CN100551846C - 石油钻井污水连续处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种石油钻井连续处理工艺，依序包括如下步骤：混凝、助凝、沉淀、过滤、氧化吸附、达标排放。本发明有效解决了石油钻井污水的单元处理间结合难、处理效果不佳、处理污水不连续的问题，不仅降低污水色度和其他污染物质，尤其能有效将溶解于污水中的污染物质去除，并且将化学混凝沉降、催化氧化和物理吸附应用于一套流程中，实现污水连续、深度处理后，符合达标排放标准。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理工艺，主要涉及石油钻井污水连续处理工艺。
背景技术
现有技术中，钻井作业中大量使用具有高色度、高污染、难降解的磺化聚合物泥浆体系，以保障钻井作业的正常进行，造成所加泥浆处理剂品种多、加量大，致使后期钻井废水具有高色度、高矿物油、高固相含量等高浓度、高污染的特点。目前国内石油钻井污水一般采用化学混凝处理，化学混凝沉降处理工艺以其工艺简单、灵活，可以去除大部分固相物质、吸附于固体表面和污水中胶态污染物质，一定程度上降低污水色度和其他污染物质，但该工艺对于溶解于污水中的污染物质是没有去除作用的，污水浓度较高或者使用磺化泥浆体系后，很难达标排放。钻井污水处理还引进了气浮装置混凝沉降处理工艺，该工艺在原理上化学混凝沉降处理工艺相似，气浮装置混凝沉降处理工艺的差别主要在于污水进行混凝反应并生成大量矾花后各自不同的固液分离方式，混凝沉降是依靠其悬浮固体自身的重力进行沉淀分离而将它去除，气浮工艺则是在混凝反应、矾花聚集增大后，依靠大量的微气泡附着在悬浮，固体上使得“气泡+SS”的总密度小于水而上浮，从而达到固液分离的目的，但对于钻井污水中的主要污染物，如加重材料及岩屑，以及各种化学处理药剂，它们的密度较水大，而钻井污水中浮油相对含量则较少，气浮法对污染物的去除效率比沉淀法要小，气浮装置混凝沉降处理工艺对重质污泥的分离不如沉淀法彻底有效，使得水中携带部分污泥，从而造成处理后的出水中COD和色度偏高。钻井污水处理中还试验了膜处理技术，通过金属膜去掉污水中主要悬浮物质，用有机膜去掉主要溶解性污染物，该方法处理量小，污水进入金属膜前要加温到60℃，进入有机膜时又要冷却到40℃，停止工作时要用去离子水冲洗膜设备，有机膜更换频繁，电能消耗大，现场操作困难，处理费用高，没有得到推广应用。在钻井污水处理中还采用了混凝沉降+化学氧化法，用化学混凝除掉除大部分固相物质、吸附于固体表面和污水中胶态污染物质主要污染物，是指用氧化剂使有机物氧化断裂或彻底氧化，从而达到废水净化的目的，但是应用于钻井污水还只是研究阶段。
从以上技术背景来看，目前国内含油钻井污水处理普遍使用的是“老三套”处理工艺，即“隔油-混凝-过滤”或“隔油-气浮-过滤”工艺，这些工艺都是上述常规处理工艺或单元组合而成，只是针对含油污水的油和机械杂质进行分离处理，并未包括污水外排的一些指标，如COD、氨氮、可溶性污染物等。实践证明上述“老三套”工艺无法使含油污水达标排放。而混凝+化学氧化处理也无法完全除去水中的溶解污染物，无法彻底的达到钻井污水深度处理的要求，并且也很难实现连续的处理恶劣水质的钻井污水的要求。随着钻井污水处理难度的增加，现有的技术已经无法达到达标排放的要求，因此，迫切需要一套能实现污水深度处理后，符合达标排放标准的工艺流程及设备。