一種集成化智能油田采油污水處理裝置和方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于油田采油污水處理領域，尤其涉及一種集成化智能油田采油污水處理裝置和方法。
【背景技術】
[0002]我國很多油田已經進入開發的中、后期，采出液中含水量為60%?80%，有的甚至高達90%。對于這部分廢水，油田上大多采用處理后回注入地層循環利用的方式，此時就要對水中的含油、懸浮物等多項指標進行嚴格控制，防止其對地層產生傷害。
[0003]目前，油田上對于含油及懸浮物的采油廢水的處理，常采用加藥氣浮、混凝沉降、阻垢劑、殺菌劑等化學加藥的方式，這種處理工藝有很多不足，一是設備體積大、占地面積大;二是加藥增加了很多處理費用，增大了油田上的投資;三是加藥存在二次污染，容易引起處理后水體與地層水質不配伍引發地層堵塞，并且加藥以后的高污泥含量增加后續污油的回收處理難度。因此在一定程度上對后續注水系統產生影響。
[0004]另外，鑒于污水處理集分離、過濾、除垢、殺菌等功能于一體，是一個多變量、耦合性強、非線性的復雜系統。目前，行業內廠家對此類設備的控制采用開環控制或手動控制，難以長期穩定出水水質。因此，如何有效的根據水質變化，統籌控制運行參數，兼顧污水處理過程中的穩定性和效率是當前研究的主要方向之一。
【發明內容】
[0005]本發明所要解決的問題是提供一種集成化智能油田采油污水處理裝置和方法，用以解決現有技術中設備體積大、費用高、存在二次污染、處理效率低、穩定性差的缺陷。
[0006]本發明為解決上述技術問題所采用的技術方案是:
[0007]提供一種集成化智能油田采油污水處理裝置，其特殊之處在于:包括供水單元、供氣單元、分離單元、過濾單元、除垢殺菌單元、在線監測單元、智能控制單元；
[0008]供水單元主要包括:提升栗；
[0009]供氣單元主要包括:空壓機；
[0010]分離單元主要包括:油泥水分離罐；
[0011 ]過濾單元主要包括:雙密度核桃殼過濾罐、改性纖維球過濾罐；
[0012]除垢殺菌單元主要包括:電磁除垢器、超聲波紫外線殺菌裝置；
[0013]在線監測單元主要包括:懸浮物濃度計、含油率檢測儀、流量計；
[0014]智能控制單元主要包括:PLC自動控制柜和上位機；
[0015]電磁除垢器、提升栗、油泥水分離罐、雙密度核桃殼過濾罐、改性纖維球過濾罐、超聲波紫外線殺菌裝置依次連接，空壓機分別與油泥水分離罐、雙密度核桃殼過濾罐連接。
[0016]流量計、懸浮物濃度計、含油率檢測儀依次安裝于所述采油污水處理裝置出水口后。
[0017]油泥水分離罐為立式圓柱形罐，主要由旋流輔助裝置、防渦筒裝置以及布氣裝置組成。
[0018]雙密度核桃殼過濾罐為立式圓柱結構，罐頂中心裝有攪拌裝置，罐內設置上濾板和下濾板，兩張濾板中間裝有核桃殼濾料，攪拌槳葉置于濾料中部。
[0019]改性纖維球過濾罐為立式圓柱結構，灌頂中心配備攪拌裝置，罐內上部設置連接液壓桿的活動濾板，下部設置下濾板，兩張濾板中間裝有改性纖維球濾料，攪拌槳葉置于濾料中部。
[0020]供水單元還包括反沖洗栗，反沖洗栗分別與雙密度核桃殼過濾罐、改性纖維球過濾罐連接。
[0021]本發明還提供了一種集成化智能油田采油污水處理方法，包括以下步驟：
[0022]1)油田采出污水經提升栗進入電磁除垢器，使電磁除垢器處理后的液體中成垢離子被極化；
[〇〇23] 2)電磁除垢器的出液進入油泥水分離罐，待處理液以切線方向進入罐體內部，形成內渦旋，壓縮空氣通過布氣裝置進入分離罐，一部分油通過氣浮渦旋上升至頂部收油口，泥沙經過外渦旋沉入罐體底部排沙口，分離后的液體從旋流輔助筒內上升至灌頂出液口；
[0024] 3)經油泥水分離裝置后的出液進入雙密度核桃殼過濾罐，經過核桃殼濾料形成的密實濾床的粗粒化、截留、吸附作用，將油和大部分懸浮顆粒物從水中截留；
[0025]4)核桃殼過濾罐的出水進入壓緊式改性纖維球過濾罐，經過改性纖維球堆積而成的理想深床濾層的截留作用，將水中剩余的乳化油、細小懸浮顆粒物分離；
[〇〇26] 5)壓緊式改性纖維球過濾罐的出水進入超聲波紫外線殺菌器，對處理水進行殺菌，使水中硫酸鹽還原菌、腐生菌、鐵細菌微生物的數量達到油田回注水控制標準；
[0027]6)在線監測單元對超聲波紫外線殺菌器出液的運行參數進行監測；
[〇〇28]7)智能控制單元讀取PLC自動控制柜采集的運行參數，判斷運行狀態是否正常，若不正常切換至手動控制，并發出報警信號，若正常則對采樣值與設定值運用模糊控制算法進行運算，得出運行參數并轉化為變頻器頻率值和調節閥閥門開度值并執行；
