一种含油污水的除油装置、方法以及污水处理系统与流程

1.本发明涉及含油污水除油技术领域，特别地涉及一种含油污水的除油装置、方法以及污水处理系统。


背景技术：

2.目前含油污水处理主要采用的技术有重力沉降、旋流分离、过滤等。填料是含油污水处理设备的重要构件，在污水处理设备中投加填料，可以对污水进行吸附、聚结或过滤等，从而实现污水的不加药处理。
3.填料表面特性可以分为亲油性和疏油性两种，两种不同填料表面对油滴聚结去除效果不同，亲油性材料的聚结效果好于疏油性材料，尤其是对稳定性较高的含油污水，且对于亲油性填料来说，还可利用其吸附作用实现乳化油的去除。但是亲油材料与油滴结合力强，油滴不容易脱附，导致大量油滴粘附在填料上，影响了除油率及填料的再生，填料堵塞、板结，无法循环使用。
4.故为了保证除油效果以及实现填料循环使用，必须对填料本身以及除油装置整体结构进行优化。


技术实现要素：

5.针对上述现有技术中的问题，本技术提出了一种含油污水的除油装置、方法以及污水处理系统，利用由温度响应材料制成的填料在不同温度下表现出的亲/疏油性质不同，可通过温度的控制来实现填料表面呈现亲油性并吸附污油、表面呈现疏油性来进行清洗再生。
6.本发明的一种含油污水的除油装置，包括除油罐，所述除油罐的顶部与底部分别设置有进水管与出水管，所述除油罐的内部由上至下依次设置有布水板与填料层，所述布水板水平设置且其上分布有多个布水孔，所述多个布水孔分布区域的中心正对进水管的管口，所述填料层中堆积有除油填料，所述除油填料采用能够根据温度改变其表面亲油疏油性质的温度响应型材料制成。
7.在一个实施方式中，所述布水孔的孔径沿所述多个布水孔分布区域的中心向外的方向依次均匀增大。
8.在一个实施方式中，所述除油罐顶部还设置有锥形的离心旋流分离器，所述离心旋流分离器的顶部连接所述进水管、底部的出口插入至除油罐内部并对应所述多个布水孔分布区域的中心。
9.在一个实施方式中，所述除油罐还连接有反洗水收集管与反洗管，所述反洗水收集管所述填料层上方，所述反洗管位于所述填料层下方且连接外部的反洗罐。
10.在一个实施方式中，所述出水管还通过管路连接所述反洗罐。
11.在一个实施方式中，所述除油罐内壁上还延伸出有槽口朝上的集油槽，所述集油槽连接有污油收集管。
12.在一个实施方式中，所述布水板边缘与所述除油罐内壁之间有空隙，所述空隙的尺寸大于所述布水孔的尺寸。
13.在一个实施方式中，所述除油罐中在所述填料层下方设置有用于支撑所述填料层的承托架。
14.本发明的一种含油污水的除油方法，其应用于上述除油装置，包括：
15.步骤1、开启进水管与出水管、关闭反洗管与反洗水收集管，通过进水管向离心旋流分离器中通入含油污水，所述含油污水的温度为预定温度；
16.步骤2、污水经所述离心旋流分离器初步分离后再经布水板进入填料层，所述填料层中的除油填料的表面在所述预定温度下表现为亲油性并吸附污水中的污油，净化后的污水通过所述出水管排出。
17.在一个实施方式中，还包括：
18.步骤3、待所述填料层中的所述除油填料吸附污油达到饱和后，关闭所述进水管与所述出水管、开启所述反洗管与所述反洗水收集管，所述反洗管向除油罐通入反洗罐中的反洗水，所述反洗水的温度高于或低于所述预定温度；
19.步骤4、反洗水进入所述填料层，所述填料层中的所述除油填料的表面在所述反洗水的温度下表现为疏油性，污油从所述除油填料上分离并上浮，污油随着反洗水面的升高而进入集油槽并经污油收集管排出，反洗水经所述反洗水收集管排出。
20.在一个实施方式中，步骤2还包括：
21.净化后的污水一部分由所述出水管进入所述反洗罐中并在静置降温或加热后作为所述反洗水，其中静置降温的时间大于4h。
22.本发明的一种污水处理系统，其包括上述除油装置，还包括：
23.污油集中处理装置，所述污油集中处理装置与所述除油装置的排油管连接，用于集中收集并处理分离出的污油；
24.净水罐，所述净水罐与所述除油装置的出水管连接，用于收集除油后的污水并进行再利用。
25.上述技术特征可以各种适合的方式组合或由等效的技术特征来替代，只要能够达到本发明的目的。
