CN114057251B - 一种气田废水的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种气田废水的处理方法，包括如下步骤：将脱硫后的气田废水经过前端处理后进行电解氧化，之后依次经过膜系统处理、蒸发处理和电子束辐照处理后出水。本发明的气田废水的处理方法，依次采用电解氧化、膜系统处理、蒸发处理、电子束辐照进行协同处理，能够使得油气田采出水的处理处置实现真正的“零排放”，避免外排和回注带来的环境污染隐患；本发明的方法同时有效避免现有油气田采出水处理处置过程中投加药剂种类多、投加量大，产生大量污泥等危废，处理出水不稳定的技术问题，具有显著的环保和经济效益。
Description
技术领域
本发明属于水处理技术领域，涉及核技术在废水处理中的应用，具体涉及一种基于电子束辐照组合工艺的气田废水处理方法。
背景技术
天然气是我国重要的能源之一。中国石油观察智库调查报告显示，2019年全球页岩气产量约7474亿方，其中中国产量约154亿方。
气田废水是天然气开采过程中与天然气一起排放到井外的废水，气田废水的出水量通常会随气田开采年限的增加而增加。气田废水根据所在地域的不同，其水质、水量会呈现不同的差别。总的来说，气田废水污染物的组成十分复杂，除了高氯离子、高COD外，还含有溴、碘、钾、锂、锶、铷等多种元素，且这些元素有时甚至会超过工业指标。气田废水在收集的过程中，会进行初步的脱硫处理，还会加入防止管道腐蚀、冬季废水防冻等添加的缓蚀剂、甲醇以及泡沫排水起泡剂等药剂。
一般气田废水的B/C比值小于0.3，可生化性差，氯离子普遍在1万mg/L以上，有的甚至可以达到几十万mg/L。COD在200～20000mg/L之间，矿化度也普遍偏高在2万mg/L以上，高的可达30万mg/L。目前，全国已有相当数量的气田进入开采的中后期，产生的气田废水不仅量大，而且含有大量的有机物和无机盐。如果这类污水不经处理直接排放，不仅会破坏地表水环境，还会影响人类的生命健康。
目前国内气田采出水通常有以下3种处理方式：(1)外排：采出水经处理达到污水排放标准和污染物排放总量控制要求，并取得当地环保行政主管部门的排污许可后，排入地表水体。(2)回注：采出水经处理达到污水回注标准，并经当地环保行政主管部门批准同意后，通过污水回注井回注到符合相关要求的地层。(3)回用：采出水经处理达到污水回用标准后，回用于生产过程或其他场所，实现采出水的零排放。
面对越发严格的环保政策，处理达标外排不仅处理费用高且容易破坏地表水环境，还会造成资源浪费。同时，由于国家生态文明战略的实施，在大部分地区逐渐都开禁止外排。处理达标后回注地下，往往面临回注井选择困难，建设费用高，污染地下水的风险。
目前气田废水主要处理有生化法和物理化学法。其中，生化法主要包括好氧和厌氧工艺，但气田废水生化性差，要求进水水质平稳，抗冲击能力差，需投加营养液，且会产生剩余污泥；物理化学法主要包括电解氧化法、臭氧催化氧化、Fenton氧化法、吸附、膜分离等工艺，在实际应用时会针对水质采用O3+H2O2、Fenton+O3等组合工艺。Fenton氧化法虽然具有较好的处理效果，但药剂用量较高，同时会产生大量的铁泥，提高运行成本和产生二次污染。臭氧催化氧化的处理效果容易受氯离子影响，而且臭氧需要制备装置，臭氧尾气也需要单独的处理等弊端。现存处理技术各有弊端，或二次污染严重或运行成本较高，因此亟需一种更为高效、环保的处理工艺，保证处理效果及降低二次污染及成本。
发明内容
有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种改进的气田废水处理方法。该方法是基于电子束辐照与现有常规技术的组合工艺，实现采气田废水的零排放处理。
为了达到上述目的，本发明采用以下的技术方案：
一种气田废水的处理方法，包括如下步骤：将脱硫后的气田废水经过前端处理后进行电解氧化，之后依次经过膜系统处理、膜浓水蒸发处理和电子束辐照处理后出水回用，实现气田采出水的零排放。
根据本发明的一些优选实施方面，所述蒸发处理包括如下步骤：将膜系统处理后的膜浓水进行蒸发处理，得到的冷凝水(膜浓水馏出液)与膜出水(膜单元产水)按比例混合后进行电子束辐照处理；蒸发处理得到的浓水蒸发结晶后进行分离，制成工业盐。
