CN105293790A - 油田含油综合污水处理方法 - Google Patents
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Abstract
一种油田含油综合污水处理方法，依次包括一个电催化处理的步骤、一个絮凝沉降处理的步骤、一个铁碳微电解处理的步骤、一个芬顿高级氧化处理的步骤、一个精细过滤处理的步骤，最终获得清洁水。本发明利用电催化处理的步骤、絮凝沉降处理的步骤、铁碳微电解处理的步骤、芬顿高级氧化处理的步骤和精细过滤处理的步骤，有效去除了油田污水中的乳化油、悬浮物和COD，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
技术领域:
本发明涉及化学领域，尤其涉及污水处理技术，特别是一种油田含油综合污水处理方法。
背景技术：
油田在勘探开发过程中产生钻井污水、酸化污水、压裂返排液等污水。
钻井污水主要是钻井液、石油类、钻屑等的混合物，其成分复杂，含有钻井液中的各种组成，如粘土、有机聚合物、油类、无机盐、钻屑、钻井液添加剂等。近年来随着钻井工艺的改性及新的低固相、无固相钻井液的应用，使化学需氧量含量增加，从而给钻井废弃物的处理带来了很大的难度。
1)钻井污水的成分及危害
石油天然气钻井产生的钻井污水是一种由加重剂、粘土、化学处理剂、水、油及钻屑等组成的多相胶体一悬浮体体系。同时含有各作业设备的清洗液、洗井液、污水(雨水冲洗井场携带部分泥浆及油类物质而形成的)等。废液中的有害物质主要是石油类、有机处理剂、碱类物质及重金属类物质等，其化学需氧量较高。钻井废液环境危害较大，必须妥善处理，不能直接排放。钻井废水成分复杂，泥浆成分因油气田、钻探区、井深的不同而各异。其主要污染物一般为:
(1)悬浮物，主要来源于钻井泥浆中的粘土、膨润土颗粒。
(2)重金属，一般来源有两种途径，主要来自于钻井液中使用的各种添加剂，也有少量来自于地层。
(3)有机质及其分解产物，表现为泥浆的COD值高、色度高。
(4)pH值，由于钻井泥浆的添加剂一般为碱性物质，因此废泥浆一般呈碱性。
(5)无机物，主要来自于钻井泥浆中添加的各种处理剂。
(6)石油类，油类主要来自于泥浆体系，此外在钻井设备清洗、检修过程中也会产生。
酸化污水及压裂返排液主要含有是聚合物、交联剂、金属离子等，其成分复杂，给处理带来很大难度。鉴于废钻井泥浆具有复杂的化学成分和物理化学特性，其对环境的影响也具有多面性，主要表现在COD及pH值的影响。COD是指在一定条件下，一定的强氧化剂处理水样时所消耗的氧化剂的量。过高的COD会对环境产生严重的污染。pH值是反应溶液酸碱性的指标。废钻井泥浆一般呈碱性，碱性过高会对土壤结构造成不利影响，容易使土壤产生盐碱化，从而使得土地板结，危害植物的正常生长。石油类钻井液中均含有石油类物质，一般情况下油基型废泥浆油含量大幅高于水基型废泥浆，油井产生废泥浆大幅高于天然气井。石油类中大量的有机烃类物质会对动植物和人类造成危害，危害程度的大小与烃含量成比。
废弃钻井泥浆中主要含有铬离子(Cr6+)、铅离子(Pb2+),福离子(Cd2+)、汞离子(Hgz+H,H5+)以及类金属砷离子(As+,Ass十)等重金属离子。这些重金属以碳酸盐态、络合态、残渣态和吸附态等多种形态存在[f8]。在土壤中重金属类物质一般不随水迁移，也不被微生物降解(生物工程领域未见有关于存在重金属吞噬菌的报道)，通过不断积累，可能转化为毒性更大的甲基类化合物(如有机砷、有机铅、有机锡和甲基汞)，也可以通过食物链由低级生物向高级生物蓄集，并最终给位于食物链顶端的人类造成巨大的危害。
压裂返排液是油气井进行压裂作业时产生的，是压裂液和采出物的混合物。压裂液类型有水基型、乳化型和复合型，水基压裂液主要有有胍胶体系、小分子压裂液和滑溜水体系等。压裂液可分为：A水基压裂液(稠化水压裂液，水冻胶压裂液，水包油压裂液，水基泡沫压裂液)；B油基压裂液(稠化油压裂液，油冻胶压裂液，油包水压裂液，油基泡沫压裂液)。C乳化压裂液；D纯气体压裂液。现阶段压裂液以水基压裂液为主，主要为胍胶基和滑溜水压裂液。压裂返排液成分复杂，具有“六高”(含油乳化程度高、小粒径悬浮物含量高、矿化度高、细菌含量高、聚合物含量高、腐蚀速率高)；“两低”(pH值低、油水密度差低)的特点。其典型指标见下表：
