CN106335973A - 一种阶梯低压电化学辅助破乳处理含聚废水工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种阶梯低压电化学辅助破乳处理含聚废水工艺方法，该工艺方法采用周期性切换的阶梯低压电化学反应器A、B进行处理，反应器内部设置有上中下三层电极板，其中底层间距最大，中间层次之，上层间距最小；反应器底部设置进水口和进气口，顶部设施出水口和出气口，并和独立的直流电源连接。当含聚废水加热至70‑90℃后首先进入反应器A通电电解，同时关闭惰性气体吹扫阀门，反应器B不通电，同时开启惰性气体吹扫阀门，运行到切换周期后，两组反应器的运行状态切换，即反应器A不通电，同时开启惰性气体吹扫，反应器B通电电解，同时关闭惰性气体吹扫；切换周期为30‑600s，并按照以上逻辑依次循环切换；处理后含聚废水进入下一单元。

Description

一种阶梯低压电化学辅助破乳处理含聚废水工艺方法

技术领域

本发明为一种阶梯低压电化学辅助破乳处理含聚废水工艺方法，适用于处理聚驱采油产生的含聚废水破乳处理，属于环境工程专业领域。

背景技术

目前，石油的三采都是用含聚水驱油的方法，产生的含聚废水量极大，假如大量含聚废水直接外排会造成严重的环境污染问题，而随着我国排污收费制度的严格实行，大量含聚废水的外排仅排污费一项就会给采油厂带来沉重的经济负担。但是由于含聚废水具有粘度大等特点，处理起来极为困难，一直是困扰采油业的一个难题。针对含聚废水的现状，目前采用的处理技术主要有气浮、吸附等物理法和化学药剂法单独或者组合应用，其中物理法仅能去除部分聚合物，化学药剂法由于添加量过大而导致处理成本较高，导致化学药剂添加量大的原因是因为含聚废水中以聚丙烯酰胺为主的有机物和水构成了稳定的乳化体系，若要有效的处理该废水，首先需要使用药剂打破这种乳化状态，否则，药剂用量大的同时，处理效果还不明显，处理后油含量往往＞1500mg/L。假如使用一种高效物理破乳法替代药剂破乳，将会大大减轻后续处理负担，并最终实现提升处理效率，降低成本的目的。

作为一种高效的物理破乳方法，常规高电场电化学破乳其机理在于施加高强电场于乳状液，由于电场对带电荷物质的作用，使带电荷物质发生变形、产生静电力，油滴变形可削弱乳状液界面膜的机械强度，压缩乳状液的双电层体系，静电力可使油滴的运动速率增大，动能相应增大，促进油滴互相碰撞发生聚并成更大的油滴，最终因两相密度差而使水相发生沉降分离出来。传统高强静电场破乳法施加电场较高，基本不低于100v/cm，依靠正负电极间产生的静电场破坏含聚废水的乳化体系，但该工艺能耗较高。应用低电场电化学破乳技术时，极板直接插入含聚废水中，极易受到原油、聚合物等有机物的覆盖污染，使其发生极间断路情况，处理效果下降，能耗上升。并且由于电化学处理含聚废水时破乳作用的进行，含聚废水会逐渐发生油水分层现象，传统低电压电化学破乳装置极板间电场会由下到上越来越弱，导致电极板上电流分布不均匀，既不利用破乳作用，又不利于极板寿命。因此如何解决低电压电化学破乳技术中的极板污染和电场分布不均的问题，成为该技术能否顺利推广应用的瓶颈问题。

发明内容

本发明的目的是开发一种阶梯低压电化学辅助破乳处理含聚废水工艺方法，用以解决传统低电压电化学破乳装置处理含聚废水存在的极板污染和电场分布不均的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种阶梯低压电化学辅助破乳处理含聚废水的工艺方法，该工艺方法采用周期性切换的阶梯低压电化学反应器A和阶梯低压电化学反应器B进行处理，其中切换周期为30-600S；

