一種油氣田廢水處理裝置及其處理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種油氣田廢水處理裝置及其廢水處理方法，其包括蒸汽冷凝系統(tǒng)，所述油氣田廢水處理裝置的特征在于：其還包括熱媒加熱系統(tǒng)、污水加熱系統(tǒng)和常壓蒸發(fā)系統(tǒng)。本發(fā)明所提供的一種油氣田廢水處理方法，其包括廢水預熱的步驟，其還包括熱媒流體預熱、廢水與熱媒流體換熱和常壓蒸發(fā)處理廢水的步驟。本發(fā)明利用廢熱資源，通過高效浮動床直接接觸廢水加熱系統(tǒng)，廢水蒸發(fā)的效果更好，分離出的有效成分高度濃縮后可回用，實現(xiàn)“零排放”和資源最大限度地回收利用。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種工業(yè)廢水處理裝置及其處理方法，具體而言，本發(fā)明涉及一種采 用生物技術較難處理的高濃度、難生物降解的油氣田廢水處理裝置及其處理方法。 一種油氣田廢水處理裝置及其處理方法

【背景技術】
[0002] 在目前處理的工業(yè)廢水中，油氣田廢水的總量不多但污染物含量很大、濃度很高， 油氣田廢水所含有的污染物以高分子有機物為主，也含有各類重金屬鹽，例如，油氣行業(yè)大 量的鉆井井場產生的鉆井廢水和廢棄泥漿，除了含有一定量的礦物油，還有大量的配制鉆 井液用的添加劑；低滲透油氣田儲層改造一般會采用水力壓裂技術（即利用地面高壓泵組 將商粘液體以大大超過地層吸收能力的排量注入井中，在井底愁起商壓，當此壓力大于井 壁附近的地應力和地層巖石抗張強度時，將會在地層產生裂縫；繼續(xù)注入帶有支撐劑的攜 砂液隨裂縫向前延伸并填以支撐劑，從而在一定范圍的地層內形成具有一定幾何尺寸和導 流能力的填砂裂縫，達到增產增注的目的)，其所采用的壓裂液中也含有大量高分子化合物 及重金屬物質，而所產生的壓裂返排液，即地層壓開、支撐劑運送到位后返排出來的液體， 其組分復雜且性質獨特，主要具有以下特點：
[0003] (1)成分復雜、化學劑種類多、含量大，返排液主要成分是高濃度胍膠、高分子聚合 物等多種化學藥劑，其次是SRB菌、硫化物和總鐵等；
[0004] (2)壓裂返排液的粘度大、乳化程度高，用手摸感覺像漿糊一樣，對于采用復合型 壓裂液的，返排液乳化嚴重烏黑、黏稠、靜沉浙水困難；
[0005] (3)壓裂液返排過程中混入大量無機懸浮固體顆粒物，固液分離異常困難，是常規(guī) 含油污水處理中最難達標的項目。
[0006] 如上所述，油氣田廢水中，鉆井井場產生的鉆井廢水和廢棄泥漿，低滲透油氣田儲 層改造所產生的壓裂返排液廢水，組分復雜，尤其是壓裂返排液廢水的性質更獨特，其處理 難度更大。
[0007] 目前基于達標排放目的處理工藝主要以物理化學方法、電化學方法和少量生物技 術方法處理，但處理效率低、效果欠佳、處理工藝極其復雜、處理流程長、投資及運行費用都 很高且難以把握。目前的做法一般是摻入其它廢水中處理，借助稀釋作用勉強處理，但對原 來的易處理廢水沖擊很大，造成整體不合格或處理成本的提高，而且其中非常貴重的化學 助劑也白白流失，難以實現(xiàn)資源回收再利用，造成環(huán)境污染和資源浪費。
