CN110885119A - 气田水蒸发母液混凝沉淀活性炭吸附无害化处理的方法 - Google Patents

气田水蒸发母液混凝沉淀活性炭吸附无害化处理的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种气田水蒸发母液混凝沉淀活性炭吸附无害化处理的方法，包括溶液配置步骤、降温步骤、调制步骤和处理步骤，提供一种解决了母液无害化处理技术形成前的现场母液应急处理需要，同时为后期母液无害化处理奠定了技术基础的气田水蒸发母液混凝沉淀活性炭吸附无害化处理的方法。

Description

气田水蒸发母液混凝沉淀活性炭吸附无害化处理的方法
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种气田水蒸发母液混凝沉淀活性炭吸附无害化处理的方法。
背景技术
近年来，随着石油天然气行业的发展，我国的气田废水排放量越来越大，所带来的环境污染问题日益显著。气田废水在蒸发后冷凝产生的母液是一种高SS、高COD的难生物降解废水，温度一般在50℃左右，鉴于蒸发母液的难生物降解性，普通的污水处理技术难以将其处理到排放标准，蒸发母液的应急处理问题一度成为制约石油行业发展的巨大难题。目前气田水蒸发母液的主要处理方法是回注地层，回注效果的好坏一方面取决于回注井回注层的渗透性与有效储集空间的大小，另一方面取决于回注水质情况，主要是水中悬浮物和有机物。
而在现有技术中，有一些使用混凝技术对水体进行处理的方法，混凝技术是指在水中加入某些溶解盐类，使水中细小悬浮物或胶体微粒互相吸附结合而成较大颗粒，从水中沉淀下来的过程，在现有技术中，如公开号为CN107902788A，名称为“废弃利乐包塑料处理的废水处理工艺”的中国发明专利文献，公开了一种废弃利乐包塑料处理的废水处理工艺。它包括以下步骤：1、金属分离：将废水引入金属分离搅拌池中，加入酸性溶剂后进行搅拌，金属溶解后加入碱性溶剂，搅拌至金属离子形成沉淀后去除沉淀；2、去除SS：将步骤1处理的废水通过盐酸调节回中性并将废水引入SS搅拌池中，加入聚丙烯酰胺并进行搅拌；3、COD分离：将步骤2处理的废水引入COD搅拌池中，加入混凝剂并进行搅拌至出现沉淀，之后将沉淀分离；所述混凝剂包括活性炭、聚合氯化铝、硫酸铵和聚丙烯酰胺；4、塑料粒子分离：将步骤3处理的废水通入气浮设备，去除塑料粒子。本发明的优点在于：能够出去废水中的金属、SS、COD、塑料粒子，将这些物质降低到国标以下，但是上述的技术方案是针对于塑料处理废水的处理方法，对于活性炭、聚合氯化铝、硫酸铵和聚丙烯酰胺的混凝剂使用也仅仅是利用其本身的混凝特性对水体中的COD进行常规除杂，而对于气田水蒸发母液的处理而言，由于气田水蒸发母液本身的组分很复杂，造成其水体水质与一般水体区别较大，单纯的使用混凝剂进行物理混凝的效果并不理想。
发明内容
本发明的目的在于提供一种解决母液无害化处理技术形成前的现场母液应急处理需要，同时为后期母液无害化处理奠定了技术基础的气田水蒸发母液混凝沉淀活性炭吸附无害化处理的方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
气田水蒸发母液混凝沉淀活性炭吸附无害化处理的方法，其特征在于：包括溶液配置步骤、降温步骤、调制步骤和处理步骤；
所述溶液配置步骤，配制质量比为5~10%的混凝剂溶液和质量比为5~10‰的助凝剂溶液备用；
所述降温步骤，是调节蒸发母液废水的温度至5℃~20℃；
所述调制步骤，将经过降温步骤的蒸发母液废水置于混凝搅拌反应器，调节蒸发母液废水的pH值为5.0~6.0，向调节温度和pH值后的蒸发母液废水中按照每升2~5g的量加入所述混凝剂溶液和每升0.5~2g的量加入活性炭，启动混凝搅拌反应器进行混合搅拌。
所述处理步骤，向混凝搅拌反应器中经过调制步骤的蒸发母液废水中按照每升1.5~3mg的量加入所述助凝剂溶液，调节混凝搅拌反应器的转速进行絮凝搅拌，絮凝搅拌混合均匀后进行静置混凝，待混凝形成矾花沉淀后将上清液与矾花进行泥水分离。
所述溶液配置步骤中，混凝剂溶液为采用PAC（聚合氯化铝）配制成5~10%的溶液。
