CN103351072B - 油砂油开采污水的处理工艺与处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种油砂油开采污水的处理工艺，包括以下步骤：a）将油砂油开采污水在均质槽中进行均质处理，将所述均质处理后的污水进入气浮除油装置进行气浮除油处理，使悬浮油的去除率为85wt%～95wt%，乳化油的去除率为5wt%～10wt%；b）将步骤a）得到的污水进入絮凝气浮装置进行絮凝气浮处理，分离絮凝物与絮凝气浮污水；c）将所述絮凝气浮污水进入澄清池进行澄清处理；d）将步骤c）得到的污水过滤，将过滤后的出水进行软化处理，将软化处理后的出水进行离心分离，得到锅炉回注用水。本发明还提供了一种油砂油开采污水的处理系统。本发明将油砂油开采污水进行处理后得到的水的水质满足锅炉回用水的水质要求。

Description

油砂油开采污水的处理工艺与处理系统

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及油砂油开采污水的处理工艺与处理系统。

背景技术

中国是一个贫水的国家，全国每年缺水总量达12亿吨，而工业用水占城市供水量的80%左右。随着我国经济的快速发展，人口的增加，水质污染日益加重，水资源短缺问题已严重制约工农业的发展。因此，目前将污水处理会用作为解决缺水问题的首选方案。

油砂是一种富含天然沥青的沉积砂，其实质是沥青、砂、富矿粘土与水的混合物，其中，沥青含量为10wt%～12wt%，砂与粘土等矿物为80wt%～85wt%，其余为水。油砂经过开采工业加工后产生的油砂油经过进一步加工才能被应用。

油砂加工过程中会产生油砂油开采污水，若污水不经合理处理排放，将会造成环境污染。为了使含油污水能够得到充分利用，一般是将油砂油开采污水进行处理再注入锅炉中进行重复利用，锅炉回用水的水质含油量≤2mg/L，悬浮物≤2mg/L，总溶解固体≤7000mg/L，以碳酸钙计硬度≤0.01mg/L，二氧化硅≤50mg/L。若油砂油开采污水处理后的水质不达标，在进入注汽锅炉时将会在锅炉内部产生结垢，带来生产隐患，影响油田安全生产。因此本发明提供了一种油砂油开采污水的处理工艺，使处理后的水能够作为锅炉回用水。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种油砂油开采污水的处理工艺与处理系统，经过本发明的处理工艺得到的水能够用于锅炉回用水。

有鉴于此，本发明提供了一种油砂油开采污水的处理工艺，包括以下步骤：

a）将油砂油开采污水在均质槽中进行均质处理，将均质处理后的污水进入气浮除油装置进行气浮除油处理，使悬浮油的去除率为85wt%～95wt%，乳化油的去除率为5wt%～10wt%；

b）将步骤a）得到的污水进入絮凝气浮装置进行絮凝气浮处理，分离絮凝物与絮凝气浮污水；

c）将所述絮凝气浮污水进入澄清池进行澄清处理；

d）将步骤c）得到的污水过滤，将过滤后的出水进行软化处理，将软化处理后的出水进行离心分离，得到锅炉回注用水。

优选的，步骤a）中所述均质处理具体为：

在所述油砂油开采污水进入均质槽，加入破乳剂，并调节所述油砂油开采污水的pH至6.5～7.5。

优选的，所述气浮除油的处理时间为40～60min，温度为5～60℃。

优选的，所述絮凝气浮处理的过程中加入絮凝剂，所述絮凝剂为有机高分子絮凝剂与无机高分子絮凝剂。

优选的，步骤b）中，以所述污水为基，所述有机高分子絮凝剂的投入量为3～20mg/L，所述无机高分子絮凝剂的投入量为30～80mg/L。

优选的，所述澄清处理的过程中加入氧化镁与絮凝剂。

优选的，所述软化处理的过程中采用大孔弱酸树脂进行软化。

本发明还提供了一种油砂油开采污水的处理系统，包括均质槽、气浮除油装置、絮凝气浮装置、澄清池、过滤装置、水软化设备与离心机；所述均质槽的出口与所述气浮除油装置的入口相连接，所述气浮除油装置的出口与所述絮凝气浮装置的入口相连接，所述絮凝气浮装置的出口与所述澄清池的入口相连接，所述澄清池的出口与所述过滤装置的入口相连接，所述过滤装置的出口与所述水软化设备的入口相连接，所述水软化设备的出口与所述离心机的入口相连接。

