CN105621761B - 一种油田采油污水处理方法、处理装置 - Google Patents

一种油田采油污水处理方法、处理装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及污水处理技术领域,具体涉及一种油田采油污水处理方法、处理装置。该方法依次包括脱碱处理、电化学处理、混凝沉淀、过滤,电化学处理为在污水中加入催化药剂后送至电化学处理装置处理;催化药剂为每1升污水用双氧水45‑55mg,硫酸铝350‑450mg。该处理装置包括依次连通的脱碱装置、电化学处理装置、气浮机、沉淀池、第一水池、过滤装置和第二水池,所述电化学处理装置的进料口处设有加药孔。本发明的污水处理方法,使得PAM、原油与水快速分离,并最终使得水中CODcr降至80mg/L以下,PAM含量降至5mg/L。本发明的处理装置,占地空间大约减少70%,且该装置运行操作更简单,能耗低。

Description

一种油田采油污水处理方法、处理装置
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域,具体涉及一种油田采油污水处理方法、处理装置。
背景技术
近几年来,我国大部分油田已陆续进入三次开采阶段,油田三次采油采油复合三元回注技术可大大提高原油采出率,对油田稳产、降低递减率至关重要。但是三元含油污水因高碱性、高粘度特性,用常规处理方法效果欠佳(混凝沉降效果不好、过滤器极易堵塞失效、生化处理无效),污水处理的技术难题已经直接影响到三元开采技术的进一步应用,影响到原油生产的稳定。现有的油田污水处理工艺已经不能满足三元复合驱污水的处理要求。
我国聚合物驱油技术广泛采油聚丙烯酰胺(PAM),其产生的含有PAM的污水粘度大、水中油滴及固体悬浮物在PAM及其水解产物的作用下乳化稳定性强,处理起来非常困难。氧化降粘降解是一种成熟、低成本的水处理技术,已被众多学者运用于油田含聚含油污水、三元含油污水处理的研究当中。聚丙烯酰胺氧化降粘降解体系主要有氧化还原体系(如K2S2CVFeSO4体系)、Fenton试剂、过氧化氢和臭氧氧化体系等,其机理是自由基反应机理。氧化降粘降解的优点是使用方便,不产生二次污染,但目前已报道的专利及文献大都将其作为单一的油田污水处理方法,因此往往存在药剂投加量大、需调配pH值、COD降幅不明显等缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种油田采油污水处理方法,该方法通过脱碱处理、电化学处理、混凝沉淀和过滤工艺,使得PAM、原油与水进行快速分离,油水分离后进行过滤处理,出水CODcr达到80mg/L、Oil≤10mg、SS≤10mg/l、SS颗粒径中值≤10μm,直接排放或回注。污油及收集的PAM回送原油罐处理。CODcr由原污水的1000mg/L左右降至80mg/L以下,PAM含量由800mg/L降至5mg/L,且不增加运行费用。
本发明的目的还在于提供一种油田采油污水处理装置,采用电化学处理装置将采油污水处理后直接过滤排放,舍弃了常规处理技术的生化处理工艺,工艺流程短,占地空间大约减少70%,且该装置运行操作更简单,可以随时开启或中断运行,不受季节、气候变化影响,出水水质稳定,另外,该设备运行能耗低,进一步降低成本。
为了实现以上目的,本发明采油如下技术方案:
一种油田采油污水的处理方法,依次包括脱碱处理、电化学处理、混凝沉淀、过滤,所述电化学处理为:在脱碱处理后的污水中加入催化药剂后输送至电化学处理装置,进行处理;
