CN114515491B - 一种油田水处理系统VOCs集中处理的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种油田水处理系统VOCs集中处理的装置及方法，涉及油田水处理系统VOCs治理技术领域。本发明提供的油田水处理系统VOCs集中处理的装置包括低位罐、风机、气液分离器、双磁还原处理器、铁碳吸附还原处理器、电子还原处理器和提升泵。本发明利用有机气体分子为共价键结构的原理，将油田水处理系统产生的挥发性有机废气(VOCs)经气液分离后进行磁还原、铁碳还原和电子还原处理，能够对油田水处理系统产生的挥发性有机废气进行高效处理，针对性强，能够实现大气量集中处理，并且便于管理，安全可靠，运行费用低；同时，磁还原、铁碳还原和电子还原为物理处理法，便于实现无人化自控管理。

Description

一种油田水处理系统VOCs集中处理的装置及方法
技术领域
本发明涉及油田水处理系统VOCs治理技术领域，特别涉及一种油田水处理系统VOCs(挥发性有机废气)集中处理的装置及方法。
背景技术
油气开采中钻井、采油、洗井等过程会产生油田废水，油田废水成分复杂，含有一定量的原油、悬浮固体，还含有各种无机离子、溶解气、细菌和微生物。这种污水外排会造成对环境的污染，如果回注用于采油，一方面可造成金属设备与管道的结垢和严重腐蚀，另一方面还易造成地层孔隙通道的堵塞，因此，无论排放还是回注都必须进行处理，处理达标的污水回注，可节约大量的水资源。
但是，在油田水处理的过程中，会产生各种挥发性有机废气(VOCs)，若不能合理地进行处理，将会造成严重的环境污染。目前油田油气挥发气体的治理刚刚开始，由于油田油气挥发点多面广，大规模收集统一治理难度较大，而且目前尚未有油气挥发治理的专用设备。
发明内容
有鉴于此，本发明目的在于提供一种油田水处理系统VOCs集中处理的装置及方法。本发明提供的装置能够对油田水处理系统VOCs进行针对性处理，处理效果好，能够实现大气量集中处理，并且便于运行。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种油田水处理系统VOCs集中处理的装置，包括：
低位罐2，所述低位罐2的罐体倾斜设置；所述低位罐2上由高到低依次设置有抽气管口2-3、进气管口2-1、进液管口2-2和提升泵抽液管口2-4，所述提升泵抽液管口2-4与提升泵8的入口相连通；
入口与所述低位罐2的抽气管口2-3相连通的风机3；
第一进气口4-1与所述风机3的出口相连通的气液分离器4；所述气液分离器4还设置有第一出气口4-2和第一排污口4-3；
第二进气口5-1与所述第一出气口4-2相连通的双磁还原处理器5；所述双磁还原处理器5内设置有第一筛板5-4，所述第一筛板5-4的上方间隔排布有若干层磁场发生构件层5-5，所述第一筛板5-4与若干层磁场发生构件层5-5的空间内装填有磁铁粉5-6；所述双磁还原处理器5还设置有第二出气口5-2和第二排污口5-3；
第三进气口6-1与所述第二出气口5-2相连通的铁碳吸附还原处理器6；所述铁碳吸附还原处理器6内设置有第二筛板6-4，所述第二筛板6-4设置在第三进气口6-1的水平上方，所述第二筛板6-4的表面自下而上依次设置有铁碳微电解填料层6-5和活性炭层6-6；所述铁碳吸附还原处理器6还设置有第三出气口6-2和第三排污口6-3；
以及第四进气口7-1与所述第三出气口6-2相连通的电子还原处理器7；所述电子还原处理器7上设置有若干电场发生构件7-4；所述电子还原处理器7还设置有外排管口7-2和第四排污口7-3；
所述第一排污口4-3、第二排污口5-3、第三排污口6-3和第四排污口7-3均与进液管口2-2相连通。
优选地，所述低位罐2为卧式方罐或圆罐；所述气液分离器4为立式圆形罐；所述双磁还原处理器5为矩形柜式罐，罐底为锥形；所述铁碳吸附还原处理器6为立式圆形罐；所述电子还原处理器7为立式圆形罐或矩形柜式罐；所述低位罐2、气液分离器4、双磁还原处理器5、铁碳吸附还原处理器6和电子还原处理器7均为密闭罐。
优选地，所述风机3为离心式风机；所述提升泵8为自吸泵。
优选地，所述低位罐2的罐体倾斜的角度为5°～15°。
优选地，所述低位罐2的罐体内底部设置有集污槽2-5；所述提升泵抽液管口2-4连接引液管2-6，所述引液管2-6的下端口插在集污槽2-5内。
