[發明專利]從流體過濾污染物的方法、過濾裝置和過濾模塊

有效

• 申請號: 201380025476.4
• 申請日: 2013-05-14
• 公開（公告）號: CN104364004A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發明（設計）人: 斯威尼·克里斯多夫·威廉
• 申請（專利權）人: 水動力處理科技有限公司
• 主分類號: B01D61/14
• 分類號: B01D61/14;B01D61/22;B01D65/02;E21B43/26
• 代理公司: 寧波誠源專利事務所有限公司 33102
• 代理人: 馮曉蘭

技術領域

本發明涉及從流體過濾污染物的方法。本發明還涉及從流體過濾污染物的過濾模塊，以及包含至少一個這樣的過濾模塊的過濾裝置。特別但不是唯一的是，本發明涉及從流體過濾污染物的方法，其中將含污染物的流體導入含有至少一個過濾元件的過濾室中；以及包含這樣的過濾室的過濾模塊；以及包含至少一個這樣的過濾模塊的過濾裝置。

背景技術

已開發了各種不同類型的過濾系統用于從流體過濾污染物。其中在常常需要清潔含烴類材料如油(oil)的大量水的油氣開采和生產工業中對從水中過濾烴類材料的系統特別感興趣。例如，含有油沉積物的地下巖層通常還包含與回收油一起采出的大量水。其必須與流體中回收至表層的油分離，且在油污染物排放至環境中前，必須從油污染物充分清除水。油通常以懸浮在水中的小液滴形式存在。固體如小砂粒通常也存在于采出的水中且必須通過過濾系統處理。

近年來，對由石油開采采出的水的處理成為日益重要的問題，伴隨此引入了新的規定和現有立法的實施。特別是，目前英國運營商預期將采出水中烴類材料的水平降低至30mg/l，以滿足奧斯陸和巴黎公約對保護東北大西洋海洋環境(Oslo?and?Paris?Conventions?for?the?protection?of?the?marine?environment?of?the?North-East?Atlantic(OSPAR))中規定的年總計卸油限制。如果總烴類濃度降低至10-15mg/l以下，則通常僅可達到年負載限度。在世界其他地方，10-15mg/l已是適當的。

在加工石油之前，常常有必要從采出油過濾少量水。這可能是為了除去采出油中天然存在的任何懸浮水滴，和/或已進入鉆井孔并與采出油一起回收的任何水。固體顆粒如砂粒通常也存在于采出油中且必須將其除去。

已開發數種不同的方法和系統用于從采出水除去分散的油。這些包括水力旋流器、板分離器、氣浮選技術、離心、固體吸附系統和終端過濾法。水力旋流器和離心系統比其他可用的系統在生產和操作方面更復雜且更昂貴。

在水力旋流器中，采用旋風原理，通過該原理由通往渦流室的高流速噴嘴所產生的渦流來分離不同密度的組分。

板分離器采用的是加速重力分離原理。

在氣體浮選中，通過利用經由水上升的氣泡，從水中分離油；可以將氣體加入或可以將氣泡導入水中。

在離心器中，通過機械旋轉的容器產生的離心力分離不同密度的組分。

固體吸附系統的一個例子是，使含有油液滴和粉末(小尺寸的固體顆粒)的供料水經過用吸附或物理保留該油/粉末的固體材料填充的容器。所述材料可以是粉末、顆粒(如為活性炭系統)或者其他材料如碎堅果殼。使濾液(處理的水)經過容器，被去除的油/粉末保留在固體床上。所述固定床常常設計為一次性的，但是在一些情況下其可以通過反向沖洗被再利用。

終端過濾法的一個例子包括將被油污染的供料水導入過濾器。使濾液(處理的水)經過過濾器，且油液滴和粉末保留在過濾器中。使用其中孔徑尺寸小于油液滴和粉末尺寸的排他原理或者通過使用污垢層來操作過濾器。數種材料可用于過濾器，包括無紡布、聚合物膜、金屬網以及陶瓷膜。過濾器有時能通過用水或者清洗液反向沖洗被再利用，但是通常過濾器是一次性的，因此當過濾器變“滿(full)”和流速下降時就會被丟棄。

所有這些系統和方法的主要缺點是它們不能夠實現或不能夠以經濟的成本或以環境可持續的方式實現所需要的低至10到15毫克/升的最終油水平，并且實際上，經常甚至不能實現低于20到30毫克/升的水平，尤其是當油液滴尺寸為微米或亞微米級時。

用于這些情況而開發的另一系統是‘錯流’微過濾法。這提供了改進的性能，但也有其固有的缺點。

錯流系統通常使用位于過濾室內被稱為膜的聚合物或陶瓷過濾元件。錯流以被稱為‘濃縮液’流的連續流體流經過每個過濾膜，并且其用于除去通過過濾膜收集的油和粉末。錯流的主要目的是阻止過濾膜表面上形成污染物的污垢層，否則會損壞膜的性能。因此，為了阻止污垢層的形成，錯流微過濾系統中的錯流流速一直保持相對較高。因此過濾僅通過尺寸排除法進行，通過過濾膜中通道的孔徑確定可排除的污染物液滴/粉末的最小尺寸。因此僅收集到尺寸大于膜孔徑的污染物。