所述溶液配置步骤中，助凝剂溶液为采用PAM（聚丙烯酰胺）配制成5~10‰的溶液。
所述调制步骤中，混合搅拌的时间为2min。
所述处理步骤中，絮凝搅拌的时间为20min。
所述处理步骤中，静置混凝沉淀的时间为20min~30min。
所述处理步骤后，还包括将沉淀后的上清液经提升泵提升至回注区进行回注的步骤
本技术方案的有益效果如下：
根据本技术方案的研究发现影响混凝效果的因素主要包括：（1）水温：水温对混凝效果有明显的影响；（2）pH：pH对混凝效果的影响视混凝剂的种类和水质条件而定；（3）水中的杂质成分，性质和浓度；（4）水力条件，本发明所提供的气田水蒸发母液混凝沉淀活性炭吸附无害化处理的方法，给出了针对该蒸发母液混凝处理的最优条件：温度5℃~20℃、pH5.0~6.0、PAC投加量2~5g/L、PAM投加量1.5~3mg/L、活性炭投加量0.5~2g/L、混凝反应时间20min、沉淀时间20min~30min；加入活性炭能够增加混凝反应结晶核数量，有利于密实絮凝体的形成，同时能够起到吸附除色的作用；同时本发明优化了温度对混凝反应的影响，通过单因素实验确定了混凝反应的最佳因素，在该温度条件下进行反应，对SS、COD的去除率远高于母液的初始温度，使混凝效果达到最佳。
本发明所提供的气田水蒸发母液混凝沉淀活性炭吸附无害化处理的方法，优化了影响混凝反应的因素，同时在反应中加入活性炭起到促进混凝进程和吸附脱色的作用，形成了以“混凝剂＋助凝剂＋活性炭”药剂为主的蒸发母液应急处理技术，应用文中的方法不仅可以确保正常回注,而且可以大幅度降低回注工程运行成本，对提高有水气藏采收率有重要意义，同时为蒸发母液后期的无害化处理奠定了技术基础。
本发明所提供的气田水蒸发母液混凝沉淀活性炭吸附无害化处理的方法，能够有效的解决气田水蒸发母液环境污染问题，能够分离去除母液中的悬浮物，使SS、总铁、硫化物等多项指标达到回注要求，同时沉淀处理后形成的固体废物经过危险废物重金属检测，铜、锌、镉、铅等多项重金属指标浓度均合格。
该技术能够大幅降低回注处理所需试剂和有用物质的成本和能耗，经济效益和环保效益十分显著，并且具有实施容易，安全可靠，应用广泛，推广容易等优特点。
附图说明
本发明的前述和下文具体描述在结合以下附图阅读时变得更清楚，附图中：
图1是本发明一种优选方案的结构示意图。
具体实施方式
下面通过几个具体的实施例来进一步说明实现本发明目的技术方案，需要说明的是，本发明要求保护的技术方案包括但不限于以下实施例。
实施例1
作为本发明系统一种最基本的实施方案，本实施例公开了一种气田水蒸发母液混凝沉淀活性炭吸附无害化处理的方法，如图1，包括溶液配置步骤、降温步骤、调制步骤和处理步骤；
所述溶液配置步骤，配制为质量比为5~10%的混凝剂溶液和质量比为5~10‰的助凝剂溶液备用。
所述降温步骤，是调节蒸发母液废水的温度至5℃~20℃；
所述调制步骤，将经过降温步骤的蒸发母液废水置于混凝搅拌反应器，调节蒸发母液废水的pH值为5.0~6.0，向调节后温度和pH值后的蒸发母液废水中按照每升2~5g加入所述混凝剂溶液和0.5~2g活性炭，启动混凝搅拌反应器进行混合搅拌。
所述处理步骤，向混凝搅拌反应器中经过调制步骤的蒸发母液废水中按照每升1.5~3mg加入所述助凝剂溶液，调节混凝搅拌反应器的转速进行絮凝搅拌，絮凝搅拌后进行静置混凝沉淀，待混凝形成矾花沉淀后将上清液与矾花进行泥水分离。
影响混凝效果的因素主要包括：（1）水温：水温对混凝效果有明显的影响；（2）pH：pH对混凝效果的影响视混凝剂的种类和水质条件而定；（3）水中的杂质成分，性质和浓度；（4）水力条件，本发明所提供的气田水蒸发母液混凝沉淀活性炭吸附无害化处理的方法，给出了针对该蒸发母液混凝处理的最优条件：温度5℃~20℃、pH5.0~6.0、PAC投加量2~5g/L、PAM投加量1.5~3mg/L、活性炭投加量0.5~2g/L，经混凝反应、沉淀，加入活性炭能够增加混凝反应结晶核数量，有利于密实絮凝体的形成，同时能够起到吸附除色的作用；同时本发明优化了温度对混凝反应得影响，通过单因素实验确定了混凝反应得最佳因素，在该温度条件下进行反应，对SS、COD的去除率远高于母液的初始温度，使混凝效果达到最佳。