在本发明的一些实施例中，膜单元产水和膜浓水馏出液混合比例约为1:1、2:1、1:2。具体可以根据实际情况进行调整。比如在进水水质波动时，膜浓水馏出液可能直接满足处理标准，不需要再进行混合处理。此处的处理标准即回用标准，为《炼化企业节水减排考核指标与回用水质控制指标》(Q/SH0104-2007)中污水回用于循环冷却水水质要求，该标准也是本发明最终的出水标准。
根据本发明的一些优选实施方面，所述膜系统包括碟管式反渗透膜和/或管式反渗透膜；所述碟管式反渗透膜的膜材质为改性聚酰胺，产水率为75％-85％，操作压力为40-50bar；所述管式反渗透膜的膜材质为聚砜复合膜，产水率为75％-85％，操作压力为15-30bar。
根据本发明的一些优选实施方面，在所述电子束辐照处理时，废水通过束下装置后呈瀑布状喷射出来，电子束垂直作用于喷射出的水幕上，完成对废水的辐照处理后自流至出水池；水幕的宽度小于或等于电子束的束流宽度。
根据本发明的一些优选实施方面，所述电子束辐照处理时的参数为：电子加速器能量为0.5-2Mev；束流为10-40mA，辐射剂量为10-40kGy；束流宽度为800-1450mm；水幕宽度为500-1200mm，水幕厚度为1-3mm。
根据本发明的一些优选实施方面，所述电解氧化处理时的电解单元所用的电极板为亚氧化钛陶瓷电极材料，电流为2000-6000A，电压为3-5V，电解时间为40-120min。
根据本发明的一些优选实施方面，所述前端处理包括用于均匀水质水量的均质步骤和用于降低气田废水钙镁离子浓度的澄清软化步骤，所述澄清软化步骤中采用了混凝剂和/或碱和/或絮凝剂。
根据本发明的一些优选实施方面，所述混凝剂选自铁和/或铝的多核聚合物，所述混凝剂的投加量为0.5‰-2‰，此处的投加量为药剂与系统处理水量的比值。根据本发明的一些优选实施方面，所述絮凝剂为阴/阳/非离子聚丙烯酰胺有机高分子化合物，所述絮凝剂的投加量为0.5‰-2‰，此处的投加量为药剂与系统处理水量的比值。
根据本发明的一些优选实施方面，所述碱为石灰或氢氧化钠，控制体系pH的范围在6-8。
脱硫后的气田采出水中含有较高的悬浮有机物和钙镁离子，通过混凝预处理后可以将悬浮有机物有效去除。电解氧化利用废水电导率较高的特点，通过下述反应(1)(2)(3)等一系列化学反应，将水中的氨氮和部分有机物有效去除。
2NH4 ++2HClO→N2+3H2O+5H++3Cl- (1)
有机物+ClO-→CO2+H2O (2)
有机物+·OH→CO2+H2O (3)
本发明的处理方法出水需要满足回用标准，所以电解氧化处理后需要用膜工艺将剩余离子进行拦截，保证出水的电导率和氯离子符合回用标准。同时由于气田采出水含有大量的有机物，经过前端电解预处理后，部分有机物被分解成小分子有机物，导致膜产水中的有机物超标，因此本发明中充分利用电子束技术的技术优势，将膜产水和膜浓水馏出液进行深度处理，保证出水稳定达标。
与现有传统技术相比，本发明的有益之处在于：本发明的气田废水的处理方法，依次采用电解氧化、膜系统处理、蒸发处理、电子束辐照进行协同处理，能够使得油气田采出水的处理处置实现真正的“零排放”，避免外排和回注带来的环境污染隐患；本发明的方法同时有效避免现有油气田采出水处理处置过程中投加药剂种类多、投加量大，产生大量污泥等危废，处理出水不稳定的技术问题，具有显著的环保和经济效益。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的工艺路线示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
本发明的主要目的是减少气田废水原有的工艺流程，实现气田废水低成本、高效率达标排放，出水满足《炼化企业节水减排考核指标与回用水质控制指标》(Q/SH 0104-2007)，且达到少加药、少产泥的目的。
为了实现上述目的，本发明采用基于电子束辐照技术结合电解氧化、膜系统等工艺联用处理气田废水，充分利用各技术的优势，协同促进各工艺的作用，使得废水稳定达标。
