CN108164095A - 一种处理稠油污水的工艺和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种处理稠油污水的工艺和装置，其主要包括电化学高级催化氧化单元、混凝沉淀单元、生物强化处理单元和大孔树脂吸附有机物深度净化单元的处理阶段和装置，其中电化学阶段包括电絮凝单元、电催化氧化单元、电气浮单元；生物强化处理单元包括缺氧区、好养区和膜区；大孔树脂吸附有机物深度净化单元包括盛装石英砂和无烟煤双滤料过滤介质的过滤柱，和盛装SD300树脂的吸附柱或吸附塔，利用上述装置处理的稠油污水具有效果好、环境效益高等特点。

Description

一种处理稠油污水的工艺和装置
技术领域
本发明涉及一种污水处理方法和装置，具体涉及一种油田稠油污水的处理方法和装置。
背景技术
稠油与其他原油的主要区别在于它的粘度和密度。稠油含轻质馏分少，胶质与沥青含量高。由于稠油的粘度大、流动性差，需要对油层注入高温蒸汽，增强稠油的流动性。稠油除粘度高外，密度也高。稀油即低密度原油的密度在880kg/m3以下，通常约为840kg/m3，而稠油平均密度为900kg/m3，一些特超稠油的密度为990kg/m3以上，稠油污水的油水密度差小，其原油的微粒有时可长期悬浮在水中。
通过地面抽油设备采出的油水混合物称为采出液，经过油水分离得到的废水就是稠油污水。稠油污水具有更多杂质，除自身的胶质沥青质外尚携带较多的泥砂；在开发过程中往往加入降粘剂等，使稠油污水的成分更加复杂；污水乳化严重，稠油污水中的胶质和沥青质具有天然乳化性质，易形成以微小的油粒为中心的水包油乳状液，给稠油污水的破乳增加困难；稠油污水具有较大的粘滞性，特别是在水温低时更为显著，稠油污水的水温度高，稀油的输送温度只要在50℃左右即可，但在开发过程中为了降低原油粘度往往要将温度提高到70～80℃；稠油污水的生化性较差，传统的稠油污水处理工艺中，对石油类有较好的去除效果，能达到国家规定的外排标准，但对有机物的降低程度不明显。
为此，为了达到日益严格的环保要求，必须发明新的处理稠油污水的工艺。
发明内容
本发明主要是针对传统稠油污水像“隔油-过滤”和“隔油-浮选(或旋流除油)-过滤”处理工艺，对石油类有较好的去除效果，能达到国家规定的外排标准，但对有机物的降低程度不明显而设计。具体涉及一种处理稠油污水的工艺，其特征在于，包括步骤如下：
1)将稠油污水通入电化学高级催化氧化装置，废水停留时间为30-60min，优选为40min；
2)将步骤1)电化学高级催化氧化出水引入混凝沉淀池，并投加无机絮凝剂聚合硫酸铁，利用电中和、架桥的作用，降解污染物；
3)将步骤2)出水引入生物强化处理单元，该处理单元主要包括缺氧区、好氧区和膜区，好氧区填料为悬浮生物填料，膜区使用平板膜，处理水量为80-150L/d，优选为120L/d，停留时间为8-15h，优选为12h，；
4)将步骤3)生物强化处理单元出水先引入盛装石英砂和无烟煤双滤料过滤介质的过滤柱，而后经过盛装SD300树脂的吸附柱或吸附塔进行处理，流速为4-6BV/h，优选为5BV/h，得到可外排或资源化利用的水。
优选的，步骤1)的电化学高级催化氧化装置采用五组电极方式，单组电极板板距离为1cm，第一组电极阳极采用铁网状电极，阴极采用纯钛电极；中间两组电极的阳极采用镀钛二氧化铅电极，阴极采用纯钛电极；最后两组阳、阴极均采用石墨电极；每组极板均单独使用一台直流电源分别控制；第一组电极主要作为电絮凝单元，中间两组电极作为电催化氧化单元，最后两组电极作为电气浮单元，第五组电极后还包括沉降池；第一、三、五组电解槽分别采用三角溢流堰。
更优选的，步骤1)各组电极阳极、阴极均为6cm×12cm；电解池的总容积为10L，第一至第三组电解池的容积为1.5L(12cm×5.5cm×23cm)，第四、五组电解池容积为1.4L(12cm×6cm×20cm)，后续的沉降池约2.7L，第一、三、五组电解槽采用的三角溢流堰高度均为1cm。
优选的，步骤2)中聚合硫酸铁的投加量为200mg/L，反应pH控制在6～8。
优选的，步骤3)的生物强化处理单元反应池通过隔板分为缺氧池、好氧池和膜区，好氧池又分为前、后两个池，容积比为1:1。
