一種稠油污水處理回用過熱蒸汽注汽鍋爐裝置的制造方法
【專利摘要】一種稠油污水處理回用過熱蒸汽注汽鍋爐裝置，包括沉淀反應器、生物膜反應器、氧化強化生物反應器、超濾反應器、二級反滲透反應器和連續電除鹽反應器，其中，所述的沉淀反應器、生物膜反應器、氧化強化生物反應器、超濾反應器、二級反滲透反應器和連續電除鹽反應器經由管道依序連通。本實用新型所述稠油污水處理回用過熱蒸汽注汽鍋爐裝置可大大提高污水處理效率，增強降解有機污泥的微生物活性，有效地減低污泥產生量。該技術特別適用于難降解有機物的去除。
【專利說明】
一種稠油污水處理回用過熱蒸汽注汽鍋爐裝置
技術領域
[0001] 本實用新型涉及污水處理領域，具體涉及一種稠油污水處理回用過熱蒸汽注汽鍋 爐裝置。
【背景技術】
[0002] 稠油開采采用注蒸汽熱采技術，國內投產運行的稠油污水處理回用濕蒸汽鍋爐技 術已經成熟;為提高注汽效率，各油田引進了高壓過熱蒸汽燃煤鍋爐，采用注過熱蒸汽到地 層，采油效率大幅度提高。因這種燃煤鍋爐對水質要求嚴格，至今仍采用的是清水資源，這 導致油田用水量和采出水量的不斷增加。為保護環境和節約資源，如何經濟有效地處理采 出水是目前油田可持續發展的關鍵。
[0003] 國內投產運行的稠油污水處理回用濕蒸汽鍋爐技術一般是采用"調節+沉降+氣浮 +兩級過濾+兩級軟化"。該技術處理后的水僅僅只能進入濕蒸汽鍋爐使用，其處理后的水質 達到《稠油集輸及注蒸汽系統設計規范》要求鍋爐用水水質標準。
[0004] 目前，稠油污水經深度處理后，應符合過熱蒸汽注汽鍋爐給水水質標準，保證鍋爐 的安全穩定運行，具體數據見下表。因此非常需要尋找一種新型高效的稠油污水處理回用 過熱蒸汽鍋爐裝置。
[0005] 過熱蒸汽注汽鍋爐給水水質標準
【實用新型內容】
[0007]為了解決上述問題，本使用新型提供了一種稠油污水處理回用過熱蒸汽注汽鍋爐 裝置，包括沉淀反應器、生物膜反應器、氧化強化生物反應器、超濾反應器、二級反滲透反應 器和連續電除鹽反應器，其中，所述的沉淀反應器、生物膜反應器、氧化強化生物反應器、超 濾反應器、二級反滲透反應器和連續電除鹽反應器經由管道依序連通。
[0008] 作為一種優選的實施方式，所述的沉淀反應器為混凝沉淀反應器。
[0009] 作為一種優選的實施方式，所述的生物膜反應器所用填料為MCM微孔復合空隙生 物球。
[0010] 作為一種優選的實施方式，所述的MCM微孔復合空隙生物球由一個硬質塑料網狀 外殼和充填到其中的微孔介質塊組成。
[0011] 作為一種優選的實施方式，所述的生物膜反應器采用二級耦合工藝。
[0012] 作為一種優選的實施方式，所述的生物膜反應器中設置有4個隔板，在從入水口到 出水口的方向上，第1、2、3個隔板底部設置有能使水通過對空隙，第4個隔板的底部不能使 水通過。
[0013] 作為一種優選的實施方式，所述的生物膜反應器被4個隔板分隔成五個空間，在從 入水口到出水口的方向上，第2空間和第四空間的底部設置有曝氣裝置。
[0014] 作為一種優選的實施方式，所述的氧化強化生物反應器包括一個臭氧反應器和1-5個生物炭反應器。
[0015] 作為一種優選的實施方式，所述的超濾反應器為外壓式超濾反應器。
[0016] 作為一種優選的實施方式，所述的超濾膜材料的膜絲內徑為0.5-1.0mm，外徑為 1.0-2.0mm〇
[0017] 總體而言，實施本實用新型采用MCM高效生物填料技術，可使生物反應器中同時存 在好氧、缺氧和厭氧多種微生物體系，可大大提高污水處理效率，增強降解有機污泥的微生 物活性，有效地減低污泥產生量。本實用新型所述一種稠油污水處理回用過熱蒸汽注汽鍋 爐裝置包括了沉淀反應器、MCM固定床填料生物膜、臭氧催化強化氧化、生物炭濾池生物膜、 抗污染外壓式超濾、兩級反滲透膜等工藝，并在工藝流程上采用多級耦合反應器形式，極大 的提高了污染物的去除效率。具有極強的除硅、去離子及C0D去除能力，系統運行穩定、可 與巨〇
