CN102050532A - 一种油田含油污水集成处理工艺 - Google Patents

一种油田含油污水集成处理工艺 Download PDF

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Abstract

一种油田含油污水集成处理工艺，工艺流程为：沉砂除油-破乳气浮-微波强化芬顿-絮凝气浮-精密过滤-活性碳纤维毡催化臭氧化-超滤-清水。集成化处理工艺可实现连续除油、破乳、高级氧化、絮凝、催化臭氧化、膜分离操作。设备占地面积小，适用于多种含油废水，处理效果显著，对原水COD的去除率超过96％，含油量、悬浮物去除率为100％；浊度为4-6NTU。本发明工艺对含有污水处理在COD、含油量、悬浮物、浊度等主要指标上优于目前含油污水处理工艺，处理后水质可达到《污水综合排放标准GB8978-1996》及《地表水环境质量标准GB3838-2002》相关规定。

Description

一种油田含油污水集成处理工艺
技术领域
本发明专利涉及到污水处理技术，更确切地说属于油田含油污水集成化处理工艺。
背景技术
我国油田分布广阔，遍及东北、华北、中南、西南、华中及东南沿海各地。目前，大部分油田已进入石油开采的中期和后期，采出原油的含水率已达70～80％，有的油田甚至高达90％，油水分离后产生大量的含油污水，含油污水如果不经处理而直接排放，不仅会造成土壤、水源的污染，有时甚至会引起污油着火事故，威胁人民的生命安全，造成国家的经济损失，同时也会危害油田自身的利益。
从总体上看，油田含油污水都具有以下共同特点：(a)原油有机成分和化学药剂种类复杂；(b)化学需氧量高；(c)矿化度高；(b)含油量高；(d)丝状菌数量多；(e)硬度高。随着水资源的日益紧张和人们环境保护意识的加强，油田含油污水的处理技术逐渐成为研究的热点，但从现有的处理技术现状来看，油田含油污水外排达标率尚不足50％，油田含油污水全面达标排放的关键是化学需氧量(COD)的达标排放。根据油田含油废水中油存在形式的不同，废水中的油类可分为浮油、分散油、乳化油和溶解油4种：(a)浮油：其粒经一般大于100μm，以连续相的形式漂浮于水面，形成油膜或油层；(b)分散油：以微小的油滴悬浮于水中，不稳定，静置一段时间后通常变成浮油，油滴的粒经一般介于10～100μm之间；(c)乳化油：当废水中含有某种表面活性剂时或油水混合物经转数为3000r/min左右的离心泵高速旋转后，油滴便成为稳定的乳化液分散于水中，油滴粒经极小，一般小于10μm，多数在0.1～2μm之间，单纯用静置方法分离较困难；(d)溶解油：以一种化学方式溶解的微粒分散油，油粒直径一般小于0.1μm。由于油品在水中的溶解度很小(约为5～50mg/L)，故这部分的比例一般在0.5％以下。如上所述，污水中乳化油和溶解油的去除是油田含油污水治理的重点和难点，乳化油是粒度为0.1～10μm的极细油滴，由于油-水界面有表面活性剂的存在，通常以水包油的形式稳定地分散在水中，但目前所用的除油技术一般对乳化油的去除效果不尽理想。现行的含油污水处理工艺很难满足处理要求，这就给油田含油污水处理提出了新的课题。因此，如何开发出适合我国油田实际情况、高效经济的油田含油污水处理集成化工艺，达到节能、降耗、保护环境、重复利用水资源的目的，成为油田水处理技术面临的首要问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种油田含油污水集成化处理工艺，根据油田含油污水的特性，处理工艺集成了浮选法、混凝絮凝、高级氧化技术、过滤筛分、催化臭氧化技术及膜过滤技术，集成工艺体现了各处理单元协同效应，彻底解决油田含油污水水质复杂、达标排放困难等一系列难题。
本发明是通过以下技术方案予以实现：一种油田含油污水集成处理工艺，工艺流程如下：油田含油污水-沉砂除油-破乳气浮-微波强化芬顿-絮凝气浮-精密过滤-活性碳纤维毡催化臭氧化-超滤-清水。
作为本发明集成化处理优选工艺，上述工艺流程中各处理单元处理过程如下：
在所述集成化工艺沉砂除油预处理中，利用重力除油原理，进行常规隔油、除砂处理，上层浮油通过溢流口溢出回收，沉砂定期排放，沉砂除油装置材质为碳钢，内部做防腐处理，污水停留时间为40-60min，工作温度5-60℃。
在所述集成化工艺破乳气浮处理过程中，采用高效溶气泵溶气气浮，浮渣由链式刮板机去除，集中回收；采用的破乳剂为三价铁盐或铝盐，投加量控制在30-80mg/L，pH控制在6-9之间；辅助浮选剂采用有机高分子絮凝剂，投加量控制在3-20mg/L，废水停留时间为1-10min；加药顺序为先投机铁盐或铝盐，然后投加有机高分子絮凝剂。
在所述集成化工艺微波强化芬顿处理过程中，微波照射功率700-1200W，辐照时间为8-15min，pH值为3-5，芬顿试剂组成(摩尔比)：n(H2O2)∶n(Fe2+)＝30-50∶1，投加入量为(质量比)：1-3‰。