26.本发明提供的一种除油装置及除油方法，与现有技术相比，至少具备有以下有益效果：
27.本发明的除油装置在采用填料除油的基础上，对除油填料以及除油装置结构进行进一步改进，采用温度响应型材料来制作以及改性填料，使填料在不同温度下可以实现其表面在亲油与疏油之间可逆转换，进而可以提高除油效果并实现填料除油饱和后清洗再生以及循环使用。
附图说明
28.在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
29.图1显示了本发明的除油装置的结构示意图；
30.图2显示了图1中除油罐a-a截面的结构示意图；
31.在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。
32.附图标记：
33.1-除油罐，11-进水管，12-出水管，13-反洗管，14-反洗水收集管，15-污油收集管，16-排油管，2-布水板，21-布水孔，22-空隙，3-填料层，31-承托架，4-反洗罐，5-集油槽，6-离心旋流分离器，7-污油集中处理装置，8-净水罐。
具体实施方式
34.下面将结合以下实施例以及附图对本发明作进一步说明。
35.实施例1
36.本实施例中主要表现的是本发明的除油装置的除油过程。
37.如附图图1与图2所示，本发明的一种含油污水的除油装置，包括除油罐1，除油罐1的顶部与底部分别设置有进水管11与出水管12，除油罐1的内部由上至下依次设置有布水板2与填料层3，除油罐1中在填料层3下方设置有用于支撑填料层3的承托架31，布水板2水平设置且其上分布有多个布水孔21，填料层3中堆积有除油填料，除油填料采用能够根据温度改变其表面亲油疏油性质的温度响应型材料制成。
38.其中，除油罐1顶部还设置有锥形的离心旋流分离器6，离心旋流分离器6的顶部连接进水管11、底部的出口插入至除油罐1内部并对应多个布水孔21分布区域的中心。
39.布水孔21的孔径沿多个布水孔21分布区域的中心向外的方向依次均匀增大。
40.具体地，污水通过进水管11先输入至离心旋流分离器6中，离心旋流分离器6用作污水的初步分离，将污水中大部分的污油先行分离，降低填料层3的负荷。离心旋流分离器6中，因为污油的密度小于水的密度，所以污油集中于靠近离心旋流分离器6中心轴线的位置；进而，在离心旋流分离器6中心轴线处设置连通排油管16的管路以排出污油。经过离心旋流分离器6初步除油的污水通过离心旋流分离器6底部出口流至下方的布水板2上，污水通过布水板2上布水孔21的布水作用下均匀地流至填料层3中。
41.其中，由于离心旋流分离器6底部出口的口径大小有限，其在布水板2上对应的面积也有限，进而污水可能会直接从布水板2上对应离心旋流分离器6底部出口位置的布水孔21直接流入填料层3，导致填料层3中的污水分布不均匀，进而一定程度上影响布水板2的布水作用。为了避免这一情况的发生，对布水孔21的孔径分布进行设计，使布水板2上对应离心旋流分离器6底部出口位置的布水孔21的孔径最小，并且布水孔21的孔径沿远离离心旋流分离器6底部出口位置的方向均匀增大，这样污水在对应离心旋流分离器6底部出口的位置流通不畅并会向布水板21四周扩散，污水会通过布水板21上靠近边缘的布水孔21流至填料层3中，这样就进一步起到了均匀布水的作用。
42.油气田采出污水具有一定的预定温度(30-60℃)，在含油污水流至填料层3中后，此时除油填料表面温度转变为含油污水的温度，其表面在该温度下呈现亲油的表面性质，进而污水中的污油吸附在除油填料上，而污水中的水向下穿过填料层3流至除油罐1的底部并由出水管12排出。
43.本实施例中的除油装置在实际使用过程中，除油后的污水水质可以达到含油＜5mg/l、悬浮物＜5mg/l。
44.除油装置经过一定时间的除油作业后，除油填料上吸附的污油到达饱和状态，此时需要对除油填料进行清洗再生。具体为，根据除油填料的材料不同，其表面性质转变时的
