一种基于大功率超声波的含聚合物污水降粘系统的制作方法

本发明涉及一种污水降粘系统，更具体的说是一种基于大功率超声波的含聚合物污水降粘系统。

背景技术：

在我国油田采出水的处理问题是一个日益突显的环境问题，在未来将会变得更加突出，影响更加深远。油田采出水与其他废水不同，由于其特殊性，在开采石油过程中采出水自身含有丰富的石油类物质，在开采过程中由于化学药剂的加入，使得油田采出水中存在多种形式的污染物，成分十分复杂。在进入三元复合驱油时代之后，即采用物理和化学法结合进行驱油，在实际生产过程中三元采出水呈现高含油量、高悬浮固体含量、高聚合物量、高粘度、高碱度和高矿化度等性质。

随着聚合物驱油技术的不断发展，越来越多的油田采用了聚合物驱油技术，虽然大大提高了原油采收率，但同时也带来了采油污水因含有大量聚合物而处理困难的问题。聚合物驱油技术的采油污水含有原油、盐、残余聚合物以及微生物等。由于大量聚合物的残留，使得含聚的采油污水的粘度较高，悬浮物沉降性能差。此外，含聚污水的乳化稳定性强，油水分离十分困难。因此，使用常规的处理技术很难使含聚的采油污水达到回注标准和排放标准。