优选地，每个磁场发生构件层5-5由若干磁场发生构件顺磁平行排布，相邻磁场发生构件层5-5中的磁场发生构件相互垂直；所述磁场发生构件为磁棒或电磁体。
优选地，所述每个磁场发生构件层5-5中磁场发生构件排布的间隔距离为10～50mm；相邻磁场发生构件层5-5之间的间隔距离为100～300mm。
优选地，单个电场发生构件7-4由阴极环7-4-1和阳极棒7-4-2组成，所述阴极环7-4-1设置在电子还原处理器7的器壁上且贯穿器壁，所述阳极棒7-4-2的一端套入阴极环7-4-1内，另一端插入电子还原处理器7的内部；所述阴极环7-4-1和阳极棒7-4-2之间的间隔空隙为5～15mm。
本发明提供的一种油田水处理系统VOCs集中处理的方法，包括以下步骤：
将油田水处理系统1产生的挥发性有机废气和反洗排污分别通过进气管口2-1和进液管口2-2引入低位罐2内，在所述低位罐2内进行沉降气液分离，得到第一处理气和第一分离液；
所述第一处理气由风机3通过抽气管口2-3抽出，再通过第一进气口4-1送入进入气液分离器4，在所述气液分离器4内进行离心气液分离，由第一出气口4-2排出得到第二处理气和由第一排污口4-3排出得到第二分离液；
所述第二处理气通过第二进气口5-1进入双磁还原处理器5内，在所述磁场发生构件层5-5和磁铁粉5-6的作用下，将所述第二处理气进行磁还原处理，由第二出气口5-2排出得到第三处理气和由第二排污口5-3排出得到第三分离液；
所述第三处理气通过第三进气口6-1进入铁碳吸附还原处理器6内，将所述第三处理气依次进行铁碳微电解填料层6-5的铁碳还原处理和活性炭层6-6的吸附处理，由第三出气口6-2排出得到第四处理气和由第三排污口6-3排出得到第四分离液；
所述第四处理气通过第四进气口7-1进入电子还原处理器7内，所述若干电场发生构件7-4产生高压电场，将所述第四处理气进行电子还原处理，得到第五处理气和第五分离液，所述第五处理气通过外排管口7-2进行外排，所述第五分离液由第四排污口7-3排出；
所述第二分离液、第三分离液、第四分离液和第五分离液通过进液管口2-2进入低位罐2内，与第一分离液混合进行沉降，所得底污与水经提升泵抽液管口2-4由提升泵8抽出。
优选地，单个电场发生构件产生10000V以上的直流电压。
本发明提供了一种油田水处理系统VOCs集中处理的装置，包括低位罐、风机、气液分离器、双磁还原处理器、铁碳吸附还原处理器、电子还原处理器和提升泵。采用本发明提供的装置对油田水处理系统VOCs进行处理，首先利用低位罐和气液分离罐对油田水处理系统产生的挥发性有机废气进行气液分离；然后利用双磁还原处理器对气液分离得到的气体进行磁还原处理，将气体中的硫、氯、溴、氨、氮元素脱除，并将气体中的大分子结构进行断键，使其变成较小的分子；再利用铁碳吸附还原处理器将磁还原处理后得到的气体进行铁碳还原处理和活性炭吸附处理，所述铁碳还原处理将气体中的大分子结构继续断键，使其变成更小的分子，所述活性炭吸附处理将气体中的有害物质截留；最后利用电子还原处理器将铁碳还原处理和活性炭吸附处理后得到的气体进行电子还原处理，将大分子气体还原成小分子气体，并将小分子气体还原成碳、氢气和水，得到无害外排气，达标外排。本发明利用有机气体分子为共价键结构的原理，将油田水处理系统产生的挥发性有机废气(VOCs)经气液分离后进行磁还原、铁碳还原和电子还原处理，能够对油田水处理系统产生的挥发性有机废气进行高效处理，针对性强，能够实现大气量集中处理，并且便于管理，安全可靠，运行费用低；同时，磁还原、铁碳还原和电子还原为物理处理法，便于实现无人化自控管理。
附图说明
图1为本发明提供的油田水处理系统VOCs集中处理的装置示意图；
图2为低位罐2的结构示意图；
图3为气液分离器4的外形示意图；
图4为双磁还原处理器5的外形示意图；
图5为双磁还原处理器5的内部结构示意图；
图6为铁碳吸附还原处理器6的构造示意图；
图7为电子还原处理器7的外形示意图；
图8为电子还原处理器7的构造示意图；
图9为电场发生构件7-4的放大图；