温度相对含油污水的温度也不同。向填料层3中通入冷水或热水，该冷水或热水代表用作清洗的反洗水的温度低于或高于含油污水的温度。除油填料表面在相应的反洗水的温度下转变为疏油的表面性质，吸附在除油填料表面的污油脱落并随清洗水排出，实现除油填料的再生。在下一个处理周期内，再次向除油罐1中通入油气田采出的预定温度的含油污水，除油填料的表面性质再度转换为亲油性。
45.除油填料的形状以及堆积密度可以根据实际情况决定，除油填料的形状可以是粒状、球状、束状或规整填料。除油填料可以是直接由温度响应型材料制成，也可以单纯是其表面采用温度响应型材料进行改性。
46.以上的温度均是相对于温度响应型材料的最低临界转变温度(lcst)而言，对于不同的温度响应型材料，其最低临界转变温度不同，进而能够使其表面性质在亲油与疏油之间转化的温度也不同，可以根据实际材料选择来确定输入污水的温度以及反洗水的温度。
47.优选地，温度响应型材料可以采用聚n-异丙基丙烯酰胺(pnipaam)及其共聚物。
48.实施例2
49.本实施例中主要表现的是本发明的除油装置的除油填料的清洗再生过程。
50.如附图图1与图2所示，本发明的一种含油污水的除油装置，包括除油罐1，除油罐1的顶部与底部分别设置有进水管11与出水管12，除油罐1的内部由上至下依次设置有布水板2与填料层3，除油罐1中在填料层3下方设置有用于支撑填料层3的承托架31，布水板2水平设置且其上分布有多个布水孔21，填料层3中堆积有除油填料，除油填料采用能够根据温度改变其表面亲油疏油性质的温度响应型材料制成。
51.其中，除油罐1还连接有反洗水收集管14与反洗管13，反洗水收集管14填料层3上方，反洗管13位于填料层3下方且连接外部的反洗罐4。布水板2边缘与除油罐1内壁之间有空隙22，空隙22的尺寸大于布水孔21的尺寸。
52.具体地，反洗管13用作填料层3中除油填料的清洗，反洗时，反洗管13将反洗水喷向填料层3，反洗罐4中盛装清洗用的反洗水。除油填料受到反洗水的清洗，其表面温度转变为反洗水的温度，该温度高于或低于含油污水的温度，除油填料的表面性质在相应温度环境下由亲油性转换为疏油性，吸附在除油填料上的污油脱落并随反洗水经反洗水收集管14排出。
53.根据填料种类不同，其表面性质发生转变的温度高于或低于含油污水的温度。若填料所需反洗水为温度较低的冷水，则反洗罐4中盛装冷却后的水；若填料所需反洗水为温度更高的热水，则加热反洗罐4中的反洗水。加热的手段可以是在反洗罐4与除油罐1之间增加锅炉来加热反洗水至所需温度。
54.此外，在进行除油填料反洗时，脱落的污油可以通过具有较大空间的空隙22来快速上浮，避免污油受到布水板2的阻挡而通过布水孔21缓慢上浮，也避免污油集中在布水板2的下表面，从而空隙22起到了污油快速去除的作用。
55.优选地，出水管12还通过管路连接反洗罐4。具体地，净化后的污水可以通过出水管12进入反洗罐4，在冷却或加热后用作清洗除油填料的反洗水，以此循环利用净化后的污水，起到节水的功能。
56.进一步地，反洗管13延伸至除油罐1的内部并在填料层3下方呈“丰”字形的水平布局，其包括一根反洗主管以及与反洗主管垂直连接的多根反洗支管，反洗支管的管壁上开
设多个朝向填料层3的冲洗孔。
57.实施例3
58.本实施例中主要表现的是本发明的除油装置的除油填料清洗出的污油的收集过程。
59.如附图图1与图2所示，本发明的一种含油污水的除油装置，包括除油罐1，除油罐1的顶部与底部分别设置有进水管11与出水管12，除油罐1的内部由上至下依次设置有布水板2与填料层3，除油罐1中在填料层3下方设置有用于支撑填料层3的承托架31，布水板2水平设置且其上分布有多个布水孔21，填料层3中堆积有除油填料，除油填料采用能够根据温度改变其表面亲油疏油性质的温度响应型材料制成。
60.其中，除油罐1还连接有反洗水收集管14与反洗管13，反洗水收集管14填料层3上方，反洗管13位于填料层3下方且连接外部的反洗罐4。除油罐1内壁上还延伸出有槽口朝上的集油槽5，集油槽5连接有污油收集管15。