更优选的，步骤3)的缺氧区长宽高为1.2dm×2.3dm×4.3dm，好氧区长宽高均为1.8dm×2.3dm×3.9dm，好氧区池底设有穿孔曝气管，膜区长宽高为1.0dm×2.3dm×4.3dm，平板膜的抽停比为8:2，即抽8min，停2min。
优选的，步骤4)双滤料过滤介质的石英砂高10cm，无烟煤高45cm，SD300树脂的体积为3L，过滤柱与吸附柱或吸附塔的直径×高度为100mm×1000mm。
更具体的，本发明涉及一种处理稠油污水的工艺，其特征在于，包括步骤如下：
1)将稠油污水通入电化学高级催化氧化装置，废水停留时间为30-60min，优选40min，采用五组电极方式，单组电极板板距离为1cm，第一组电极阳极采用铁网状电极(6cm×12cm)，阴极采用纯钛电极(6cm×12cm)，中间两组电极的阳极采用镀钛二氧化铅电极(6cm×12cm)，阴极采用纯钛电极(6cm×12cm)，最后两组阳、阴极均采用石墨电极(6cm×12cm)，每组极板均单独使用一台直流电源分别控制，第一组电极主要作为电絮凝单元，中间两组电极作为电催化氧化单元，最后两组电极作为电气浮单元，电解池的总容积为10L，第一至第三组电解池的容积为1.5L(12cm×5.5cm×23cm)，第四、五组电解池容积为1.4L(12cm×6cm×20cm)，后续的沉降池约2.7L，第一、三、五组电解槽分别采用三角溢流堰，溢流堰高度为1cm；
2)将步骤1)电化学高级催化氧化出水引入混凝沉淀池，并投加无机絮凝剂聚合硫酸铁，利用电中和、架桥的作用，降解污染物，聚合硫酸铁的投加量为200mg/L，反应pH控制在6～8；
3)将步骤2)出水引入生物强化处理单元，该处理单元主要包括缺氧区、好氧区和膜区，好氧区填料为悬浮生物填料，膜区使用平板膜，好氧池又分为前、后两个池，容积比是1：1；处理水量为80-150L/d，优选为120L/d，停留时间为8-15h，优选为12h，其中缺氧区长宽高为1.2dm×2.3dm×4.3dm，好氧区长宽高均为1.8dm×2.3dm×3.9dm，好氧区池底设有穿孔曝气管，膜区的宽度为长宽高为1.0dm×2.3dm×4.3dm，平板膜的抽停比为8:2，即抽8min，停2min；
4)将步骤3)生物强化处理单元出水先引入盛装石英砂和无烟煤双滤料过滤介质的过滤柱，而后经过盛装SD300树脂的吸附柱或吸附塔进行处理，石英砂高10cm，无烟煤高45cm，SD300树脂的体积为3L，过滤柱与吸附柱或吸附塔的直径×高度为100mm×1000mm，流速为4-6BV/h，优选为5BV/h，得到可外排或资源化利用的水。
本发明还涉及一种用于稠油污水深度处理的装置，其特征在于该处理装置包括电化学高级催化氧化单元、混凝沉淀单元、生物强化处理单元和大孔树脂吸附有机物深度净化单元；其中，电化学高级催化氧化单元包括五组电极方式，单组电极板板距离为1cm，第一组电极阳极采用铁网状电极(6cm×12cm)，阴极采用纯钛电极(6cm×12cm)，中间两组电极的阳极采用镀钛二氧化铅电极(6cm×12cm)，阴极采用纯钛电极(6cm×12cm)，最后两组阳、阴极均采用石墨电极(6cm×12cm)，每组极板均单独使用一台直流电源分别控制，第一组电极主要作为电絮凝单元，中间两组电极作为电催化氧化单元，最后两组电极作为电气浮单元，电解池的总容积为10L，第一至第三组电解池的容积为1.5L(12cm×5.5cm×23cm)，第四、五组电解池容积为1.4L(12cm×6cm×20cm)，后续的沉降池约2.7L；第一、三、五组电解槽分别采用三角溢流堰，溢流堰高度为1cm；生物强化处理单元包括缺氧区、好养区和膜区，好氧区填料为悬浮生物填料，膜区使用平板膜，好氧池又分为前、后两个池，容积比是1：1，其中缺氧区长宽高为1.2dm×2.3dm×4.3dm，好氧区长宽高均为1.8dm×2.3dm×3.9dm，好氧区池底设有穿孔曝气管，膜区的宽度为长宽高为1.0dm×2.3dm×4.3dm；大孔树脂吸附有机物深度净化单元包括盛装石英砂和无烟煤双滤料过滤介质的过滤柱，和盛装SD300树脂的吸附柱或吸附塔，石英砂高10cm，无烟煤高45cm，SD300树脂的体积为3L，过滤柱与吸附柱或吸附塔的直径×高度为100mm×1000mm。