优选的，所述澄清池包括混合区、反应区、导流区与分离区。

优选的，所述过滤装置包括一级过滤器与二级过滤器，所述一级过滤器为双滤料过滤器，所述二级过滤器为多介质过滤器。

本发明提供了一种油砂油开采污水的处理工艺与处理系统。在处理油砂油开采污水的过程中，将油砂油开采污水依次进行了均质处理，气浮除油处理、絮凝悬浮处理、澄清处理、软化处理与离心处理；本发明在均质槽中对油砂油开采污水进行均质处理，将乳化油转化为悬浮油，再将均质处理后的污水进入气浮除油装置进行气浮除油处理，将污水中的悬浮油、乳化油浮至水面，使悬浮油的去除率为85wt%～95wt%，乳化油的去除率为5wt%～10wt%，然后将气浮除油后的污水进入絮凝气浮装置进行絮凝气浮处理，使污水中的悬浮物浮至污水表面，从而将絮凝物与絮凝气浮污水分离，然后将絮凝气浮污水进入澄清池进行澄清处理，再次将悬浮颗粒与澄清后的污水分离，并去除絮凝气浮污水中的硅，再将澄清后的污水进行过滤，以进一步去除污水中的有机颗粒与无机颗粒，最后将澄清后的污水进行软化与离心，从而得到锅炉回用水。实验结果表明，本发明的油砂油开采污水处理后的水中含油量小于2mg/L，固体悬浮物小于2mg/L，硬度小于0.01mg/L，二氧化硅小于50mg/L，满足锅炉回用水标准。

附图说明

图1为本发明油砂油开采污水的处理系统示意图。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

为了使油砂油开采污水得到充分利用，能够用于锅炉回用水，本发明实施例公开了一种油砂油开采污水的处理工艺，包括以下步骤：

a）将油砂油开采污水进行均质处理，将所述均质处理后的污水进行气浮除油，使悬浮油的去除率为85wt%～95wt%，乳化油的去除率为5wt%～10wt%；

b）将步骤a）得到的污水进行絮凝气浮处理，分离絮凝物与絮凝气浮污水；

c）将所述絮凝气浮污水进行澄清处理；

d）将步骤c）得到的污水进行过滤，将过滤后的出水进行软化处理，将软化处理后的出水进行离心分离，得到锅炉回注用水。

为了使油砂油开采污水得到充分利用，本发明将油砂油开采污水进行处理以使处理后的污水用于锅炉回用水。图1为本发明油砂油开采污水的处理系统示意图。在处理油砂油开采污水的过程中，首先将油砂油开采污水在均质槽1中进行均质处理，将其中部分乳化油转化为悬浮油。所述均质处理过程具体为：

将油砂油开采污水进入均质槽1中，加入酸或碱调节所述污水的pH至6.5～7.5，并加入季铵盐类破乳剂，所述油砂油开采污水在均质槽1中的处理时间为40～90min，温度为5～60℃。

所述油砂油开采污水经过均质处理后，则将均质处理后的油砂油开采污水进入气浮除油装置2进行气浮除油处理，使悬浮油的去除率为85wt%～90wt%，乳化油去除率为5wt%～10wt%。在所述气浮除油的过程中，通过气浮除油装置2底部的气浮系统产生的大量微气泡，将污水中的悬浮油、乳化油浮至污水表面，上层浮油通过溢流口进行回收。所述气浮除油处理的时间优选为40～60min，温度优选为5～60℃。

经过气浮除油处理的油砂油开采污水进入絮凝气浮装置3，进行絮凝气浮处理。在絮凝气浮处理的过程中优选加入絮凝剂；所述絮凝剂优选为无机高分子絮凝剂和有机高分子絮凝剂；所述无机高分子絮凝剂优选为聚合氯化铝系无机高分子絮凝剂或聚合硅酸铁系无机高分子絮凝剂；所述有机高分子絮凝剂为本领域技术人员熟知的有机高分子絮凝剂，优选为阳离子聚丙烯酰胺。本发明所述絮凝剂分子量优选为800万～2500万，通过合成工艺调节絮凝剂的分子量，使絮凝剂与待处理高分子、有机大分子的分子量相匹配，具有广谱适用性。通过调整絮凝剂分子量和有机絮凝剂与无机絮凝剂的复配使用，可有效去除废水中的悬浮物、各种石油助剂及金属离子等，效果明显优于常规水处理剂。