在所述集成化工艺絮凝气浮处理过程中，所述气浮选用加压溶气气浮，溶气压力为0.3-0.6Mpa，汽水(体积)比为0.03-0.09∶1，回流比为10-30％，废水停留时间为30-50min；，所述絮凝气浮采用的絮凝剂为三价铁盐或铝盐，进水调节pH调节为8-9，投加量控制在10-30mg/L，浮渣由链式刮板机去除，集中回收。
在所述集成化工艺精密过滤处理过程中，精密过滤设备可选择双填料逆粒度过滤器、高效纤维过滤器、丙烯纤维棉过滤器中一种或几种。
在所述集成化工艺活性碳纤维毡催化臭氧化处理过程中，预处理水首先与臭氧混合进行预氧化，臭氧投加量为2-10mg/L，预氧化后水通过活性碳纤维毡，臭氧在活性碳纤维表面发生链式反应，产生强氧化性自由基，以分解吸附于活性碳纤维中的有机物，再生活性碳纤维毡；反应时间控制在10-20min，无需调整pH值，残余臭氧导入絮凝气浮单元。
在所述集成化工艺超滤膜处理过程中，采用错流过滤方式，预处理水在壳层通过膜外层，清水渗透至膜腔收集，操作压力10-50kPa，错流流速0.1-0.5m/s，回收率控制在80-95％，浓水返回活性碳纤维毡催化臭氧化处理单元；上述超滤膜可选择中空纤维或平板膜，截留相对分子量在1-10kDa之间。
本发明与现有工艺相比具有突出的实质性特点和显著的进步及积极的效果：
(1)集成化处理工艺可实现连续除油、破乳、高级氧化、絮凝、催化臭氧化、膜分离操作，设备占地面积小，适用于多种含油废水；
(2)微波强化芬顿处理技术先进，尤其适用于污水中高分子聚合物的快速降解，有机物矿化程度高，原水脱色效果好；
(3)活性碳纤维毡催化臭氧化处理强化了羟基自由基等强氧化性活性组分的数量，对有机物矿化彻底，同时完成活性碳纤维毡再生。
附图说明
附图为本发明的工艺流程图
实施具体方式
以下结合附图通过实施例对本发明做进一步的说明。
实施例：对某油田压裂废水进行处理，原水指标：COD为2000-4000mg/L、悬浮物为200-300mg/L、含油量200-250mg/L、浊度为200-370NTU、pH值7-9。
结合附图可见，本发明一种油田含油污水集成化处理工艺，工艺流程为：油田含油污水-沉砂除油-破乳气浮-微波强化芬顿-絮凝气浮-精密过滤-活性碳纤维毡催化臭氧化-超滤-清水，上述工艺流程中各处理单元具体处理过程如下：
(1)在所述集成化工艺沉砂除油预处理中，利用重力除油原理，进行常规隔油、除砂处理，上层浮油通过溢流口溢出回收，沉砂定期排放，沉砂除油装置材质为碳钢，内部做防腐处理，污水停留时间为50min，工作温度25-30℃。
(2)在所述集成化工艺破乳气浮处理过程中，采用高效溶气泵溶气气浮，浮渣由链式刮板机去除，集中回收；采用的破乳剂为氯化铝，投加量控制在45mg/L，pH控制在6-7之间；辅助浮选剂采用阳离子型聚丙烯酰胺(PAM)，分子量为1300万，投加量控制在8mg/L，废水停留时间为7min；加药顺序为先投氯化铝，然后投加PAM。
(3)在所述集成化工艺微波强化芬顿处理过程中，微波照射功率1000W，辐照时间为8min，pH值为3-5，芬顿试剂组成(摩尔比)：n(H2O2)∶n(Fe2+)＝35∶1，投加入量为(质量比)：1.5‰。
(4)在所述集成化工艺絮凝气浮处理过程中，所述气浮选用加压溶气气浮，溶气压力为05Mpa，汽水(体积)比为0.05：1，回流比为20％，废水停留时间为40min；所述絮凝气浮采用的絮凝剂为三氯化铁，进水调节pH调节为8-9，投加量控制在10mg/L，浮渣由链式刮板机去除，集中回收。
(5)在所述集成化工艺精密过滤处理过程中，精密过滤设备采用丙烯纤维棉过滤器，过滤精度为1μm。
(6)在所述集成化工艺活性碳纤维毡催化臭氧化处理过程中，预处理水首先与臭氧混合进行预氧化，臭氧投加量为6mg/L，预氧化后水通过活性碳纤维毡，臭氧在活性碳纤维表面发生链式反应，产生强氧化性自由基，以分解吸附于活性碳纤维中的有机物，再生活性碳纤维毡；反应时间控制在15min，出水pH为6-7，残余臭氧导入絮凝气浮单元。
(7)在所述集成化工艺超滤膜处理过程中，采用错流过滤方式，预处理水在壳层通过中空纤维膜外层，清水渗透至膜腔收集，操作压力30kPa，错流流速0.3m/s，回收率控制在95％，超滤膜截留相对分子量在10kDa，浓水返回活性碳纤维毡催化臭氧化处理单元。
通过本发明所述工艺处理，对某油田压裂废水处理运行结果表明：油田含油污水集成化处理工艺对原水的处理效果显著，对原水COD的去除率超过96％，含油量、悬浮物去除率为100％；浊度为4-6NTU。以上处理结果表明，本发明工艺对含有污水处理在COD、含油量、悬浮物、浊度等主要指标上优于目前含油污水处理工艺，因而处理后水质可达到《污水综合排放标准GB8978-1996》及《地表水环境质量标准GB3838-2002》相关规定。