当含聚废水加热至70-90℃后首先进入阶梯低压电化学反应器A，在阶梯低压电化学反应器A通电电解时，关闭惰性气体吹扫阀门，此时阶梯低压电化学反应器B不通电，但开启惰性气体吹扫阀门，运行时间达到切换周期后，两组阶梯低压电化学反应器的运行状态切换，使阶梯低压电化学反应器A不通电，但开启惰性气体吹扫，阶梯低压电化学反应器B关闭惰性气体吹扫，同时通电电解；处理后含聚废水进入下一单元，并依次循环切换；

其中所述的阶梯低压电化学反应器内部极板区分为上中下三层，每层的极间距会根据其所处区域的不同而不同，其中底层间距最大，中间层次之，上层间距最小；阶梯低压电化学反应器底部设置进水口和进气口，顶部设施出水口和出气口，并和独立的直流电源连接。

在本发明上述工艺方法中，其中所述的阶梯低压电化学反应器外壳材质优选为PPR或PVDF。

在本发明上述工艺方法中，阶梯低压电化学反应器内部设置的上中下三层电极板，电场存在于上中下三层不同极间距的电极板区，优选上层极间距为4-10mm，中层极间距为15-25mm，底层极间距为30-50mm，保证电极上电流密度为100-1000A/m²，槽电压为2-36V。

在本发明上述工艺方法中，所述的阶梯低压电化学反应器底部进水口和进气口分别装有一个电动阀，顶部出水口和出气口分别装有一个止回阀，当直流电源工作时，相应反应器的进水电动阀打开，进气电动阀关闭；直流电源停止工作时，相应反应器的进水电动阀关闭，进气电动阀打开。

在本发明上述工艺方法中，所述的阶梯低压电化学反应器内部极板为贵金属氧化物涂层极板，贵金属物质采用铂、钌、铱、铷和锆氧化物中的一种或多种物质构成。

本发明阶梯低压电化学辅助破乳技术和传统高强静电场技术有根本不同，传统高强静电场破乳法施加电场较高，基本不低于100v/cm，主要是依靠正负电极间产生的静电场破坏含聚废水的乳化体系，而并不直接向水体中输送电荷，而本方法工艺所采用的阶梯低压电化学辅助破乳方法，是通过DSA极板电催化产生大量的次氯酸根、羟基自由基等具有强氧化性的氧化剂，通过氧化还原作用破坏维持乳状液体系稳定的聚合物等有机物，进而促进原有乳化体系的失稳进程，其所用电压基本不高于10v/cm，并且由于含聚废水乳化体系失稳后，原水中不同组分会由于密度差产生分层现象，分层后的废水存在电导率差。本发明工艺方法将电化学破乳反应器内部极板区分为上中下三层，每层的极间距会根据其所处区域的不同而不同，基本为底层间距最大，中间层次之，上层间距最小的排布，从而保持不同组分所受电压的一致性，使得本发明电极板排布方式能够达到更优针对性的电化学辅助破乳效果，在达到预期的破乳效果前提下，尽可能的节约电耗。此外，本发明工艺方法采用周期性运行阶梯低压电化学反应器配合周期性惰性气体吹扫的方法，从而预防了极板的污染，延长了极板的使用时间，可以保证系统持续运行；并且将含聚废水出水油含量去除率增加50％。