[0008] 中國實用新型專利CN202030559U公開了一種處理油氣田廢水用的蒸發(fā)濃縮裝 置，采用中低溫真空蒸發(fā)濃縮工藝，通過回收二次蒸汽利用和換熱器等回收能量，降低能 耗，并使廢水中的有機物和重金屬等物質保持在濃縮后的廢泥中，產生的凝結水可以回收 利用并能直接達標排放。但上述裝置采用常規(guī)加熱蒸發(fā)技術，蒸發(fā)效果較低，難以實現(xiàn)資源 的全面回收再利用。
[0009] 綜上所述，油氣田廢水組分復雜、性質獨特、處理難度大，而現(xiàn)有的采用蒸發(fā)技術 的廢水處理工藝基本采用低溫真空蒸發(fā)技術，蒸發(fā)處理效果較差，因此，開發(fā)出適合總量不 大、濃度很高的難處理工業(yè)廢水，尤其是油氣田廢水的處理裝置，實現(xiàn)廢水資源化回收和污 染物"零排放"，至關重要。


【發(fā)明內容】

[0010] 為了解決現(xiàn)有的廢水處理方法中，尤其是油氣田廢水蒸發(fā)處理方法中，蒸發(fā)效果 較低，難以實現(xiàn)資源的全面回收再利用等問題，本發(fā)明提供了一種油氣田廢水處理裝置及 其處理方法，其利用廢熱資源，通過高效浮動床直接接觸廢水加熱系統(tǒng)，通過廢水與空氣逆 流接觸使其蒸發(fā)成水蒸汽，之后冷凝成凈化水，分離出的有效成分高度濃縮后可回用，是綜 合考慮了廢水與空氣的溫度差、最大氣液接觸面積和相對流動速度的水膜蒸發(fā)技術。本發(fā) 明特別適用于大規(guī)模頁巖油氣開發(fā)壓裂返排液和鉆井廢水的處理，可實現(xiàn)"零排放"和資源 最大限度地回收利用。
[0011] 本發(fā)明的一個發(fā)明點為：一種油氣田廢水處理系統(tǒng)，包括廢水加熱單元和廢水蒸 發(fā)濃縮單元；
[0012] 所述廢水加熱單元對待處理的廢水進行加熱，并將加熱后的廢水通過管道輸入廢 水蒸發(fā)濃縮單元，所述廢水蒸發(fā)濃縮單元包括水膜蒸發(fā)器13 ;經(jīng)過所述水膜蒸發(fā)器13后蒸 汽從管道輸出，而經(jīng)水膜蒸發(fā)器13過濾的廢水濃縮液從濃縮液口排出；所述廢水加熱單元 包括熱媒熱交換器12,采用熱媒熱交換，通過熱媒對廢水進行充分加熱。
[0013] 所述熱媒熱交換器12采用浮動床技術，在所述熱媒熱交換器12中加入比重接近 1，能在水中懸浮的細顆粒物質，所述熱媒熱交換器12采用比熱容大于水、與水不相容且密 度小于水的流體作為熱媒介質。所述細顆粒物質為人工陶瓷顆?；蚧钚蕴款w粒，所述熱媒 介質為氫氣。
[0014] 所述熱媒熱交換器12中包括穿孔管和穿孔鋼板，所述熱媒熱交換器12內壁鋪設 支架，所述穿孔管為環(huán)形穿孔鋼管，該環(huán)形穿孔鋼管與所述支架焊接固定，所述穿孔鋼板焊 接在該熱媒熱交換器12的內壁上。
[0015] 所述熱媒熱交換器12的下部側壁設置交換器廢水入口 18和交換器熱媒流體入口 5,所述交換器廢水入口 18與所述冷凝器廢水出口 17相連接，所述交換器熱媒流體入口 5 與所述廢熱器熱媒流體出口 20相連接，其頂部設置交換器熱媒流體出口 6,其上部側壁設 置交換器廢水出口 8。在所述廢熱器熱媒流體出口 20與所述交換器熱媒流體入口 5之間設 置熱媒流體接入口 22。
[0016] 所述水膜蒸發(fā)器13的內壁焊接穿孔鋼板，該穿孔鋼板上固定安裝柔性纖維材料。 所述柔性纖維材料為親水型中空纖維。
[0017] 為了實現(xiàn)對廢水加熱的過程，需要對其中的熱媒進行加熱處理，因此所述系統(tǒng)還 包括熱媒加熱單元，所述熱媒加熱單元包括廢熱換熱器11，所述熱媒通過所述熱媒熱交換 器12中的熱媒流體出口 6輸入所述廢熱換熱器11，經(jīng)過加熱后的熱媒從熱媒流體入口 5注 回所述熱媒熱交換器12 ;所述廢熱換熱器11中注入廢熱流體為熱源；所述廢熱流體通過所 述廢熱換熱器11上的廢熱流體入口 3注入，并由流體出口 4排出。