图1～图9中，1-油田水处理系统，1-1-除油罐，1-1-1-第一进液口，1-1-2-第一出液口，1-1-3-第一排气口，1-1-4-第一排污口，1-2-沉降罐，1-2-1-第二进液口，1-2-2-第二出液口，1-2-3-第二排气口，1-2-4-第二排污口，1-3-气浮机，1-3-1-第三进液口，1-3-2-第三出液口，1-3-3-第三排气口，1-3-4-第三排污口，1-4-一体化油水处理器，1-4-1-第四进液口，1-4-2-第四出液口，1-4-3-第四排气口，1-4-4-第四排污口，2-低位罐，2-1-进气管口，2-2-进液管口，2-3-抽气管口，2-4-提升泵抽液管口，2-5-集污槽，2-6-引液管，3-风机，4-气液分离器，4-1-第一进气口，4-2-第一出气口，4-3-第一排污口，5-双磁还原处理器，5-1-第二进气口，5-2-第二出气口，5-3-第二排污口，5-4-第一筛板，5-5-磁场发生构件层，5-6-微纳米级磁铁粉，6-铁碳吸附还原处理器，6-1-第三进气口，6-2-第三出气口，6-3-第三排污口，6-4-第二筛板，6-5-铁碳微电解填料层，6-6-活性炭层，7-电子还原处理器，7-1-第四进气口，7-2-外排管口，7-3-第四排污口，7-4-电场发生构件，7-4-1-阴极环，7-4-2-阳极棒，8-提升泵。
具体实施方式
本发明提供了一种油田水处理系统VOCs集中处理的装置，包括：
低位罐2，所述低位罐2的罐体倾斜设置；所述低位罐2上由高到低依次设置有抽气管口2-3、进气管口2-1、进液管口2-2和提升泵抽液管口2-4，所述提升泵抽液管口2-4与提升泵8的入口相连通；
入口与所述低位罐2的抽气管口2-3相连通的风机3；
第一进气口4-1与所述风机3的出口相连通的气液分离器4；所述气液分离器4还设置有第一出气口4-2和第一排污口4-3；
第二进气口5-1与所述第一出气口4-2相连通的双磁还原处理器5；所述双磁还原处理器5内设置有第一筛板5-4，所述第一5-4的上方间隔排布有若干层磁场发生构件层5-5，所述第一筛板5-4与若干层磁场发生构件层5-5的空间内装填有微纳米级磁铁粉5-6；所述双磁还原处理器5还设置有第二出气口5-2和第二排污口5-3；
第三进气口6-1与所述第二出气口5-2相连通的铁碳吸附还原处理器6；所述铁碳吸附还原处理器6内设置有第二筛板6-4，所述第二筛板6-4设置在第三进气口6-1的水平上方，所述第二筛板6-4的表面自下而上依次设置有铁碳微电解填料层6-5和活性炭层6-6；所述铁碳吸附还原处理器6还设置有第三出气口6-2和第三排污口6-3；
以及第四进气口7-1与所述第三出气口6-2相连通的电子还原处理器7；所述电子还原处理器7上设置有若干电场发生构件7-4；所述电子还原处理器7还设置有外排管口7-2和第四排污口7-3；
所述第一排污口4-3、第二排污口5-3、第三排污口6-3和第四排污口7-3均与进液管口2-2相连通。
本发明提供的油田水处理系统VOCs集中处理的装置如图1所示，下面结合图1进行详细说明。
本发明提供的油田水处理系统VOCs集中处理的装置包括低位罐2，所述低位罐2的结构如图2所示。在本发明中，所述低位罐2优选为卧式方罐或圆罐；所述低位罐2的罐体倾斜设置，所述低位罐2的罐体倾斜的角度优选为5°～15°，本发明将所述罐体倾斜的角度控制在5°～15°，有利于泵抽排污。
在本发明中，所述低位罐2上由高到低依次设置有抽气管口2-3、进气管口2-1、进液管口2-2和提升泵抽液管口2-4；所述提升泵抽液管口2-4与提升泵8的入口相连通，所述提升泵8优选为自吸泵。在本发明中，所述低位罐2的罐体内底部优选设置有集污槽2-5；所述提升泵抽液管口2-4优选连接引液管2-6，所述引液管2-6的下端口插在集污槽2-5内。在本发明中，所述低位罐2的作用是将油田水处理系统产生的挥发性有机废气(VOCs)进行沉降气液分离。
本发明提供的油田水处理系统VOCs集中处理的装置包括入口与所述低位罐2的抽气管口2-3相连通的风机3，所述风机3优选为离心式风机。在本发明中，所述风机3的作用是将低位罐2处理后的气体进行提升加压，将气体变成气流，打入气液分离器中。
本发明提供的油田水处理系统VOCs集中处理的装置包括第一进气口4-1与所述风机3的出口相连通的气液分离器4，所述气液分离器4外形如图3所示。在本发明中，所述气液分离器4优选为立式圆形罐；所述气液分离器4还设置有第一出气口4-2和第一排污口4-3。在本发明中，所述第一进气口4-1优选设置在气液分离器4的罐体中下部；所述第一出气口4-2优选设置在气液分离器4的罐顶；所述第一排污口4-3优选设置在气液分离器4的罐底，所述第一排污口4-3与进液管口2-2相连通。在本发明中，所述气液分离器4内通过涡流旋转产生离心力，将由风机3打入的气流进行离心气液分离。