优选的，本发明涉及的一种用于稠油污水深度处理的装置，结构如图1所示，其特征在于该处理装置包括电化学高级催化氧化单元、混凝沉淀单元、生物强化处理单元和大孔树脂吸附有机物深度净化单元，其中，电化学高级催化氧化单元结构如图2所示；生物强化处理单元结构如图3所示；大孔树脂吸附有机物深度净化单元结构如图4所示。
本发明所具有的有益效果是：
1)采用电絮凝、电催化氧化和电气浮三级电化学处理组合工艺，能利用阳极的高电位及催化活性来直接降解水中的污染物，也能利用产生羟基自由基等强氧化剂降解水中有毒污染物，同时能去除稠油污水中的含油量，实现油水分离；
2)采用缺氧池、好氧池和膜区组合工艺，既能进一步去除稠油污水中的污染物，也能够去除病毒和细菌，避免了消毒工序；
3)本发明采用的用于稠油污水深度处理的装置自动化程度高，出水效果好。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1为稠油污水深度处理的装置；
图2为电化学高级催化氧化装置；
图3为生物强化处理装置；
图4为大孔树脂吸附有机物深度净化装置。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明。
实施例：
选取某油田稠油污水处理站出水，该污水处理站出水COD平均值为430mg/L，含油量平均值为300-400mg/L。一种处理稠油污水的工艺，包括步骤如下：
1)将所取稠油污水通入电化学高级催化氧化装置，废水停留时间为40min，采用五组电极方式，单组电极板板距离为1cm，第一组电极阳极采用铁网状电极(6cm×12cm)，阴极采用纯钛电极(6cm×12cm)，中间两组电极的阳极采用镀钛二氧化铅电极(6cm×12cm)，阴极采用纯钛电极(6cm×12cm)，最后两组阳、阴极均采用石墨电极(6cm×12cm)，每组极板均单独使用一台直流电源分别控制，第一组电极主要作为电絮凝单元，中间两组电极作为电催化氧化单元，最后两组电极作为电气浮单元，电解池的总容积为10L，第一至第三组电解池的容积为1.5L(12cm×5.5cm×23cm)，第四、五组电解池容积为1.4L(12cm×6cm×20cm)，后续的沉降池约2.7L，第一、三、五组电解槽分别采用三角溢流堰，溢流堰高度为1cm；
2)将步骤1)电化学高级催化氧化出水引入混凝沉淀池，并投加无机絮凝剂聚合硫酸铁，利用电中和、架桥的作用，进一步降解稠油污水中的污染物，聚合硫酸铁的投加量为200mg/L，反应pH控制在6～8；
3)将步骤2)出水引入生物强化处理单元反应池，该处理单元主要包括缺氧区、好养区(MBBR区)和膜区(MBR区)，好氧区填料为悬浮生物填料，MBR区使用平板膜，好氧池又分为前、后两个池，容积比是1：1，处理水量为120L/d，停留时间为12h，其中缺氧区长宽高为1.2dm×2.3dm×4.3dm，好氧区长宽高均为1.8dm×2.3dm×3.9dm，好氧区池底设有穿孔曝气管，膜区的宽度为长宽高为1.0dm×2.3dm×4.3dm，平板膜的抽停比为8:2，即抽8min，停2min；
4)将步骤3)生物强化处理单元出水先引入双滤料过滤介质(过滤介质为10cm高石英砂和45cm高无烟煤)的过滤柱，以截留生物强化处理单元出水中的悬浮物，而后经过盛装3L的SD300树脂的吸附柱(树脂柱与过滤柱直径(D)×高度(L)为100×1000mm)进行处理，流速为5BV/h。
经过该系统处理出水得到可外排或资源化利用的水，水质为：COD平均值为20mg/L,含油量平均值为4mg/L。优于行业标准及该油田所在地地方标准。
以上仅以举例方式来详细阐明本发明的用于处理稠油污水的工艺方法，这些个例仅供说明本发明原理及其实施方式之用，而非对本发明的限制，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域技术人员还可以做出各种改进。因此，所有等同的技术方案均应属于本发明的范畴并为本发明的各项权利要求所限定。

Claims (10)

1.一种处理稠油污水的工艺，其特征在于，包括步骤如下：
1)将稠油污水通入电化学高级催化氧化装置，废水停留时间为30-60min；
