CN104944624A

CN104944624A - 一种驱替前移高级氧化低污泥污水处理方法

Info

Publication number: CN104944624A
Application number: CN201510037332.1A
Authority: CN
Inventors: 张付杰; 孟庆臻; 靳克林; 胡立峰; 张振飞
Original assignee: Puyang Institute Of Chemical
Current assignee: Puyang Institute Of Chemical
Priority date: 2015-01-24
Filing date: 2015-01-24
Publication date: 2015-09-30
Anticipated expiration: 2035-01-24
Also published as: CN104944624B

Abstract

本发明涉及一种驱替前移高级氧化低污泥污水处理方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一，混合，步骤二，沉降，步骤三，缓冲，步骤四，过滤，步骤五，回收得到最终的清液。所得到的清液与地层水混配后不会结垢变混，与地层水具有良好的配伍性；污泥量在现在基础上降低了51.61％。

Description

一种驱替前移高级氧化低污泥污水处理方法

技术领域

本发明专利涉及一种驱替前移高级氧化低污泥污水处理方法。

背景技术

中原油田采油二厂濮一污联合站产出水具有“四高一低”的特点，矿化度高，一般在1.0x10⁵～2.8x10⁵mg/L：游离CO₂及HCO₃ ^-含量高，CO₂含量一般在100～200mg/L，HCO₃ ^-含量在200～400mg/L；多价金属离子含量高，Ca²⁺、Mg²⁺总量高达4000mg/L；∑Fe含量一般在20～80mg/L；SRB含量高达10⁵个/mL；pH值低，一般在5.5～6.0，属CaCl₂水型(具体数据见表1、表2)。采油二厂是低渗透油藏，对注水水质的要求较高，濮一污水站目前采用“预氧化污水处理技术”处理污水，该技术需提高含油污水的pH值，为铁离子及其他有害离子的沉降提供适当的碱性环境，控制污水处理系统pH₁值为7.5～8.5，外输水pH值控制在7.0～7.5，满足SY/T5329-94《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法》的指标要求。

由于pH值的提高，污水中部分离子形成沉淀产生含油污泥。在污水的pH由6.8调整到8.3时，产生的污泥残渣量大幅度上升，由pH为6.8时的0.6834g/L增加到pH为8.0时的1.9790g/L，增幅高达190％。当污水的pH值被调整到8.0时，水中的溶解的CO₂、HCO₃ ^-被转变为CO₃ ^2-，CO₃ ^2-与污水中的Ca²⁺、Mg²⁺反应生成碳酸盐沉淀，同时，污水因pH值的提高，水中的OH^-会与Ca²⁺反应生成Ca(OH)₂，加上其它离子形成的沉淀，产生的残渣总量会大大增加。并且pH值由于HCO₃ ^-的存在随着系统达到端点站降低明显，导致水质稳定较差。

表1濮一污水站水性分析

注：数据源于2010第二季度局水质普查公报

表2濮一污水站来水水质数据表

pH值	6.0
		溶解氧,mg/L	0
S^2-,mg/L	0.3
		悬浮固体,mg/L	33.9
污水含油,mg/L	35.6
		∑Fe,mg/L	26.9
Fe³⁺,mg/L	1.34
		SRB,N/ml	100
TGB,N/ml	100
		FB,N/ml	1000

“驱替前移高级氧化低污泥污水处理技术“针对中原油田采油二厂污水处理系统游离CO₂及HCO₃ ^-含量高，pH值调整需大量药剂，造成油田污水处理后污泥残渣量大，污水处理费用偏高、药剂持久性差、水质稳定性较差等问题，利用新研发的驱替调理剂驱替联合站来水中的CO₂及HCO₃ ^-，打破产出水的C0₂和HC0₃ ^-构成的弱酸性缓冲体系，从而使水中的离子达到一个新的热力学、动力学的稳定分布状态，以利于控制腐蚀、抑制结垢、杀灭细菌、破乳除油及提高水的注入性能，提高水驱开发效果。

发明内容

本发明专利的目的在于提供一种驱替前移高级氧化低污泥污水处理方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一，混合

首先将污水放入收油罐中，加入驱替调理剂静止1-1.5h后，制得混合液A，进行测定水种的HCO₃ ^-、含油、悬浮物含量、pH值，所述驱替调理的加药浓度为80-100mg/l，驱替调理剂由铝盐或铁盐组成，所述的铝盐或铁盐选自复合氯化铝铁、复合硫酸铝铁、聚合氯化铝铁、聚合硫酸铝铁或硫酸铝中的任意一种，其中驱替调理剂在收油罐中的投加浓度为80-100mg/l；

