一种用于油田采出水的处理装置及处理方法与流程

本发明属于油田污水处理技术领域，具体涉及一种用于油田采出水的处理装置，本发明还涉及一种用于油田采出水的处理方法。

背景技术：

油田采出水也称油田污水。在油田生产中大部分油田采出水经处理后回注地层，仅有少量外排。而目前油田采出水的处理方式主要分为三部分：预处理段、除油段及过滤段；其中，预处理段主要采用隔油、沉降和调节；除油段主要采用聚集除油器、旋流器和气浮装置；过滤段主要采用核桃壳、纤维球和精细过滤器。但处理过程仍存在一定问题：(1)由于油田开采及油气集输工艺过程中不断使用各种药剂，造成系统悬浮固体总量不断增加且悬浮固体粒径较小，不利于自然沉降，颗粒难以聚集去除；(2)采出水矿化度高，通常在3～12×10⁴mg/l，造成采出水处理系统腐蚀结垢严重，特别是不同地层的采出水配伍性差，在进入同一系统后，造成地面管汇、设备的腐蚀结垢，甚至造成设施报废，严重危及油田开采生产，另外，不稳定结垢型采出水回注入地层，因环境温度、压力变化及与地层水不配伍，导致地层结后地塞严重；(3)由于除油罐的自身结构弊端及施工质量，造成出口水质不达标；由于以上问题造成油田采出水处理效率低下，处理效果差，且易发生腐蚀。

技术实现要素：

本发明的第一个目的是提供一种用于油田采出水的处理装置，解决了现有处理装置处理效率低、易发生腐蚀的问题。

本发明的第二个目的是提供一种用于油田采出水的处理方法。

本发明所采用的第一个技术方案是，一种用于油田采出水的处理装置，包括卸水池，卸水池依次与调节池、立式除油罐、臭氧气浮装置、中间水罐、双级过滤器及清水罐连通，调节池、立式除油罐、臭氧气浮装置的顶部分别连接有储油罐，调节池、立式除油罐、臭氧气浮装置、中间水罐底部分别连接有污泥罐。

本发明的特征还在于，

立式除油罐包括罐体，罐体中心沿其轴向设置有中心筒，罐体底部沿其周向倾斜的设置有排泥板，排泥板的底部设置有排泥管，排泥管伸出罐体的底部，罐体的上端内部设置有集油槽，集油槽的侧壁设置有收油管，收油管伸出罐体的侧壁，罐体的顶部设置有排气孔，中心筒通过沿其周向设置的若干配水管与罐体连通，中心筒的下端通过集水管与罐体连通，集水管连接有出水管，出水管伸出罐体的侧壁，中心筒的下端且位于集水管的下方设置有进水管，进水管远离中心筒的一端伸出罐体的侧壁，中心筒内部位于进水管下方设置有底座板，底座板的中心处且沿中心筒的轴向向上设置有中心支撑轴，中心筒位于底座板上方的侧壁上且绕着中心支撑轴设置有螺旋状导流槽，中心筒的底端且位于排泥板的上方设置有过泥支撑管，罐体的内部上设置有伴热环管，进水管与调节池连接，出水管与臭氧气浮装置连接，收油管与储油罐连接，排泥管与污泥罐。

集油槽的顶部边缘处设置为锯齿形。

排泥板的倾斜角度为50°。

臭氧气浮装置包括与配水装置的接口连接的压力溶气罐，压力溶气罐连接有溶气泵，溶气泵连接有臭氧发生器，溶气泵与出水管连通，出水管还设置有电动阀，投加口与双氧水投加装置连通，进水口与立式除油罐连接，排渣口与污泥罐连接，出水管与中间水罐连接，出水管与排渣口之间位置设置有出油管与储油罐连接。

中间水罐内部设置有潜水泵，潜水泵与双级过滤器连接，中间水罐底部设置有排泥口，排泥口与污泥罐连接，中间水罐上设置有液位计。

双级过滤系统包括纤维球过滤器和核桃壳过滤器，纤维球过滤器与中间水罐连接，核桃壳过滤器与清水罐连接。

纤维球过滤器中滤料的直径为5-50μm；所述核桃壳过滤器中垫层为直径1-2mm的磁铁矿；中部为直径0.8-1.2mm的重质核桃壳滤料；上层为直径1.2-1.6mm轻质核桃壳滤料。