2)将步骤1)电化学高级催化氧化出水引入混凝沉淀池，并投加无机絮凝剂聚合硫酸铁，利用电中和、架桥的作用，降解污染物；
3)将步骤2)出水引入生物强化处理单元，该处理单元主要包括缺氧区、好氧区和膜区，好氧区填料为悬浮生物填料，膜区使用平板膜，处理水量为80-150L/d，优选为120L/d，停留时间为8-15h，优选为12h；
4)将步骤3)生物强化处理单元出水先引入盛装石英砂和无烟煤双滤料过滤介质的过滤柱，而后经过盛装SD300树脂的吸附柱或吸附塔进行处理，流速为4-6BV/h，得到可外排或资源化利用的水。
2.如权利要求1所述的工艺，其特征在于：步骤1)废水停留时间为40min。
3.如权利要求1所述的工艺，其特征在于：步骤1)的电化学高级催化氧化装置采用五组电极方式，单组电极板板距离为1cm，第一组电极阳极采用铁网状电极，阴极采用纯钛电极；中间两组电极的阳极采用镀钛二氧化铅电极，阴极采用纯钛电极；最后两组阳、阴极均采用石墨电极；每组极板均单独使用一台直流电源分别控制；第一组电极主要作为电絮凝单元，中间两组电极作为电催化氧化单元，最后两组电极作为电气浮单元，第五组电极后还包括沉降池；第一、三、五组电解槽分别采用三角溢流堰。
4.如权利要求3所述的工艺，其特征在于：步骤1)各组电极阳极、阴极均为6cm×12cm；电解池的总容积为10L，第一至第三组电解池的容积为1.5L(12cm×5.5cm×23cm)，第四、五组电解池容积为1.4L(12cm×6cm×20cm)，后续的沉降池约2.7L，第一、三、五组电解槽采用的三角溢流堰高度均为1cm。
5.如权利要求1所述的工艺，其特征在于：步骤2)中聚合硫酸铁的投加量为200mg/L，反应pH控制在6～8。
6.如权利要求1所述的工艺，其特征在于：步骤3)的生物强化处理单元反应池通过隔板分为缺氧池、好氧池和膜区，好氧池又分为前、后两个池，容积比为1:1。
7.如权利要求6所述的工艺，其特征在于：步骤3)的缺氧区长宽高为1.2dm×2.3dm×4.3dm，好氧区长宽高均为1.8dm×2.3dm×3.9dm，好氧区池底设有穿孔曝气管，膜区长宽高为1.0dm×2.3dm×4.3dm，平板膜的抽停比为8:2，即抽8min，停2min。
8.如权利要求1所述的工艺，其特征在于：步骤4)流速为5BV/h。
9.如权利要求1所述的工艺，其特征在于：步骤4)双滤料过滤介质的石英砂高10cm，无烟煤高45cm，SD300树脂的体积为3L，过滤柱与吸附柱或吸附塔的直径×高度为100mm×1000mm。
10.一种用于稠油污水深度处理的装置，其特征在于该处理装置包括电化学高级催化氧化单元、混凝沉淀单元、生物强化处理单元和大孔树脂吸附有机物深度净化单元；其中，电化学高级催化氧化单元包括五组电极方式，单组电极板板距离为1cm，第一组电极阳极采用铁网状电极(6cm×12cm)，阴极采用纯钛电极(6cm×12cm)，中间两组电极的阳极采用镀钛二氧化铅电极(6cm×12cm)，阴极采用纯钛电极(6cm×12cm)，最后两组阳、阴极均采用石墨电极(6cm×12cm)，每组极板均单独使用一台直流电源分别控制，第一组电极主要作为电絮凝单元，中间两组电极作为电催化氧化单元，最后两组电极作为电气浮单元，电解池的总容积为10L，第一至第三组电解池的容积为1.5L(12cm×5.5cm×23cm)，第四、五组电解池容积为1.4L(12cm×6cm×20cm)，后续的沉降池约2.7L；第一、三、五组电解槽分别采用三角溢流堰，溢流堰高度为1cm；生物强化处理单元包括缺氧区、好养区和膜区，好氧区填料为悬浮生物填料，膜区使用平板膜，好氧池又分为前、后两个池，容积比是1：1，其中缺氧区长宽高为1.2dm×2.3dm×4.3dm，好氧区长宽高均为1.8dm×2.3dm×3.9dm，好氧区池底设有穿孔曝气管，膜区的宽度为长宽高为1.0dm×2.3dm×4.3dm；大孔树脂吸附有机物深度净化单元包括盛装石英砂和无烟煤双滤料过滤介质的过滤柱，和盛装SD300树脂的吸附柱或吸附塔，石英砂高10cm，无烟煤高45cm，SD300树脂的体积为3L，过滤柱与吸附柱或吸附塔的直径×高度为100mm×1000mm。
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