一种稠油污水处理回用过热蒸汽注汽锅炉装置的制造方法
【专利摘要】一种稠油污水处理回用过热蒸汽注汽锅炉装置，包括沉淀反应器、生物膜反应器、氧化强化生物反应器、超滤反应器、二级反渗透反应器和连续电除盐反应器，其中，所述的沉淀反应器、生物膜反应器、氧化强化生物反应器、超滤反应器、二级反渗透反应器和连续电除盐反应器经由管道依序连通。本实用新型所述稠油污水处理回用过热蒸汽注汽锅炉装置可大大提高污水处理效率，增强降解有机污泥的微生物活性，有效地减低污泥产生量。该技术特别适用于难降解有机物的去除。
【专利说明】
一种稠油污水处理回用过热蒸汽注汽锅炉装置
技术领域
[0001] 本实用新型涉及污水处理领域，具体涉及一种稠油污水处理回用过热蒸汽注汽锅 炉装置。
【背景技术】
[0002] 稠油开采采用注蒸汽热采技术，国内投产运行的稠油污水处理回用湿蒸汽锅炉技 术已经成熟;为提高注汽效率，各油田引进了高压过热蒸汽燃煤锅炉，采用注过热蒸汽到地 层，采油效率大幅度提高。因这种燃煤锅炉对水质要求严格，至今仍采用的是清水资源，这 导致油田用水量和采出水量的不断增加。为保护环境和节约资源，如何经济有效地处理采 出水是目前油田可持续发展的关键。
[0003] 国内投产运行的稠油污水处理回用湿蒸汽锅炉技术一般是采用"调节+沉降+气浮 +两级过滤+两级软化"。该技术处理后的水仅仅只能进入湿蒸汽锅炉使用，其处理后的水质 达到《稠油集输及注蒸汽系统设计规范》要求锅炉用水水质标准。
[0004] 目前，稠油污水经深度处理后，应符合过热蒸汽注汽锅炉给水水质标准，保证锅炉 的安全稳定运行，具体数据见下表。因此非常需要寻找一种新型高效的稠油污水处理回用 过热蒸汽锅炉装置。
[0005] 过热蒸汽注汽锅炉给水水质标准
【实用新型内容】
[0007]为了解决上述问题，本使用新型提供了一种稠油污水处理回用过热蒸汽注汽锅炉 装置，包括沉淀反应器、生物膜反应器、氧化强化生物反应器、超滤反应器、二级反渗透反应 器和连续电除盐反应器，其中，所述的沉淀反应器、生物膜反应器、氧化强化生物反应器、超 滤反应器、二级反渗透反应器和连续电除盐反应器经由管道依序连通。
[0008] 作为一种优选的实施方式，所述的沉淀反应器为混凝沉淀反应器。
[0009] 作为一种优选的实施方式，所述的生物膜反应器所用填料为MCM微孔复合空隙生 物球。
[0010] 作为一种优选的实施方式，所述的MCM微孔复合空隙生物球由一个硬质塑料网状 外壳和充填到其中的微孔介质块组成。
[0011] 作为一种优选的实施方式，所述的生物膜反应器采用二级耦合工艺。
[0012] 作为一种优选的实施方式，所述的生物膜反应器中设置有4个隔板，在从入水口到 出水口的方向上，第1、2、3个隔板底部设置有能使水通过对空隙，第4个隔板的底部不能使 水通过。
[0013] 作为一种优选的实施方式，所述的生物膜反应器被4个隔板分隔成五个空间，在从 入水口到出水口的方向上，第2空间和第四空间的底部设置有曝气装置。
[0014] 作为一种优选的实施方式，所述的氧化强化生物反应器包括一个臭氧反应器和1-5个生物炭反应器。
[0015] 作为一种优选的实施方式，所述的超滤反应器为外压式超滤反应器。
[0016] 作为一种优选的实施方式，所述的超滤膜材料的膜丝内径为0.5-1.0mm，外径为 1.0-2.0mm〇
[0017] 总体而言，实施本实用新型采用MCM高效生物填料技术，可使生物反应器中同时存 在好氧、缺氧和厌氧多种微生物体系，可大大提高污水处理效率，增强降解有机污泥的微生 物活性，有效地减低污泥产生量。本实用新型所述一种稠油污水处理回用过热蒸汽注汽锅 炉装置包括了沉淀反应器、MCM固定床填料生物膜、臭氧催化强化氧化、生物炭滤池生物膜、 抗污染外压式超滤、两级反渗透膜等工艺，并在工艺流程上采用多级耦合反应器形式，极大 的提高了污染物的去除效率。具有极强的除硅、去离子及C0D去除能力，系统运行稳定、可 与巨〇