目前典型的含聚污水处理工艺流程有两种：一种是两级沉降、二次压力过滤的处理工艺；另一种是两级沉降、一次压力过滤的处理工艺。两级沉降、一次压力过滤的处理工艺，即是在两级沉降、二次压力过滤处理工艺的基础上减掉二次过滤的环节。但是此方法一方面占地面积大，沉降时间长，另一方面，聚合物的干扰使絮凝剂的效果不能充分发挥，处理后的污水中油含量、悬浮固体含量严重超标，达不到回注标准和排放标准。此外，常用的含聚污水处理方法还有化学法、物理法、微生物法和组合工艺法。由于采油污水的组分复杂，处理时单一工艺或方法很难有效的处理污水，若是将几种工艺或方法组合使用，可以很好的提高污水中聚合物处理效率。综上所述，含聚污水，特别是聚合物采油污水成分复杂、难以处理，传统污水处理工艺已远远不能满足含聚污水的处理要求。在上述几种主要处理技术中，物理处理方法设备复杂，处理效率低；化学方法成本高，会造成二次污染。生物处理方法尚不成熟，缺乏大规模应用的技术基础。对于复杂的油田含聚采出液，单纯的物理法或化学法都很难经济合理地将污水净化到排放要求。为更好利用聚合物驱采出水，平衡采油过程中注水-污水系统的矛盾，需要针对含聚合物污水的特点，将物理法和化学法有机地结合起来，并以超声等技术辅助，设计出更高效、低成本、无污染的处理工艺。利用超声技术降解污水中难降解的大分子聚合物是近几年来发展起来的新型水处理技术，也是声化学应用于水处理方向的新应用。超声波降解聚合物的机理主要表现在以下几方面的作用：自由基氧化效应：发生空化作用时，空化气泡在急剧破裂的瞬间产生局部高温高压，进入空化泡中的水蒸气分子在高温高压的作用下发生分裂及裂解反应产生·oh、·h自由基和h2o2；同时，空化气泡周围的水分子也会被裂解为自由基。自由基和h2o2在空化泡破裂产生的冲击波和高速射流作用下扩散到溶液中，对聚合物起到氧化降解的作用。高温热解效应：超声作用时，一些疏水性的聚合物在溶液中容易挥发到空化气泡中，随着空化泡的长大和剧烈的破裂，这些聚合物蒸汽分子承受的温度和压力急剧增加，化学键会发生断裂，分子量变小。超临界氧化效应：在空化气泡为破裂前，空化气泡的表面有一层很薄的超热液相层，水蒸气分子裂解产生的·oh和·h会在该处大量聚集，且局部的高温高压使得空化气泡表层的水分子超过临界点而成为超临界水，能够加速氧化和水解，对于难溶解的大分子聚合物的降解具有显著作用。机械剪切效应：空化气泡破裂时，周围的液体会迅速填充空腔，空腔的周围的液体会因局部液体的涌流产生巨大的剪切力，从而会导致溶液中聚合物分子的化学键发生断裂。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种基于大功率超声波的含聚合物污水降粘系统，可以解决含聚污水回注阻力大、能耗高、成本大、污染环境等问题。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种基于大功率超声波的含聚合物污水降粘系统，包括超声波换能器、换能器连接法兰、进油口法兰、反应釜、反应釜隔板ⅰ、反应釜隔板ⅱ和出油口法兰，所述超声波换能器通过换能器连接法兰固定连接在反应釜上，反应釜隔板ⅰ和反应釜隔板ⅱ均固定连接在反应釜内，反应釜隔板ⅰ和反应釜隔板ⅱ均设置有多个，多个反应釜隔板ⅰ和多个反应釜隔板ⅱ形成多个反应釜隔板ⅲ，多个反应釜隔板ⅲ将反应釜分割成多个反应单元，超声波换能器和换能器连接法兰均设置有多个，超声波换能器和反应单元的数量相同，多个超声波换能器的下端均穿过反应釜设置在反应单元内，进油口法兰固定连接在反应釜一端的下侧，出油口法兰固定连接在反应釜另一端的上侧，进油口法兰和一端的反应单元连通，出油口法兰和另一端的反应单元连通。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种基于大功率超声波的含聚合物污水降粘系统，所述反应釜隔板ⅰ的上端设置有开口ⅰ，反应釜隔板ⅱ的下端设置有开口ⅱ。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种基于大功率超声波的含聚合物污水降粘系统，所述基于大功率超声波的含聚合物污水降粘系统还包括防爆壳，防爆壳上设置有通气孔，防爆壳设置有多个，防爆壳和超声波换能器的数量相同，多个防爆壳分别固定连接在多个超声波换能器上，防爆壳、超声波换能器和换能器连接法兰同轴设置。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种基于大功率超声波的含聚合物污水降粘系统，所述基于大功率超声波的含聚合物污水降粘系统还包括手孔，手孔固定连接在反应釜的一端，手孔与进油口法兰位于同一反应单元内。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种基于大功率超声波的含聚合物污水降粘系统，所述基于大功率超声波的含聚合物污水降粘系统还包括排污阀法兰，排污阀法兰上固定连接有排污阀，排污阀法兰设置有多个，排污阀法兰和反应单元数量相同，多个反应单元的下端均固定连接有排污阀法兰，多个排污阀分别与多个反应单元连通。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种基于大功率超声波的含聚合物污水降粘系统，所述基于大功率超声波的含聚合物污水降粘系统还包括压力表连接法兰，压力表连接法兰固定在反应釜的一端，压力表连接法兰和出油口法兰位于同一反应单元内，压力表连接法兰上固定连接有压力表。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种基于大功率超声波的含聚合物污水降粘系统，所述基于大功率超声波的含聚合物污水降粘系统还包括括温度计，温度计和出油口法兰位于同一反应单元内。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种基于大功率超声波的含聚合物污水降粘系统，所述基于大功率超声波的含聚合物污水降粘系统还包括安装基座和反应釜铭牌，安装基座固定连接在反应釜上，反应釜铭牌固定连接在反应釜上。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种基于大功率超声波的含聚合物污水降粘系统，所述基于大功率超声波的含聚合物污水降粘系统还包括安全阀法兰，安全阀法兰固定连接在反应釜内，安全阀法兰和进油口法兰位于同一反应单元内，安全阀法兰上固定连接有安全阀。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种基于大功率超声波的含聚合物污水降粘系统，所述基于大功率超声波的含聚合物污水降粘系统还包括液位计法兰，液位计法兰设置有两个，两个液位计法兰分别固定连接在反应釜的上下两侧，两个液位计法兰均位于进油口法兰右侧的反应单元内，两个液位计法兰上均固定连接有液位计。

本发明一种基于大功率超声波的含聚合物污水降粘系统的有益效果为：

本发明一种基于大功率超声波的含聚合物污水降粘系统，可以本发明进油口法兰的水平高度低于出油口法兰的水平高度，反应釜采用低进高出，每个超声波换能器拥有独立的反应单元，每个反应单元含聚污水注满后才会流入下一个反应单元，增加超声波换能器的作用时间，每个反应单元有独立的排污阀便于反应单元的排污，本发明超声波换能器作用最强点位于反应釜中心位置，使超声波换能器应用最大的效率。