压裂返排液主要危害如下：
1、高pH值、高浓度的可溶性盐及石油类物质会影响土壤结构，抑制、危害植物生长；
2、Cr、Hg、Cd、Pb等重金属元素及不易被植物降解的有机物、高分子聚合物进入食物链，在动植物体内蓄积，危害人类健康和生命安全；
3、若进入河流、海洋或渗入地层，将会使水体的COD、色度、悬浮物、石油类挥发酚、硫化物、金属离子等严重超标，影响水生生物正常生长，也会污染地下水。
如上所述，污水中乳化油、悬浮物、COD的去除是油田含油污水治理的重点和难点，乳化油的粒度为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的分散在水中。而油田含有综合污水中同时含有大量的COD，并且这类COD主要以聚丙烯酰胺、水解聚丙烯腈铵盐、磺化褐煤及磺化沥青等高分子聚合物的形态存在，现有工艺极难降解，并且污水通常具有生物毒性，很难应用生物处理方法。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种油田含油综合污水处理方法，所述的这种油田含油综合污水处理方法要解决现有技术中油田污水中乳化油、悬浮物、COD难以去除的技术问题。
本发明的这种油田含油综合污水处理方法，包括一个处理油田污水的过程，其中，所述的处理油田污水的过程依次包括一个电催化处理的步骤、一个絮凝沉降处理的步骤、一个铁碳微电解处理的步骤、一个芬顿高级氧化处理的步骤、一个精细过滤处理的步骤，最终获得清洁水。
进一步的，在所述的电催化处理的步骤中，利用电催化方法产生臭氧及羟基自由基，对污水进行氧化破胶，同时降低水体的毒性，利用电催化方法产生微气泡，将污水中的固体悬浮物及石油类物质托举到液面表层，然后利用链式刮板机去除浮渣及油滴，并集中回收浮渣及油滴，电催化方法适用的污水水体pH值为3-9，电催化反应时间为30～60分钟，反应后水体pH值为6～8，在电催化方法中采用到阳极催化电极板和阴极催化电极板，所述的阳极催化电极板为Fe掺杂PbO2/Ti催化电极，所述的阴极催化电极板为不锈钢电极，电流为5～20安培的直流电。
进一步的，在所述的絮凝沉降处理的步骤中，采用絮凝后斜板沉降方法，在絮凝物沉降到斜板沉降器的底部后，通过螺杆泵排出絮凝物并集中回收处理，采用铝盐或铁盐及有机高分子助剂为絮凝剂，铁盐或铝盐的投加量控制在0-100mg/L，有机高分子助剂的投加量控制在0-50mg/L。加药顺序为先投加铁盐或铝盐，然后投加有机高分子助剂。
进一步的，在所述的铁碳微电解处理的步骤中，采用高碳海绵铁作为微电解填料，加入硫酸，硫酸的加入量满足到将污水的pH值调节为3；污水在铁碳微电解处理过程中的停留时间为40～90分钟。
进一步的，在所述的芬顿高级氧化处理的步骤中，加入双氧水,双氧水的加入量为体积比0.01-1％；污水在芬顿高级氧化处理过程中的停留时间为60～240分钟。
进一步的，在所述的精细过滤处理的步骤中，采用石英砂过滤器、高效纤维过滤器、PP面过滤器中一种或一种以上作为精细过滤设备。
本发明和已有技术相比较，其效果是积极和明显的。本发明利用电催化处理的步骤、絮凝沉降处理的步骤、铁碳微电解处理的步骤、芬顿高级氧化处理的步骤和精细过滤处理的步骤，有效去除了油田污水中的乳化油、悬浮物和COD，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。
附图说明：
图1是本发明的油田含油综合污水处理方法的原理图。
具体实施方式：
实施例1
如图1所示，本发明一种油田含油综合污水处理方法，包括一个处理油田污水的过程，其中，所述的处理油田污水的过程依次包括一个电催化处理的步骤、一个絮凝沉降处理的步骤、一个铁碳微电解处理的步骤、一个芬顿高级氧化处理的步骤、一个精细过滤处理的步骤，最终获得清洁水。