【附图说明】
[0018] 图1所示为本实用新型所述稠油污水处理回用过热蒸汽注汽锅炉装置的示意图； [0019]图2所示为本实用新型所述所述稠油污水处理回用过热蒸汽注汽锅炉装置的生物 膜反应器的两级耦合示意图；
[0020] 图中：1-沉淀反应器，2-生物膜反应器，21-复合空隙生物球，221-隔板，222-隔板， 223-隔板，224-隔板，231-空间，232-空间，233-空间，234-空间，235-空间，241-曝气装置， 242-曝气装置，25-入水口，26-出水口，3-氧化强化生物反应器，311-臭氧发生器，312-水射 器，313-臭氧接触反应装置，321-生物炭反应器，322-生物炭反应器，323-生物炭反应器，4-超滤反应器，5-二级反渗透反应器，51-反渗透反应器，52-反渗透反应器，6-连续电除盐反 应器。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合附图对本实用新型进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性 的，不应对本实用新型的保护范围有任何限制。
[0022] 如图1所示，一种稠油污水处理回用过热蒸汽注汽锅炉装置，包括沉淀反应器1、生 物膜反应器2、氧化强化生物反应器3、超滤反应器4、反渗透反应器5和连续电除盐反应器6， 其中，所述的沉淀反应器1、生物膜反应器2、氧化强化生物反应器3、超滤反应器4、反渗透反 应器5和连续电除盐反应器6经由管道依序连通。除此之外，每个所述连接管道上均沿液体 流动方向依次设置有开关阀门。
[0023]原水首先进入沉淀反应器1，本实用新型所述沉淀反应器1没有特别限制，凡是能 使杂质与水分离即可。优选地，所述沉淀反应器为混凝沉淀反应器。在所述混凝沉淀反应器 运行过程中加入含镁药剂，以除去污水中的含硅杂质。
[0024] 经过沉淀反应器1处理后的水进入生物膜反应器2,本实用新型所述的生物膜反应 器2为MCM固定床填料生物膜反应器，所述MCM固定床填料生物膜反应器为固定填料床生物 膜技术的一种，其所用填料为MCM微孔复合空隙生物球21，该复合空隙生物球21由一个硬质 塑料网状外壳和充填到其中的微孔介质块组成，其可使生物反应器中同时存在好氧、缺氧 和厌氧多种微生物体系，可大大提高污水处理效率，增强降解有机污泥的微生物活性，有效 地减低污泥产生量。该技术特别适用于难降解有机物的去除。
[0025] 本实用新型中，MCM为Mobil Composition of Matters的简称。
[0026] 本实用新型中，所述生物膜反应器将多个技术微观结合，形成了针对难降解有机 物污水处理技术和多级耦合工艺的污水处理技术，优选地，所述生物膜反应器采用二级耦 合工艺。两级耦合生化系统驯化培养两种不同的微生物菌群，在加强系统反硝化能力同时， 去除尽可能多的可生化降解有机物。
[0027] 如图2所示，为所述的生物膜反应器2的二级耦合工艺的示意图，所述的生物膜反 应器2包括入水口 25、四个隔板和出水口 26。从入水口 25到出水口 26的方向上，四个隔板分 别记为221、222、223和224，其中，221、222、223的底部设有能使水通过的空隙，隔板224的底 部不能使水通过。入水口 25的高度低于隔板221的高度，出水口 26的高度低于隔板224的高 度。四个隔板将生物膜反应器2分隔成五个空间，从入水口 25处到出水口 26方向上，所述五 个空间分别为231、232、233、234和235,其中，空间231、232、233和234中都填装有复合空隙 生物球21，空间232和空间234的底部分别设置有曝气装置241和242,当所述生物膜反应器2 工作时，所述曝气装置241和242产生气体，使空间232和空间234的底部产生负压，促使空间 231和空间233中的液体分别通过隔板221和隔板222底部的空隙流入空间232,同理，空间 233中的液体通过隔板223底部的空隙流入空间234,进而造成空间232的液面高于空间231 和空间233的液面高度、空间234的液面高于空间233的液面高度。