在絮凝气浮处理的过程中，气浮除油后的污水进入絮凝气浮装置的混合反应器内，同时加入絮凝剂，形成可分离的絮凝物；经过预处理的污水进入气浮装置与溶气泵提供的溶气水混合，使溶气水释放的气泡粘附在絮凝物上，气泡将絮凝剂、污水充分混合并形成大量的絮凝物，絮凝物在微气泡的作用下上浮到水面，形成浮渣，再通过絮凝气浮装置的刮渣机将所述浮渣收至储渣槽。

经过絮凝气浮处理的油砂油开采污水进行澄清池4进行澄清处理，以控制悬浮物与硅的含量。所述澄清处理的过程中，作为优选方案，首先在絮凝气浮出水中优选加入氧化镁与絮凝剂，在涡流反应器3＇中充分反应，得到的污水再进行澄清池4。上述污水首先进入所述澄清池4的混合区，在混合区上述污水与混合区中的高浓度活性泥浆先通过搅拌叶片缓慢回转，使所述污水中的杂质与上述泥浆相互凝聚吸附，并使其中的泥渣处于悬浮状态，进而通过提升叶轮提升进入反应区，在反应区继续反应结成更大的颗粒，提升水量约为澄清池进水量的3～8倍；然后反应区出水经导流区进入分离区，由于水面积突然增加，流速突然降低，悬浮颗粒与清水分离开，使污水得到澄清。本发明所述澄清池采用机械搅拌澄清池。絮凝气浮出水经过澄清处理后，其澄清出水悬浮物可控制在15mg/L以下，二氧化硅可控制在50mg/L以下。

澄清处理后的污水进入过滤装置5进行过滤，以进一步去除污水中的有机颗粒与无机颗粒。所述过滤装置5优选包括一级过滤器与二级过滤器；所述一级过滤器优选为双滤料过滤器，所述二级过滤器优选为多介质过滤器。所述双滤料过滤器中含有两种过滤介质：石英砂与无烟煤，对污水中的悬浮物等具有较好的过滤作用；所述多介质过滤器是利用一种或多种过滤介质，在一定压力下将污水通过一定厚度的粒状或非粒状材料，从而有效地去除悬浮杂质使水澄清的过程。本发明所述油砂油开采污水经过均质处理、气浮除油处理、絮凝气浮处理与过滤后，则将油砂油开采污水中油的含量、悬浮物的含量与二氧化硅含量得以控制，在处理油砂油开采污水的过程中，必须按照上述处理顺序进行，这是据于污水处理的基本原理“先稳定、后处理”、“先物理、后化学”、“先粗后精”等开发设计的。

由于锅炉回用水也需要降低水的硬度，因此，将过滤后的污水进入水软化设备6进行软化，从而降低过滤后污水的硬度。本发明采用本领域技术人员熟知的软化水装置进行软化，所述软化工艺优选为树脂软化工艺。所述树脂软化工艺的树脂优选采用大孔弱酸树脂，其抗有机污染能力较强。

最后将软化后的出水采用离心机7进行分离，所述离心机7优选为卧螺离心机。离心分离后的固体废弃物集中回收，用于水煤浆添加剂，离心分离后的出水用于锅炉回用水。

本发明提供了一种油砂油开采污水的处理工艺。在处理油砂油开采污水的过程中，将油砂油开采污水依次进行了均质处理，气浮除油处理、絮凝悬浮处理、澄清处理、软化处理与离心处理；在均质处理的过程中将乳化油转化为悬浮油，再将均质处理后的污水进行气浮除油处理，将污水中的悬浮油、乳化油浮至水面，使悬浮油的去除率为85wt%～95wt%，乳化油的去除率为5wt%～10wt%，然后将气浮除油后的污水进行絮凝气浮处理，使污水中的悬浮物浮至污水表面，从而将絮凝物与絮凝气浮污水分离，然后将絮凝气浮污水进行澄清处理，再次将悬浮颗粒与澄清后的污水分离，并去除絮凝气浮污水中的硅，再将澄清后的污水进行过滤，以进一步去除污水中的有机与无机颗粒，最后将澄清后的污水进行软化与离心，从而得到锅炉回用水。实验结果表明，本发明处理后的锅炉回用水中含油量小于2mg/L，固体悬浮物小于2mg/L，硬度小于0.01mg/L，二氧化硅小于50mg/L，满足锅炉回用水标准。