本发明的技术原理如下：电子束辐照技术是通过电子加速器产生的电子束作用于物质，是一种独特的高级氧化-还原技术，其作用原理包括高能电子束直接辐射作用、以及电子束激发水分子产生羟基自由基(·OH)、水合电子(eaq -)、氢原子(H·)、H2O2等活性粒子的氧化-还原作用。受辐射时，体系会产生化学效应(如有机污染物降解和矿化)和生物学效应(如消毒灭菌)，达到同时去除有机物和杀灭微生物的作用效果。
注：()括号内是相应粒子的产额(G值)，表示每吸收100eV能量所生成的该种粒子数目。
电子束辐照与传统高级氧化技术相比，因电子束治污体系中具有更多的活性粒子，更复杂的氧化-还原过程，更丰富的反应效应、更多样的工艺组合方式，具有反应速率快、不易产生二次污染、水质适用范围广等优点，还能够有效的提高可生化性，可以更高效、低成本的处理气田废水。
基于上述的发明目的、方案和原理，如图1所示，本发明具体采用的技术工艺路线如下：
脱硫气田废水→均质罐→澄清软化工艺→电解氧化→双膜→(低温三效蒸发)→电子束辐照→出水
本发明采用电子束辐照进行深度处理，不添加任何化学药剂，不产生二次污染，利用高能电子束的直接辐射作用、以及电子束激发水分子产生·OH、O2·-、eaq -等活性粒子进一步将出水COD处理至50mg/L以下，甚至达到30mg/L以下。
各步骤具体描述如下：
1、前端处理(均质罐+澄清软化工艺)
均质罐类似于调节池，主要用于调节水质水量；澄清软化主要用来去除水中的悬浮固体和钙镁离子。
在气田废水进入电解装置前，先进行前端处理，通过均质罐、澄清软化工艺，达到均匀水质水量、降低气田废水钙镁离子浓度的目的。在澄清软化步骤中需要进行混凝沉淀，需要使用混凝剂、碱和絮凝剂。
选用的混凝剂有聚合硫酸铁、聚合氯化铝、聚合氯化铝铁、聚合硫酸铁铝等铁、铝的多核聚合物，混凝剂的投加量随废水的水质波动情况调整，投加范围为0.5‰-2‰。
选用的碱为石灰或氢氧化钠，控制体系的pH范围为6-8。
选用的絮凝剂为阴/阳/非离子聚丙烯酰胺等有机高分子化合物，投加量为0.5‰-2‰。
2、电解氧化
混凝沉淀后的出水进入电解单元，电解单元是利用电解阳极的高电势氧化降解水中污染物或通过阳极反应产生强氧化作用的活性中间产物，使污染物被氧化，从而促进有害物质发生氧化还原反应，降低其危害性。电解可以在无氧化剂的前提下实现氧化还原反应。
本发明电解单元所用电极板为亚氧化钛(Ti4O7)陶瓷电极材料，电流为2000-6000A，电压为3-5V，电解时间为40-120min。
3、双膜系统
电解出水进入双膜系统，依次通过DTRO膜和RO膜，膜出水(膜单元产水)进入电子束深度处理单元。膜浓水进入蒸发系统，产生的馏出液可以和膜出水混合后进入电子束深度处理单元。具体可以根据实际情况进行调整。
膜工作单元采用的是碟管式反渗透膜+管式反渗透膜；膜材质分别为改性聚酰胺和聚砜复合膜；系统产水率在75％-85％；操作压力分别在40-50bar和15-30bar。
4、蒸发系统
膜浓水进入蒸发装置，冷凝水如果符合回用标准，可以直接回用，如果不达标可与膜出水按比例混合后进入电子束进行深度处理，处理后达标回用，浓水蒸发结晶后进行分离，制成工业盐。
即包括了如下的2种情况：
(1)膜浓水蒸发后得到馏出液直接达标回用，浓水结晶物进行分离，制成工业盐；
(2)膜浓水馏出液不达标，和膜产水混合(混合比例如：1:1、2:1、1:2，具体可以根据水质水量调节)后进入电子束深度处理单元，处理达标后回用。浓水结晶物进行分离，制成工业盐；
5、电子束辐照处理
通过进水泵将废水打入电子束处理单元。电子束辐照处理时，废水通过特殊设计的束下装置后呈瀑布状喷射出来，电子束垂直作用于喷射出的水幕上，瞬间完成对废水的辐照处理后自流至出水池。
电子束辐照处理时的参数为：电子加速器能量为0.5-2Mev；束流为10-40mA，辐射剂量为：10-40kGy；束流宽度800-1450mm；水膜宽度500-1200mm，水膜厚度1-3mm。
进水产生波动时，通过辐照剂量的调整可以实现采气田废水膜出水和浓水馏出液混合水样的达标回用处理。
实施例
以下以四川某气田废水项目为例，进一步说明本发明的技术方案：
一、项目背景