接着抽取2000ml的混合液A放入烧杯中，加入氧化剂反应1min，制得混合液B，所述氧化剂加入量为60-80mg/L，所述氧化剂由双氧水、次氯酸钠、过碳酸钠、重铬酸钠中的任意一种组成；

然后向混合液B中加入复合碱、助凝剂和水质稳定剂，以300N/min的速率搅拌2min，再以200N/min的速率搅拌5min后静置30min，制得混合液C，其中复合碱加药浓度为160-200mg/l，助凝剂加药浓度为50-100mg/l，水质稳定剂加药浓度为80-120mg/l，所述的复合碱、助凝剂、水质稳定剂在的质量比为复合碱：助凝剂：水质稳定剂＝1.6-4.0：1.0：0.8-2.4，所述复合碱选自液碱和石灰乳混合或者片碱和石灰乳混合物，所述液碱和石灰乳之间的质量比为3：7，片碱和石灰之间的质量比为1.2：7，助凝剂选自分子量800万-1200万的阴离子聚丙烯酰胺或硅酸钠其中的任意一种，水质稳定剂选自1227、戊二醛或异噻唑酮林中的任意一种；

步骤二，沉降

将步骤一得到的混合液C进入斜板沉降罐，静置30min后底部的污水进入排污池，上部的液体收集；

步骤三，缓冲

将步骤二上部的液体收集后进入缓冲器，缓冲时间为5-10min，将缓冲后底部的污水进入排污池，上部缓冲后的液体收集；

步骤四，过滤

将步骤三中上部缓冲后的液体收集后经过提升泵进入滤罐过滤，该滤罐中采用滤膜过滤，过滤的速度为0.8-1L/min；

快速过滤，2L水的要求是3min内过滤完毕，过滤的出来的液体加入水质稳定剂后得到清液进入注水罐储存，所述水质稳定剂选自1227、戊二醛或异噻唑酮林中的任意一种；所述水质稳定剂的加药浓度为80-120mg/l。

步骤五，回收

将步骤四中得到清液回收，得到最终的清液。

所述污水的指标为：透光率≥85％、∑Fe≤3.0mg/l、SS(固体悬浮物)≤20mg/l。

步骤五中所回收的最终清液的指标为：pH值6.0～6.5、含油量≤6.0mg/L、含氧量≤0.05mg/L、含硫量≤2.0mg/L、悬浮物≤3mg/L、滤膜系数≥20、SRB≤100n/mL、TGB≤1000n/mL、FB≤1000n/mL、腐蚀速率＜0.076mm/a。

步骤五中所回收的最终清液能够与地层水有良好的配伍性。

所述步骤四中所述滤膜的膜孔径0.05um以上，

所述步骤四中水质稳定剂选自异噻唑酮林，加药浓度为80-120mg/L。

中原油田污水处理系统游离，pH值调整需大量药剂，造成油田污水处理后污泥残渣量大，污水处理费用偏高、药剂持久性差、水质稳定性由于仍含有大量HCO₃ ^-较差等。公司新研发的驱替调理剂含有多羟基铝酸盐，具有很强的水解、吸附、混凝作用，当呈弱酸性的HCO₃ ^-和驱替调理剂同时存在于水溶液中时，弱酸的酸根与弱碱的阳离子同时存在于水溶液中时，弱酸的酸根水解生成的氢氧根离子与弱碱的阳离子水解生成的氢离子反应生成水而使两种离子的水解平衡向水解方向移动而互相促进水解，使水解完全，而HCO₃ ^-和驱替调理剂互相反应能促进水解生成CO₂气体和氢氧化物沉淀，反应式如下：

(OH)nAlmM_K＝mAl³⁺+[(OH)nM_K]^3m-

3HCO₃ ^-+Al³⁺＝3CO₂↑+Al(OH)₃↓

当来水中有大量的S^2-离子时，驱替调理剂也能够促进双水解的发生，反应式如下：

(OH)nAlmM_K＝mAl³⁺+[(OH)nM_K]^3m-

6H₂O+3S^2-+2Al³⁺＝3H₂S↑+2Al(OH)₃↓

生成的CO₂、H₂S随着反应的发生而被驱替出液相中，打破由CO₂和HCO₃ ^-形成的弱酸性缓冲体系，使反应向形成CO₂的方向进行，HCO₃ ^-离子的减少，可减少CaCO₃、FeCO₃等的形成，从而可以达到防止结垢、降低污泥残渣量的作用；另外，驱替调理剂中的多羟基金属络合物，具有很好的吸附、絮凝作用，可对收油罐至滤前的设备进行缓蚀、阻垢保护；驱替调理剂水解后形成的沉淀物，可减少水处理药剂的投加，特别是复合碱、助凝剂等，从而减少了药剂管理工作量，从根本上控制污泥残渣的形成。