61.具体地，在除油填料的清洗再生过程中，污油从除油填料上脱落并上浮至反洗水水面，如果随反洗水一并排出。该部分污油实际上也没有与反洗水分离并且不能进行回收再利用，所以设置集油槽5来收集上浮的污油。上浮的污油随着反洗水水面的升高而到达集油槽5处，当污油上浮至超过集油槽5槽口时会落入集油槽5中并经过污油收集管15进行集中收集排放，污油通过污油收集管15排放至排油管16中并最终输送到污油处理装置进行处理回收。
62.在进行污油收集时，需要保持污油上浮的高度能够越过集油槽5槽口进入集油槽5内，同时反洗水水面高度不能超过集油槽5槽口的高度，进而需要保持反洗水水面的稳定。反洗时，打开反洗水收集管14，控制反洗水排量，保持液位稳定。当污油量较多时，污油收集管15可与反洗水收集管14同时开启，采用连续排油的方式；当污油量较少时，污油收集管15定期开启，采用间歇排油的方式。
63.实施例4
64.本发明的一种除油方法，应用于上述实施例中的除油装置，包括：
65.步骤1、开启进水管11与出水管12、关闭反洗管13与反洗水收集管14，通过进水管11向离心旋流分离器6中通入含油污水，含油污水的温度为预定温度；
66.步骤2、污水经离心旋流分离器6初步分离后再经布水板2进入填料层3，填料层3中的除油填料的表面在预定温度下表现为亲油性并吸附污水中的污油，净化后的污水通过出水管12排出；其中，净化后的污水一部分由出水管12进入反洗罐4中并在静置降温或加热后作为反洗水，其中静置降温的时间大于4h；
67.步骤3、待填料层3中的除油填料吸附污油达到饱和后，关闭进水管11与出水管12、开启反洗管13与反洗水收集管14，反洗管13向除油罐1通入反洗罐4中的反洗水，反洗水的温度高于或低于预定温度；
68.步骤4、反洗水进入填料层3，填料层3中的除油填料的表面在反洗水的温度下表现为疏油性，污油从除油填料上分离并上浮，污油随着反洗水面的升高而进入集油槽5并经污油收集管15排出，反洗水经反洗水收集管14排出。
69.具体地，需要说明的是，清洗除油填料时，先关闭进水管11、出水管12、反洗水收集管14，反洗水通过反洗管13进入除油罐1中的填料层3，污油从除油填料上脱落，待液位上升
至集油槽5处时，污油上浮至集油槽5，污油越过集油槽5槽口并进入集油槽5内部。
70.反洗水的温度高于或低于预定温度，其具体设置根据采用的除油填料的具体类型来决定。除油填料在污水的预定温度的环境下呈现表面的亲油性，从而吸附污油；而在清洗重生时，除油填料表面转变为疏油性的温度，根据材料选择的不同，可能是高于污水的预定温度、也可能是低于污水的预定温度。所以这就要求根据除油填料的材料选择的不同，来相应的控制反洗水的温度，进而为除油填料表面转变为疏油性提供相应的温度环境。其中，需要温度低于预定温度的反洗水时，反洗水在反洗罐4中静置降温至相应温度即可；需要温度高于预定温度的反洗水时，反洗水在反洗罐4中通过加热至相应温度即可。
71.进一步地，打开反洗水收集管14，控制反洗水排量，保持液位在集油槽5附近。当污油量较多时，污油收集管15可与反洗水收集管14同时开启，采用连续排油的方式；当污油量较少时，污油收集管15定期开启，采用间歇排油的方式。
72.实施例5
73.本发明的一种污水处理系统，包括上述实施例中的除油装置，还包括：
74.污油集中处理装置7，污油集中处理装置7与除油装置的排油管16连接，用于集中收集并处理分离出的污油；
75.净水罐8，净水罐8与除油装置的出水管12连接，用于收集除油后的污水并进行再利用。
76.具体地，含油污水在通过除油装置处理后，分别得到污油与污水，污油也需要进行进一步的处理，所以通过本实施例中的污油集中处理装置7即可实现污油的再处理工作；污水会进一步再利用，通过本实施例中的净水罐8实现污水的收集及再利用工作。
77.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“底”、“顶”、“前”、“后”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
78.虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。