所述催化药剂为每1升污水用双氧水45-55mg,硫酸铝350-450mg。
所述混凝沉淀过程中,添加助凝剂,所述助凝剂为聚丙烯酰胺,用量为每升污水使用0.8-1.2g的助凝剂,混凝时间为30-50min。
所述过滤采用两级过滤,所述两级过滤采用双滤料过滤器、动态膜过滤器两级过滤。
所述脱碱处理后污水pH值下降至pH≤8。
一种上述的油田采油污水处理方法所采用的油田采油污水处理装置,包括脱碱装置、电化学处理装置、沉淀池、过滤装置,所述脱碱装置、电化学处理装置、沉淀池、过滤装置均设有进料口和出料口,所述脱碱装置、电化学处理装置、沉淀池和过滤装置依次连通;所述电化学处理装置的进料口处还设有第一加药孔和第二加药孔。
还包括两个储药箱,分别为第一储药箱和第二储药箱,所述第一储药箱和第一加药孔连通,所述第二储药箱和第二加药孔连通。
还包括气浮机、第一水池和第二水池,气浮机、第一水池和第二水池均设有进料口和出料口,所述脱碱装置的出料口与电化学处理装置的进料口连通,所述电化学处理装置的出料口与气浮机的进料口连通,所述气浮机的出料口与沉淀池的进料口连通,所述沉淀池的出料口与第一水池的进料口连通,所述第一水池的出料口与过滤器的进料口连通,所述过滤器的出料口与第二水池的进料口连通;
该污水处理装置还包括溶气泵,所述溶气泵与气浮机连通。
所述第一水池的出料口和过滤器的进料口之间设有加压泵。
所述过滤装置包括通过输送装置连接在一起的第一过滤器和第二过滤器,所述第一过滤器为双滤料过滤器,第二过滤器为动态膜过滤器。
所述沉淀池为斜管沉淀池。
本发明提供的油田采油污水处理方法,依次采用脱碱处理、电化学处理、混凝沉降、过滤对采油污水进行处理。所述脱碱处理利用脱碱装置中直流电源在三元含油污水中建立直流电场,污水中的金属钠离子在电场中沿电流定向移动。同时直流电场中设置阳离子膜,若膜的左面为污水,插入导电极接入电源负极,则膜的另一面为自来水,插入导电极接入电源正极。金属钠离子沿电场方向透过离子膜到自来水中富集。两面电极对水的电离反应可以使得污水中90%以上的烧碱转移到自来水中,浓度可达0.4%以上,直接回用于调制三元液。污水脱碱后,pH值可以下降至8以下,这种污水相当于含聚含油污水,继续用电化学方法处理。经过碱回收的污水通过添加催化药剂后进入电化学处理装置,其PVC箱体内设置有贵金属电极板,即钌铱钛网电极板,利用电极在水中直流电场中的电催化特性、再加上电解产生羟基、臭氧等强氧化剂的综合作用,污水中PAM结构脱稳、破裂,乳化油也破乳上浮,然后污水被输送至气浮机,在气浮机中,PAM、污油、悬浮物经气浮反应后上浮被刮除,之后剩余污水输送至沉淀池进行混凝反应,产生的胶体在沉淀池中进行沉淀,然后其余污水经第一水池后继续输送至过滤装置进行过滤后,送至第二水池中,达到排污要求,污油及收集的PAM回送原油罐处理。
本发明提供的油田采用污水处理方法,通过脱碱处理、电化学处理、混凝沉淀和过滤工艺,使得PAM、原油与水进行快速分离,油水分离后进行过滤处理后,得到的清水中CODcr由原污水的1000mg/L左右降至80mg/L以下,PAM含量由800mg/L降至5mg/L,Oil≤10mg/L、SS≤10mg/L、SS颗粒径中值≤10μm。
本发明提供的油田采油污水处理方法,还具有以下优点:
1、工艺流程短,舍弃了常规处理技术里的生化处理工艺;
2、运行操作更简单,可以随时开启或中断运行,不受季节、气候变化影响,出水水质稳定;