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术缺陷，提供一种石油钻井连续处理工艺。本发明有效解决了石油钻井污水的单元处理间结合难、处理效果不佳、处理污水不连续的问题，不仅降低污水色度和其他污染物质，尤其能有效将溶解于污水中的污染物质去除，并且将化学混凝沉降、催化氧化和物理吸附应用于一套流程中，实现污水连续、深度处理后，符合达标排放标准。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：
石油钻井污水连续处理工艺，其特征在于：依序包括如下步骤：混凝、助凝、沉淀、过滤、氧化吸附、达标排放，其具体步骤为：
a、混凝：在混凝池的污水中加入混凝剂，使混凝剂与污水中的悬浮物质凝聚并形成矾花絮状体，沉降后去除悬浮物；
b、助凝：将a步骤得到的混合均匀后的污水在助凝池中加入碱性药剂混合调节，使pH值达到6-8后，再加入助凝剂；
c、沉淀：在沉淀池中将a步骤中形成的矾花絮状体依靠自然重力从污水中分离并沉淀至沉淀池底部，上部为沉淀后的清水，矾花絮状体排出池外；
d、过滤：将c步骤中沉淀池的上层清水经过滤层后进行过滤；
e、氧化吸附：在d步骤得到的清水中加入氧化剂，氧化废水中残余的有机质后，再加入吸附剂；
f、达标排放：检测e步骤得到的清水的pH值变化，调节e步骤的氧化剂的加入量，达标排放；
所述e步骤中的氧化剂中还可以加入催化剂。
所述混凝剂为FeCl2，使水中悬浮污染物质凝聚并形成矾花絮状体，有利于沉降单元。
所述助凝剂为PAM(聚丙烯酰胺)，促使混凝剂与水中悬浮污染物的凝聚，并形成大的絮团。
所述氧化剂为二氧化氯，氧化污水中的有机物质；
所述催化剂二价铁盐，负载于吸附剂上，加速氧化剂氧化污水中有机物的速度。
所述吸附剂改性活性炭，发生物理吸附、化学吸附及催化作用，去除污水中有机质、色度、嗅味。
所述沉淀池为斜板沉淀池，沉淀池下部设有与进水管连通的穿孔布水管，沉淀池上部设有与过滤池连通的穿孔集水管。
所述过滤池设有过滤层；
所述氧化吸附池设有填料层为活性炭填料层。
所述混凝池、助凝池、氧化吸附池分别设有pH值在线监测装置和由在线监测装置控制给料的计量泵，计量泵与药剂池连通。
所述沉淀池下部还设有至少一个与沉淀池外的排泥管连通的钟罩排泥器。
本发明的工作过程为：钻井污水首先通过泵打入混合池，通过在线监测水质的pH值变化，指导混凝剂与助凝剂的加入量，水中悬浮物与混凝剂发生凝聚，形成矾花絮状体，并逐渐长大。然后加入助凝剂，停留一段时间后，形成沉淀性能较好的矾花絮状体后进行沉淀，矾花絮状体在自身重力作用下沉降上层清水流经过滤层后进行氧化吸附，同时在线监测水的pH值，调整氧化剂加入量，与污水进行反应，水中残余污染物经过氧化吸附过程被除去，最终达到排放标准。一部分水直接排放，大部分水用于井场回用。
在本发明中，采用快速沉淀与常温常压催化氧化双级处理工艺技术，利用高效混凝脱色沉淀与快速分离技术，使磺化聚合物泥浆体系钻井污水、完井污水中的大量有色物质、各种高分子聚合物与处理剂发生反应，在较短时间内生成在一定条件下不溶于水的物质，实现与水的分离；处理后的水中含有少部分未去除的有机物、无机有害物等污染物，再在常温常压下进行催化氧化反应，在高效催化剂和氧化剂的作用下，在催化剂表面，将氧化剂和有机物大量富集，发生快速高效的氧化反应，使有机物被氧化成CO2、水、无害的无机盐而被去除，重金属等有害的无机物被吸附去处，从而实现有机物、无机有害物在低浓度氧化剂和催化剂的作用下快速高效氧化和彻底去除，彻底实现钻井污水处理的无害化和达标排放。
