理方法，所述处理方法包括：

按照预设流速向第一管道内输送净化采出水，并同时向第三管道内加入第一预设浓度的第一药剂，以破坏所述净化采出水中悬浮物的电荷稳定性，并水解形成细小絮体；

待经所述第一药剂处理后的净化采出水进入第二管道混合器时，向第四管道内加入第二预设浓度的第二药剂，以水解形成链状高分子结构；

水解后的第一药剂、第二药剂进入至细小悬浮物分离设备内，被吸附至陶瓷吸附层中，形成捕捉层，以捕捉经所述第一药剂处理后的净化采出水中的一级悬浮物；

待所述一级悬浮物捕捉之后，所述捕捉层被石英砂过滤层截留，形成絮体滤层，以拦截经所述捕捉层处理后的净化采出水中的二级悬浮物；

所述活性炭吸附层去除经所述絮体滤层处理后的净化采出水中的三级悬浮物；

利用膜分离设备对去除所述三级悬浮物后的净化采出水进行处理，以获取目标污染系数的净化采出水；

其中，所述陶瓷吸附层、所述石英砂过滤层、所述活性炭吸附层由下至上依次设置在所述细小悬浮物分离设备的内部，且所述陶瓷吸附层的陶瓷粒径、所述石英砂过滤层的石英砂粒径、所述活性炭吸附层的活性炭粒径依次减小，以对所述净化采出水中的悬浮物进行分级去除。

在一种可能的设计中，所述第一药剂为聚合铁盐或聚合铝盐，所述第二药剂包括：高分子阳离子絮凝剂、聚酰胺类聚合物、聚丙烯酰胺类聚合物。

在一种可能的设计中，所述预设流速小于或等于4m/h；

所述第一预设浓度为9mg/l～11mg/l，所述第二预设浓度为0.3mg/l～0.5mg/l。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明实施例提供的净化采出水的处理系统通过第三管道、第四管道分别向第一管道混合器、第二管道混合器内输送第一药剂、第二药剂，可有效沉淀出净化采出水中的悬浮物，并通过细小悬浮物分离设备去除净化采出水中的悬浮物，这样可有效避免净化采出水中的悬浮物堵塞膜分离设备中的分离膜，保证膜分离设备连续正常运行，并且提高了净化采出水的再生效果；另外，通过在细小悬浮物分离设备的内部由下至上依次设置有陶瓷吸附层、石英砂过滤层、活性炭吸附层，且陶瓷吸附层的陶瓷粒径、石英砂过滤层的石英砂粒径、活性炭吸附层的活性炭粒径依次减小，可协同第一药剂、第二药剂对净化采出水中的悬浮物进行逐级去除，进而能有效去除净化采出水中的悬浮物。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的净化采出水的处理系统；

图2是本发明实施例提供的集水器的结构示意图。

附图中的各个标号说明如下：

1-膜分离设备；

2-细小悬浮物分离设备；

201a-陶瓷吸附层；

201b-石英砂过滤层；

201c-活性炭吸附层；

202-布水器；

203-集水器；

203a-横管；

203b-筛管；

203c-竖管；

3-第一管道；

4-第二管道；

5-第一管道混合器；

6-第二管道混合器；

7-第三管道；

701-第一止回阀；

702-第一球阀；

8-第四管道；

801-第二止回阀；

802-第二球阀；

9-流量计。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

第一方面，本发明实施例提供了一种净化采出水的处理系统，如图1所示，该处理系统包括膜分离设备1。进一步地，该处理系统还包括：细小悬浮物分离设备2、第一管道3、第二管道4、第一管道混合器5、第二管道混合器6、第三管道7与第四管道8；细小悬浮物分离设备2的内部由下至上依次设置有陶瓷吸附层201a、石英砂过滤层201b、活性炭吸附层201c，且陶瓷吸附层201a的陶瓷粒径、石英砂过滤层201b的石英砂粒径、活性炭吸附层201c的活性炭粒径依次减小；第一管道3、第二管道4均用于输送净化采出水，且第一管道3与细小悬浮物分离设备2的底部进口连通，第二管道4的两端分别与细小悬浮物分离设备2的顶部出口、膜分离设备1的顶部进口连通；第一管道混合器5、第二管道混合器6沿水流方向依次设置在第一管道3上；第三管道7与第一管道混合器5的侧壁连通，用于输送第一药剂；第四管道8与第二管道混合器6的侧壁连通，用于输送第二药剂。

