CN105347580A - 一种适合聚合物驱采出水处理达标外排的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种适合聚合物驱采出水处理达标外排的方法。主要解决了经过现有技术处理的油田含聚采出水水质不能达到国家污水综合排放标准的问题。其特征在于：包括以下步骤：（1）首先将含聚采出水装入微电解反应器，同时向含聚采出水中加入浓硫酸液；（2）经过微电解反应器处理后的含聚采出水再进入Fenton氧化反应器进行反应，同时向Fenton反应器内投加复合氧化Fenton试剂；（3）经过Fenton氧化反应器处理后的水加碱后进入下一级的沉淀池做进一步的沉降分离，最终得到达标的净化水。该适合聚合物驱采出水处理达标外排的方法，处理油田含聚采出水的水质完全可以达到国家污水综合二级排放标准，确保了油田采出污水无污染排放。

Description

一种适合聚合物驱采出水处理达标外排的方法
技术领域：
本发明涉及油田聚合物驱采出水处理领域，尤其是一种适合聚合物驱采出水处理达标外排的方法。
背景技术：
目前已有的油田采出水处理技术，在除油技术方面为立式自然沉降罐、立式混凝沉降罐，以及射流气浮选除油器,其中立式沉降罐的处理效率低、设备体积大，占地面积大；在过滤方面主要使用单层石英砂过滤器和双层滤料过滤器，在水驱采出水处理方面目前正在应用核桃壳及纤维球滤料等过滤器。
国内外含油污水处理工艺总体上可采用物理化学法和生化处理法两大类。物理化学法中，现在已经应用到含油污水处理的主要是混凝沉淀法(或气浮法),絮凝沉降法主要适用于水中CODCr数值比较低水质,而CODCr主要组成是乳化油和有机悬浮固体、溶解态有机物较少的水质。油田采用粗粒化聚结除油、气浮、混凝沉降、过滤四级净化工艺的物化法，其出水中的CODCr不能达到国家外排污水的排放标准，且这种流程工艺复杂，运行管理复杂，运行费用高。国内已经有应用生化处理法到含油污水处理，主要是氧化塘法和生物接触氧化法去除石油类和污水中的CODCr。其中氧化塘适用于来水污染程度低的含油污水，同时要求有良好的自然条件；生物接触氧化法与氧化塘法相比运行费用较高，但与物化法相比运行费用低得多。这些油田采出水处理方法都是应用在不含聚合物的含油污水上，且几种处理方法各有利弊。
发明内容：
本发明在于克服背景技术中存在的经过现有技术处理的油田含聚采出水水质不能达到国家污水综合排放标准的问题，而提供一种适合聚合物驱采出水处理达标外排的方法。该适合聚合物驱采出水处理达标外排的方法，经过处理的油田含聚采出水水质中的CODCr和石油类等指标完全可以达到国家污水综合排放标准，且适用于小水量、临时性的污水排放处理，确保了油田无污染排放，绿色环保生产。
本发明解决其问题可通过如下技术方案来达到：该适合聚合物驱采出水处理达标外排的方法包括以下步骤：
(1)首先将含聚采出水加入微电解(micro-electrolysis)反应器，同时向含聚采出水中加入浓硫酸液调节污水的pH值,微电解反应器内装有填料；
(2)经过微电解反应器处理后的含聚采出水再进入Fenton氧化反应器进行反应，同时向Fenton反应器内投加复合氧化Fenton试剂；
(3)经过Fenton氧化反应器处理后的水加碱后进入下一级的沉淀池做进一步的沉降分离，最终得到完全可以达到国家污水综合二级排放标准净化水。
所述的步骤(1)中微电解反应器内装有铁刨花填料；所述的步骤(2)Fenton试剂为H2O2与催化剂Fe构成的氧化体系。