3、可以通过调整加药量及电功耗来控制出水CODcr的大小,电化学处理器的额定功耗为2.5KW/h,根据处理污水量大小和污水含污程度可调节。
本发明提供的油田采油污水处理装置,舍弃常规的生化处理装置,设备占地空间大大减少,大约减少70%,且设备运行能耗低,成本降低。
本发明提供的油田采油污水处理装置,还具有以下优点:
1、增设溶气泵与气浮机连通,可以增加气体在气浮机中的吸收量,使其更好的与胶体结合,增加除污效果;
2、斜管沉淀池,更有助于混凝沉淀过程中胶体的沉淀,效果更好;
3、加压泵的设置,可以增加供水压力,控制两级过滤出水效率;
4、设置双滤料过滤器和动态膜过滤器,进行进一步除杂,双滤料过滤器进一步过滤悬浮颗粒、油滴,动态膜过滤器进一步过滤胶体、微米级的悬浮物,过滤更彻底。
附图说明
图1是本发明实施例1提供的一种油田采油污水处理方法的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
一种油田采油污水处理装置,如图1所示,包括脱碱装置2、电化学处理装置5、气浮机6、溶气泵7、斜管沉淀池15、第一水池14、加压泵13、双滤料过滤器12、动态膜过滤器11和第二水池10,所述脱碱装置2、电化学处理装置5、气浮机6、斜管沉淀池15、第一水池14、双滤料过滤器12、动态膜过滤器11和第二水池10均设有进料口和出料口,所述脱碱装置2的出料口与电化学处理装置5的进料口连通,所述电化学处理装置5的出料口与气浮机6的进料口连通,所述气浮机6的出料口与斜管沉淀池15的进料口连通,所述斜管沉淀池15的出料口与第一水池14的进料口连通,所述第一水池14的出料口与双滤料过滤器12的进料口连通,所述双滤料过滤器12的出料口与动态膜过滤器11的进料口连通,所述动态膜过滤器11的出料口与第二水池10的进料口连通;所述溶气泵7与气浮机6连通,所述加压泵13设置于第一水池14的出料口和双滤料过滤器12的进料口之间;该污水处理装置还包括两个储药箱,分别为第一储药箱3和第二储药箱4,所述电化学处理装置的进料口出设有两个加药孔,分别为第一加药孔8和第二加药孔9,所述第一储药箱3和第一加药孔8连通,所述第二储药箱4和第二加药孔9连通。
该污水处理装置,还可以应用于其他工业领域的污水处理。
实施例2
一种油田采油污水的处理方法,采用实施例1所提供的装置进行。具体步骤如下:
(1)脱碱处理:将含聚含油污水、三元含油污水输入脱碱装置,利用直流电源在三元含油污水中建立直流电场,金属钠离子在电场中沿电流定向移动,直流电场中设置阳离子膜,阳离子膜的左面为污水,右面为自来水,左面污水中插入导电极接入电源负极,右面的自来水中插入导电极接入电源负极,金属钠离子沿电场方向透过离子膜到自来水中富集。两面电极对水的电离反应可以使得污水中90%以上的烧碱转移到自来水中,使自来水中浓度可达0.4%以上,脱碱后的污水pH值可以下降至8以下;
(2)电化学处理:将脱碱处理后的污水中,加入催化药剂1和催化药剂2,所述催化药剂1为双氧水,每升污水用双氧水50mg,所述催化药剂为硫酸铝,每升污水用硫酸铝400mg;过碱回收的污水通过添加催化药剂后进入电化学处理装置,利用贵金属电极在水中直流电场中的电催化特性、再加上电解产生羟基、臭氧等强氧化剂的综合作用,污水中PAM结构脱稳、破裂,乳化油也破乳上浮;
(3)气浮机除杂:将电化学处理后的污水输送至气浮机,在气浮机中,PAM、污油、悬浮物经气浮反应后上浮被刮除;