本发明采用的第二个技术方案：一种用于油田采出水的处理方法，包括以下步骤：

将需要处理的油田采出水卸至卸水池，卸水池中的采出水通过污水泵泵送至调节池，测量调整调节池中的ph值至6-9，同时进行搅拌，使水质均匀，调节池上部稠油溢流至储油罐，调节池底部泥沙通过污泥泵泵送至污泥罐，调节池中部污水通过出水泵泵送至立式除油罐进行处理，立式除油罐中上浮而聚集的油层通过集油槽进行收集，经过收油管流至储油罐，底部污泥通过排泥管排至污泥罐，无上浮能力的部分小油粒随水进入集水管，经出水管流至管道混合器，再流至臭氧气浮装置中进行处理，处理后底部污泥通过排渣口排至污泥罐，顶部浮油通过出油管收集至储油罐，处理后的采出水通过出水管流至中间水罐，中间水罐通过潜水泵将处理的采出水泵送至双级过滤器中进行处理，处理后的清水至清水罐中储存，中间水罐底部的污泥通过排泥口排至污泥罐。

本发明的特征还在于，

ph值调节采用质量浓度为10％的氢氧化钠溶液；

管道混合器中设pac和pam加药管道，通过加药装置自动向管道混合器中投加浓度为10％pac和浓度为2‰的pam溶液；

双级过滤器(6)中的处理过程为：先进行搓洗5min，再气水反洗5min，再重复一次搓洗及气水反洗，反洗水强度为6-12l/s·m²；

臭氧气浮装置的处理条件为：臭氧投加量为7-10mg/l，溶气压为0.3mpa，回流比为0.5。

本发明的有益效果是：

(1)本发明一种用于油田采出水的处理装置，设置有立式除油罐，其采用倾斜角度为50°的排泥板将污泥排至排泥管，有利于污泥的聚集及排出；罐体内壁采用聚四氟乙烯，避免油污沾壁，同时在水体紊流扰动的作用下，使污油泥顺利排出；

(2)本发明一种用于油田采出水的处理装置，设置有臭氧气浮装置，提高了废水的凝聚性，能够对水中悬浮物及有机物进行凝聚络合，且可利用臭氧本身的强氧化性对难降解的有机物进行降解，能有效地去除含油水中的油类、悬浮物以及可溶性的有机物，提高了处理效率；

(3)本发明一种用于油田采出水的处理装置，经过多级处理后，得到的水质达到回注的标准，且处理高率高，不易发生腐蚀。

附图说明

图1是本发明一种用于油田采出水的处理装置的结构示意图；

图2是本发明一种用于油田采出水的处理装置中立式除油罐的结构示意图；

图3是本发明一种用于油田采出水的处理装置中臭氧气浮装置的结构示意图。

图中，1.卸水池，2.调节池，3.立式除油罐，4.臭氧气浮装置，5.中间水罐，6.双级过滤器，7.清水罐，8.储油罐，9.污泥罐；

3-1.进水管，3-2.中心筒，3-3.排气孔，3-4.配水管，3-5.伴热环管，3-6.集水管，3-7.收油管，3-8.出水管，3-9.排泥板，3-10.排泥管，3-11.罐体，3-12.集油槽，3-13.底座板，3-14.中心支撑轴，3-15.导流槽，3-16.过泥支撑管；

4-1.电动阀，4-2.双氧水投加装置，4-3.臭氧发生器，4-4.溶气泵，4-5.压力溶气罐，4-6.出油管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明一种用于油田采出水的处理装置，如图1所示，包括卸水池1，卸水池1依次与调节池2、立式除油罐3、臭氧气浮装置4、中间水罐5、双级过滤器6及清水罐7连通，调节池2、立式除油罐3、臭氧气浮装置4分别连接有储油罐8，调节池2、立式除油罐3、臭氧气浮装置4、中间水罐5分别连接有污泥罐9；卸水池1中设置有提升泵，调节池2中设置有提升泵，立式除油罐3和臭氧气浮装置4通过管道混合器连接。