[0018] 為了實現(xiàn)初始廢水進行預加熱并對最終的廢水蒸汽進行冷凝處理，所述系統(tǒng)還包 括冷凝換熱器10,所述冷凝換熱器10設置有冷凝器廢水入口 2,冷凝器廢水出口 17 ;冷凝 器蒸汽入口 16和冷凝器冷凝水出口 1 ;
[0019] 初始廢水經(jīng)過所述的冷凝器廢水入口 2進入泠凝換熱器10,經(jīng)預加熱后從所述冷 凝器廢水出口 17輸出給熱媒交換器12 ;
[0020] 所述水膜蒸發(fā)器13輸出的廢水蒸汽經(jīng)蒸汽管道15和冷凝器蒸汽入口 16輸入所 述冷凝器換熱器10,經(jīng)冷凝處理后從所述冷凝器冷凝水出口 1排出。
[0021] 所述水膜蒸發(fā)器13的上部側壁設置蒸發(fā)器廢水入口 21，所述蒸發(fā)器廢水入口 21 與所述交換器廢水出口 8相連接，所述水膜蒸發(fā)器13的底部設置濃縮液出口 7,所述水膜蒸 發(fā)器13的筒體下部沿其外側壁等高設置空氣入口 9。
[0022] 所述風機14位于所述水膜蒸發(fā)器13的頂部，其通過蒸汽管道15與所述冷凝器蒸 汽入口 16相連接。
[0023] 所述冷凝換熱器10采用螺旋扁管換熱方式。
[0024] 所述廢熱換熱器11采用管殼式換熱方式。所述廢熱換熱器11內的廢熱流體為直 流式，從廢熱換熱器11的廢熱器廢熱流體入口 3流入，從其廢熱器廢熱流體出口 4流出，其 中的熱媒流體封閉循環(huán)，從廢熱換熱器11中的廢熱器熱媒流體入口 19流入，從其廢熱器熱 媒流體出口 20流出，從所述熱媒熱交換器12的交換器熱媒流體入口 5流入、交換器熱媒流 體出口 6流出，在所述循環(huán)系統(tǒng)中留有熱媒流體的初次充注接口和中間補充接口，即所述 熱媒流體接入口 22,初次進入的熱媒循環(huán)系統(tǒng)按一定壓力充注，該壓力應能保證熱媒在循 環(huán)系統(tǒng)的正常循環(huán)流動，具體數(shù)值應根據(jù)具體系統(tǒng)情況通過嚴格的水力計算確定。正常運 行過程中保持系統(tǒng)完全封閉循環(huán)，將廢熱流體攜帶的熱能傳導給待處理廢水，熱媒流體只 起一個熱媒的作用。
[0025] 所述熱媒熱交換器12采用浮動床技術，浮動床直接接觸廢水，提高熱交換效率、 防止作為床層的顆粒物板結、結垢。在所述熱媒熱交換器12中加入比重接近1，能在水中懸 浮的細顆粒物質，增大廢水與熱媒介質這兩種流體的接觸面積，延緩熱媒穿過速度、使熱媒 流體分布均勻，提高換熱效率。所述熱媒熱交換器12采用比熱容大于水、與水不相容且密 度小于水的流體作為熱媒介質(該流體與水存在一定密度差以便于自然分離)，與廢水逆流 接觸以提高廢水的溫度。所述細顆粒物質為人工陶瓷顆粒或活性炭顆粒，所述熱媒介質為 氫氣，其比熱容是水的3. 33倍。
[0026] 所述熱媒熱交換器12中包括穿孔管和穿孔鋼板，所述熱媒熱交換器12內壁鋪設 支架，所述穿孔管為環(huán)形穿孔鋼管，該環(huán)形穿孔鋼管與該熱媒熱交換器12內壁上的支架焊 接固定，即本領域常規(guī)布管方式，以使液流在整個處理容器內均勻分布，避免偏流。所述穿 孔鋼板焊接在該熱媒熱交換器12的內壁上，起到均勻分布液流、穩(wěn)定液流流態(tài)的作用。從 交換器廢水入口 18和交換器熱媒流體入口 5分別進入熱媒熱交換器12中的熱媒流體和待 處理廢水，均通過所述穿孔管流出，向上通過所述穿孔鋼板與懸浮顆粒接觸換熱，最大限度 地使待處理廢水與熱媒均勻接觸，避免出現(xiàn)竄流現(xiàn)象。