实施例2
作为本发明系统一种最基本的实施方案，本实施例公开了一种气田水蒸发母液混凝沉淀活性炭吸附无害化处理的方法，如图1，包括溶液配置步骤、降温步骤、调制步骤和处理步骤；
所述溶液配置步骤，首先将混凝剂PAC（聚合氯化铝）配制成5~10%的溶液，将助凝剂PAM（聚丙烯酰胺）配制成5~10‰的溶液备用。
所述降温步骤，是调节蒸发母液废水的温度至5℃~20℃；
所述调制步骤，将经过降温步骤的蒸发母液废水置于混凝搅拌反应器，调节蒸发母液废水的pH值为5.0~6.0，向调节后温度和pH值后的蒸发母液废水中加入2~5g/L的所述混凝剂溶液和0.5~2g/L活性炭，启动混凝搅拌反应器进行混合搅拌2min。
所述处理步骤，向混凝搅拌反应器中经过调制步骤的蒸发母液废水中加入1.5~3mg/L的所述助凝剂溶液，调节混凝搅拌反应器的转速进行絮凝搅拌20min，絮凝搅拌后进行静置混凝沉淀20min~30min，待混凝形成矾花沉淀后将上清液与矾花进行泥水分离。
处理步骤后，将沉淀后的上清液经提升泵提升至回注区进行回注。
影响混凝效果的因素主要包括：（1）水温：水温对混凝效果有明显的影响；（2）pH：pH对混凝效果的影响视混凝剂的种类和水质条件而定；（3）水中的杂质成分，性质和浓度；（4）水力条件，本发明所提供的气田水蒸发母液混凝沉淀活性炭吸附无害化处理的方法，给出了针对该蒸发母液混凝处理的最优条件：温度5℃~20℃、pH5.0~6.0、PAC投加量2~5g/L、PAM投加量1.5~3mg/L、活性炭投加量0.5~2g/L、混凝反应时间20min、沉淀时间20min~30min；加入活性炭能够增加混凝反应结晶核数量，有利于密实絮凝体的形成，同时能够起到吸附除色的作用；同时本发明优化了温度对混凝反应的影响，通过单因素实验确定了混凝反应的最佳因素，在该温度条件下进行反应，对SS、COD的去除率远高于母液的初始温度，使混凝效果达到最佳。本方法优化了影响混凝反应的因素，同时在反应中加入活性炭起到促进混凝进程和吸附脱色的作用，形成了以“混凝剂＋助凝剂＋活性炭”药剂为主的蒸发母液应急处理技术，应用文中的方法不仅可以确保正常回注,而且可以大幅度降低回注工程运行成本，对提高有水气藏采收率有重要意义，同时为蒸发母液后期的无害化处理奠定了技术基础，能够有效的解决气田水蒸发母液环境污染问题，能够分离去除母液中的悬浮物，使SS、总铁、硫化物等多项指标达到回注要求，同时沉淀处理后形成的固体废物经过危险废物重金属检测，铜、锌、镉、铅等多项重金属指标浓度均合格；该技术能够大幅降低回注处理所需试剂和有用物质的成本和能耗，经济效益和环保效益十分显著，并且具有实施容易，安全可靠，应用广泛，推广容易等优特点。
实施例3
气田水蒸发母液混凝沉淀活性炭吸附无害化处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）首先将混凝剂PAC（聚合氯化铝）配制成5~10%的溶液，将助凝剂PAM（聚丙烯酰胺）配制成5~10‰的溶液备用；
（2）将蒸发母液废水置于混凝搅拌反应器，调节母液温度至5℃~20℃，调节pH为5.0~6.0，加入2~5g/LPAC溶液和0.5~2g/L活性炭，调节转速至200rpm搅拌2min；
（3）调节转速为80rpm，加入1.5~3mg/L的5‰PAM溶液搅拌20min；
（4）静置20min~30min后待混凝形成的矾花沉淀后将上清液与矾花进行泥水分离；至此完成了气田水蒸发母液应急处理。
本方法将蒸发母液经过调节池均匀水质后通过提升泵提升至混凝反应区，根据污水中的污染物性质与浓度，调节反应pH和温度投加相应的絮凝药剂和颗粒活性炭，通过机械搅拌将药剂与污水充分搅拌混合，并产生矾花，混凝反应结束后产生的矾花随水流推进至沉淀区；反应后的矾花在沉淀区进行沉淀，与污水水体分离，沉降至沉淀池下部的污泥斗中；
目前原水SS含量7500mg/L，COD含量16000mg/L，采用本发明专利可在该情况下通过混凝处理技术手段使出水SS小于15mg/L，COD小于10000mg/L，达到回注要求。