已建气田水处理系统包括预处理系统、资源化利用系统及回注系统，预处理及资源化利用设计规模600m3/d，回注能力350m3/d。气田废水目前产量710m3/d，预计2025年产水达到1287m3/d。已建设施内循环水量大，处理设施接近满负荷运行，且无扩建空间。且已建工艺流程长，吨水处理成本高。其中药剂费用和污泥处理费用为主要费用。
二、出水要求
处理出水要求满足《炼化企业节水减排考核指标与回用水质控制指标》(Q/SH0104-2007)。其中，COD＜60mg/L，氨氮≤10mg/L。
三、工艺流程
将经过脱硫和前端处理的气田废水依次经过如下处理：
(1)两级电解：一级电解进水氨氮100～120mg/L，一级电解电流2000A，反应时间为45min，经反应后氨氮低于10mg/L，去除率达到99％，达到排放标准，COD去除率为40％～50％。二级电解电流5500A，经反应后COD去除至350mg/L左右，去除率为50％～80％。
(2)双膜系统：二级电解出水进入DTOR膜，DTOR有效拦截水中大分子COD，产水率≥60％，出水COD为100～150mg/L。DTRO膜出水进入RO膜，RO产水率≥90％，出水COD为70～90mg/L。
(3)低温三效蒸发：膜浓水进入蒸发装置，利用低温多效蒸发系统，调节pH为6～7，降低了结垢趋势，母液处理无需再调整pH，减少了处理费用。
(4)电子束辐照：膜出水与蒸发馏出液按照1:1～2:1的比例进入加速器，加速器选型为0.5-2.0MeV，吸收剂量为10-35kGy，利用电子束激发水分子产生的多样活性粒子使有机物矿化，出水COD稳定达到60mg/L以下。
实施例1
气田采出水原水经过混凝沉淀单元投加1‰PFS后进行快速搅拌，然后慢速搅拌，加入1‰阴离子PAM处理后快速搅拌后慢速搅拌后静置，上清液出水进入电解处理单元，电流3000A、电压3.3V下进行电解处理，电解反应停留时间约100min后出水进入膜处理单元，通过DTRO和RO两级膜出水，对膜浓水进行蒸发，得到的馏出液与膜出水1：1混合后进入电子束深度处理单元，电子束能量为0.5Mev，束流为15mA，辐射剂量为30kGy进行处理，实验结果如下表所示：
实施例2
气田采出水原水经过混凝沉淀单元投加2‰PAFC后进行快速搅拌，然后慢速搅拌，加入1‰阴离子PAM处理后快速搅拌后慢速搅拌后静置，上清液出水进入电解处理单元，电流5500A、电压4.0V下进行电解处理，电解反应停留时间约60min后出水进入膜处理单元，通过DTRO和RO两级膜出水，对膜浓水进行蒸发，得到的馏出液满足回用标准。膜出水进入电子束深度处理单元，电子束能量为0.5Mev，辐射剂量为15kGy进行处理，实验结果如下表所示：
对比例1
气田采出水原水经过混凝沉淀单元投加2‰PAFC后进行快速搅拌，然后慢速搅拌，加入1‰阴离子PAM处理后快速搅拌后慢速搅拌后静置，上清液出水进入电解处理单元，电流6000A、电压4.0V下进行电解处理，电解反应停留时间约60min后出水进入DTRO膜进行处理。实验结果如下表所示：
对比例2
气田采出水原水经过混凝沉淀单元投加1‰PFS后进行快速搅拌，然后慢速搅拌，加入1‰阴离子PAM处理后快速搅拌后慢速搅拌后静置，上清液出水进入DTRO膜进行处理。实验结果如下表所示：
对比例3
气田采出水原水经过混凝沉淀单元投加1‰PFS后进行快速搅拌，然后慢速搅拌，加入1‰阴离子PAM处理后快速搅拌后慢速搅拌后静置，上清液出水进入电解处理单元，电流6000A、电压4.0V下进行电解处理，进入电子束深度处理单元，电子束能量为0.5Mev，辐射剂量为30kGy进行处理，进入双膜处理。实验结果如下表所示：
以上对比例1为无电子束辐照处理；对比例2为无电解、单膜处理；对比例3为调整工艺顺序进行处理。结合对比例与实施例中的检测结果，可以看出,对比例1相对于实施例，缺少电子束辐照处理的深度处理，无法实现出水的达标处理；对比例2相对于实施例，缺少电解和电子束辐照处理后出水的COD和氨氮均严重超标；对比例3相对于实施例，调整了电子束和膜处理工艺顺序，可以发现出水COD有较好去除率，但仍无法实现达标处理。
