CN110776166A - 油田采油污水深度处理方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种油田采油污水深度处理方法及其装置，属于油田采油污水处理技术领域。本发明所述的深度处理方法，对油田采油污水经三相分离器处理后的废水进行深度处理，具体的，先采用电化学反应器对污水中溶解性石油类物质进行氧化降解，同时对水中乳化油进行电化学破乳脱稳，然后电化学出水进入固液分离器进行分离，上清液进入特种膜进行精密过滤，固液分离器底部脱稳油泥和悬浮物排出进入三相分离器油泥管路；精密过滤浓缩液回流至电化学反应器循环氧化破乳。本发明设计科学合理，处理后的出水达到了“双10”标准；另外，本发明还提供了一种简单易行的油田采油污水深度处理装置。

Description

油田采油污水深度处理方法及其装置
技术领域
本发明涉及一种油田采油污水深度处理方法及其装置，属于油田采油污水处理技术领域。
背景技术
在油田开发进入中、后期以后，油层压力下降很大，注水采油是用来维持油层压力的重要手段。采出原油经脱水处理后，水中一般含有一定量的油、硫化物、有机酚、氰、细菌、固体颗粒以及所投加的破乳剂、絮凝剂和杀菌剂等化学药剂。大量的采出水外排既造成了环境污染，又浪费了宝贵的水资源。因此，采油污水经处理后回注成为减少环境污染，保障油田可持续开发，提高油田经济效益的一个重要途径。
污水中的悬浮物和油是采油污水回注中导致注水井和油层堵塞的两个重要因素，所以采油污水回注要求中对这两个指标的要求越来越严格，有些地区目前对油田回注水提出“双10”标准(即石油类物质含量小于10mg/L，悬浮物含量小于10mg/L)。
经过多年的研究应用和发展，国内外针对采油污水中油存在的形态，一般先采油三相分离器对采油水进行一级处理，然后再采用其它工艺进行深度处理。深度处理主要采用以下几种处理方法：隔油处理法、气浮法、凝聚过滤法、化学处理法、生物处理技术、吸附法等，但是该类方法对溶解性石油类物质去除效果差，导致处理后的采油水无法达到“双10”标准。
发明内容
本发明的目的在于提供一种油田采油污水深度处理方法，其设计科学合理，处理后的出水中石油类物质含量小于10mg/L，悬浮物含量小于10mg/L，达到了“双10”标准；另外，本发明还提供了一种简单易行的油田采油污水深度处理装置。
本发明所述的油田采油污水深度处理方法，对油田采油污水经三相分离器处理后的废水进行深度处理，具体的，先采用电化学反应器对污水中溶解性石油类物质进行氧化降解，同时对水中乳化油进行电化学破乳脱稳，然后电化学出水进入固液分离器进行分离，上清液进入特种膜进行精密过滤，固液分离器底部脱稳油泥和悬浮物排出进入三相分离器油泥管路；精密过滤浓缩液回流至电化学反应器循环氧化破乳。
所述电化学反应器中的阳极涂层材料为IrO2和RuO2的混合物，优选的，IrO2和RuO2的摩尔比为1:1-1:3。进一步优选的，IrO2和RuO2的摩尔比为1:1。
所述特种膜的支持层为金刚石，涂层为芳香族酰胺。所述特种膜过滤孔径<5μm。
所述电化学反应器中并行排列至少一组阳、阴极，阳、阴极交替排列，阳极为钛基涂层电极，阴极为镍网或钛网。
所述阳极和阴极的间距为1-10cm，优选为5cm。
所述电化学反应器中极板电流密度为5-100mA/cm2，根据待处理水质人工或自动调节。
本发明中，所述的钌元素为析氯元素，可将废水中的氯离子电解为次氯酸，对废水中的石油类物质进行间接氧化；铱元素为析氧元素，可提高电极的氧化电位，提高电解的氧化能力。本发明将IrO2和RuO2混合在一起，作为电化学反应器的阳极涂层材料，不仅与阳极钛基涂层电极具有优异的结合能力，而且重点是明显提高了电解效率。