本发明提供的油田水处理系统VOCs集中处理的装置包括第二进气口5-1与所述第一出气口4-2相连通的双磁还原处理器5，所述双磁还原处理器5的外形和内部结构分别如图4和图5所示。在本发明中，所述双磁还原处理器5优选为矩形柜式罐，罐底为锥形。在本发明中，所述双磁还原处理器5内设置有第一筛板5-4，所述第一筛板5-4优选设置在第二进气口5-1的水平上方。在本发明中，所述第一筛板5-4的上方间隔排布有若干层磁场发生构件层5-5，即自下而上，在所述第一筛板5-4的上方依次排布若干层磁场发生构件层5-5，所述第一筛板5-4与最下层磁场发生构件层的垂直间距优选为10～20mm；相邻磁场发生构件层之间的间隔距离优选为100～300mm，所述磁场发生构件层的总层数优选为3～6层。在本发明中，每个磁场发生构件层5-5优选由若干磁场发生构件顺磁平行排布，所述每个磁场发生构件层中磁场发生构件排布的间隔距离优选为10～50mm；相邻磁场发生构件层的磁场发生构件相互垂直；所述单个磁场发生构件层中的磁场发生构件优选为磁棒或电磁体。在本发明中，所述第一筛板5-4与若干层磁场发生构件层5-5的空间内装填有磁铁粉5-6，所述磁铁粉优选为微纳米级磁铁粉。本发明将单个磁场发生构件层的磁场发生构件顺磁平行排布，并使相邻磁场发生构件层的磁场发生构件相互垂直，能够增加气体绕程距离和磁铁粉均匀密度。
在本发明中，所述双磁还原处理器5还设置有第二出气口5-2和第二排污口5-3。在本发明中，所述第二进气口5-1优选设置在双磁还原处理器5的锥形罐底的锥侧上部；所述第二出气口5-2优选设置在双磁还原处理器5的罐顶；所述第二排污口5-3优选设置在双磁还原处理器5的锥形罐底的锥底，所述第二排污口5-3与进液管口2-2相连通。在本发明中，所述双磁还原处理器5的作用是对气液分离器4处理后的气体进行磁还原处理。
本发明提供的油田水处理系统VOCs集中处理的装置包括第三进气口6-1与所述第二出气口5-2相连通的铁碳吸附还原处理器6，所述铁碳吸附还原处理器6的构造如图6所示。在本发明中，所述铁碳吸附还原处理器6优选为立式圆形罐，所述第三进气口6-1优选设置在铁碳吸附还原处理器6的罐体下部。在本发明中，所述铁碳吸附还原处理器6内设置有第二筛板6-4，所述第二筛板6-4设置在第三进气口6-1水平上方，优选设置在第三进气口6-1水平上方10～20mm处；所述第二筛板6-4的表面自下而上依次设置有铁碳微电解填料层6-5和活性炭层6-6，所述铁碳微电解填料层6-5和活性炭层6-6的层厚优选为1:1～2:1。本发明对所述铁碳微电解填料层6-5中的铁碳微电解填料没有特别的要求，采用本领域技术人员熟知的铁碳微电解填料即可，所述铁碳微电解填料层6-5中铁碳微电解填料是以铁和碳为主要原料(铁过量)，经高温烧结而成，含零价铁和二价铁。在本发明中，所述铁碳吸附还原处理器6还设置有第三出气口6-2和第三排污口6-3；所述第三出气口6-2优选设置在铁碳吸附还原处理器6的顶部；所述第三排污口6-3优选设置在所述铁碳吸附还原处理器6的罐底中心，所述第三排污口6-3与进液管口2-2相连通。在本发明中，所述铁碳吸附还原处理器6的作用是将双磁还原处理器5处理后得到的气体进行铁碳还原处理和活性炭吸附处理。
本发明提供的油田水处理系统VOCs集中处理的装置还包括第四进气口7-1与所述第三出气口6-2相连通的电子还原处理器7，所述电子还原处理器7的外形和构造分别如图7和图8所示。在本发明中，所述电子还原处理器7优选为立式圆形罐或矩形柜式罐；所述第四进气口7-1优选设置在电子还原处理器的罐体的下部。在本发明中，所述电子还原处理器7上设置有若干电场发生构件7-4，所述电场发生构件7-4的设置位置包括电子还原处理器7的罐体和罐顶。在本发明中，单个电场发生构件7-4由阴极环7-4-1和阳极棒7-4-2组成，所述电场发生构件7-4的放大图如图9所示；所述阴极环7-4-1设置在电子还原处理器7的器壁上(即罐体壁上)且贯穿器壁，所述阳极棒7-4-2的一端套入阴极环7-4-1内，另一端插入电子还原处理器7的内部。在本发明中，所述阴极环7-4-1和阳极棒7-4-2之间的间隔空隙优选为5～15mm；所述阳极棒的直径优选为50～80mm，长度优选500～600mm，所述阴极环的内径优选为60～90mm，长度优选为100～120mm；所述阴极环和阳极棒能够产生高压电场。在本发明中，所述电子还原处理器7还设置有外排管口7-2和第四排污口7-3。在本发明中，所述外排管口7-2优选设置在电子还原处理器7的罐顶；所述第四排污口7-3优选设置在电子还原处理器7的罐底，所述第四排污口7-3与进液管口2-2相连通。在本发明中，所述电子还原处理器7的作用是将双磁还原处理器5处理后的气体进行电子还原处理。