有益效果：

(1)驱替调理剂打破了CO₂和HCO₃ ^-形成的平衡状态，减少了HCO₃ ^-在水处理系统的含量，从而减少外输水中主要结垢反应(Ca²⁺+CO₃ ^2-＝CaCO₃、Mg²⁺+CO₃ ^2-＝MgCO₃)的发生，可以延长水处理设备使用周期。

(2)“驱替前移高级氧化污水处理技术”新药剂加药浓度分别为：驱替调理剂；80mg/l、氧化剂：60mg/l、复合碱：200mg/、助凝剂：90mg/l、水质稳定剂：50mg/l；

(3)使用“驱替前移高级氧化污水处理技术”处理后的处理水水质有所提高，其腐蚀速率只有0.0496mm/a，远低于来水的0.9095mm/a和石油行业标准0.076mm/a；与地层水混配后不会结垢变混，与地层水具有良好的配伍性；污泥量在现在基础上降低了51.61％。

(4)采用“驱替前移高级氧化污水处理技术”处理濮一污水站来水，其药剂费用可控制在0.77元/m³，与原“低污泥污水处理技术”0.52元/m³相比，污水处理费用增加0.25元/m³

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。

一种驱替前移高级氧化低污泥污水处理方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一，混合

步骤二，沉降

步骤三，缓冲

步骤四，过滤

步骤五，回收

将步骤四中得到清液回收，得到最终的清液。

步骤五中所回收的最终清液能够与地层水有良好的配伍性。

所述步骤四中所述滤膜的膜孔径0.05um以上，

表3驱替调理剂投加浓度对收油罐出水的影响

由表3可以看出，投加驱替调理剂后，采用SY/T 5523-2000《油气田水分析方法》分析污水中HCO₃ ^-的含量逐渐降低，表明驱替调理剂打破了CO₂和HCO₃ ^-形成的平衡状态，减少了HCO₃ ^-在水处理系统的含量，从而减少外输水中主要结垢反应(Ca²⁺+CO₃ ^2-＝CaCO₃、Mg²⁺+CO₃ ^2-＝MgCO₃)的发生，可以延长水处理设备使用周期。另外，收油罐出水(混合罐进水)悬浮物含量的增加，在投加水处理用混凝剂后，作为絮体生长的中心核，提高絮体本身的重量和密度，加速下沉，在沉降罐快速澄清，降低滤前悬浮物含量。根据濮一联合站产出水特点，确定驱替前移调理剂投加浓度为80mg/l。

氧化剂加药浓度的确定

氧化剂加量与预氧化效果分析见表4。

表4氧化剂加量与预氧化效果

编号	1号	2号	3号	4号	4号
						氧化剂加量(mg/L)	0	20	40	60	80
Fe²⁺(mg/L)	32.6	20.4	12.7	1.1	0

由此确定氧化剂的加量应为60mg/L。

复合碱加药浓度的确定

复合碱加量和处理后水质情况见表5。

表5复合碱加量与水质及污泥量关系

注：氧化剂:60mg/l助凝剂：100mg/l

结论：综合比较上述数据，当复合碱投加量为200g/l时,pH值达到6.5处理后污水的各项指标能够满足回注的要求,且产生的污泥量较少而稳定。

助凝剂加药浓度的确定

助凝剂投加量与水质的关系见表6。

表6助凝剂投加量与水质的关系

注：氧化剂:60mg/l复合碱：200mg/l

由表6可以看出，助凝剂投加浓度为90mg/l时，处理濮一污水处理站污水有较好的效果。

水质稳定剂加量确定

水质稳定剂是由多种具有缓蚀、阻垢和杀菌功效的药剂复配而成，能够有效防止水体腐蚀，提高污水的处理度和稳定性。取经过预处理混凝沉降过滤后的水样，加入不同量的水质稳定剂，检测水体的腐蚀速率、滤膜系数下降率，试验结果见表7。

表7水质稳定剂加量的影响

由表7中的试验结果可以看出，经过预处理混凝沉降过滤后的水中需要加入50mg/L的水质稳定剂，可以提高水体的稳定性。

加药时间间隔的确定

在污水处理过程中，只要加入化学药剂，就存在化学反应。只要加入2种及2种以上的药剂，药剂之间就存在最佳的反应时间间隔。如果超出了最佳反应时间间隔的范围，就会导致加药量增加，加药效果变差。表8、9列出了反应时间间隔与处理效果的关系。