附图说明

下面结合附图和具体实施方法对本发明做进一步详细的说明。

图1是本发明的基于大功率超声波的含聚合物污水降粘系统结构示意图一；

图2是本发明的基于大功率超声波的含聚合物污水降粘系统结构示意图二；

图3是本发明的基于大功率超声波的含聚合物污水降粘系统结构示意图三；

图4是本发明的基于大功率超声波的含聚合物污水降粘系统结构示意图四；

图5是本发明的反应釜隔板ⅰ结构示意图；

图6是本发明的反应釜隔板ⅱ结构示意图。

图中：超声波换能器1；防爆壳2；换能器连接法兰3；压力表连接法兰4；温度计5；手孔6；排污阀法兰7；进油口法兰8；液位计法兰9；反应釜铭牌10；反应釜11；安装基座12；反应釜隔板ⅰ13-1；反应釜隔板ⅱ13-2；出油口法兰14；安全阀法兰15。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

具体实施方式一：

下面结合图1-6说明本实施方式，一种基于大功率超声波的含聚合物污水降粘系统，包括超声波换能器1、换能器连接法兰3、进油口法兰8、反应釜11、反应釜隔板ⅰ13-1、反应釜隔板ⅱ13-2和出油口法兰14，本发明一种基于大功率超声波的含聚合物污水降粘系统，可以本发明进油口法兰8的水平高度低于出油口法兰14的水平高度，反应釜采11用低进高出，每个超声波换能器1拥有独立的反应单元，每个反应单元含聚污水注满后才会流入下一个反应单元，增加超声波换能器1的作用时间，每个反应单元有独立的排污阀7便于反应单元的排污，本发明超声波换能器1作用最强点位于反应釜11中心位置，使超声波换能器应用最大的效率；

所述超声波换能器1通过换能器连接法兰3固定连接在反应釜11上，反应釜隔板ⅰ13-1和反应釜隔板ⅱ13-2均固定连接在反应釜11内，反应釜隔板ⅰ13-1和反应釜隔板ⅱ13-2均设置有多个，多个反应釜隔板ⅰ13-1和多个反应釜隔板ⅱ13-2形成多个反应釜隔板ⅲ，多个反应釜隔板ⅲ将反应釜11分割成多个反应单元，超声波换能器1和换能器连接法兰3均设置有多个，超声波换能器1和反应单元的数量相同，多个超声波换能器1的下端均穿过反应釜11设置在反应单元内，进油口法兰8固定连接在反应釜11一端的下侧，出油口法兰14固定连接在反应釜11另一端的上侧，进油口法兰8和一端的反应单元连通，出油口法兰14和另一端的反应单元连通；所述含聚污水从进水口法兰8进入反应釜11，反应釜隔板ⅰ13-1上部设置有开口ⅰ底部密封，反应釜隔板ⅱ13-2下部设置有开口ⅱ上部开走气口，每组反应釜隔板ⅰ13-1和反应釜隔板ⅱ13-2形成反应釜隔板ⅲ，当含聚污水由进水口法兰8进入反应釜11内液位至反应釜隔板ⅰ13-1上部开口ⅰ处流入反应釜隔板ⅱ13-1和反应釜隔板ⅱ13-2之间并通过开口ⅱ流入下一反应单元，依次流经多个反应单元，最后由出水口法兰14流出，所述含聚污水流入每个反应单元时，经过超声波换能器1作用，降低含聚污水粘度并流进下一反应单元。

具体实施方式二：

下面结合图1-6说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，所述反应釜隔板ⅰ13-1的上端设置有开口ⅰ，反应釜隔板ⅱ13-2的下端设置有开口ⅱ。

具体实施方式三：

下面结合图1-6说明本实施方式，本实施方式对实施方式二作进一步说明，所述基于大功率超声波的含聚合物污水降粘系统还包括防爆壳2，防爆壳2上设置有通气孔，防爆壳2设置有多个，防爆壳2和超声波换能器1的数量相同，多个防爆壳2分别固定连接在多个超声波换能器1上，防爆壳2、超声波换能器1和换能器连接法兰3同轴设置；超声波换能器1采用单独防爆壳2，防爆壳上有通气降温的通气孔，接通气管，便于散热，防爆壳2和超声波换能器1与反应釜11竖直方向通过换能器连接法兰3四氟垫连接。

具体实施方式四：

下面结合图1-6说明本实施方式，本实施方式对实施方式三作进一步说明，所述基于大功率超声波的含聚合物污水降粘系统还包括手孔6，手孔6固定连接在反应釜11的一端，手孔6与进油口法兰8位于同一反应单元内。