本发明的优点在于：
1、采用快速沉淀与常温常压催化氧化双级处理工艺技术，利用高效混凝脱色沉淀与快速分离技术，并加入专用高效脱色快速沉淀剂，使磺化聚合物泥浆体系钻井污水、完井污水中的大量有色物质、各种高分子聚合物与处理剂在特殊水力条件下发生反应，在较短时间内生成在一定条件下不溶于水的物质，实现与水的分离，有效解决了石油钻井污水的单元处理间结合难、处理效果不佳的问题。
2、处理后的水中含有少部分未去除的有机物、无机有害物等污染物，再在常温常压下进行催化氧化反应，在高效催化剂和氧化剂的作用下，在催化剂表面，将氧化剂和有机物大量富集，发生快速高效的氧化反应，使有机物被氧化成CO2、水、无害的无机盐而被去除，重金属等有害的无机物被吸附去除，从而实现有机物、无机有害物在低浓度氧化剂和催化剂的作用下快速高效氧化和有效将溶解于污水中的污染物质彻底去除，实现钻井污水处理的无害化和达标排放。
3、将化学混凝沉降、催化氧化和物理吸附应用于一套流程中，实现污水连续、深度处理后，符合达标排放标准。
附图说明
图1为本发明工艺流程框图。
图2为本发明采用的处理装置结构示意图。
图3为本发明中过滤池结构示意图。
图4为本发明中氧化吸附池结构示意图。
图中标记：1为混凝池，2为助凝池，3为沉淀池，4为过滤池，5为氧化吸附池，6为PH在线监测装置，7为药剂池，8为潜污泵，9为计量泵，10为加药泵，11为污水泵，12为穿孔布水管，13为穿孔集水管，14为排污口，15为钟罩式排泥器，16为排泥管，17为过滤层，18为填料层，19为过滤池进水口，20为过滤池出水口，21为氧化吸附池进水口，22为氧化吸附池出水口。
具体实施方式
石油钻井污水连续处理工艺，依序包括：混凝、助凝、沉淀、过滤、氧化吸附、达标排放步骤，其具体步骤为：
a、混凝：在混凝池1的污水中加入混凝剂，通过在线监测钻井污水的pH值，来指导混凝剂的加入量，混凝剂与水中的悬浮物质凝聚，逐渐形成矾花絮体，加快水中悬浮物的沉降速度，去除大部分悬浮物，同时去除一部分色度和化学需氧量，达到下一步工艺的要求；
b、助凝：将a步骤得到的混合均匀后的污水由混凝池1下部的出水管打入助凝池2后，加入碱性药剂混合调节，使pH值达到中性，即达到6-8范围内，再加入助凝剂；助凝剂由助凝池上部加入；
c、沉淀：混凝阶段形成的絮状体依靠重力作用从水中分离出来，水流入沉淀池3后，缓慢地流向出口区，水中的颗粒形成大颗粒的絮凝沉于池底，污泥不断堆积并浓缩，定期排出池外；
d、过滤：将c步骤中沉淀池3的上层清水流经过滤层17后，过滤层17通过黏附作用截留水中悬浮颗粒，从而进一步除去水中细小悬浮杂质、有机物、细菌、病毒等，使水澄清；
e、氧化吸附：在d步骤得到的清水中加入氧化剂，为达到快速氧化的效果，还可以加入催化剂，通过加入氧化剂和催化剂快速催化氧化废水中残余的有机质，然后加入吸附剂，利用吸附剂进一步净化水质，去除水中的微小悬浮物、重金属；
f、达标排放：检测e步骤得到的清水的pH值变化，调节e步骤的氧化剂加入量，达标后排放。
所述混凝剂为FeCl2，使水中悬浮污染物质凝聚并形成矾花絮状体，有利于沉降单元。所述助凝剂为PAM(聚丙烯酰胺)，促使混凝剂与水中悬浮污染物的凝聚，并形成大的絮团。所述氧化剂为二氧化氯，氧化污水中的有机物质；所述催化剂二价铁盐，负载于吸附剂上，加速氧化剂氧化污水中有机物的速度。所述吸附剂改性活性炭，发生物理吸附、化学吸附及催化作用，去除污水中有机质、色度、嗅味。