【附圖說明】
[0018] 圖1所示為本實用新型所述稠油污水處理回用過熱蒸汽注汽鍋爐裝置的示意圖； [0019]圖2所示為本實用新型所述所述稠油污水處理回用過熱蒸汽注汽鍋爐裝置的生物 膜反應器的兩級耦合示意圖；
[0020] 圖中：1-沉淀反應器，2-生物膜反應器，21-復合空隙生物球，221-隔板，222-隔板， 223-隔板，224-隔板，231-空間，232-空間，233-空間，234-空間，235-空間，241-曝氣裝置， 242-曝氣裝置，25-入水口，26-出水口，3-氧化強化生物反應器，311-臭氧發生器，312-水射 器，313-臭氧接觸反應裝置，321-生物炭反應器，322-生物炭反應器，323-生物炭反應器，4-超濾反應器，5-二級反滲透反應器，51-反滲透反應器，52-反滲透反應器，6-連續電除鹽反 應器。
【具體實施方式】
[0021] 下面結合附圖對本實用新型進行詳細描述，本部分的描述僅是示范性和解釋性 的，不應對本實用新型的保護范圍有任何限制。
[0022] 如圖1所示，一種稠油污水處理回用過熱蒸汽注汽鍋爐裝置，包括沉淀反應器1、生 物膜反應器2、氧化強化生物反應器3、超濾反應器4、反滲透反應器5和連續電除鹽反應器6， 其中，所述的沉淀反應器1、生物膜反應器2、氧化強化生物反應器3、超濾反應器4、反滲透反 應器5和連續電除鹽反應器6經由管道依序連通。除此之外，每個所述連接管道上均沿液體 流動方向依次設置有開關閥門。
[0023]原水首先進入沉淀反應器1，本實用新型所述沉淀反應器1沒有特別限制，凡是能 使雜質與水分離即可。優選地，所述沉淀反應器為混凝沉淀反應器。在所述混凝沉淀反應器 運行過程中加入含鎂藥劑，以除去污水中的含硅雜質。
[0024] 經過沉淀反應器1處理后的水進入生物膜反應器2,本實用新型所述的生物膜反應 器2為MCM固定床填料生物膜反應器，所述MCM固定床填料生物膜反應器為固定填料床生物 膜技術的一種，其所用填料為MCM微孔復合空隙生物球21，該復合空隙生物球21由一個硬質 塑料網狀外殼和充填到其中的微孔介質塊組成，其可使生物反應器中同時存在好氧、缺氧 和厭氧多種微生物體系，可大大提高污水處理效率，增強降解有機污泥的微生物活性，有效 地減低污泥產生量。該技術特別適用于難降解有機物的去除。
[0025] 本實用新型中，MCM為Mobil Composition of Matters的簡稱。
[0026] 本實用新型中，所述生物膜反應器將多個技術微觀結合，形成了針對難降解有機 物污水處理技術和多級耦合工藝的污水處理技術，優選地，所述生物膜反應器采用二級耦 合工藝。兩級耦合生化系統馴化培養兩種不同的微生物菌群，在加強系統反硝化能力同時， 去除盡可能多的可生化降解有機物。
[0027] 如圖2所示，為所述的生物膜反應器2的二級耦合工藝的示意圖，所述的生物膜反 應器2包括入水口 25、四個隔板和出水口 26。從入水口 25到出水口 26的方向上，四個隔板分 別記為221、222、223和224，其中，221、222、223的底部設有能使水通過的空隙，隔板224的底 部不能使水通過。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。四個隔板將生物膜反應器2分隔成五個空間，從入水口 25處到出水口 26方向上，所述五 個空間分別為231、232、233、234和235,其中，空間231、232、233和234中都填裝有復合空隙 生物球21，空間232和空間234的底部分別設置有曝氣裝置241和242,當所述生物膜反應器2 工作時，所述曝氣裝置241和242產生氣體，使空間232和空間234的底部產生負壓，促使空間 231和空間233中的液體分別通過隔板221和隔板222底部的空隙流入空間232,同理，空間 233中的液體通過隔板223底部的空隙流入空間234,進而造成空間232的液面高于空間231 和空間233的液面高度、空間234的液面高于空間233的液面高度。