需要说明的是，第一管道混合器5与第二管道混合器6之间设置有距离。

下面就本发明实施例提供的净化采出水的处理系统的工作原理以及效果进行描述：

按照预设流速(例如3m/h、4m/h等)向第一管道3内输送净化采出水，并同时向第三管道7内加入预设浓度(例如10mg/l等)、且化学成分为聚合铁盐或聚合铝盐的第一药剂，使第三管道7内的第一药剂流入至第一管道混合器5内，与净化采出水混合，以破坏净化采出水中悬浮物的稳定性，且第一药剂水解形成细小絮体。

待经第一药剂处理后的净化采出水进入第二管道混合器6时，向第四管道8内加入预设浓度(例如0.4mg/l等)、且化学成分为沉淀剂(例如，该絮凝剂包括高分子阳离子絮凝剂、聚酰胺类聚合物、聚丙烯酰胺类聚合物)的第二药剂，且第二药剂水解形成链状高分子结构。

之后，水解后的第一药剂、第二药剂进入至细小悬浮物分离设备2内，被吸附至陶瓷吸附层201a中，形成捕捉层，以捕捉经第一药剂处理后的净化采出水中的一级悬浮物；待一级悬浮物捕捉之后，捕捉层被石英砂过滤层201b截留，形成絮体滤层，以拦截经捕捉层处理后的净化采出水中的二级悬浮物；经絮体滤层处理后的净化采出水流经活性炭吸附层201c时，活性炭吸附层201c去除经絮体滤层处理后的净化采出水中的三级悬浮物。

最后，将净化采出水流经膜分离设备1，以获取目标污染系数的净化采出水。

需要说明的是，由第一管道3进水端流入的净化采出水中的悬浮物按照粒径大小可分为一级悬浮物、二级悬浮物、三级悬浮物，其中，一级悬浮物的粒径最大，三级悬浮物的粒径最小。

可见，本发明实施例提供的净化采出水的处理系统通过第三管道7、第四管道8分别向第一管道混合器5、第二管道混合器6内输送第一药剂、第二药剂，可有效沉淀出净化采出水中的悬浮物，并通过细小悬浮物分离设备2去除净化采出水中的悬浮物，这样可有效避免净化采出水中的悬浮物堵塞膜分离设备1中的分离膜，保证膜分离设备1连续正常运行，并且提高了净化采出水的再生效果；另外，通过在细小悬浮物分离设备的内部由下至上依次设置有陶瓷吸附层、石英砂过滤层、活性炭吸附层，且陶瓷吸附层中的陶瓷粒径、石英砂过滤层中的石英砂粒径、活性炭吸附层中的活性炭粒径依次减小，可协同第一药剂、第二药剂对净化采出水中的悬浮物进行逐级去除，进而能有效去除净化采出水中的悬浮物。

其中，上述陶瓷吸附层201a、石英砂过滤层201b与活性炭吸附层201c的结构与细小悬浮物分离设备2的内壁结构相适配，举例来说，若细小悬浮物分离设备2的内壁呈圆形结构，则陶瓷吸附层201a、石英砂过滤层201b与活性炭吸附层201c也设置成圆形结构，以使各层与细小悬浮物分离设备2的内壁相抵，进而避免净化采出水从各个过滤层与细小悬浮物分离设备2之间的缝隙中穿过，可提高细小悬浮物分离设备2对净化采出水中的悬浮物的去除效果。

上述细小悬浮物分离设备2的内壁可沿轴向间隔设置两个限位环，且上述陶瓷吸附层201a、石英砂过滤层201b与活性炭吸附层201c均位于这两个限位环内，避免各个过滤层发生窜动，可提高细小悬浮物分离设备2对净化采出水中的悬浮物的去除效果。

为了进一步地提高细小悬浮物分离设备2对净化采出水中的悬浮物的过滤效果，上述陶瓷吸附层201a的陶瓷粒径为0.5mm～0.8mm(举例来说，该过滤粒径可设置为0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm等)，厚度为390mm～410mm(举例来说，该厚度可设置为390mm、400mm、410mm等)，密度为4.0g/cm³～4.5g/cm³(举例来说，该密度可设置为4.0g/cm³、4.1g/cm³、4.2g/cm³、4.3g/cm³、4.4g/cm³、4.5g/cm³等)。