本发明采用的处理装置依次包括通过管线连通的混凝池1、助凝池2、沉淀池3，过滤池4、氧化吸附池5。所述沉淀池1为斜板沉淀池，沉淀池3下部设有与进水管连通的穿孔布水管12，沉淀池3上部设有与过滤池4连通的穿孔集水管13。所述过滤池3设有过滤层17；所述氧化吸附池5设有填料层18，填料层18为活性炭填料层，催化剂可以附着在填料层上。所述混凝池1、助凝池2、氧化吸附池5分别设有PH值在线监测装置6和由在线监测装置6控制给料的计量泵，计量泵与药剂池7连通。所述沉淀池3下部还设有至少一个与沉淀池3外的排泥管16连通的钟罩排泥器15。
钻井污水首先通过泵打入混合池，通过在线监测水质的pH值变化，指导混凝剂与助凝剂的加入量，混凝剂通过加药器加入混合池与废水混合均匀，水中悬浮物与混凝剂发生凝聚，形成矾花絮体，并逐渐长大。再加入助凝剂进行混凝，停留一段时间后，形成沉淀性能较好的矾花絮体，再进入沉淀池进行沉淀，絮体在自身重力作用下沉降后排出，进入井场渣泥池；而对上层清水进行过滤，过滤后加入氧化剂和催化剂进行氧化吸附，与污水进行反应，水中残余污染物经过氧化吸附过程被除去，同时在线监测水的pH值，调节氧化剂和催化剂的加入量，最终达到排放标准。一部分水直接排放，大部分水用于井场回用。
Claims (6)
1、石油钻井污水连续处理工艺，其特征在于：依序包括如下步骤：混凝、助凝、沉淀、过滤、氧化吸附、达标排放，其具体步骤为：
a、混凝：在混凝池的污水中加入混凝剂，使混凝剂与污水中的悬浮物质凝聚并形成矾花絮状体，沉降后去除悬浮物；
b、助凝：将a步骤得到的混合均匀后的污水打入助凝池后，加入碱性药剂混合调节，使pH值达到6-8后，再加入助凝剂；
c、沉淀：在沉淀池中将a步骤中形成的矾花絮状体依靠自然重力从污水中分离并沉淀至沉淀池底部，上部为沉淀后的清水，矾花絮状体排出池外；
d、过滤：将c步骤中沉淀池的上层清水流经过滤池的过滤层进行过滤；
e、氧化吸附：在d步骤得到的清水在氧化吸附池中加入氧化剂，氧化废水中残余的有机质后，再加入吸附剂；
f、达标排放：检测e步骤得到的清水的pH值变化，调节e步骤氧化剂的加入量，达标后排放。
2、根据权利要求1所述的石油钻井污水连续处理工艺，其特征在于：所述e步骤中的氧化剂中还加入有催化剂。
3、根据权利要求1所述的石油钻井污水连续处理工艺，其特征在于：所述沉淀池(3)为斜板沉淀池，沉淀池(3)下部设有与进水管连通的穿孔布水管(12)，沉淀池(3)上部设有与过滤池(4)连通的穿孔集水管(13)。
4、根据权利要求1或2所述的石油钻井污水连续处理工艺，其特征在于：所述过滤池(4)设有过滤层(17)；所述氧化吸附池(5)设有填料层(18)。
5、根据权利要求1所述的石油钻井污水连续处理工艺，其特征在于：所述混凝池(1)、助凝池(2)、氧化吸附池(5)分别设有pH值在线监测装置(6)和由在线监测装置(6)控制助剂给料量的计量泵，计量泵与助剂药剂池(7)连通。
6、根据权利要求1或2所述的石油钻井污水连续处理工艺，其特征在于：所述沉淀池(3)下部还设有至少一个与沉淀池(3)外的排泥管(16)连通的钟罩排泥器(15)。
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