首先将含聚采出水加入微电解(micro-electrolysis)反应器，同时向含聚采出水中加入浓硫酸液调节污水的pH值；微电解反应器内装有单纯的铁刨花填料，具有微电解反应所需的基本元素Fe和C；低电位的Fe与高电位的C在污水中产生电位差，含油污水矿化度较高、可充当良好的电解质，形成无数的原电池，产生电极反应和由此所引起的一系列作用，改变污水中污染物的性质，达到污水处理的目的。一方面含聚采出水在微电池产生微电场的作用下，污水中分散的胶体颗粒、极性分子、细小污染物受微电场的作用后形成电泳，向相反电荷的电极方向移动，聚集在电极上，形成大颗粒沉淀，使含聚采出水的COD降低；另一方面是利用铁的还原作用可使一些有机物还原为还原态；随后是电极反应中得到的新生态氢具有较大的活性，能与污水中有机物聚丙烯酰胺、各种离子等许多组分发生氧化还原作用，破坏有机物的基团结构，使偶氮键破裂、大分子分解为小分子、硝基化合物还原为胺基化合物；最后是从阳极得到的Fe2+在有氧和碱性条件下，会生成Fe(OH)2和Fe(OH)3，生成的Fe(OH)3可水解生成Fe(OH)2+,Fe(OH)2 +等络离子，具有很强的絮凝功能，吸附水中不溶性物质，起铁离子的络合作用使污水得到净化。
其次经过微电解反应器电解处理后的含聚采出水再进入Fenton反应器装置进行氧化反应，投加的H2O2与催化剂Fe构成的氧化体系为Fenton试剂。其中Fe主要作为同质催化剂，而H2O2起氧化作用，在酸性条件下Fenton试剂通过催化分解产生羟基自由基(·OH)氧化分解有机物分子，使其矿化为CO2、H2O等无机质，氧化过程为链式反应：·OH的产生为链的开始，其它自由基和反应中间体构成了链的节点，各种自由基之间或自由基与其它物质的相互作用使自由基被消耗，反应链终止。Fenton试剂参与反应的主要控制步骤是自由基，尤其是·OH的产生影响及其与有机物相互作用的过程，其反应机理归纳如下：
链的开始：Fe2++H2O2→Fe3++OH-+·OH(1)
链的传递：Fe2++·OH→Fe3++OH-(2)
·OH+H2O2→HO2·+H2O(3)
Fe3++H2O2→Fe2++HO2·+H+(4)
HO2·+Fe3+→Fe2++O2+H+(5)
Fe2++HO2·→HO2 -+Fe3+(6)
·OH+R-H(有机物)→·R+H2O(7)
·OH+R-H(有机物)→·[R-H]++OH-(8)
·R+Fe3++HO-→P(产物)+Fe2++·OH(9)
·[R-H]++Fe3++HO-→P(产物)+Fe2++HO·+[H](10)
链的终止：2·OH→H2O2(11)
HO2·+HO2·→H2O2+O2(12)
Fe2++HO2·+H+→Fe3++H2O2(13)
Fe2++·OH→OH-+Fe3+(14)
微电解反应器-Fenton反应器联合应用：调整pH值至酸性3.5，经过60min的微电解反应后，一方面含聚采出水中部分大分子有机物被转化为小分子，有利于后续Fenton反应的进行，减轻了Fenton反应的处理负荷；另一方面微电解出水pH值升至3.5～4.5，Fe2+浓度介于50～100mg/L，形成了良好的Fenton反应条件。微电解反应出水再经过120min的Fenton氧化处理后的水进入下一级的沉淀池，在碱性条件下做进一步的混凝沉淀分离，可以有效使处理后的最终净化含聚采出水达到国家《污水综合排放标准》GB8978-1996二级指标要求,即:石油类≤10mg/L，CODcr≤120mg/L，BOD5≤30mg/L。
本发明与上述背景技术相比较可具有如下有益效果：经该适合聚合物驱采出水处理达标外排的方法处理后的含聚采出水CODCr平均为79.7mg/L(进水平均368mg/L，处理后出水达到≤120mg/L的指标要求)，总去除率在78.3％；处理后出水BOD5平均为1.83mg/L(进水平均53mg/L，处理后出水达到≤30mg/L的指标要求)，总去除率在76.9％；石油类的总去除率在89.7％，出水平均值为3.25mg/L(进水平均31.7mg/L，处理后出水达到≤10mg/L的指标要求)；微电解反应器-Fenton反应器联合应用化学法处理后，含聚采出水中的聚合物浓度由来水的97.3mg/L降低到9.7mg/L，去除率在90.0％。经过处理的油田含聚采出水水质完全可以达到国家《污水综合排放标准》GB8978-1996二级指标要求。