(4)混凝沉淀:将气浮机除杂质后的污水继续输送至斜管沉淀池,在沉淀池中进行混凝沉淀,混凝沉淀过程中添加助凝剂,所述助凝剂为聚丙烯酰胺,用量为每升污水1g聚丙烯酰胺,混凝反应时间为40min,经混凝沉淀后,胶体等杂质沉淀于沉淀池底部,剩余污水输送至第一水池;
(5)过滤:将第一水池中的依次输送至油双滤料过滤器、动态膜过滤器进行过滤,所述双滤料过滤器进一步过滤悬浮颗粒、油滴,所述动态膜过滤器进一步过滤胶体、微米级的悬浮物,得清水;
(6)收集:将过滤后的清水输送至第二水池进行收集备用。
实施例3
一种油田采油污水的处理方法,采用实施例1所提供的装置进行。具体步骤如下:
(1)脱碱处理:将含聚含油污水、三元含油污水输入脱碱装置,利用直流电源在三元含油污水中建立直流电场,金属钠离子在电场中沿电流定向移动,直流电场中设置阳离子膜,阳离子膜的左面为污水,右面为自来水,左面污水中插入导电极接入电源负极,右面的自来水中插入导电极接入电源负极,金属钠离子沿电场方向透过离子膜到自来水中富集。两面电极对水的电离反应可以使得污水中90%以上的烧碱转移到自来水中,使自来水中浓度可达0.4%以上,脱碱后的污水pH值可以下降至8以下;
(2)电化学处理:将脱碱处理后的污水中,加入催化药剂1和催化药剂2,所述催化药剂1为双氧水,每升污水用双氧水55mg,所述催化药剂为硫酸铝,每升污水用硫酸铝350mg;过碱回收的污水通过添加催化药剂后进入电化学处理装置,利用贵金属电极在水中直流电场中的电催化特性、再加上电解产生羟基、臭氧等强氧化剂的综合作用,污水中PAM结构脱稳、破裂,乳化油也破乳上浮;
(3)气浮机除杂:将电化学处理后的污水输送至气浮机,在气浮机中,PAM、污油、悬浮物经气浮反应后上浮被刮除;
(4)混凝沉淀:将气浮机除杂质后的污水继续输送至斜管沉淀池,在沉淀池中进行混凝沉淀,混凝沉淀过程中添加助凝剂,所述助凝剂为聚丙烯酰胺,用量为每升污水0.8g聚丙烯酰胺,混凝反应时间为50min,经混凝沉淀后,胶体等杂质沉淀于沉淀池底部,剩余污水输送至第一水池;
(5)过滤:将第一水池中的依次输送至油双滤料过滤器、动态膜过滤器进行过滤,所述双滤料过滤器进一步过滤悬浮颗粒、油滴,所述动态膜过滤器进一步过滤胶体、微米级的悬浮物,得清水;
(6)收集:将过滤后的清水输送至第二水池进行收集备用。
实施例4
一种油田采油污水的处理方法,采用实施例1所提供的装置进行。具体步骤如下:
(1)脱碱处理:将含聚含油污水、三元含油污水输入脱碱装置,利用直流电源在三元含油污水中建立直流电场,金属钠离子在电场中沿电流定向移动,直流电场中设置阳离子膜,阳离子膜的左面为污水,右面为自来水,左面污水中插入导电极接入电源负极,右面的自来水中插入导电极接入电源负极,金属钠离子沿电场方向透过离子膜到自来水中富集。两面电极对水的电离反应可以使得污水中90%以上的烧碱转移到自来水中,使自来水中浓度可达0.4%以上,脱碱后的污水pH值可以下降至8以下;
(2)电化学处理:将脱碱处理后的污水中,加入催化药剂1和催化药剂2,所述催化药剂1为双氧水,每升污水用双氧水45mg,所述催化药剂为硫酸铝,每升污水用硫酸铝450mg;过碱回收的污水通过添加催化药剂后进入电化学处理装置,利用贵金属电极在水中直流电场中的电催化特性、再加上电解产生羟基、臭氧等强氧化剂的综合作用,污水中PAM结构脱稳、破裂,乳化油也破乳上浮;
(3)气浮机除杂:将电化学处理后的污水输送至气浮机,在气浮机中,PAM、污油、悬浮物经气浮反应后上浮被刮除;