具体实施方式五：

下面结合图1-6说明本实施方式，本实施方式对实施方式四作进一步说明，所述基于大功率超声波的含聚合物污水降粘系统还包括排污阀法兰7，排污阀法兰7上固定连接有排污阀，排污阀法兰7设置有多个，排污阀法兰7和反应单元数量相同，多个反应单元的下端均固定连接有排污阀法兰7，多个排污阀分别与多个反应单元连通；含聚污水由进水口法兰8进入反应釜11后，含聚污水中会伴有泥沙等污物，污物通过排污阀法兰7安装排污阀排出反应釜11，排污阀与反应釜11竖直方向通过排污阀法兰7密封垫连接。

具体实施方式六：

下面结合图1-6说明本实施方式，本实施方式对实施方式五作进一步说明，所述基于大功率超声波的含聚合物污水降粘系统还包括压力表连接法兰4，压力表连接法兰4固定在反应釜11的一端，压力表连接法兰4和出油口法兰14位于同一反应单元内，压力表连接法兰4上固定连接有压力表；压力表测量油口法兰14所在反应单元内的压力，压力表与反应釜11竖直方向通过压力表连接法兰4密封垫连接。

具体实施方式七：

下面结合图1-6说明本实施方式，本实施方式对实施方式六作进一步说明，所述基于大功率超声波的含聚合物污水降粘系统还包括温度计5，温度计5和出油口法兰14位于同一反应单元内；温度计5测量油口法兰14所在反应单元内的温度，温度计5与反应釜11竖直成45°方向通过螺纹管密封连接。

具体实施方式八：

下面结合图1-6说明本实施方式，本实施方式对实施方式七作进一步说明，所述基于大功率超声波的含聚合物污水降粘系统还包括安装基座12，安装基座12和反应釜铭牌10，安装基座12固定连接在反应釜11上，反应釜铭牌10固定连接在反应釜11上；安装基座12与反应釜11底部竖直方向通过焊接连接。

具体实施方式九：

下面结合图1-6说明本实施方式，本实施方式对实施方式八作进一步说明，

所述基于大功率超声波的含聚合物污水降粘系统还包括安全阀法兰15，安全阀法兰15固定连接在反应釜11内，安全阀法兰15和进油口法兰8位于同一反应单元内安全阀法兰15上固定连接有安全阀；含聚污水从进水口法兰8进入反应釜11后，使反应釜11内部产生压力，如压力过大，反应釜11通过安全阀法兰15上的安全阀卸压，安全阀与反应釜11竖直方向通过安全阀法兰15密封垫连接。

具体实施方式十：

下面结合图1-6说明本实施方式，本实施方式对实施方式九作进一步说明，所述基于大功率超声波的含聚合物污水降粘系统还包括液位计法兰9，液位计法兰9设置有两个，两个液位计法兰9分别固定连接在反应釜11的上下两侧，两个液位计法兰9均位于进油口法兰8右侧的反应单元内，两个液位计法兰9上均固定连接有液位计；含聚污水经过液位计法兰9上下两个液位传感器，测得液位高度，液位计与反应釜11水平方向通过液位计法兰9密封垫连接。

本发明的一种基于大功率超声波的含聚合物污水降粘系统，其工作原理为：

所述含聚污水从进水口法兰8进入反应釜11，反应釜隔板ⅰ13-1上部设置有开口ⅰ底部密封，反应釜隔板ⅱ13-2下部设置有开口ⅱ上部开走气口，每组反应釜隔板ⅰ13-1和反应釜隔板ⅱ13-2形成反应釜隔板ⅲ，当含聚污水由进水口法兰8进入反应釜11内液位至反应釜隔板ⅰ13-1上部开口ⅰ处流入反应釜隔板ⅱ13-1和反应釜隔板ⅱ13-2之间并通过开口ⅱ流入下一反应单元，依次流经多个反应单元，最后由出水口法兰14流出，所述含聚污水流入每个反应单元时，经过超声波换能器1作用，降低含聚污水粘度并流进下一反应单元；所述含聚污水由进水口法兰8进入反应釜11后，含聚污水中会伴有颗粒等物质，污物通过排污阀法兰7安装排污阀排出反应釜11；所述含聚污水经过液位计法兰9上下两个液位传感器，测得液位高度；所述含聚污水进入最后一个独立单元，经过压力表连接法兰4、温度计5测得反应釜11内部的压力和含聚污水的温度；所述含聚污水从进水口法兰8进入反应釜11后，使反应釜11内部产生压力，如压力过大，反应釜11通过安全阀法兰15上的安全阀卸压。

当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本发明的保护范围。