上述石英砂过滤层201b的石英砂粒径为0.4mm～0.6mm(举例来说，该过滤粒径可设置为0.4mm、0.5mm、0.6mm等)，厚度为490mm～510mm(举例来说，该厚度可设置为490mm、500mm、510mm等)，密度为2.64g/cm³～2.66g/cm³(举例来说，该密度可设置为2.64g/cm³、2.65g/cm³、2.66g/cm³等)。

上述活性炭吸附层201c的活性炭粒径为0.3mm～0.5mm(举例来说，该过滤粒径可设置为0.3mm、0.4mm、0.5mm等)，厚度为290mm～310mm(举例来说，该厚度可设置为290mm、300mm、310mm等)，密度为1.29g/cm³～1.31g/cm³(举例来说，该密度可设置为1.29g/cm³、1.30g/cm³、1.31g/cm³等)。

通过将陶瓷吸附层201a的密度设置成大于石英砂过滤层201b的密度，石英砂过滤层201b的密度设置成大于活性炭吸附层201c的密度，可减轻石英砂过滤层201b对陶瓷吸附层201a的压力，活性炭吸附层201c对石英砂过滤层201b的压力，避免陶瓷吸附层201a、石英砂过滤层201b发生损坏，进而提高了细小悬浮物分离设备2的使用寿命。

为了便于将净化采出水流入至细小悬浮物分离设备2内以及从细小悬浮物分离设备2内流出，如图1所示，本发明实施例中，该处理系统还包括：设置在细小悬浮物分离设备2内的布水器202、集水器203；布水器202位于陶瓷吸附层201a的下方，集水器203位于活性炭吸附层201c的上方；第一管道3的端口伸入至细小悬浮物分离设备2内与布水器202连通；第二管道4的端口伸入至细小悬浮物分离设备2内与集水器203连通。

需要说明的是，上述第一管道3的端部通过细小悬浮物分离设备2的底部进口伸入至细小悬浮物分离设备2的内部，上述第二管道4的端部通过细小悬浮物分离设备2的顶部出口伸入至细小悬浮物分离设备2的内部。

上述布水器202可设置成多种结构，举例来说，本发明实施例中，该布水器202设置成端口封闭且具有多个通孔的管状结构。

上述结构的布水器202便于生产、加工。

其中，上述结构的布水器202可沿垂直于细小悬浮物分离设备2的中心线方向设置在第一管道3的端口处。

上述集水器203也可设置成多种结构，举例来说，如图2所示，本发明实施例中，该集水器203还包括：端口封闭的横管203a、多个筛管203b、竖管203c；筛管203b与竖管203c分别与横管203a连通，且多个筛管203b沿横管203a的轴向间隔分布；竖管203c与第二管道4连通。

可以理解的是，上述筛管203b指的是壁上设置有多个通孔的管道。其中，集水器203所对应的径向通孔的孔径可设置为等于或小于1微米。

上述竖管203c与第二管道4法兰连接并导通。

通过将集水器203设置成筛管203b结构，可进一步过滤净化采出水中的部分悬浮物。

为了更进一步地过滤净化采出水中的部分悬浮物，筛管203b的外壁上设置有净化层。

其中，上述净化层可由纤维绳构成。这样可进一步过滤掉净化采出水中的部分悬浮物，以使由细小悬浮物分离设备2的顶部出口流出的净化采出水的污染系数小于或等于3。

上述纤维绳可通过缠绕的方式设置在集水器203的外壁上，以构成净化层。其中，集水器203的外壁上可设置成2层～3层的净化层。

上述纤维绳可设置为涤纶绳，该涤纶绳不仅耐酸碱，而且可反复清洗，延长了限位绳的使用寿命。

上述布水器202可焊接在第一管道3的端口处，集水器203也可焊接在第二管道4的端口处，便于生产、加工。

为了既能有效地将净化采出水中的悬浮物进行沉淀，又避免第一药剂、第二药剂的浪费，如图1所示，本发明实施例中，第三管道7、第四管道8上均设置有流量计9。

通过在第三管道7、第四管道8上设置流量计9，可对第一药剂、第二药剂的加入量进行调整。

为了防止第三管道7、第四管道8内的液体发生回流，又为了便于第三管道7、第四管道8的安装与拆卸，如图1所示，本发明实施例中，第三管道7还设置有第一止回阀701、第一球阀702；第四管道8上还设置有第二止回阀801、第二球阀802。