当空间232的液面高于隔 板221和隔板222时，空间232中的水则从上部流入到空间231和空间233中，同理，空间234中 的水则从上部流入到空间232和空间235中，由此完成空间231、232、233和234中水的循环， 流入到空间235的水经由出水口 26流出生物膜反应器。
[0028]经生物膜反应器2处理后的水进入氧化强化反应器3,本实用新型所述氧化强化反 应器3包括一个臭氧反应器和1-5个生物炭反应器，优选地，所述生物炭反应器为3个，且臭 氧反应器、3个生物炭反应器为串联连接。所述臭氧反应器包括臭氧发生器311、水射器312 和臭氧接触反应装置313,其中，水射器312的作用是产生负压，将臭氧发生器311产生的臭 氧吸入到管路中，臭氧和水的混合体进入臭氧接触反应装置313,经臭氧接触反应装置313 处理后的水进入生物炭反应器321，经生物炭反应器321处理过后的水进入生物炭反应器 322,经生物炭反应器322处理过后的水进入生物炭反应器323,其中，臭氧接触反应装置 313、生物炭反应器321、322、323依次串联连接。运行实践证明，在臭氧量投加总量恒定的情 况下，因臭氧接触反应装置313、生物炭反应器321、322、323依次串联连接，使臭氧利用率提 高 15%-20%〇
[0029] 臭氧在水中分解产生新生态氧原子具有强烈的亲电子或亲质子性，在水中形成具 有强氧化作用的羟基自由基，羟基自由基电位高，为2.8V，反应能力强，速度快，可引发链反 应，使许多有机物彻底降解。
[0030] 臭氧化使水中氢离子增多，在活性炭表面形成更多的氢键中和电负性，阴离子通 过活性炭孔隙的阻力大大降低，降低了污染物质被吸附时的扩散阻力，提高了活性炭的吸 附能力。
[0031] 臭氧化水中含有剩余臭氧和充分的氧，使活性炭滤柱处于高富氧状态，导致菌群 在活性炭表面繁殖生长，通过生物吸附和氧化降解等作用，显著提高了活性炭降解有机物 的能力，并延长了使用寿命。生物降解过程可以将溶解性的有机物分解成二氧化碳和水或 者非溶解的有机物，形成吸附-脱附的良性循环，变相提高了吸附容量。利用生物氧化特性 对水质的改善和稳定作用，提高了活性炭的使用寿命，降低了处理成本。
[0032] 经氧化强化反应器3处理后的水进入超滤反应器4,其主要用于进一步去除水中大 分子有机物及细菌等，同时保证出水浊度。所述超滤反应器4为外压式超滤反应器，所用超 滤膜材料为聚偏氟乙稀，膜丝内径为〇. 5-1.0mm，外径为1.0-2.0mm、过滤孔径0.01-1. ΟΟμπι。 经过特殊处理后的超滤膜具有良好亲水性，抗油污染能力强;其较大的内径和外压式设计 也提高了其抗污染性;其截留分子率高使得其产水水质较好，对反渗透的保护作用更优。 [0033] 经超滤反应器4处理后的水进入二级反渗透反应器5,在连接超滤反应器4和二级 反渗透反应器5的管道上设有加入阻垢剂的加药孔。二级反渗透反应器5包括反渗透反应器 51和反渗透反应器52,其中，反渗透反应器51和反渗透反应器52为串联连接，水经过反渗透 反应器51处理后流入反渗透反应器52做进一步处理，其主要是去除水中各种离子。反渗透 是采用膜法分离的水处理技术，其原理是在压力作用下，透过反渗透膜的水成为纯水;水中 的杂质被反渗透膜截留并被带出。反渗透技术可以有效地去除水中的溶解盐、胶体、细菌、 病毒、细菌内毒素和大部分有机物等杂质。