[0027] 所述水膜蒸發(fā)器13的內壁焊接穿孔鋼板，該穿孔鋼板上固定安裝柔性纖維材料， 自所述蒸發(fā)器廢水入口 21進入所述水膜蒸發(fā)器13的已加熱過的廢水，通過所述穿孔鋼板， 均勻分布在其上的水流流向柔性纖維材料的表面，沿柔性纖維材料的表面流下，形成水膜， 在與自下而上的空氣接觸過程中自然蒸發(fā)，在風機14的抽吸作用下以濕熱蒸汽的形式流 出該水膜蒸發(fā)器13,與自下而上的空氣逆流接觸蒸發(fā)。
[0028] 所述冷凝換熱器10的主要作用是通過蒸汽與待處理水進行常規(guī)換熱，實現(xiàn)蒸汽 冷凝，回收冷凝水，以便排放或回用，通常采用螺旋扁管換熱方式。
[0029] 所述廢熱換熱器11的主要作用是利用低品質廢熱資源加熱熱媒介質，作為應用 之一，廢熱可采用壓縮機廢熱、采出水廢熱等，通常采用管殼式換熱方式。具體實現(xiàn)方式為， 將攜帶一定熱能的廢熱流體通過管道引入廢熱換熱器11的廢熱器廢熱流體入口 3,通過所 述廢熱換熱器11內部設置的盤管與走殼程的廢水換熱后，由上述廢熱器廢熱流體出口 4流 出返回廢熱流體的原有系統(tǒng)或直接排放。
[0030] 本發(fā)明第二個發(fā)明點在于：采用所述的廢水處理裝置對廢水進行處理的方法，廢 水處理方法包括，
[0031] A廢水預熱過程：待處理廢水首先通過所述冷凝器廢水入口 2進入所述冷凝換熱 器10預熱，之后通過所述冷凝器廢水出口 17流出繼而通過所述交換器廢水入口 18進入所 述熱媒換熱器12 ;
[0032] B熱媒流體加熱過程：
[0033] bl注入熱媒流體步驟：廢水處理開始，熱媒流體先通過熱媒流體接入口（22)注入 所述熱媒交換器12 ;注入熱媒結束后，關閉該熱媒流體接入口 22 ;
[0034] b2熱媒循環(huán)加熱步驟：廢熱流體通過所述廢熱器廢熱流體入口 3進入所述廢熱換 熱器11，所述廢熱流體與所述熱媒流體換熱實現(xiàn)熱媒流體的加熱，之后該廢熱流體通過所 述廢熱器廢熱流體出口 4排出；經(jīng)加熱的熱媒流體通過所述廢熱器熱媒流體出口 20和所述 交換器熱媒流體入口 5進入所述熱媒熱交換器12 ;
[0035] C廢水與熱媒流體換熱過程：所述經(jīng)預熱的待處理廢水和所述經(jīng)加熱的熱媒流體 在所述熱媒換熱器12中接觸換熱，經(jīng)換熱的高溫廢水通過交換器廢水出口 8和蒸發(fā)器廢水 入口 21進入所述水膜蒸發(fā)器13 ;
[0036] 所述熱媒流體與廢水換熱后利用密度差自然分離后從交換器熱媒流體出口 6和 廢熱器熱媒流體入口 19流回所述廢熱換熱器11，循環(huán)加熱熱媒流體；
[0037] D蒸發(fā)處理廢水過程：所述高溫廢水經(jīng)柔性纖維以膜狀水流緩慢流下，常溫空氣 通過所述空氣入口 9進入所述水膜蒸發(fā)器13,所述高溫廢水與自下而上流動的空氣逆流接 觸，自然蒸發(fā)生成水蒸汽，其經(jīng)風機14抽吸進入蒸汽管道15 ;所述水膜蒸發(fā)器13下部收集 的濃縮液通過所述濃縮液出口 7流出；