其中，上述第一止回阀701、第二止回阀801主要起到防止液体回流的作用，第一球阀702、第二球阀802主要起到导通与封闭第三管道7、第四管道8的作用。

上述第一止回阀701可设置在第三管道7的流量计9、第一球阀702之间，第二止回阀801可设置在第四管道8的流量计9、第二球阀802之间，本发明实施例不对第一止回阀701、第一球阀702的安装顺序，以及第二止回阀801、第二球阀802的安装顺序进行限制。

另外，本发明实施例不对处理系统中细小悬浮物分离设备2的设置个数进行限制，举例来说，可在第一管道3与第二管道4之间顺次连通有4台细小悬浮物分离设备2。其中，每台细小悬浮物分离设备2的外径为3.2m，高度为4m。

第二方面，本发明实施例还提供了一种利用第一方面所述的处理系统的净化采出水的处理方法，该处理方法包括：

步骤101、按照预设流速向第一管道3内输送净化采出水，并同时向第三管道7内加入第一预设浓度的第一药剂，以破坏净化采出水中悬浮物的电荷稳定性，并水解形成细小絮体。

步骤102、待经第一药剂处理后的净化采出水进入第二管道混合器6时，向第四管道8内加入第二预设浓度的第二药剂，以水解形成链状高分子结构。

步骤103、水解后的第一药剂、第二药剂进入至细小悬浮物分离设备2内，被吸附至陶瓷吸附层201a中，形成捕捉层，以捕捉经第一药剂处理后的净化采出水中的一级悬浮物；

待一级悬浮物捕捉之后，捕捉层被石英砂过滤层201b截留，形成絮体滤层，以拦截经捕捉层处理后的净化采出水中的二级悬浮物；

经絮体滤层处理后的净化采出水流经活性炭吸附层201c，以去除经絮体滤层处理后的净化采出水中的三级悬浮物。

步骤104、利用膜分离设备1对去除三级悬浮物后的净化采出水进行处理，以获取目标污染系数的净化采出水。

其中，陶瓷吸附层201a、石英砂过滤层201b、活性炭吸附层201c由下至上依次设置在细小悬浮物分离设备2的内部，且陶瓷吸附层201a的陶瓷粒径、石英砂过滤层201b的石英砂粒径、活性炭吸附层201c的活性炭粒径依次减小，以对净化采出水中的中的悬浮物进行分级去除。

本发明实施例提供的净化采出水的处理方法通过向第三管道7、第四管道8输送第一药剂、第二药剂，可有效沉淀出净化采出水中的悬浮物，并通过细小悬浮物分离设备2去除净化采出水中的悬浮物，这样可有效避免净化采出水中的悬浮物堵塞膜分离设备1中的分离膜，保证膜分离设备1连续正常运行，并且提高了净化采出水的再生效果。

需要说明的是，上述目标污染系数小于或等于3。

上述第一药剂为聚合铁盐或聚合铝盐；上述第二药剂包括：高分子阳离子絮凝剂、聚酰胺类聚合物、聚丙烯酰胺类聚合物。该种类型的第一药剂、第二药剂便于获取，且成本低。

上述预设流速小于或等于4m/h(例如，该预设流速可设置为4m/h、3m/h、2m/h等)，第一预设浓度为9mg/l～11mg/l(例如，该预设浓度可设置为9mg/l、10mg/l、11mg/l等)，第二预设浓度为0.3mg/l～0.5mg/l(例如，该预设浓度可设置为0.3mg/l、0.4mg/l、0.5mg/l等)，通过上述参数的设置可有效将净化采出水中的悬浮物进行有效沉淀。

在应用时，可根据第三管道7与第四管道8的间距来确定第二药剂的加入时间，举例来说，本发明实施例中，第二药剂与第一药剂的加入时间间隔20s～30s。

上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本公开的可选实施例，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明的保护范围，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。