本发明的气田废水处理工艺后的出水COD浓度稳定低于60mg/L以下，满足《炼化企业节水减排考核指标与回用水质控制指标》(Q/SH0104-2007)中污水回用于循环冷却水水质要求，处理合格后的高含硫气田采出水用于净化厂循环冷却水补充用水，节水效益显著。浓水蒸发结晶分离后制成工业盐，产品标准达到《工业盐》(GB/T 5462—2015)中精制工业干盐二级标准，可同时满足双碱、融雪剂、钻井泥浆的原料的需求。完成油气田采出水回用的同时实现了零排放，避免外排和回注带来的环境污染隐患，环保和经济效益显著。
与现有技术相比，本发明的气田废水的处理方法具有如下优势：(1)解决了油气田采出水处理后外排费用高且资源浪费的问题；(2)解决了油气田采出水处理后回注地层后存在污染地下水，回注井建设费用高的问题；(3)解决了油气田开采过程中的取水问题，减少水资源使用费和水资源浪费的问题；(4)解决了原有工艺处理出水无法满足回用指标要求的问题；(5)解决了现有油气田采出水处理工艺药剂种类多、投加量大，引入高价重金属离子，产生大量危废污泥、处理成本高，带来二次污染的问题；(6)解决了生化占地面积大，处理效率低，基建投资高，出水需额外消毒的问题。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种气田废水的处理方法，其特征在于：包括如下步骤：将脱硫后的气田废水经过前端处理后进行电解氧化，之后依次经过膜系统处理、蒸发处理和电子束辐照处理后出水回用；
所述蒸发处理包括如下步骤：将膜系统处理后的膜浓水进行蒸发处理，得到的冷凝水与膜出水按比例混合后进行电子束辐照处理；
在所述电子束辐照处理时，废水通过专用束下装置后呈瀑布状喷射出来，电子束垂直作用于喷射出的水幕上，完成对废水的辐照处理后自流至出水池；水幕的厚度为1-3mm；
所述电解氧化处理时的电解单元所用的电极板为亚氧化钛陶瓷电极材料，电流为2000-6000A，电压为3-5V，电解时间为40-120min；
所述电子束辐照处理时的参数为：电子加速器能量为0.5-2Mev；束流为10-40mA，辐射剂量为10-40kGy；束流宽度为800-1450 mm；水幕宽度为500-1200 mm。
2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：所述膜系统包括碟管式反渗透膜和/或管式反渗透膜；所述碟管式反渗透膜的膜材质为改性聚酰胺，产水率为75%-85%，操作压力为40-50bar；所述管式反渗透膜的膜材质为聚砜复合膜，产水率为75%-85%，操作压力为15-30bar。
3.根据权利要求1或2所述的处理方法，其特征在于：所述前端处理包括用于均匀水质水量的均质步骤和用于降低气田废水钙镁离子浓度的澄清软化步骤，所述澄清软化步骤中采用了混凝剂和/或碱和/或絮凝剂。
4.根据权利要求3所述的处理方法，其特征在于：所述混凝剂选自铁/或铝的多核聚合物，所述混凝剂的投加量为0.5‰-2‰。
5.根据权利要求3所述的处理方法，其特征在于：所述絮凝剂为阴/阳/非离子聚丙烯酰胺有机高分子化合物，所述絮凝剂的投加量为0.5‰-2‰。
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108178363A (zh) * | 2017-11-22 | 2018-06-19 | 中石化石油工程技术服务有限公司 | 页岩气田产出水的综合处理系统及其综合处理方法 |
| CN212451034U (zh) * | 2020-08-31 | 2021-02-02 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种天然气采出水水处理系统 |
| CN112624461A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-04-09 | 中广核达胜加速器技术有限公司 | 一种难降解废水的处理方法 |
| CN113371895A (zh) * | 2021-07-05 | 2021-09-10 | 中石化石油工程技术服务有限公司 | 油气田采出水资源化处理的工艺方法及系统 |
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