[〇〇29]8)重復上述6)至7)，不斷修正出水水質和處理量的結果，使其滿足設定目標。
[0030]步驟7)中模糊控制算法主要包括以下步驟：
[0031 ]7.1)計算在線監測單元采集數據與設定值的偏差e和偏差變化率Δ e;
[0032]7.2)輸入變量偏差6和偏差變化率八6的基本論域為[-咖狀，6111￡?]、[-八咖狀，八emax]，輸出變量u的基本論域為[_umax，umax]，并對e、Δ e、u的論域離散化，EI|3e，Ae、u={-100%，-80%，-60%，-40%，-20%，0,20%，40%，60%，80%，100%}，則量化因子Ke、KA e和比例因子Ku可通過下式確定：
[0033]Ke = l/emax
[0034]Κ Δ e = 1/ Δ emax
[0035]Ku = umax；
[0036]7.3)誤差e和誤差變化率△ e通過下式轉換為模糊控制器的輸入E和Δ E:
[0037]E =〈eKe>
[0038]ΔΕ = <ΔΘ ΚΔΘ>
[0039]式中?代表取整運算。
[0040]模糊控制器的輸出U可以通過下式轉換為實際的輸出值u，即
[0041]u=KuU；
[0042] 7.4)模糊控制器的控制規則形式為IF E is‘"and Δ E is…Then U is···，并按照此規則建立規則矩陣；
[0043]7.5)計算得到偏差e及偏差變化率△ e的情況下，通過查表可得輸出控制量U，再乘輸出比例因子，便可得到實際控制量u。
[〇〇44]集成化智能油田采油污水處理方法還包括雙密度核桃殼過濾器濾料清洗再生，具體步驟如下：
[0045]1)到達反洗周期時，停止過濾，對濾料進行氣水混合沖洗；
[0046]2)開啟攪拌裝置，對濾料進行氣水沖洗的同時通過攪拌增加濾料的相互碰撞，使污染物充分剝離；
[0047]3)停止攪拌，隨后停止氣水沖洗，靜置，反洗完成。
[〇〇48]集成化智能油田采油污水處理方法還包括壓緊式改性纖維球過濾器濾料清洗再生，具體步驟如下：
[0049]1)到達反洗周期后，停止過濾，壓緊盤上升，反沖洗水通過反洗進水管線進入，對濾料進行水沖洗；
[0050]2)開啟攪拌裝置，使污染物能夠充分剝離，
[0051 ]3)停止攪拌和水洗，靜置，壓緊盤下降，反洗完成。
[〇〇52]本發明的有益效果是：
[〇〇53]提供一種采用智能控制用物理方法實現分離、過濾、除垢、緩蝕、殺菌功能的集成化污水處理裝置，該裝置不僅具有運輸安裝方便的優點，并且運行過程中無需加藥，尤其采用智能控制方式確保處理效果穩定，既省去化學藥劑的投資，避免了對環境和水體的污染，又能夠滿足靈活的處理要求，其自動化程度高，是一種實用的、純物理方式的處理工藝。
【附圖說明】
[〇〇54]圖1是本發明的俯視圖；
[0055]圖2是本發明的主視圖；
[0056]圖3是本發明智能控制單元的結構框架示意圖；
[〇〇57]圖中1. PLC自動控制柜，2.空壓機，3.儲氣罐，4.油泥水分離罐，5.核桃殼過濾罐，
6.改性纖維球過濾罐，7.液壓站，8.提升栗，9.備用提升栗，10.反洗栗，11.電磁除垢器，12.提升栗進液口，13.提升栗出液口，14.油泥水分離罐進液管閥，15.儲氣罐出氣管閥，16.油泥水分離罐進氣管閥，17.油泥水分離罐的出液管閥，18.攪拌電機，19.改性纖維球過濾罐進液排污兩用管閥，20.核桃殼過濾罐出液/反沖洗進水管閥，21.改性纖維球過濾罐出液/反沖洗進水管閥，22.護欄，23.核桃殼過濾罐進液排污兩用管閥，24.空壓機出氣管線，25.油泥水分離罐收油排氣管閥，26.核桃殼過濾罐收油排氣兩用管閥，27 .改性纖維球過濾罐收油排氣兩用管閥，28.排污管匯，29.反洗栗進水管閥。
【具體實施方式】
[0058]以下結合實施例對本發明的內容加以詳細說明。
[0059]在圖1和圖2中，PLC自動控制柜1通過電纜與電源連接，出線端通過電纜與提升栗8、電磁除垢器11、超聲波紫外線殺菌裝置控制柜、反沖洗栗10、空壓機2、電極裝置、攪拌電機18、液壓站7連接；電磁除垢器11與提升栗進液口 12通過管閥連接，提升栗出液口 13通過管閥與油泥水分離罐4進液管閥14連接；油泥水分離罐進氣閥16通過管路與儲氣罐出氣管閥15連接，油泥水分離罐的收油排氣兩用管閥25與排污管匯28連接，油泥水分離罐的出液管閥17與核桃殼過濾罐的進液排污兩用管口 23連接;核桃殼過濾罐的進液排污兩用