该发明适用于小水量、临时性的污水排放处理，即可实现移动化成套处理装置，也具有间歇性处理的灵活性，确保了油田含聚污水的外排有效处理，实现污水无污染的排放，避免了污水不经达标处理就排放所造成的污染环境，以及水资源的浪费，从而达到在油田开发过程中实现零污染的绿色环保生产。
附图说明：
附图1是本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式：
下面结合附图将对本发明作进一步说明：
实施例1：
附图1所示，该适合聚合物驱采出水处理达标外排的方法，包括以下步骤：首先将含聚采出水装入微电解(micro-electrolysis)反应器，同时向含聚采出水中加入浓硫酸液，微电解反应器内装有单纯的铁刨花填料；其次经过微电解反应器电解处理后的含聚采出水再进入Fenton反应器装置进行氧化反应，投加的H2O2与催化剂Fe构成的氧化体系为Fenton试剂；其中Fe主要作为同质催化剂，而H2O2起氧化作用；最后经过Fenton氧化处理后的水再进入下一级的沉淀池，在碱性条件下做进一步的混凝沉淀分离，可以有效的使含聚采出水得到最终净化的处理。
微电解反应器-Fenton反应器联合应用：调整pH值至酸性3.5，经过60min的微电解反应后，一方面含聚采出水中部分大分子有机物被转化为小分子，有利于后续Fenton反应的进行，减轻了Fenton反应的处理负荷；另一方面微电解出水pH值升至3.5～4.5，Fe2+浓度介于50～100mg/L，形成了良好的Fenton反应条件。微电解反应出水再经过120min的Fenton氧化处理后的水进入下一级的沉淀池，在碱性条件下做进一步的混凝沉淀分离，可以有效使处理后的最终净化含聚采出水达到国家《污水综合排放标准》GB8978-1996二级指标要求,即:石油类≤10mg/L，CODcr≤120mg/L，BOD5≤30mg/L。
经该发明专利方法处理后的含聚采出水CODCr平均为79.7mg/L(进水平均368mg/L，达到≤120mg/L)，总去除率在78.3％；处理后出水BOD5平均为1.83mg/L(进水平均53mg/L，达到≤30mg/L)，总去除率在76.9％；石油类的总去除率在89.7％，出水平均值为3.25mg/L(进水平均31.7mg/L，达到≤10mg/L)；经微电解反应器-Fenton反应器联合应用的化学法处理后，含聚采出水中的聚合物浓度由来水的97.3mg/L降低到9.7mg/L，去除率在90.0％。

Claims (3)

1.一种适合聚合物驱采出水处理达标外排的方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）首先将含聚采出水装入微电解反应器，微电解反应器内装有填料,同时向含聚采出水中加入浓硫酸液；
（2）经过微电解反应器处理后的含聚采出水再进入Fenton氧化反应器进行反应，同时向Fenton反应器内投加复合氧化Fenton试剂；
（3）经过Fenton氧化反应器处理后的水加碱后进入下一级的沉淀池做进一步的沉降分离，最终得到完全可以达到国家污水综合二级排放标准的净化水。
2.根据权利要求1所述的适合聚合物驱采出水处理达标外排的方法，其特征在于：所述的步骤（1）中微电解反应器内填料为铁刨花填料。
3.根据权利要求1所述的适合聚合物驱采出水处理达标外排的方法，其特征在于：所述的Fenton试剂为H2O2与催化剂Fe构成的氧化体系。
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