在本发明中，所述低位罐2、气液分离器4、双磁还原处理器5、铁碳吸附还原处理器6和电子还原处理器7均优选为密闭罐，从而组成密闭处理系统。
本发明还提供了利用上述技术方案所述装置进行油田水处理系统VOCs集中处理的方法，包括以下步骤：
将油田水处理系统1产生的挥发性有机废气和反洗排污分别通过进气管口2-1和进液管口2-2引入低位罐2内，在所述低位罐2内进行沉降气液分离，得到第一处理气和第一分离液；
所述第一处理气由风机3通过抽气管口2-3抽出，再通过第一进气口4-1送入气液分离器4，在所述气液分离器4内进行离心气液分离，由第一出气口4-2排出得到第二处理气和由第一排污口4-3排出得到第二分离液；
所述第二处理气通过第二进气口5-1进入双磁还原处理器5内，在所述磁场发生构件层5-5和磁铁粉5-6的作用下，将所述第二处理气进行磁还原处理，由第二出气口5-2排出得到第三处理气和由第二排污口5-3排出得到第三分离液；
所述第三处理气通过第三进气口6-1进入铁碳吸附还原处理器6内，将所述第三处理气依次进行铁碳微电解填料层6-5的铁碳还原处理和活性炭层6-6的吸附处理，由第三出气口6-2排出得到第四处理气和由第三排污口6-3排出得到第四分离液；
所述第四处理气通过第四进气口7-1进入电子还原处理器7内，所述若干电场发生构件7-4产生高压电场，将所述第四处理气进行电子还原处理，得到第五处理气和第五分离液，所述第五处理气通过外排管口7-2进行外排，所述第五分离液由第四排污口7-3排出；
所述第二分离液、第三分离液、第四分离液和第五分离液通过进液管口2-2进入低位罐2内，与第一分离液混合进行沉降，所得底污与水经提升泵抽液管口2-4由提升泵8抽出。
本发明将油田水处理系统1产生的挥发性有机废气和反洗排污分别通过进气管口2-1和进液管口2-2引入低位罐2内，在所述低位罐2内进行沉降气液分离，得到第一处理气和第一分离液。本发明对所述油田水处理系统1的组成没有特别的要求，本领域技术人员熟知的油田水处理系统产生的挥发性有机废气均可采用本发明提供的方法进行处理。作为本发明的一个实施例，所述油田水处理系统1包括：
除油罐1-1，所述除油罐1-1设置有第一进液口1-1-1、第一出液口1-1-2、第一排气口1-1-3和第一排污口1-1-4；
第二进液口1-2-1与所述第一出液口1-1-2相连通的沉降罐1-2；所述沉降罐1-2还设置有第二出液口1-2-2、第二排气口1-2-3和第二排污口1-2-4；
第三进液口1-3-1与所述第二出液口1-2-2相连通的气浮机1-3；所述气浮机1-3还设置有第三出液口1-3-2、第三排气口1-3-3和第三排污口1-3-4；
第四进液口1-4-1与所述第三出液口1-3-2相连通的一体化油水处理器1-4；所述一体化油水处理器1-4还设置有第四出液口1-4-2、第四排气口1-4-3和第四排污口1-4-4；
所述第一排气口1-1-3、第二排气口1-2-3、第三排气口1-3-3和第四排气口1-4-3分别设置在除油罐1-1、沉降罐1-2、气浮机1-3和一体化油水处理器1-4的上部，且均与低位罐2的进气管口2-1相连通；所述第一排污口1-1-4、第二排污口1-2-4、第三排污口1-3-4和第四排污口1-4-4分别设置在除油罐1-1、沉降罐1-2、气浮机1-3和一体化油水处理器1-4的下部，且均与低位罐2的进液管口2-2相连通。
上述油田水处理系统1的运行过程具体为：油区来液由第一进液口1-1-1进入除油罐1-1进行除油处理；经除油后的水由第二进液口1-2-1进入沉降罐1-2进行沉降；经沉降后的水由第三进液口1-3-1进入气浮机1-3进行气浮处理；经气浮处理后的水由第四进液口1-4-1进入一体化油田水处理器1-4进行过滤处理后，经过滤处理后的水由第四出液口1-4-2排出回用；经除油罐1-1、沉降罐1-2、气浮机1-3、一体化油田水处理器1-4处理后，分别产生的挥发性有机废气通过进气管口2-1进入低位罐2；经油罐1-1、沉降罐1-2、气浮机1-3、一体化油田水处理器1-4处理后，分别产生的反洗排污通过进液管口2-2进入低位罐2。