[0038] E冷凝預熱過程：進入所述蒸汽管道15的廢水蒸汽通過所述冷凝器蒸汽入口 16 回到所述冷凝換熱器10冷凝，所形成的清潔冷凝水通過所述冷凝器冷凝水出口 1流出待 用；冷凝散熱用于對待處理廢水進行預加熱。
[0039] 步驟D中，通過所述濃縮液出口 7流出的所述濃縮液，經(jīng)沉淀分離后，取其上清液 從所述冷凝換熱器10的冷凝器廢水入口 2與新進入的待處理廢水混合后進入冷凝換熱器 10,再次進行處理；所述流出的濃縮液其控制排出比例為進水量的30%?50%。
[0040] 步驟C中，廢水在所述熱媒換熱器12中上升流速宜控制在0. 1?0. 3m/s，以保證 接觸換熱效果；
[0041] 步驟D中，所述水膜蒸發(fā)器13中的廢水沿柔性纖維的流速應控制在1?2m/s。
[0042] 本發(fā)明所提供的一種油氣田廢水處理裝置及其處理方法，具有以下有益效果：
[0043] (1)能夠利用工業(yè)現(xiàn)場的低品質廢熱資源，通過高效換能實現(xiàn)能量的充分利用，提 高待處理水溫度；
[0044] (2)利用浮動床技術和柔性纖維材料，使超薄水膜與自然流動的空氣錯流接觸，提 高工業(yè)廢水的蒸發(fā)效率；
[0045] (3)通過巧妙的流程設計，產生的蒸汽與水換熱冷凝成對環(huán)境完全無害的凈化水， 實現(xiàn)水資源的回收利用；
[0046] (4)原水中的有效成分高度濃縮后作為粗原料回用于化工行業(yè)或直接無害化掩 埋，實現(xiàn)污水的"零排放"和資源最大限度地回收利用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0047] 圖1是本發(fā)明的一種油氣田廢水處理裝置的工藝流程圖。
[0048] 附圖標記說明：
[0049] 1-冷凝器冷凝水出口、2-冷凝器廢水入口、3-廢熱器廢熱流體入口、4-廢熱器廢 熱流體出口、5-交換器熱媒流體入口、6-交換器熱媒流體出口、7-濃縮液出口、8-交換器廢 水出口、9-空氣入口、10-冷凝換熱器、11-廢熱換熱器、12-熱媒熱交換器、13-水膜蒸發(fā)器、 14-風機、15-蒸汽管道、16-冷凝器蒸汽入口、17-冷凝器廢水出口、18-交換器廢水入口、 19-廢熱器熱媒流體入口、20-廢熱器熱媒流體出口、21-蒸發(fā)器廢水入口、22-熱媒流體接 入口

【具體實施方式】
[0050] 下面結合實施例，進一步說明本發(fā)明。
[0051] 如圖1所示，本發(fā)明所提供的一種油氣田廢水處理裝置，其包括蒸汽冷凝系統(tǒng)，所 述油氣田廢水處理裝置的特征在于：其還包括熱媒加熱系統(tǒng)、污水加熱系統(tǒng)和常壓蒸發(fā)系 統(tǒng)。
[0052] 所述蒸汽冷凝系統(tǒng)包括冷凝換熱器10,所述熱媒加熱系統(tǒng)包括廢熱換熱器11，所 述污水加熱系統(tǒng)包括熱媒熱交換器12,所述常壓蒸發(fā)系統(tǒng)包括水膜蒸發(fā)器13和風機14。
[0053] 所述冷凝換熱器10的頂部設置冷凝器蒸汽入口 16和冷凝器廢水入口 2,其底部設 置冷凝器冷凝水出口 1和冷凝器廢水出口 17。
[0054] 所述廢熱換熱器11的頂部設置廢熱器廢熱流體入口 3和廢熱器熱媒流體入口 19， 其底部設置廢熱器廢熱流體出口 4和廢熱器熱媒流體出口 20。
[0055] 所述熱媒熱交換器12的下部側壁設置交換器廢水入口 18和交換器熱媒流體入口 5,所述交換器廢水入口 18與所述冷凝器廢水出口 17相連接，所述交換器熱媒流體入口 5 與所述廢熱器熱媒流體出口 20相連接，其頂部設置交換器熱媒流體出口 6,其上部側壁設 置交換器廢水出口 8。在所述廢熱器熱媒流體出口 20與所述交換器熱媒流體入口 5之間設 置熱媒流體接入口 22。