本发明还提供了一种油砂油开采污水的处理系统，所述处理系统包括均质槽1、气浮除油装置2、絮凝气浮装置3、澄清池4、过滤装置5、水软化设备6与离心机7；所述均质槽1的出口与所述气浮除油装置2的入口相连接，所述气浮除油装置2的出口与所述絮凝气浮装置3的入口相连接，所述絮凝气浮装置3的出口与所述澄清池4的入口相连接，所述澄清池4的出口与所述过滤装置5的入口相连接，所述过滤装置5的出口与所述水软化设备6的入口相连接，所述水软化设备6的出口与所述离心机7的入口相连接。

本发明采用上述处理系统对油砂油开采污水进行处理。油砂油开采污水首先进入均质槽1进行均质处理，将所述油砂油开采污水中的乳化油部分转化为悬浮油；然后将均质处理后的污水进入气浮除油装置2，所述气浮除油装置2为本领域技术人员熟知的气浮除油装置，本发明没有特别的限制。在气浮除油装置2中，均质后的污水经过处理后，悬浮油的去除率为85wt%～90wt%，乳化油的去除率为5wt%～10wt%。

油砂油开采污水经过气浮除油后进入絮凝气浮装置3，所述絮凝气浮装置3优选为北京博通海纳石油技术有限公司提供的压力溶气气浮系统或辽宁华孚环境工程有限公司提供的两级气浮除油器。

按照本发明，为了使经过絮凝气浮装置3后的污水达到较好的除硅效果，本发明优选在絮凝气浮装置3与澄清池4之间设置涡流反应器3＇。在所述涡流反应器3＇中加入氧化镁与絮凝剂，能够为除硅提供足够的反应时间与较好的水利反应条件。

本发明中涡流反应器3＇得到的混合液进入澄清池4进行澄清处理。所述澄清池4包括混合区、反应区、导流区与分离区。本发明所述澄清池优选为机械搅拌澄清池。经过澄清池处理的油砂油开采污水悬浮物可控制在15mg/L以下，二氧化硅可控制在50mg/L。

按照本发明，经过澄清池的污水进入过滤装置5，所述过滤装置5优选包括一级过滤器与二级过滤器，所述一级过滤器优选为双滤料过滤器，所述二级过滤器优选为多介质过滤器。将经过过滤装置的污水进入水软化设备6，以降低污水中的钙离子。所述水软化设备6为本领域技术人员熟知的水软化设备，本发明没有特别的限制。最后将软化后的出水进入离心机7进行离心分离，离心分离后的固体废弃物回收用于制作水煤浆添加剂，离心分离后的出水用于锅炉回用水。

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的油砂油开采污水的处理工艺与处理系统进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。

实施例1

具有弱碱性的油砂油开采废水的成分如表1所示，表1为油砂油开采废水的成分。将油砂油开采废水首先进入均质槽1，在均质槽1中加入50～500ppm的盐酸调整废水pH至6.5～7.5，加入20～100ppm的季铵盐类破乳剂将乳化油转化为悬浮油，工作温度为60℃。均质后的废水在气浮除油装置2内水力停留40分钟，工作温度为40℃。气浮除油处理后的出水进絮凝气浮装置3，分别加入30～80mg/L聚合氯化铝系无机高分子絮凝剂与3～20mg/L有机高分子絮凝剂，水力停留时间为10分钟。

絮凝气浮出水进入涡流反应器3＇，并加入20～100ppm的氧化镁、3～20mg/L有机高分子絮凝剂与絮凝气浮出水混合后机械搅拌澄清池4进行澄清处理；经澄清处理后的污水依次经过双滤料过滤器、多介质过滤器过滤，滤速采用8～40m/h；过滤后污水进入二级弱酸软化装置6；软化后的水进入离心机7进行离心分离，离心分离产生的固体废弃物集中回收用于制作水煤浆添加剂，离心分离后的水用于锅炉回用水。所述锅炉回用水的含油量小于2mg/L，固体悬浮物小于2mg/L，SiO₂小于50mg/L，硬度小于0.01mg/L，pH值6.5～7.5，满足锅炉回用水标准。

表1 油砂油开采污水的主要成分

实施例2

具有强酸性的酸化废水首先进入均质槽1，加入200～1000ppm的常用碱调整废水pH到6.5～7.5，加入20～100ppm的季铵盐类破乳剂以将乳化油转化为悬浮油，工作温度为30℃。均质后的废水在气浮除油装置2内水力停留50分钟，工作温度为30℃。气浮除油出水进絮凝气浮装置3，分别加入30～80mg/L聚合硅酸铁系无机高分子絮凝剂以及3～20mg/L有机高分子絮凝剂，水力停留时间为10分钟。