在本发明中，所述油田水处理系统1产生的挥发性有机废气和反洗排污在所述低位罐2内进行沉降气液分离，将液溶解中的气从液中分离出来，从而得到第一处理气和以水主要成分的第一分离液。
得到第一处理气后；本发明将所述第一处理气由风机3通过抽气管口2-3抽出，再通过第一进气口4-1送入气液分离器4，在所述气液分离器4内进行离心气液分离，由第一出气口4-2排出得到第二处理气和由第一排污口4-3排出得到第二分离液。在本发明中，所述第一处理气优选切线进入气液分离器3，所述第一处理气由风机3抽出变成气流；经过所述离心气液分离将所述第一处理气中的气和液再次进行分离(通过离心将气中的液分离)，从而得到第二处理气和主要成分为水的第二分离液。
得到第二处理气后，本发明将所述第二处理气通过第二进气口5-1进入双磁还原处理器5内，在所述磁场发生构件层5-5和磁铁粉5-6的作用下，将所述第二处理气进行磁还原处理，由第二出气口5-2排出得到第三处理气和由第二排污口5-3排出得到第三分离液。在本发明中，所述第二处理气在双磁还原处理器5内的具体处理过程为：所述第二处理气进入双磁还原处理器5内，第二处理气气流由磁铁粉颗粒分解为微气流或微气泡，同时磁场发生构件层与磁铁粉协同将微气流或微气泡静电吸附于磁铁粉颗粒表面，并且磁场发生构件层促使磁铁粉中零价铁向吸附在磁铁粉表面的微气流或微气泡释放电子，发生的反应为Fe0-2e→Fe2+；微气流或微气泡释放的电子在磁场发生构件层的磁场作用下活性大增，活动能力更强，优先对微气流或微气泡内含有的硫、氯、溴、氨、氮元素脱除，并对其中大分子结构的双键进行断键，使其变成较小的分子。经过所述磁还原处理，得到第三处理气和主要成分为水的第三分离液。
得到第三处理气后，本发明将所述第三处理气通过第三进气口6-1进入铁碳吸附还原处理器6内，将所述第三处理气依次进行铁碳微电解填料层6-5的铁碳还原处理和活性炭层6-6的吸附处理，由第三出气口6-2排出得到第四处理气和由第三排污口6-3排出得到第四分离液。在本发明中，所述第三处理气在铁碳吸附还原处理器6内的具体处理过程为：所述第三处理气在铁碳吸附还原处理器6内先通过铁碳微电解填料层6-5，铁碳微电解填料层对通过的气体进行吸附，同时铁碳微电解填料层中的零价铁和二价铁向吸附在铁碳微电解填料层的气泡内释放电子，发生的反应为Fe0-2e→Fe2+、Fe2+-e→Fe3+，电子进入气泡对其中的大分子继续断键，将大分子变成更小的分子；经微电解填料层还原后的气体继续上行进入活性炭层6-6中，通过活性炭的吸附过滤，将气体中的有害物质截留。经铁碳还原处理和吸附处理，得到第四处理气和主要成分为水的第四分离液。
得到第四处理气后，本发明将所述第四处理气通过第四进气口7-1进入电子还原处理器7内，所述若干电场发生构件7-4产生高压电场，将所述第四处理气进行电子还原处理，得到第五处理气和第五分离液。在本发明中，单个电场发生构件优选产生10000V以上的直流电压(即DC≥10000V)；所述第四处理气经电子还原处理被还原为小分子气体，小分子气体被还原为碳、氢气和水，进而形成第五处理气和第五分离液；所述第五分离液的主要为水，由第四排污口7-3排出；所述第五处理气为达标无害气，通过外排管口7-2进行外排。
在本发明中，所述第二分离液、第三分离液、第四分离液和第五分离液通过进液管口2-2进入低位罐2内，与第一分离液混合再次进行沉降，所得底污与水经提升泵抽液管口2-4由提升泵8抽出。
有机气体分子为共价键结构，从分子结构而言采用还原法来去除大分子及有害气体是最佳的选择，本发明将油田水处理系统产生的挥发性有机废气(VOCs)经气液分离后进行磁还原、铁碳还原和电子还原处理，能够对油田水处理系统产生的挥发性有机废气进行高效处理，针对性强。
下面结合实施例对本发明提供的油田水处理系统VOCs集中处理的装置及方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
一种油田水处理系统VOCs集中处理的装置，如图1所示：低位罐2的抽气管口2-3与风机3的进口连接，风机3的出口与气液分离器4的进气口4-1连接，气液分离器4的出气口4-2与双磁还原处理器5的进气口5-1连接，双磁还原处理器5的出气口5-2与铁碳吸附还原处理器6的进气口6-1连接，铁碳吸附还原处理器6的出气口6-2与电子还原处理器7的进气口7-1连接，电子还原处理器7的外排管口用于将出气外排；