當空間232的液面高于隔 板221和隔板222時，空間232中的水則從上部流入到空間231和空間233中，同理，空間234中 的水則從上部流入到空間232和空間235中，由此完成空間231、232、233和234中水的循環， 流入到空間235的水經由出水口 26流出生物膜反應器。
[0028]經生物膜反應器2處理后的水進入氧化強化反應器3,本實用新型所述氧化強化反 應器3包括一個臭氧反應器和1-5個生物炭反應器，優選地，所述生物炭反應器為3個，且臭 氧反應器、3個生物炭反應器為串聯連接。所述臭氧反應器包括臭氧發生器311、水射器312 和臭氧接觸反應裝置313,其中，水射器312的作用是產生負壓，將臭氧發生器311產生的臭 氧吸入到管路中，臭氧和水的混合體進入臭氧接觸反應裝置313,經臭氧接觸反應裝置313 處理后的水進入生物炭反應器321，經生物炭反應器321處理過后的水進入生物炭反應器 322,經生物炭反應器322處理過后的水進入生物炭反應器323,其中，臭氧接觸反應裝置 313、生物炭反應器321、322、323依次串聯連接。運行實踐證明，在臭氧量投加總量恒定的情 況下，因臭氧接觸反應裝置313、生物炭反應器321、322、323依次串聯連接，使臭氧利用率提 高 15%-20%〇
[0029] 臭氧在水中分解產生新生態氧原子具有強烈的親電子或親質子性，在水中形成具 有強氧化作用的羥基自由基，羥基自由基電位高，為2.8V，反應能力強，速度快，可引發鏈反 應，使許多有機物徹底降解。
[0030] 臭氧化使水中氫離子增多，在活性炭表面形成更多的氫鍵中和電負性，陰離子通 過活性炭孔隙的阻力大大降低，降低了污染物質被吸附時的擴散阻力，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，使活性炭濾柱處于高富氧狀態，導致菌群 在活性炭表面繁殖生長，通過生物吸附和氧化降解等作用，顯著提高了活性炭降解有機物 的能力，并延長了使用壽命。生物降解過程可以將溶解性的有機物分解成二氧化碳和水或 者非溶解的有機物，形成吸附-脫附的良性循環，變相提高了吸附容量。利用生物氧化特性 對水質的改善和穩定作用，提高了活性炭的使用壽命，降低了處理成本。
[0032] 經氧化強化反應器3處理后的水進入超濾反應器4,其主要用于進一步去除水中大 分子有機物及細菌等，同時保證出水濁度。所述超濾反應器4為外壓式超濾反應器，所用超 濾膜材料為聚偏氟乙稀，膜絲內徑為〇. 5-1.0mm，外徑為1.0-2.0mm、過濾孔徑0.01-1. ΟΟμπι。 經過特殊處理后的超濾膜具有良好親水性，抗油污染能力強;其較大的內徑和外壓式設計 也提高了其抗污染性;其截留分子率高使得其產水水質較好，對反滲透的保護作用更優。 [0033] 經超濾反應器4處理后的水進入二級反滲透反應器5,在連接超濾反應器4和二級 反滲透反應器5的管道上設有加入阻垢劑的加藥孔。二級反滲透反應器5包括反滲透反應器 51和反滲透反應器52,其中，反滲透反應器51和反滲透反應器52為串聯連接，水經過反滲透 反應器51處理后流入反滲透反應器52做進一步處理，其主要是去除水中各種離子。反滲透 是采用膜法分離的水處理技術，其原理是在壓力作用下，透過反滲透膜的水成為純水;水中 的雜質被反滲透膜截留并被帶出。反滲透技術可以有效地去除水中的溶解鹽、膠體、細菌、 病毒、細菌內毒素和大部分有機物等雜質。