[0034] 经二级反渗透反应器5处理后的水流入连续电除盐反应器(EDI) ADI科学地将电 渗析技术和离子交换技术融为一体，通过阳、阴离子膜对阳、阴离子的选择透过作用以及离 子交换树脂对水中离子的交换作用，在电场的作用下实现水中离子的定向迀移，从而达到 水的深度净化除盐，并通过水电解产生的氢离子和氢氧根离子对装填树脂进行连续再生， 因此EDI制水过程不需酸、碱化学药品再生即可连续制取高品质超纯水，它具有技术先进、 结构紧凑、操作简便的优点。
[0035]经EDI处理后的水即能符合过热蒸汽注汽锅炉给水水质标准，保证锅炉的安全稳 定运行。
[0036] 随着污水处理的进行，沉淀反应器、生物膜反应器、氧化强化生物反应器中的污泥 不断积累，而这些装置中污泥量过多则对出水质量产生影响，因此本实用新型中还设置有 污泥处理装置，所述污泥处理装置通过管道分别与沉淀反应器、生物膜反应器、氧化强化生 物反应器连接。
[0037]前述的实例仅是说明性的，用于解释本公开的特征的一些特征。所附的权利要求 旨在要求可以设想的尽可能广的范围，且本文所呈现的实施例仅是根据所有可能的实施例 的组合的选择的实施方式的说明。因此，
【申请人】的用意是所附的权利要求不被说明本实用 新型的特征的示例的选择限制。而且在科技上的进步将形成由于语言表达的不准确的原因 而未被目前考虑的可能的等同物或子物质替换，且这些变化也应在可能的情况下被解释为 被所附的权利要求覆盖。
【主权项】
1. 一种稠油污水处理回用过热蒸汽注汽锅炉装置，其特征在于，包括沉淀反应器、生物 膜反应器、氧化强化生物反应器、超滤反应器、二级反渗透反应器和连续电除盐反应器，其 中，所述的沉淀反应器、生物膜反应器、氧化强化生物反应器、超滤反应器、二级反渗透反应 器和连续电除盐反应器经由管道依序连通。2. 根据权利要求1所述的一种稠油污水处理回用过热蒸汽注汽锅炉装置，其特征在于， 所述的沉淀反应器为混凝沉淀反应器。3. 根据权利要求1所述的一种稠油污水处理回用过热蒸汽注汽锅炉装置，其特征在于， 所述的生物膜反应器所用填料为MCM微孔复合空隙生物球。4. 根据权利要求3所述的一种稠油污水处理回用过热蒸汽注汽锅炉装置，其特征在于， 所述的MCM微孔复合空隙生物球由一个硬质塑料网状外壳和充填到其中的微孔介质块组 成。5. 根据权利要求3所述的一种稠油污水处理回用过热蒸汽注汽锅炉装置，其特征在于， 所述的生物膜反应器采用二级耦合工艺。6. 根据权利要求5所述的一种稠油污水处理回用过热蒸汽注汽锅炉装置，其特征在于， 所述的生物膜反应器中设置有4个隔板，在从入水口到出水口的方向上，第1、2、3个隔板底 部设置有能使水通过对空隙，第4个隔板的底部不能使水通过。7. 根据权利要求6所述的一种稠油污水处理回用过热蒸汽注汽锅炉装置，其特征在于， 所述的生物膜反应器被4个隔板分隔成五个空间，在从入水口到出水口的方向上，第2空间 和第四空间的底部设置有曝气装置。8. 根据权利要求1所述的一种稠油污水处理回用过热蒸汽注汽锅炉装置，其特征在于， 所述的氧化强化生物反应器包括一个臭氧反应器和1-5个生物炭反应器。9. 根据权利要求1所述的一种稠油污水处理回用过热蒸汽注汽锅炉装置，其特征在于， 所述的超滤反应器为外压式超滤反应器。10. 根据权利要求9所述的一种稠油污水处理回用过热蒸汽注汽锅炉装置，其特征在 于，所述的超滤膜材料的膜丝内径为〇. 5-1.0mm，外径为1.0-2.0mm。
【文档编号】C02F103/10GK205616736SQ201620425918
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年5月12日
【发明人】张燚, 曹义周, 赵进官, 白明振, 刘志强, 魏鹏, 王凯, 陶新良, 李蓓蓓, 吴延武, 王永强
【申请人】河南油田工程咨询有限公司, 中国石油化工股份有限公司河南油田分公司采油二厂, 北京格兰特膜分离设备有限公司