如图2所示，低位罐2为卧式圆罐，落地安装有5°～15°的斜度，低位罐2上由高到低依次设置有抽气管口2-3、进气管口2-1、进液管口2-2和提升泵抽液管口2-4；提升泵抽液管口2-4下设有引液管2-6，引液管2-6的下端口插在集污槽2-5内；
如图3所示，气液分离器4为立式圆形罐，罐底设有排污口4-3，罐筒中下部切线设有进气口4-1，罐顶设有出气口4-2；
如图4、图5所示，双磁还原处理器5为立式矩形罐，罐底为锥形，锥底设有排污口5-3，锥侧上部设有进气口5-1，罐顶设有出气口5-2；罐内锥上设第一筛板5-4，第一筛板5-4上装有多层磁棒5-5，第一筛板上和磁棒空间装有微纳米级磁铁粉5-6，同一层磁棒顺磁平形安装，多层磁棒层间顺磁垂直安装；
如图6所示，铁碳吸附还原处理6为立式圆形罐，罐底中心设有排污口6-3，罐筒下部设有进气口6-1，罐顶设有出气口6-2；罐内进气口6-1上面设有第二筛板6-4，第二筛板6-4的表面装有铁碳微电解填料6-5，铁碳微电解填料6-5的上面装有活性炭6-6；
如图7、图8所示，电子还原处理器7为立式圆形罐，罐底设有排污口7-3，罐筒下部设有切线进气口7-1，罐顶设有外排管口7-2，罐体壁上装有多套阳极棒7-4-2和阴极环7-4-1，如图9所示，阳极棒7-4-2插入罐体内部，阴极环7-4-1安装在罐壁上；
低位罐2、气液分离器4、双磁还原处理器5、铁碳吸附还原处理器6、电子还原处理器7均为密闭处理罐，组成的流程为密闭处理流程。
采用图1所示装置对油田水处理系统VOCs集中处理：
油区来液进除油罐1-1，经除油后的水进沉降罐1-2，经沉降后的水进气浮机1-3，经气浮后的水进一体化油田水处理器1-4进行处理后回用；除油罐1-1、沉降罐1-2、气浮机1-3、一体化油田水处理器1-4的上排气(挥发性有机废气)通过进气管口2-1进低位罐2；除油罐1-1、沉降罐1-2、气浮机1-3、一体化油田水处理器1-4的下排污(反洗排污)通过进液管口2-2进低位罐2，在低位罐2内进行沉降气液分离；分离出的气体由风机3提升加压进入气液分离器4内进行离心分离；分离出的气体进入双磁还原处理器5内进行磁还原处理；磁还原处理后的气体进入铁碳吸附还原处理器6内，进行铁碳吸附还原和活性炭吸附处理；经铁碳吸附还原和活性炭吸附处理后的气体再进入电子还原处理器7内，进行电子还原处理，电子还原处理后的气体达标经外排管口7-2外排。
对双磁还原处理器5、铁碳吸附还原处理器6、电子还原处理器7的处理效果进行单项试验，其中：双磁还原处理器5对H2S的去除率为89％以上；铁碳吸附还原处理器6对H2S和有机大分子气体的总吸附率为50％以上；电子还原处理器7能够将90％以上的有机大分子断键为小分子，将60％以上的小分子还原成碳、氢气和水。
由以上实施例可以看出，本发明提供的装置能够对油田水处理系统VOCs进行针对性处理，处理效果好。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种油田水处理系统VOCs集中处理的装置，其特征在于，包括：
低位罐(2)，所述低位罐(2)的罐体倾斜设置；所述低位罐(2)上由高到低依次设置有抽气管口(2-3)、进气管口(2-1)、进液管口(2-2)和提升泵抽液管口(2-4)，所述提升泵抽液管口(2-4)与提升泵(8)的入口相连通；
入口与所述低位罐(2)的抽气管口(2-3)相连通的风机(3)；
第一进气口(4-1)与所述风机(3)的出口相连通的气液分离器(4)；所述气液分离器(4)还设置有第一出气口(4-2)和第一排污口(4-3)；
第二进气口(5-1)与所述第一出气口(4-2)相连通的双磁还原处理器(5)；所述双磁还原处理器(5)内设置有第一筛板(5-4)，所述第一筛板(5-4)的上方间隔排布有若干层磁场发生构件层(5-5)，所述第一筛板(5-4)与若干层磁场发生构件层(5-5)的空间内装填有磁铁粉(5-6)；所述双磁还原处理器(5)还设置有第二出气口(5-2)和第二排污口(5-3)；每个磁场发生构件层(5-5)由若干磁场发生构件顺磁平行排布，相邻磁场发生构件层(5-5)中的磁场发生构件相互垂直；所述磁场发生构件为磁棒或电磁体；
第三进气口(6-1)与所述第二出气口(5-2)相连通的铁碳吸附还原处理器(6)；所述铁碳吸附还原处理器(6)内设置有第二筛板(6-4)，所述第二筛板(6-4)设置在第三进气口(6-1)的水平上方，所述第二筛板(6-4)的表面自下而上依次设置有铁碳微电解填料层(6-5)和活性炭层(6-6)；所述铁碳吸附还原处理器(6)还设置有第三出气口(6-2)和第三排污口(6-3)；所述铁碳微电解填料层(6-5)中铁碳微电解填料是以铁和碳为主要原料，铁过量，经高温烧结而成，含零价铁和二价铁；