通过实验对照可以明显看出效果，首先我们设置三组实验组和三组对照组，实验组采用本申请所记载的技术方案，而对照组采用一般方案，具体设计如下：
实验组1：
混凝剂 助凝剂 母液温度 母液pH值 混合搅拌的时间 絮凝搅拌的时间 静置混凝的时间
5%的PAC溶液 5‰的PAM溶液 5℃ 5.3 1min 15min 20min
实验组2：
混凝剂 助凝剂 母液温度 母液pH值 混合搅拌的时间 絮凝搅拌的时间 静置混凝的时间
7.5%的PAC溶液 7.5‰的PAM溶液 15℃ 5.6 2min 20min 25min
实验组3：
混凝剂 助凝剂 母液温度 母液pH值 混合搅拌的时间 絮凝搅拌的时间 静置混凝的时间
10%的PAC溶液 10‰的PAM溶液 20℃ 5.8 3min 25min 30min
对照组1：
混凝剂 助凝剂 母液温度 母液pH值 混合搅拌的时间 絮凝搅拌的时间 静置混凝
5%的PAC溶液 5‰的PAM溶液 55℃ 7.3 2min 15min 30min
对照组2：
混凝剂 助凝剂 母液温度 母液pH值 混合搅拌的时间 絮凝搅拌的时间 静置混凝
7.5%的PAC溶液 7.5‰的PAM溶液 50℃ 7.3 2min 15min 30min
对照组3：
混凝剂 助凝剂 母液温度 母液pH值 混合搅拌的时间 絮凝搅拌的时间 静置混凝
10%的PAC溶液 10‰的PAM溶液 60℃ 7.3 2min 15min 30min
实验结果对比：
Figure 308361DEST_PATH_IMAGE002
即可以明显看出温度、pH值和助凝剂浓度等主要参数对于气田水蒸发母液混凝沉淀活性炭吸附无害化处理效果的影响，现有技术中没有考虑过温度对于处理结果的影响，而本发明的技术方案则在大量的研究实验的过程中创造性的加入温度调控步骤来直接作用于处理结果，带来了意想不到的良好效果。

Claims (8)

1.气田水蒸发母液混凝沉淀活性炭吸附无害化处理的方法，其特征在于：包括溶液配置步骤、降温步骤、调制步骤和处理步骤；
所述溶液配置步骤，配制质量比为5~10%的混凝剂溶液和质量比为5~10‰的助凝剂溶液备用；
所述降温步骤，是调节蒸发母液废水的温度至5℃~20℃；
所述调制步骤，将经过降温步骤的蒸发母液废水置于混凝搅拌反应器，调节蒸发母液废水的pH值为5.0~6.0，向调节温度和pH值后的蒸发母液废水中按照每升2~5g的量加入所述混凝剂溶液和每升0.5~2g的量加入活性炭，启动混凝搅拌反应器进行混合搅拌。
2.如权利要求1所述的气田水蒸发母液混凝沉淀活性炭吸附无害化处理的方法，其特征在于：所述处理步骤，向混凝搅拌反应器中经过调制步骤的蒸发母液废水中按照每升1.5~3mg的量加入所述助凝剂溶液，调节混凝搅拌反应器的转速进行絮凝搅拌，絮凝搅拌混合均匀后进行静置混凝，待混凝形成矾花沉淀后将上清液与矾花进行泥水分离。
3.如权利要求1所述的气田水蒸发母液混凝沉淀活性炭吸附无害化处理的方法，其特征在于：所述溶液配置步骤中，混凝剂溶液为采用聚合氯化铝配制成5~10%的溶液。
4.如权利要求1所述的气田水蒸发母液混凝沉淀活性炭吸附无害化处理的方法，其特征在于：所述溶液配置步骤中，助凝剂溶液为采用聚丙烯酰胺配制成5~10‰的溶液。
5.如权利要求1所述的气田水蒸发母液混凝沉淀活性炭吸附无害化处理的方法，其特征在于：所述调制步骤中，混合搅拌的时间为2min。
6.如权利要求1所述的气田水蒸发母液混凝沉淀活性炭吸附无害化处理的方法，其特征在于：所述处理步骤中，絮凝搅拌的时间为20min。
7.如权利要求1、2或6所述的气田水蒸发母液混凝沉淀活性炭吸附无害化处理的方法，其特征在于：所述处理步骤中，静置混凝的时间为20min~30min。
8.如权利要求1所述的气田水蒸发母液混凝沉淀活性炭吸附无害化处理的方法，其特征在于：所述处理步骤后，还包括将沉淀后的上清液经提升泵提升至回注区进行回注的步骤。
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