附图说明

图1是本发明一种阶梯低压电化学辅助破乳处理含聚废水工艺方法的工艺流程示意图。

图中：

1为气体止回阀A 4为导线

2为液体止回阀A 5为气体储气瓶

3为直流电源A 6为阶梯低压电化学反应器A

7为进水电动阀A 13为原水罐

8为进气电动阀A 14为阶梯低压电化学反应器B

9为进气电动阀B 15为直流电源B

10为进水电动阀B 16为液体止回阀B

11为进水泵 17为气体止回阀B

12为加热装置

具体实施方式

下面结合附图及具体应用实施例对本发明作进一步描述，具体实施例不对本发明的技术方案构成限定。

所述的一种采用阶梯低压电化学辅助破乳处理含聚废水工艺方法中，含聚废水首先会进入原水罐13中，通过加热装置12将含聚废水加热至80℃，然后通过进水泵11打入核心设备阶梯低压电化学反应器A 6和阶梯低压电化学反应器B 14中，阶梯低压电化学反应器A 6由直流电源A 3提供直流电，阶梯低压电化学反应器B 14由直流电源B 15提供直流电，直流电源通过导线4和反应器相连接，两组反应器按照以下逻辑工作：当直流电源A 3开启时，进水电动阀A 7打开，进气电动阀A 8关闭，直流电源B 15关闭，进水电动阀B 10关闭，进气电动阀B 9开启，惰性气体会从气体储气瓶5中进入阶梯低压电化学反应器B 14中，从顶部出气口经过气体止回阀B 17排放，经过处理后的含聚废水通过出水口经过液体止回阀A 2流出，进入下一单元；经过30-600s(本实施例一、二采用60s)后直流电源A 3关闭，进水电动阀A 7关闭，进气电动阀A 8打开，直流电源B 15打开，进水电动阀B 10打开，进气电动阀B 9关闭，惰性气体会从气体储气瓶5中进入阶梯低压电化学反应器A 6中，从顶部出气口经过气体止回阀A 1排放，经过处理后的含聚废水通过出水口经过液体止回阀B 16流出，进入下一单元。

具体实例一：

辽宁省某原油处理终端由于所炼制的原油为聚驱采油技术开发，导致生产废水中含有大量聚合物，造成原水乳化严重，单纯添加药剂处理后出水油含量≥3000mg/L，无法有效油水分离处理。采用本发明阶梯低压电化学辅助破乳处理含聚废水工艺方对该终端含聚废水进行了工程应用研究，结果显示吨水电耗5kwh/t出水油含量≤1500mg/L，出水再添加药剂处理后出水能够满足后续处理水质要求。

具体实例二：

渤海海域某海上钻采平台采油废水中含有大量的以聚丙烯酰胺为主的大分子聚合物，水的黏度大，油含量高，乳化严重，并且无法采用药剂破乳，由于含聚废水的无法有效处理严重限制该平台的原油产量。采用本发明阶梯低压电化学辅助破乳处理含聚废水工艺方对该钻采平台含聚废水进行了工程应用研究，结果显示吨水电耗10kwh/t出水油含量≤1000mg/L，后续添加药剂处理后出水油含量≤100mg/L，处理效果显著。

Claims (5)

1.一种阶梯低压电化学辅助破乳处理含聚废水的工艺方法，其特征在于，所述的工艺方法采用周期性切换的阶梯低压电化学反应器A和阶梯低压电化学反应器B进行处理，其中切换周期为30-600S；

当含聚废水加热至70-90℃后进入阶梯低压电化学反应器A，在阶梯低压电化学反应器A通电电解时，关闭惰性气体吹扫阀门，此时阶梯低压电化学反应器B不通电，但开启惰性气体吹扫阀门，运行时间达到切换周期后，两组阶梯低压电化学反应器的运行状态切换，使阶梯低压电化学反应器A不通电，但开启惰性气体吹扫，阶梯低压电化学反应器B关闭惰性气体吹扫，同时通电电解；处理后含聚废水进入下一单元，并依次循环切换；

其中所述的阶梯低压电化学反应器内部设置有上中下三层电极板，每层电极板的极板间距会根据其所处区域的不同而不同，其中底层间距最大，中间层次之，上层间距最小；阶梯低压电化学反应器底部设置进水口和进气口，顶部设施出水口和出气口，并和独立的直流电源连接。

2.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于，所述的阶梯低压电化学反应器外壳材质为PPR或PVDF。

3.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于所述的阶梯低压电化学反应器内部设置的上中下三层极板，其中上层极间距为4-10mm，中层极间距为15-25mm，底层极间距为30-50mm，保证电极上电流密度为100-1000A/m²，槽电压为2-36V。

4.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于所述的阶梯低压电化学反应器底部进水口和进气口分别装有一个电动阀，顶部出水口和出气口分别装有一个止回阀，当直流电源工作时，相应反应器的进水电动阀打开，进气电动阀关闭；直流电源停止工作时，相应反应器的进水电动阀关闭，进气电动阀打开。

5.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于所述的阶梯低压电化学反应器内部极板为贵金属氧化物涂层极板，贵金属物质采用铂、钌、铱、铷和锆氧化物中的一种或多种物质构成。