[0056] 所述水膜蒸發(fā)器13的上部側壁設置蒸發(fā)器廢水入口 21，所述蒸發(fā)器廢水入口 21 與所述交換器廢水出口 8相連接，所述水膜蒸發(fā)器13的底部設置濃縮液出口 7,所述水膜蒸 發(fā)器13的筒體下部沿其外側壁等高設置空氣入口 9。
[0057] 所述風機14位于所述水膜蒸發(fā)器13的頂部，其通過蒸汽管道15與所述冷凝器蒸 汽入口 16相連接。
[0058] 所述熱媒熱交換器12采用浮動床技術，在所述熱媒熱交換器12中加入人工陶瓷 顆?；蚧钚蕴款w粒，所述熱媒熱交換器12采用氫氣作為熱媒介質，所述熱媒熱交換器12中 包括穿孔管和多孔鋼板穩(wěn)流單元，所述熱媒熱交換器12內壁鋪設支架，所述穿孔管為環(huán)形 穿孔鋼管，該環(huán)形穿孔鋼管與該熱媒熱交換器12內壁上的支架焊接固定，所述穿孔鋼板焊 接在該熱媒熱交換器12的內壁上，起到均勻分布液流、穩(wěn)定液流流態(tài)的作用。所述水膜蒸 發(fā)器13的內壁焊接穿孔鋼板，該穿孔鋼板上固定安裝柔性纖維材料，該材料通常采用親水 型中空纖維，所述冷凝換熱器10采用螺旋扁管換熱方式，所述廢熱換熱器11采用管殼式換 熱方式。
[0059] 圖1所示的流程中，包括廢水預熱、熱媒流體預熱、廢水與熱媒流體換熱和常壓蒸 發(fā)處理廢水的步驟。
[0060] 在所述廢水預熱的步驟中，待處理廢水首先通過所述冷凝器廢水入口 2進入所述 冷凝換熱器10預熱，之后通過所述冷凝器廢水出口 17流出繼而通過所述交換器廢水入口 18進入所述熱媒換熱器12。
[0061] 在所述熱媒流體預熱的步驟中，廢熱流體通過所述廢熱器廢熱流體入口 3進入所 述廢熱換熱器11，首次使用前，熱媒流體首先通過熱媒流體接入口 22接入所述廢熱換熱器 11，關閉該熱媒流體接入口 22,所述廢熱流體與所述熱媒流體換熱實現(xiàn)熱媒流體的預熱，之 后該廢熱流體通過所述廢熱器廢熱流體出口 4流出所述廢熱換熱器11，經(jīng)預熱的熱媒流體 通過所述廢熱器熱媒流體出口 20流出繼而通過所述交換器熱媒流體入口 5進入所述熱媒 熱交換器12。
[0062] 在所述廢水與熱媒流體換熱的步驟中，所述經(jīng)預熱的待處理廢水和所述經(jīng)預熱的 熱媒流體在所述熱媒換熱器12中接觸換熱，之后，由于所述熱媒流體與水不相容且密度小 于水，與水換熱后利用密度差自然分離后從所述熱媒換熱器12的交換器熱媒流體出口 6流 出，繼而通過所述廢熱器熱媒流體入口 19流回所述廢熱換熱器11，經(jīng)換熱的高溫廢水通過 所述交換器廢水出口 8流出繼而通過所述蒸發(fā)器廢水入口 21進入所述水膜蒸發(fā)器13。 [0063] 在所述常壓蒸發(fā)處理廢水的步驟中，所述高溫廢水經(jīng)柔性纖維以膜狀水流緩慢流 下，常溫空氣通過所述空氣入口 9進入所述水膜蒸發(fā)器13,所述高溫廢水與自下而上流動 的空氣逆流接觸，自然蒸發(fā)生成水蒸汽，其經(jīng)所述風機14抽吸進入蒸汽管道15繼而通過所 述冷凝器蒸汽入口 16回到所述冷凝換熱器10冷凝，所形成的清潔冷凝水通過所述冷凝器 冷凝水出口 1流出待用，所述水膜蒸發(fā)器13下部收集的濃縮液通過所述濃縮液出口 7流 出。