[0034] 經二級反滲透反應器5處理后的水流入連續電除鹽反應器(EDI) ADI科學地將電 滲析技術和離子交換技術融為一體，通過陽、陰離子膜對陽、陰離子的選擇透過作用以及離 子交換樹脂對水中離子的交換作用，在電場的作用下實現水中離子的定向迀移，從而達到 水的深度凈化除鹽，并通過水電解產生的氫離子和氫氧根離子對裝填樹脂進行連續再生， 因此EDI制水過程不需酸、堿化學藥品再生即可連續制取高品質超純水，它具有技術先進、 結構緊湊、操作簡便的優點。
[0035]經EDI處理后的水即能符合過熱蒸汽注汽鍋爐給水水質標準，保證鍋爐的安全穩 定運行。
[0036] 隨著污水處理的進行，沉淀反應器、生物膜反應器、氧化強化生物反應器中的污泥 不斷積累，而這些裝置中污泥量過多則對出水質量產生影響，因此本實用新型中還設置有 污泥處理裝置，所述污泥處理裝置通過管道分別與沉淀反應器、生物膜反應器、氧化強化生 物反應器連接。
[0037]前述的實例僅是說明性的，用于解釋本公開的特征的一些特征。所附的權利要求 旨在要求可以設想的盡可能廣的范圍，且本文所呈現的實施例僅是根據所有可能的實施例 的組合的選擇的實施方式的說明。因此，
【申請人】的用意是所附的權利要求不被說明本實用 新型的特征的示例的選擇限制。而且在科技上的進步將形成由于語言表達的不準確的原因 而未被目前考慮的可能的等同物或子物質替換，且這些變化也應在可能的情況下被解釋為 被所附的權利要求覆蓋。
【主權項】
1. 一種稠油污水處理回用過熱蒸汽注汽鍋爐裝置，其特征在于，包括沉淀反應器、生物 膜反應器、氧化強化生物反應器、超濾反應器、二級反滲透反應器和連續電除鹽反應器，其 中，所述的沉淀反應器、生物膜反應器、氧化強化生物反應器、超濾反應器、二級反滲透反應 器和連續電除鹽反應器經由管道依序連通。2. 根據權利要求1所述的一種稠油污水處理回用過熱蒸汽注汽鍋爐裝置，其特征在于， 所述的沉淀反應器為混凝沉淀反應器。3. 根據權利要求1所述的一種稠油污水處理回用過熱蒸汽注汽鍋爐裝置，其特征在于， 所述的生物膜反應器所用填料為MCM微孔復合空隙生物球。4. 根據權利要求3所述的一種稠油污水處理回用過熱蒸汽注汽鍋爐裝置，其特征在于， 所述的MCM微孔復合空隙生物球由一個硬質塑料網狀外殼和充填到其中的微孔介質塊組 成。5. 根據權利要求3所述的一種稠油污水處理回用過熱蒸汽注汽鍋爐裝置，其特征在于， 所述的生物膜反應器采用二級耦合工藝。6. 根據權利要求5所述的一種稠油污水處理回用過熱蒸汽注汽鍋爐裝置，其特征在于， 所述的生物膜反應器中設置有4個隔板，在從入水口到出水口的方向上，第1、2、3個隔板底 部設置有能使水通過對空隙，第4個隔板的底部不能使水通過。7. 根據權利要求6所述的一種稠油污水處理回用過熱蒸汽注汽鍋爐裝置，其特征在于， 所述的生物膜反應器被4個隔板分隔成五個空間，在從入水口到出水口的方向上，第2空間 和第四空間的底部設置有曝氣裝置。8. 根據權利要求1所述的一種稠油污水處理回用過熱蒸汽注汽鍋爐裝置，其特征在于， 所述的氧化強化生物反應器包括一個臭氧反應器和1-5個生物炭反應器。9. 根據權利要求1所述的一種稠油污水處理回用過熱蒸汽注汽鍋爐裝置，其特征在于， 所述的超濾反應器為外壓式超濾反應器。10. 根據權利要求9所述的一種稠油污水處理回用過熱蒸汽注汽鍋爐裝置，其特征在 于，所述的超濾膜材料的膜絲內徑為〇. 5-1.0mm，外徑為1.0-2.0mm。
【文檔編號】C02F103/10GK205616736SQ201620425918
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年5月12日
【發明人】張燚, 曹義周, 趙進官, 白明振, 劉志強, 魏鵬, 王凱, 陶新良, 李蓓蓓, 吳延武, 王永強
【申請人】河南油田工程咨詢有限公司, 中國石油化工股份有限公司河南油田分公司采油二廠, 北京格蘭特膜分離設備有限公司