Claims (8)

1.一种油田含油污水集成处理工艺，所述工艺流程为：油田含油污水-沉砂除油-破乳气浮-微波强化芬顿-絮凝气浮-精密过滤-活性碳纤维毡催化臭氧化-超滤-清水。
2.根据权利要求1所述的一种油田含油污水集成处理工艺，其特征在于：在所述集成化工艺沉砂除油预处理中，利用重力除油原理，进行常规隔油、除砂处理，上层浮油通过溢流口溢出回收，沉砂定期排放，沉砂除油装置材质为碳钢，内部做防腐处理，污水停留时间为40-60min，工作温度5-60℃。
3.根据权利要求1所述的一种油田含油污水集成处理工艺，其特征在于：在所述集成化工艺破乳气浮处理过程中，采用高效溶气泵溶气气浮，浮渣由链式刮板机去除，集中回收；采用的破乳剂为三价铁盐或铝盐，投加量控制在30-80mg/L，pH控制在6-9之间；辅助浮选剂采用有机高分子絮凝剂，投加量控制在3-20mg/L，废水停留时间为1-10min；加药顺序为先投机铁盐或铝盐，然后投加有机高分子絮凝剂。
4.根据权利要求1所述的一种油田含油污水集成处理工艺，其特征在于：在所述集成化工艺微波强化芬顿处理过程中，微波照射功率700-1200W，辐照时间为8-15min，pH值为3-5，芬顿试剂组成(摩尔比)：n(H2O2)∶n(Fe2+)＝30-50∶1，投加入量为(质量比)：1-3‰。
5.根据权利要求1所述的一种油田含油污水集成处理工艺，其特征在于：在所述集成化工艺絮凝气浮处理过程中，所述气浮选用加压溶气气浮，溶气压力为0.3-0.6Mpa，汽水(体积)比为0.03-0.09∶1，回流比为10-30％，废水停留时间为30-50min；，所述絮凝气浮采用的絮凝剂为三价铁盐或铝盐，进水调节pH调节为8-9，投加量控制在10-30mg/L，浮渣由链式刮板机去除，集中回收。
6.根据权利要求1所述的一种油田含油污水集成处理工艺，其特征在于：在所述集成化工艺精密过滤处理过程中，精密过滤设备可选择双填料逆粒度过滤器、高效纤维过滤器、丙烯纤维棉过滤器中一种或几种。
7.根据权利要求1所述的一种油田含油污水集成处理工艺，其特征在于：在所述集成化工艺活性碳纤维毡催化臭氧化处理过程中，预处理水首先与臭氧混合进行预氧化，臭氧投加量为2-10mg/L，预氧化后水通过活性碳纤维毡，臭氧在活性碳纤维表面发生链式反应，产生强氧化性自由基，以分解吸附于活性碳纤维中的有机物，再生活性碳纤维毡；反应时间控制在10-20min，无需调整pH值，残余臭氧导入絮凝气浮单元。
8.根据权利要求1所述的一种油田含油污水集成处理工艺，其特征在于：在所述集成化工艺超滤膜处理过程中，采用错流过滤方式，预处理水在壳层通过膜外层，清水渗透至膜腔收集，操作压力10-50kPa，错流流速0.1-0.5m/s，回收率控制在80-95％，浓水返回活性碳纤维毡催化臭氧化处理单元；上述超滤膜可选择中空纤维或平板膜，截留相对分子量在1-10kDa之间。
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