表8复合碱与助凝剂反应时间间隔

时间(S)	10	20	30	40	50	60
							5分钟后透光率(％)	92	96	99	97	96	94

故复合碱与助凝剂时间间隔应为30s较好。

表9助凝剂搅拌时间的确定

时间(S)	10	20	30	40	50	60
							5分钟后透光率(％)	94	98	97	94	94.5	92

故助凝剂加入后最佳搅拌时间应为20s较好。

根据原药剂体系加药浓度和新药剂体系加药浓度，比较了两种药剂体系的几项指标，数据见表10。

表10不同污水处理药剂配方和水质及污泥量的关系

水样	药剂	MF	∑Fe(mg/l)	含油(mg/l)	pH值	透光率(％)	干泥量(t/1000m³)
								1	原体系	27.8	0.24	1.25	7.1	99	0.8112
2	新体系	32.5	0.12	1.20	6.2	99	0.3925

由表10以看出，使用新工艺处理后的处理水水质有所提高，污泥量在现在基础上降低了51.61％。

新药剂体系处理水水质分析

处理水6项离子分析

依据SY/T 5523-2000《油气田水分析方法》对采用新药剂体系处理水进行6项离子分析。结果见表11。

表11 6项离子分析结果

处理水腐蚀速率及配伍性分析

根据SY/T 5329-94中4.1水质推荐指标的要求，依据SY/T 5523-2000《油气田水分析方法》和SY/T 0600-1997《油田水结垢趋势预测》处理水的腐蚀性和配伍性进行了评价，结果见表12、表13。

(1)腐蚀速率测试结果

采用静态挂片法对清污混合水、新药剂体系处理后的处理水的腐蚀速率进行测定。测试结果见表12。

表12腐蚀速率测试结果(40℃，7d)

结果表明，采用“驱替前移高级氧化污水处理技术”处理濮一污水站来水，经过混凝、沉降、过滤处理后，其腐蚀速率只有0.0496mm/a，远低于来水的0.9095mm/a和石油行业标准0.076mm/a。

(2)处理水配伍性测试结果

将室内试验处理后的处理水在恒温条件下放置，测试水样透光率及结垢量结果见表13，处理水水与地层水的配伍性分析结果见表14。

表13处理水与地层水密闭静置情况

表14处理水与地层水的配伍性

由表13、表14可知，经过“驱替前移高级氧化污水处理技术”处理后的处理水稳定而不结垢，与地层水混配后不会结垢变混，与地层水具有良好的配伍性。

经济效益分析

室内实验采用“驱替前移高级氧化污水处理技术”，污水处理过程中需要驱替调理剂、氧化剂、复合碱、助凝剂和水质稳定剂，通过室内实验对各种药剂的加量优化结果和价格预算出系统运行的药剂成本构成见表15。

表15预处理低污泥技术运行的药剂成本测算表

室内实验结果表明：采用“驱替前移高级氧化污水处理技术”处理濮一污水站来水，其药剂费用可控制在0.77元/m³，与原“低污泥污水处理技术”0.52元/m³相比，污水处理费用增加0.25元/m³。

应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims

1.一种驱替前移高级氧化低污泥污水处理方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一，混合

步骤二，沉降

步骤三，缓冲

步骤四，过滤

快速过滤，2L水的要求是3min内过滤完毕，过滤的出来的液体加入水质稳定剂后得到清液进入注水罐储存，所述水质稳定剂选自1227、戊二醛或异噻唑酮林中的任意一种；所述水质稳定剂的加药浓度为80-120mg/l；

步骤五，回收

将步骤四中得到清液回收，得到最终的清液。

2.如权利要求1所述的一种驱替前移高级氧化低污泥污水处理方法，其特征在于，步骤一中所述污水的指标为：透光率≥85％、∑Fe≤3.0mg/l、SS(固体悬浮物)≤20mg/l。

3.如权利要求1所述的一种驱替前移高级氧化低污泥污水处理方法，其特征在于，步骤五中所回收的最终清液的指标为：pH值6.0～6.5、含油量≤6.0mg/L、含氧量≤0.05mg/L、含硫量≤2.0mg/L、悬浮物≤3mg/L、滤膜系数≥20、SRB≤100n/mL、TGB≤1000n/mL、FB≤1000n/mL、腐蚀速率＜0.076mm/a。

4.如权利要求1所述的一种驱替前移高级氧化低污泥污水处理方法，其特征在于，步骤五中所回收的最终清液能够与地层水有良好的配伍性。

5.如权利要求1所述的一种驱替前移高级氧化低污泥污水处理方法，其特征在于，所述步骤四中所述滤膜的膜孔径0.05um以上。

6.如权利要求1所述的一种驱替前移高级氧化低污泥污水处理方法，其特征在于，所述步骤四中水质稳定剂选自异噻唑酮林，加药浓度为80-120mg/L。