[0064] 如果所述濃縮液出口 7流出的所述濃縮液含水率過高，可經(jīng)沉淀分離后，取其上 清液從所述冷凝換熱器10的冷凝器廢水入口 2與新進入的待處理廢水混合后進入冷凝換 熱器10,再次進行處理。
【權利要求】
1. 一種油氣田廢水處理系統(tǒng)，其特征在于：包括廢水加熱單元和廢水蒸發(fā)濃縮單元； 所述廢水加熱單元對待處理的廢水進行加熱，并將加熱后的廢水通過管道輸入廢水蒸 發(fā)濃縮單元，所述廢水蒸發(fā)濃縮單元包括水膜蒸發(fā)器（13);經(jīng)過所述水膜蒸發(fā)器（13)后蒸 汽從管道輸出，而經(jīng)水膜蒸發(fā)器（13)過濾的廢水濃縮液從濃縮液口排出；所述廢水加熱單 元包括熱媒熱交換器（12)，采用熱媒熱交換，通過熱媒對廢水進行充分加熱。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種油氣田廢水處理系統(tǒng)，其特征在于： 所述系統(tǒng)還包括熱媒加熱單元，所述熱媒加熱單元包括廢熱換熱器（11 )，所述熱媒通 過所述熱媒熱交換器（12 )中的熱媒流體出口（ 6 )輸入所述廢熱換熱器（11 )，經(jīng)過加熱后的 熱媒從熱媒流體入口（5)注回所述熱媒熱交換器（12);所述廢熱換熱器（11)中注入廢熱流 體為熱源；所述廢熱流體通過所述廢熱換熱器（11)上的廢熱流體入口（3)注入，并由流體 出口（4)排出。
3. 根據(jù)權利要求1所述的一種油氣田廢水處理系統(tǒng)，其特征在于： 所述系統(tǒng)還包括冷凝換熱器（10)，用于對初始廢水進行預加熱并對最終的廢水蒸汽進 行冷凝處理；所述冷凝換熱器（10)設置有冷凝器廢水入口（2)，冷凝器廢水出口（17);冷凝 器蒸汽入口（ 16)和冷凝器冷凝水出口（ 1); 初始廢水經(jīng)過所述的泠凝器廢水入口（2)進入冷凝換熱器（10)，經(jīng)預加熱后從所述冷 凝器廢水出口（ 17 )輸出給熱媒交換器（12 ); 所述水膜蒸發(fā)器（13)輸出的廢水蒸汽經(jīng)蒸汽管道（15)和冷凝器蒸汽入口（ 16)輸入所 述冷凝器換熱器（10)，經(jīng)冷凝處理后從所述冷凝器冷凝水出口（ 1)排出。
4. 根據(jù)權利要求1-3之一所述的一種油氣田廢水處理裝置，其特征在于： 所述熱媒熱交換器（12)采用浮動床技術，在所述熱媒熱交換器（12)中加入比重接近 1，能在水中懸浮的細顆粒物質，所述熱媒熱交換器（12)采用比熱容大于水、與水不相容且 密度小于水的流體作為熱媒介質。
5. 根據(jù)權利要求4所述的一種油氣田廢水處理裝置，其特征在于： 所述細顆粒物質為人工陶瓷顆?；蚧钚蕴款w粒，所述熱媒介質為氫氣。
6. 根據(jù)權利要求1-3之一所述的一種油氣田廢水處理裝置，其特征在于： 所述熱媒熱交換器（12)中包括穿孔管和穿孔鋼板，所述熱媒熱交換器（12)內壁鋪設 支架，所述穿孔管為環(huán)形穿孔鋼管，該環(huán)形穿孔鋼管與所述支架焊接固定，所述穿孔鋼板焊 接在該熱媒熱交換器（12)的內壁上。
7. 根據(jù)權利要求1或3所述的一種油氣田廢水處理裝置，其特征在于： 所述水膜蒸發(fā)器（13)的內壁焊接穿孔鋼板，該穿孔鋼板上固定安裝柔性纖維材料。
8. 根據(jù)權利要求7所述的一種油氣田廢水處理裝置，其特征在于： 所述柔性纖維材料為的親水型中空纖維。
9. 根據(jù)權利要求3所述的一種油氣田廢水處理裝置，其特征在于： 所述冷凝換熱器（10)采用螺旋扁管換熱方式。