(4)混凝沉淀:将气浮机除杂质后的污水继续输送至斜管沉淀池,在沉淀池中进行混凝沉淀,混凝沉淀过程中添加助凝剂,所述助凝剂为聚丙烯酰胺,用量为每升污水1.2g聚丙烯酰胺,混凝反应时间为40min,经混凝沉淀后,胶体等杂质沉淀于沉淀池底部,剩余污水输送至第一水池;
(5)过滤:将第一水池中的依次输送至油双滤料过滤器、动态膜过滤器进行过滤,所述双滤料过滤器进一步过滤悬浮颗粒、油滴,所述动态膜过滤器进一步过滤胶体、微米级的悬浮物,得清水;
(6)收集:将过滤后的清水输送至第二水池进行收集备用。
本发明提供的污水处理方法,将聚丙烯酰胺助凝剂替换为其他助凝剂,如通过调节污水pH值来改善混凝条件的生石灰、Ca(OH)2、CO2、Cl2等,或者加大矾花力度、密度和结实性的助凝剂SiO2、活性炭、黏土等,即可相应的应用于其他工业领域污水处理。

Claims (9)

1.一种油田采油污水的处理方法,其特征在于,依次包括脱碱处理、电化学处理、气浮机除杂、混凝沉淀、过滤;所述脱碱处理利用脱碱装置中直流电源在污水中建立直流电场,污水中的金属钠离子在电场中沿电流定向移动,同时直流电场中设置阳离子膜,所述阳离子膜的其中一面为污水,插入导电极接入电源负极,另一面为自来水,插入导电极接入电源正极,金属钠离子沿电场方向透过阳离子膜到自来水中富集;所述电化学处理为:在脱碱处理后的污水中加入催化药剂后输送至电化学处理装置,进行处理;所述过滤采用两级过滤,所述两级过滤采用双滤料过滤器、动态膜过滤器两级过滤;
所述催化药剂为每1升污水用双氧水45-55mg,硫酸铝350-450mg。
2.根据权利要求1所述的油田采油污水的处理方法,其特征在于,所述混凝沉淀过程中,添加助凝剂,所述助凝剂为聚丙烯酰胺,用量为每一升污水使用0.8-1.2g的助凝剂,混凝时间为30-50min。
3.根据权利要求1所述的油田采油污水的处理方法,其特征在于,所述脱碱处理后污水pH值下降至pH≤8。
4.一种如权利要求1所述的油田采油污水处理方法所采用的油田采油污水处理装置,其特征在于,包括脱碱装置、电化学处理装置、气浮机、沉淀池、过滤装置,所述脱碱装置、电化学处理装置、气浮机、沉淀池、过滤装置均设有进料口和出料口,所述脱碱装置、电化学处理装置、气浮机、沉淀池和过滤装置依次连通;所述电化学处理装置的进料口处还设有第一加药孔和第二加药孔。
5.根据权利要求4所述的油田采油污水处理装置,其特征在于,还包括两个储药箱,分别为第一储药箱和第二储药箱,所述第一储药箱和第一加药孔连通,所述第二储药箱和第二加药孔连通。
6.根据权利要求4所述的油田采油污水处理装置,其特征在于,还包括第一水池和第二水池,第一水池和第二水池均设有进料口和出料口,所述脱碱装置的出料口与电化学处理装置的进料口连通,所述电化学处理装置的出料口与气浮机的进料口连通,所述气浮机的出料口与沉淀池的进料口连通,所述沉淀池的出料口与第一水池的进料口连通,所述第一水池的出料口与过滤装置的进料口连通,所述过滤装置的出料口与第二水池的进料口连通;
该污水处理装置还包括溶气泵,所述溶气泵与气浮机连通。
7.根据权利要求4所述的油田采油污水处理装置,其特征在于,所述第一水池的出料口和过滤器的进料口之间设有加压泵。
8.根据权利要求4所述的油田采油污水处理装置,其特征在于,所述过滤装置包括通过输送装置连接在一起的第一过滤器和第二过滤器,所述第一过滤器为双滤料过滤器,第二过滤器为动态膜过滤器。
9.根据权利要求4所述的油田采油污水处理装置,其特征在于,所述沉淀池为斜管沉淀池。
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