如图2所示，立式除油罐3包括罐体3-11，罐体3-11中心沿其轴向设置有中心筒3-2，罐体3-11底部沿其周向倾斜的设置有排泥板3-9，排泥板3-9的倾斜角度为50°，排泥板3-9的底部设置有排泥管3-10，排泥管3-10伸出罐体3-11的底部，罐体3-11的上端内部设置有集油槽3-12，集油槽3-12的顶部边缘处设置为锯齿形，集油槽3-12的侧壁设置有收油管3-7，收油管3-7伸出罐体3-11的侧壁，罐体3-11的顶部设置有排气孔3-3，中心筒3-2通过沿其周向设置的若干配水管3-4与罐体3-11连通，中心筒3-2的下端通过集水管3-6与罐体3-11连通，集水管3-6连接有出水管3-8，出水管3-8伸出罐体3-11的侧壁，中心筒3-2的下端且位于集水管3-6的下方设置有进水管3-1，进水管3-1远离中心筒3-2的一端伸出罐体3-11的侧壁，中心筒3-2内部位于进水管3-1下方设置有底座板3-13，底座板3-13的中心处且沿中心筒3-2的轴向向上设置有中心支撑轴3-14，中心筒3-2位于底座板3-13上方的侧壁上且绕着中心支撑轴3-14设置有螺旋状导流槽3-15，中心筒3-2的底端且位于排泥板3-9的上方设置有过泥支撑管3-16，罐体3-11的内部上设置有伴热环管3-5，进水管3-1与调节池2连接，出水管3-8与臭氧气浮装置4连接，收油管与储油罐8连接，排泥管3-10与污泥罐9，罐内壁采用聚四氟乙烯，排气孔3-3的孔径为25mm。

立式除油罐的工作过程：含油污水经进水管进入中心筒，含油污水在中心筒中旋流上升，水中粒径较大的浮油以及部分分散油首先在旋流离心的作用下形成较大油滴后脱落上浮；浮油量达到一定的厚度便溢流进入锯齿形集油槽，并经收油管排至污油罐；污水在中心筒的上部经配水管进入中心筒外部沉降。沉降的过程中一部分小油粒在不同的水流梯度下碰撞凝聚，形成大油粒上浮；水下行经集水管排出罐外；固体颗粒下沉形成污泥经排泥管定期排出罐外。

如图3所示，臭氧气浮装置是在名称《一种电解诱导臭氧气浮一体化装置》，申请号：2016111116617的专利基础进行改进获得，具体为：电解诱导臭氧气浮一体化装置中的配水装置的接口与压力溶气罐4-5连接，压力溶气罐4-5连接有溶气泵4-4，溶气泵4-4连接有臭氧发生器4-3，溶气泵4-4与出水管连通，出水管还设置有电动阀4-1，投加口与双氧水投加装置4-2连通，进水口与立式除油罐3连接，排渣口与污泥罐9连接，出水管与中间水罐5连接，出水管与排渣口之间位置设置有出油管4-6，出油管4-6与储油罐8。

臭氧气浮装置的工作过程：待处理采出水输入进水接口，脉冲供电模块c与供电接口相连，双氧水投加装置通过管道接入设备的过氧化氢通过投加口，臭氧加压溶气水通过接口供至回流水配水装置，处理水经由出水管排出，部分处理水进入溶气泵；出水管上设置有电动阀，当运行一段时间后关闭出水阀门使得设备内运行液位上升，迫使水面之上的浮渣不断上浮并通过排渣口排出设备，完成整个处理过程。其中，根据出水要求和工程投资情况可将臭氧加压溶气水还可由臭氧-微孔曝气系统和臭氧-水射器系统等方式供给。

中间水罐5内部设置有潜水泵，潜水泵与双级过滤器6连接，中间水罐5底部设置有排泥口，排泥口与污泥罐9连接，中间水罐5上设置有液位计。

双级过滤系统6包括纤维球过滤器和核桃壳过滤器，纤维球过滤器与中间水罐5连接，核桃壳过滤器与清水罐7连接，纤维球过滤器中滤料的直径为5-50μm；核桃壳过滤器中垫层为直径1-2mm的磁铁矿；中部为直径0.8-1.2mm的重质核桃壳滤料；上层为直径1.2-1.6mm轻质核桃壳滤料。