进一步的，在所述的电催化处理的步骤中，利用电催化方法产生臭氧及羟基自由基，对污水进行氧化破胶，同时降低水体的毒性，利用电催化方法产生微气泡，将污水中的固体悬浮物及石油类物质托举到液面表层，然后利用链式刮板机去除浮渣及油滴，并集中回收浮渣及油滴，电催化方法适用的污水水体pH值为3-9，电催化反应时间为30～60分钟，反应后水体pH值为6～8，在电催化方法中采用到阳极催化电极板和阴极催化电极板，所述的阳极催化电极板为Fe掺杂PbO2/Ti催化电极，所述的阴极催化电极板为不锈钢电极，电流为5～20安培的直流电。
进一步的，在所述的絮凝沉降处理的步骤中，采用絮凝后斜板沉降方法，在絮凝物沉降到斜板沉降器的底部后，通过螺杆泵排出絮凝物并集中回收处理，采用铝盐或铁盐及有机高分子助剂为絮凝剂，铁盐或铝盐的投加量控制在0-100mg/L，有机高分子助剂的投加量控制在0-50mg/L。加药顺序为先投加铁盐或铝盐，然后投加有机高分子助剂。
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进一步的，在所述的芬顿高级氧化处理的步骤中，加入双氧水,双氧水的加入量为体积比0.01-1％；污水在芬顿高级氧化处理过程中的停留时间为60～240分钟。
进一步的，在所述的精细过滤处理的步骤中，采用石英砂过滤器、高效纤维过滤器、PP面过滤器中一种或一种以上作为精细过滤设备。
本实施例利用电催化处理的步骤、絮凝沉降处理的步骤、铁碳微电解处理的步骤、芬顿高级氧化处理的步骤和精细过滤处理的步骤，有效去除了油田污水中的乳化油、悬浮物和COD，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，污水COD变为92mg/L，COD降低率为93.2％，悬浮物变为5mg/L，悬浮物降低率为99.63％，石油类变为0.9mg/L，石油类去除率为99.28％。
Claims (7)
1.一种油田含油综合污水处理方法，包括一个处理油田污水的过程，其特征在于：所述的处理油田污水的过程依次包括一个电催化处理的步骤、一个絮凝沉降处理的步骤、一个铁碳微电解处理的步骤、一个芬顿高级氧化处理的步骤、一个精细过滤处理的步骤，最终获得清洁水。
2.如权利要求1所述的油田含油综合污水处理方法，其特征在于：在所述的电催化处理的步骤中，利用电催化方法产生臭氧及羟基自由基，对污水进行氧化破胶，同时降低水体的毒性，利用电催化方法产生微气泡，将污水中的固体悬浮物及石油类物质托举到液面表层，然后利用链式刮板机去除浮渣及油滴，并集中回收浮渣及油滴，电催化方法适用的污水水体pH值为3-9，电催化反应时间为30～60分钟，反应后水体pH值为6～8，在电催化方法中采用到阳极催化电极板和阴极催化电极板，所述的阳极催化电极板为Fe掺杂PbO2/Ti催化电极，所述的阴极催化电极板为不锈钢电极，电流为5～20安培的直流电。
3.如权利要求1所述的油田含油综合污水处理方法，其特征在于：在所述的絮凝沉降处理的步骤中，采用絮凝后斜板沉降方法，在絮凝物沉降到斜板沉降器的底部后，通过螺杆泵排出絮凝物并集中回收处理，采用铝盐或铁盐及有机高分子助剂为絮凝剂，铁盐或铝盐的投加量控制在0-100mg/L，有机高分子助剂的投加量控制在0-50mg/L。
4.加药顺序为先投加铁盐或铝盐，然后投加有机高分子助剂。
5.如权利要求1所述的油田含油综合污水处理方法，其特征在于：在所述的铁碳微电解处理的步骤中，采用高碳海绵铁作为微电解填料，加入硫酸，硫酸的加入量满足到将污水的pH值调节为3；污水在铁碳微电解处理过程中的停留时间为40～90分钟。
6.如权利要求1所述的油田含油综合污水处理方法，其特征在于：在所述的芬顿高级氧化处理的步骤中，加入双氧水,双氧水的加入量为体积比0.01-1%；污水在芬顿高级氧化处理过程中的停留时间为60～240分钟。
7.如权利要求1所述的油田含油综合污水处理方法，其特征在于：在所述的精细过滤处理的步骤中，采用石英砂过滤器、高效纤维过滤器、PP面过滤器中一种或一种以上作为精细过滤设备。
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