以及第四进气口(7-1)与所述第三出气口(6-2)相连通的电子还原处理器(7)；所述电子还原处理器(7)上设置有若干电场发生构件(7-4)；所述电子还原处理器(7)还设置有外排管口(7-2)和第四排污口(7-3)；单个电场发生构件(7-4)由阴极环(7-4-1)和阳极棒(7-4-2)组成，所述阴极环(7-4-1)设置在电子还原处理器(7)的器壁上且贯穿器壁，所述阳极棒(7-4-2)的一端套入阴极环(7-4-1)内，另一端插入电子还原处理器(7)的内部；所述阴极环(7-4-1)和阳极棒(7-4-2)之间的间隔空隙为5～15mm；
所述第一排污口(4-3)、第二排污口(5-3)、第三排污口(6-3)和第四排污口(7-3)均与进液管口(2-2)相连通。
2.根据权利要求1所述的油田水处理系统VOCs集中处理的装置，其特征在于，所述低位罐(2)为卧式方罐或圆罐；所述气液分离器(4)为立式圆形罐；所述双磁还原处理器(5)为矩形柜式罐，罐底为锥形；所述铁碳吸附还原处理器(6)为立式圆形罐；所述电子还原处理器(7)为立式圆形罐或矩形柜式罐；所述低位罐(2)、气液分离器(4)、双磁还原处理器(5)、铁碳吸附还原处理器(6)和电子还原处理器(7)均为密闭罐。
3.根据权利要求1所述的油田水处理系统VOCs集中处理的装置，其特征在于，所述风机(3)为离心式风机；所述提升泵(8)为自吸泵。
4.根据权利要求1或2所述的油田水处理系统VOCs集中处理的装置，其特征在于，所述低位罐(2)的罐体倾斜的角度为5°～15°。
5.根据权利要求1或2所述的油田水处理系统VOCs集中处理的装置，其特征在于，所述低位罐(2)的罐体内底部设置有集污槽(2-5)；所述提升泵抽液管口(2-4)连接引液管(2-6)，所述引液管(2-6)的下端口插在集污槽(2-5)内。
6.根据权利要求1所述的油田水处理系统VOCs集中处理的装置，其特征在于，所述每个磁场发生构件层(5-5)中磁场发生构件排布的间隔距离为10～50mm；相邻磁场发生构件层(5-5)之间的间隔距离为100～300mm。
7.一种油田水处理系统VOCs集中处理的方法，其特征在于，利用权利要求1~6任意一项所述油田水处理系统VOCs集中处理的装置，包括以下步骤：
将油田水处理系统(1)产生的挥发性有机废气和反洗排污分别通过进气管口(2-1)和进液管口(2-2)引入低位罐(2)内，在所述低位罐(2)内进行沉降气液分离，得到第一处理气和第一分离液；
所述第一处理气由风机(3)通过抽气管口(2-3)抽出，再通过第一进气口(4-1)送入气液分离器(4)，在所述气液分离器(4)内进行离心气液分离，由第一出气口(4-2)排出得到第二处理气和由第一排污口(4-3)排出得到第二分离液；
所述第二处理气通过第二进气口(5-1)进入双磁还原处理器(5)内，在所述磁场发生构件层(5-5)和磁铁粉(5-6)的作用下，将所述第二处理气进行磁还原处理，由第二出气口(5-2)排出得到第三处理气和由第二排污口(5-3)排出得到第三分离液；
所述第三处理气通过第三进气口(6-1)进入铁碳吸附还原处理器(6)内，将所述第三处理气依次进行铁碳微电解填料层(6-5)的铁碳还原处理和活性炭层(6-6)的吸附处理，由第三出气口(6-2)排出得到第四处理气和由第三排污口(6-3)排出得到第四分离液；
所述第四处理气通过第四进气口(7-1)进入电子还原处理器(7)内，所述若干电场发生构件(7-4)产生高压电场，将所述第四处理气进行电子还原处理，得到第五处理气和第五分离液，所述第五处理气通过外排管口(7-2)进行外排，所述第五分离液由第四排污口(7-3)排出；
所述第二分离液、第三分离液、第四分离液和第五分离液通过进液管口(2-2)进入低位罐(2)内，与第一分离液混合进行沉降，所得底污与水经提升泵抽液管口(2-4)由提升泵(8)抽出。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，单个电场发生构件产生10000V以上的直流电压。
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