本发明所述的处理方法中，采用了电化学反应器，具体是对废水中溶解性石油类物质进行氧化降解，同时对水中乳化油进行电化学破乳脱稳。电化学破乳是利用直流电场提供的迁移动力，水中乳化油或胶体表面带电，在电场作用下反向移动到电极附近，完成电性中和，并随着极板表面气体搅动快速结合为大的油珠上浮，完成破乳过程；同时部分石油类物质在阳极表面催化剂的作用下氧化分解为二氧化碳和水，完成氧化降解过程。即本发明利用阳极的氧化作用，让细小的油珠在阳极表面放电，失去电子，减少其表面负电荷，降低其表面电位，氧化降解污水中的聚合物残片，降低污水粘度和油水界面水膜强度，使细小油珠发生并聚；同时利用阴极产生氢气的气浮作用，最终达到从污水中除油的目的。
本发明中采用的固液分离器，作用是对电化学反应器出水进行泥水分离。电化学破乳氧化后的废水中部分石油类物质和悬浮物脱稳后会形成较大体积的油珠和悬浮物，在固液分离器中重力沉淀或上浮，上浮污泥有溢流管道将上浮油珠收集，沉淀区域有排泥管道收集，最后溢流管道和排泥管道汇合后排出系统。
本发明中采用的精密过滤系统，作用是对固液分离出水进行精密过滤。过滤材料采用支持层为金刚石、涂层为芳香族酰胺的特种陶瓷涂层膜，表面涂层具有亲水疏油特性，耐受油污污染；过滤方式采用循环过滤，膜浓液回流至电化学反应器循环处理。
所述的油田采油污水深度处理装置，进水泵与电化学反应器、固液分离器、循环加压泵、精密过滤器依次相连，电化学反应器内并行排列至少一组阳极板和阴极板，精密过滤器内部设有特种膜，精密过滤器的底部与电化学反应器的入口相连。
所述电化学反应器与直流电源相连。
所述固液分离器中央的中上方设有分离器隔板。
所述固液分离器的上方一侧设有浮渣排口，固液分离器的底部设有排泥口。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
(1)经过本发明所述的方法对油田采油污水经三相分离器处理后的废水进行深度处理后，出水石油类物质含量和悬浮物含量同时都能小于10mg/L；
(2)本发明所述的整套工艺无需投加任何化学药品，操作简单；
(3)本发明采用电化学破乳氧化不但能将乳化油破乳，而且可以将溶解性油类物质氧化分解，在达到处理深度的同时减少了油泥的产量，降低了后期处理的成本；
(4)所述的油田采油污水深度处理装置，设计科学合理，成本低，处理效果优异。
附图说明
图1为本发明所述油田采油污水深度处理方法的流程图；
图2为本发明中所述油田采油污水深度处理装置的结构示意图；
图2中：1-进水口，2-进水泵，3-电化学反应器，4-阳极板，5-直流电源，6-阴极板，7-连通管道，8-浮渣排口，9-分离器隔板，10-固液分离器，11-循环加压泵，12-精密过滤器进口，13-特种膜，14-精密过滤器，15-精密过滤器出口，16-过滤回流管线，17-排泥口。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但其并不限制本发明的实施。
所述的油田采油污水深度处理方法，工艺流程如图1所示，设备结构示意图如图2所示。
所述的油田采油污水深度处理装置，进水泵2与电化学反应器3、固液分离器10、循环加压泵11、精密过滤器14依次相连，电化学反应器3内并行排列至少一组阳极板4和阴极板6，精密过滤器14内部设有特种膜13，精密过滤器14的底部与电化学反应器3的入口相连。所述电化学反应器3与直流电源5相连。所述固液分离器10中央的中上方设有分离器隔板9。所述固液分离器10的上方一侧设有浮渣排口8，固液分离器10的底部设有排泥口17。
所述的油田采油污水深度处理方法，包括以下步骤：