絮凝气浮出水进入机械搅拌澄清池4，加入20～100ppm的氧化镁，分别加入3～20mg/L有机高分子絮凝剂，进行澄清处理；澄清处理后的污水进入二级过滤系统5，滤速采用40m/h；过滤后污水进入二级弱酸软化装置6；软化后的污水进入卧螺离心机7进行离心分离，离心分离产生的固体废弃物集中回收用于制作水煤浆添加剂，处理后的出水用于锅炉回用水。所述锅炉回用水的含油量小于2mg/L，固体悬浮物小于2mg/L，SiO₂小于50mg/L，硬度小于0.01mg/L，pH值6.5～7.5，满足锅炉回用水标准。

实施例3

具有弱碱性的废液首先进入均质槽1，加入50～500ppm的常用酸调整废水pH到6.5～7.5，加入20～100ppm的季铵盐类破乳剂以将乳化油转化为悬浮油，工作温度为10℃。均质后的废水在气浮除油装置2内水力停留50分钟，工作温度为20℃。气浮除油出水进絮凝气浮装置3，分别加入30～80mg/L聚合硅酸铁系无机高分子絮凝剂以及3～20mg/L有机高分子絮凝剂，水力停留时间为5分钟。絮凝气浮出水进入机械澄搅拌澄清池4，加入20～100ppm的氧化镁，分别加入3～20mg/L有机高分子絮凝剂，进行澄清处理。

澄清处理后的污水进入二级过滤系统5，滤速采用15m/h，过滤后污水进入二级弱酸软化装置6进行软化处理；软化后的污水进入离心机7离心分离，离心分离产生的固体废弃物集中回收用于制作水煤浆添加剂，离心分离后的出水作为锅炉回用水。锅炉回用水的含油量小于2mg/L，固体悬浮物小于2mg/L，SiO₂小于50mg/L，硬度小于0.01mg/L，pH值6.5～7.5，满足锅炉回用水标准。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种油砂油开采污水的处理工艺，包括以下步骤：

a)将油砂油开采污水在均质槽中进行均质处理，将均质处理后的污水进入气浮除油装置进行气浮除油处理，使悬浮油的去除率为85wt％～95wt％，乳化油的去除率为5wt％～10wt％；

b)将步骤a)得到的污水进入絮凝气浮装置进行絮凝气浮处理，分离絮凝物与絮凝气浮污水；

c)将所述絮凝气浮污水进入澄清池进行澄清处理；

d)将步骤c)得到的污水过滤，将过滤后的出水进行软化处理，将软化处理后的出水进行离心分离，得到锅炉回注用水；

所述均质处理具体为：将所述油砂油开采污水进入均质槽，加入破乳剂，并调节所述油砂油开采污水的pH至6.5～7.5；

所述破乳剂为季铵盐类破乳剂。

2.根据权利要求1所述的处理工艺，其特征在于，所述气浮除油的处理时间为40～60min，温度为5～60℃。

3.根据权利要求1所述的处理工艺，其特征在于，所述絮凝气浮处理的过程中加入絮凝剂，所述絮凝剂为有机高分子絮凝剂与无机高分子絮凝剂。

4.根据权利要求3所述的处理工艺，其特征在于，步骤b)中，以所述污水为基，所述有机高分子絮凝剂的投入量为3～20mg/L，所述无机高分子絮凝剂的投入量为30～80mg/L。

5.根据权利要求1所述的处理工艺，其特征在于，所述澄清处理的过程中加入氧化镁与絮凝剂。

6.根据权利要求1所述的处理工艺，其特征在于，所述软化处理的过程中采用大孔弱酸树脂进行软化。

7.一种如权利要求1所述的油砂油开采污水的处理工艺的处理系统，包括均质槽、气浮除油装置、絮凝气浮装置、澄清池、过滤装置、水软化设备与离心机；所述均质槽的出口与所述气浮除油装置的入口相连接，所述气浮除油装置的出口与所述絮凝气浮装置的入口相连接，所述絮凝气浮装置的出口与所述澄清池的入口相连接，所述澄清池的出口与所述过滤装置的入口相连接，所述过滤装置的出口与所述水软化设备的入口相连接，所述水软化设备的出口与所述离心机的入口相连接。

8.根据权利要求7所述的处理系统，其特征在于，所述澄清池包括混合区、反应区、导流区与分离区。

9.根据权利要求7所述的处理系统，其特征在于，所述过滤装置包括一级过滤器与二级过滤器，所述一级过滤器为双滤料过滤器，所述二级过滤器为多介质过滤器。