本发明一种用于油田采出水的处理方法，包括以下步骤：

将需要处理的油田采出水卸至卸水池1，卸水池1中的采出水通过污水泵泵送至调节池2，采用质量浓度为10％的氢氧化钠溶液调整调节池2中的ph值至6-9，同时进行搅拌，使水质均匀，调节池2上部稠油溢流至储油罐8，调节池2底部泥沙通过污泥泵泵送至污泥罐9，调节池2中部污水通过出水泵泵送至立式除油罐3进行处理，处理时间30min，立式除油罐3中上浮而聚集的油层通过集油槽3-12进行收集，经过收油管3-7流至储油罐8，底部污泥通过排泥管3-10排至污泥罐9，水中粒径较大的油滴在油水相对密度差的作用下首先上浮至油层，粒径较小的油粒随水向下流动，在此过程中，一部分小油粒由于自身在静水中上浮速度不同及水流速度梯度的推动，不断碰撞聚结成大油粒而上浮，无上浮能力的部分小油粒随水进入集水管3-6，经出水管3-8流至管道混合器，管道混合器中设pac和pam加药管道，通过加药装置自动向管道混合器中投加浓度为10％pac和浓度为2‰的pam溶液，再流至臭氧气浮装置4中进行处理，处理条件为：臭氧投加量为7-10mg/l，溶气压为0.3mpa，回流比为0.5，处理后底部污泥通过排渣口排至污泥罐9，顶部浮油通过出油管4-6收集至储油罐8，处理后的采出水通过出水管流至中间水罐5，中间水罐5通过潜水泵将处理的采出水泵送至双级过滤器6中进行处理，处理后流至清水罐7中储存，其中在处理双级过滤器6中的处理过程为先进行搓洗5min，再气水反洗5min，再重复一次搓洗及气水反洗，反洗水强度为6-12l/s·m²，中间水罐5底部的污泥通过排泥口排至污泥罐9，反洗水回收至调节池。

本发明一种用于油田采出水的处理装置，设置有立式除油罐，其采用倾斜角度为50的排泥板将污泥排至排泥管，有利于污泥的聚集及排出；罐体内壁采用聚四氟乙烯，避免油污沾壁，同时在水体紊流扰动的作用下，使污油泥顺利排出；

本发明一种用于油田采出水的处理装置中的臭氧气浮装置的处理原理为：采出水中的有机物一般带有较高的表面电荷，这些有机物会吸附在胶体颗粒表面形成有机保护膜，增加了胶体表面的电荷密度，阻碍了胶体颗粒的脱稳，增加了处理的难度，同时也难以彻底去除水中病原微生物、有毒有害微量和生态毒性等，从而影响出水水质。如果采用常规的絮凝+气浮水处理工艺将会增加絮凝剂的药耗，提高水处理成本，且混凝技术的应用主要受多种因素影响，如混凝剂种类、投加量、ph、温度、原水水质和水利条件等。本发明中臭氧气浮装置具有电诱导共聚络合作用，将水中胶体、极性分子在微电场的作用下定向移动，定向移动的胶体、极性分子最终聚集在电极表面，形成大颗粒沉淀物质，沉淀物质对水中细微有机物有吸附作用，进而提高了废水的凝聚性。同时，可溶性阳极发生电化学反应，在电极表面附近直接连续的产生金属阳离子而进入废水溶液内部，这些阳离子经过水解、聚合作用，可生成多核羟基络合物及氢氧化物，作为絮凝剂对水中悬浮物及有机物进行凝聚络合。另外，由于产生的络合物具有链式结构，起到了网捕、架桥作用，络合离子及氢氧化物有很高的吸附活性，其吸附能力高于一般药剂水解法得到的氢氧化物吸附能力，它能有效地吸附含油水中的油类、悬浮物以及可溶性的有机物。同时，在电诱导过程中有活性氧和其它一些强氧化剂、自由基或者电子空穴的产生，含油废水中的可溶性有机物与这些物质发生氧化作用而降解，使某些大分子有机物被氧化为小分子有机物，还有可能直接被氧化为co2和h2o而不产生污泥的过程，而这些小分子有机物在絮凝、气浮的作用下得以有效去除，阳极产生的新生态[o]、·oh、cl2和hocl具有很强的氧化能力，可以氧化水中的有机或无机化合物，去除水中的有机物。

在电诱导臭氧气浮技术中，臭氧氧化可以对有机物的官能团进行化学转化。在臭氧化过程中，臭氧同有机物发生了复杂的化学反应，不稳定的臭氧分子在水中很快发生链式反应，生成氧化性很强的羟基自由基(·oh)，将非饱和有机物氧化成饱和有机物，将大分子有机物分解成小分子有机物。因此，臭氧一般很难直接将有机物彻底氧化为无机物，经臭氧氧化后toc的变化并不明显，只能将很少一部分有机物氧化去除。

臭氧气浮装置对含油量的去除可由120mg/l降至4.5mg/l左右，固体悬浮物含量的去除可由80mg/l降至50mg/l左右，粒径中值的控制可由6μm降至2.4μm左右，微生物可彻底消除。

通过上述方式，本发明一种用于油田采出水的处理装置，处理的油田采出水能够达到回注至储层及外排的标准，期间产生的污泥通过脱水机进行固液分离后统一外运，残油回收至储油罐，处理效率高，装置不易发生腐蚀。