对油田采油污水经三相分离器处理后的废水，自进水口1经进水泵2进入到电化学反应器3中，直流电源5给阳极板4和阴极板6加直流电，废水中的石油类物质和胶体在阳极板4和阴极板6中间电场作用下破乳，部分在阳极板4表面氧化降解；破乳和氧化后的废水通过连通管道7进入固液分离器10，由于分离器隔板9的作用，浮渣上浮并从浮渣排口8排出系统，体积较大的悬浮物重力沉淀到底部，由排泥口17排出。中间清液经循环加压泵11加压后从精密过滤器进口12进入精密过滤器14，在过滤器中特种膜13的作用下，清水透过特种膜13自精密过滤器出口15排出；其余进入精密过滤器14的废水从过滤回流管线16循环到电化学反应器3前端循环处理。
所述电化学反应器3中，并行排列两组阳、阴极，阳、阴极交替排列，阳极为钛基涂层电极，阴极为镍网。阳极涂层材料为IrO2和RuO2的混合物，混合摩尔比为1:1。
所述特种膜的支持层为金刚石，涂层为芳香族酰胺。所述特种膜过滤孔径为3μm。
下面根据以上说明，选择典型的工业废水为处理对象，进行具体实施说明。
实施例1
某油田采油废水经三相分离器处理后：石油类物质含量为80mg/L，悬浮物含量为120mg/L。
该废水经过本发明所述的方法处理后，出水油类物质含量为8mg/L，悬浮物含量为5mg/L。
实施例2
某油田采油废水经三相分离器处理后：石油类物质含量为150mg/L，悬浮物含量为100mg/L。
该废水经过本发明所述的方法处理后，出水油类物质含量为5mg/L，悬浮物含量为7mg/L。
实施例3
某油田采油废水经三相分离器处理后：石油类物质含量为210mg/L，悬浮物含量为135mg/L。
该废水经过本发明所述的方法处理后，出水油类物质含量为9mg/L，悬浮物含量为8mg/L。

Claims (10)

1.一种油田采油污水深度处理方法，其特征在于：先采用电化学反应器对污水中溶解性石油类物质进行氧化降解，同时对水中乳化油进行电化学破乳脱稳，然后电化学出水进入固液分离器进行分离，上清液进入特种膜进行精密过滤，固液分离器底部脱稳油泥和悬浮物排出进入三相分离器油泥管路；精密过滤浓缩液回流至电化学反应器循环氧化破乳；
所述电化学反应器中的阳极涂层材料为IrO2和RuO2的混合物；
所述特种膜的支持层为金刚石，涂层为芳香族酰胺。
2.根据权利要求1所述的油田采油污水深度处理方法，其特征在于：IrO2和RuO2的摩尔比为1:1-1:3。
3.根据权利要求1所述的油田采油污水深度处理方法，其特征在于：电化学反应器中并行排列至少一组阳、阴极，阳、阴极交替排列，阳极为钛基涂层电极，阴极为镍网或钛网。
4.根据权利要求3所述的油田采油污水深度处理方法，其特征在于：阳极和阴极的间距为1-10cm。
5.根据权利要求3所述的油田采油污水深度处理方法，其特征在于：电化学反应器中极板电流密度为5-100mA/cm2。
6.根据权利要求1所述的油田采油污水深度处理方法，其特征在于：特种膜过滤孔径<5μm。
7.一种权利要求1-6任一所述的油田采油污水深度处理装置，其特征在于：进水泵(2)与电化学反应器(3)、固液分离器(10)、循环加压泵(11)、精密过滤器(14)依次相连，电化学反应器(3)内并行排列至少一组阳极板(4)和阴极板(6)，精密过滤器(14)内部设有特种膜(13)，精密过滤器(14)的底部与电化学反应器(3)的入口相连。
8.根据权利要求7所述的油田采油污水深度处理装置，其特征在于：电化学反应器(3)与直流电源(5)相连。
9.根据权利要求7所述的油田采油污水深度处理装置，其特征在于：固液分离器(10)中央的中上方设有分离器隔板(9)。
10.根据权利要求7所述的油田采油污水深度处理装置，其特征在于：固液分离器(10)的上方一侧设有浮渣排口(8)，固液分离器(10)的底部设有排泥口(17)。
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