10. 根據(jù)權利要求2所述的一種油氣田廢水處理裝置，其特征在于： 所述廢熱換熱器（11)采用管殼式換熱方式。
11. 采用權利要求1-10之一所述的廢水處理裝置對廢水進行處理的方法，其特征在 于，廢水處理方法包括， A廢水預熱過程：待處理廢水首先通過所述冷凝器廢水入口（2)進入所述冷凝換熱器 (10)預熱，之后通過所述冷凝器廢水出口（ 17)流出繼而通過所述交換器廢水入口（ 18)進 入所述熱媒換熱器（12); B熱媒流體加熱過程： bl注入熱媒流體步驟：廢水處理開始，熱媒流體先通過熱媒流體接入口（22)注入所述 熱媒交換器（12);注入熱媒結束后，關閉該熱媒流體接入口（22); b2熱媒循環(huán)加熱步驟：廢熱流體通過所述廢熱器廢熱流體入口（3)進入所述廢熱換熱 器（11 )，所述廢熱流體與所述熱媒流體換熱實現(xiàn)熱媒流體的加熱，之后該廢熱流體通過所 述廢熱器廢熱流體出口（4)排出；經(jīng)加熱的熱媒流體通過所述廢熱器熱媒流體出口（20)和 所述交換器熱媒流體入口（5)進入所述熱媒熱交換器（12); C廢水與熱媒流體換熱過程：所述經(jīng)預熱的待處理廢水和所述經(jīng)加熱的熱媒流體在所 述熱媒換熱器（12)中接觸換熱，經(jīng)換熱的高溫廢水通過交換器廢水出口（8)和蒸發(fā)器廢水 入口（ 21)進入所述水膜蒸發(fā)器（13 ); 所述熱媒流體與廢水換熱后利用密度差自然分離后從交換器熱媒流體出口（6)和廢熱 器熱媒流體入口（ 19)流回所述廢熱換熱器（11 )，循環(huán)加熱熱媒流體； D蒸發(fā)處理廢水過程：所述高溫廢水經(jīng)柔性纖維以膜狀水流緩慢流下，常溫空氣通過 所述空氣入口（9)進入所述水膜蒸發(fā)器（13)，所述高溫廢水與自下而上流動的空氣逆流接 觸，自然蒸發(fā)生成水蒸汽，其經(jīng)風機（14)抽吸進入蒸汽管道（15);所述水膜蒸發(fā)器（13)下 部收集的濃縮液通過所述濃縮液出口（7)流出； E冷凝預熱過程：進入所述蒸汽管道（15)的廢水蒸汽通過所述冷凝器蒸汽入口（16)回 到所述冷凝換熱器（10)冷凝，所形成的清潔冷凝水通過所述冷凝器冷凝水出口（1)流出待 用；冷凝散熱用于對待處理廢水進行預加熱。
12. 根據(jù)權利要求11所述的一種廢水處理方法，其特征在于： 步驟D中，通過所述濃縮液出口（7)流出的所述濃縮液，經(jīng)沉淀分離后，取其上清液從 所述冷凝換熱器（10)的冷凝器廢水入口（2)與新進入的待處理廢水混合后進入冷凝換熱 器（10)，再次進行處理；所述流出的濃縮液其控制排出比例為進水量的30%?50%。
13. 根據(jù)權利要求11所述的一種廢水處理方法，其特征在于： 步驟C中，廢水在所述熱媒換熱器（12)中上升流速宜控制在0. 1?0. 3m/s，以保證接 觸換熱效果； 步驟D中，所述水膜蒸發(fā)器（13)中的廢水沿柔性纖維的流速應控制在1?2m/s。
【文檔編號】C02F1/10GK104098151SQ201310120660
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2013年4月9日 優(yōu)先權日:2013年4月9日
【發(fā)明者】李宏偉, 李懷印, 呂成遠 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油勘探開發(fā)研究院