CN201962105U - 一种超声波氧化协同电化学氧化的油田污水预处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种超声波氧化协同电化学氧化的油田污水预处理装置，它用于油田污水处理，它公开了有一个复合式氧化电解槽，所述复合式氧化电解槽内有电解槽，阳极，阴极，特别是在电解槽的槽壁上设置有超声波换能器，所述超声波换能器通过连接线与设置在复合式氧化电解槽外侧的超声波发生器相连。所述超声波换能器设置在电解槽内壁上。本实用新型在处理油田污水中具有减免药剂的投加，避免水体中生物种类的抗药性，避免传统的电化电解的阴极结垢造成电解过程不连续，电解效果低等现象，保证出水水质的稳定和更好的净化效果，降低水处理费用。

Description

一种超声波氧化协同电化学氧化的油田污水预处理装置

技术领域

本实用新型涉及一种超声波化学协同电化学连续处理油田污水的方法，属于油田开采及生产的污水处理技术领域。

背景技术

在油田生产和开采过程会产生大量含油污水，特别是在油田开采过程中，我国的油田基本上已进入二次开采时期，采出的原油含量已不足30%，甚至更低，产生大量成分复杂的危害性很强的污水，必须进行深化处理后才能重新注入地下层。

目前油田污水比较典型的处理工艺和方法，主要有加药混凝，絮凝沉降、过滤；或者加药混凝、气浮、过滤等方法。上述方法和工艺在实际应用中已经得到广泛使用，工艺也比较成熟，但是其最大致命点是：大量投加药物后的水质已经富营养化，这种富营养化的处理水回注到地层后成为地下各种生物菌群的营养物，不仅使其快速繁殖，同时会产生大量的代谢产物，多次反复的投药，水体中的生物菌群会产生抗药性，促使其发生变异，同时会额外产生大量的污泥，随着反复开采，这种回注水在下一个周期被开采出来时，不仅会给原油的破乳、脱水增加困难和处理成本，而且后续的污水处理将会变得越来越困难，将会严重制约油田开发的可持续发展。

电化学氧化技术是最近发展起来的处理有毒难降解污染物的新型有效技术，是一种电解过程的应用。其原理是具有电解质溶液的电解槽内的两个电极上，同时发生化学反应，电解质溶液中的正离子向阴极移动，负离子向阳极移动，在阴极上起还原反应，在阳极上产生氧化反应，并同时产生新物质的一种过程。电化学氧化油田污水是通过电离作用，电子作用，电极化学反应，电气浮、电激共振作用使得水中悬浮物形成较大的絮体，达到分离净化的目的，处理后的净化水由于降低了电位差，提高了溶液成分的活化性能，并以非常方法杀灭了水中的各种细菌，一定程度上减缓了细菌腐蚀的发生。在实际使用中，虽有一定的效果，但因阴极上慢慢结垢后，电解效率也会逐渐降低，甚至会将阴阳极的极间完全堵死，最后要停机铲除结垢，成为不能令人满意的效果。

发明内容：

本实用新型的目的是针对已有技术的不足和缺陷，提出了一种超声波化学协同电化学连续处理油田污水的装置。本装置在处理油田污水中具有减免药剂的投加，避免水体中的生物种类的抗药性，避免传统的电化学电解的阴极结垢造成电解过程不连续、电解效率低等现象，保证出水水质的稳定和更好的净化效果，降低水处理费用。

本实用新型主要采用的技术方案：

本实用新型在现有技术的电解槽，电源，阳极板，阴极板，污水入口，出水口的基础上，本实用新型有一个复合式氧化电解槽装置，所述复合式氧化电解槽装置内有电解槽，阳极，阴极，特别是在电解槽的槽壁上设置有超声波换能器，所述超声波换能器通过连接线与设置在复合式氧化电解槽装置外侧的超声波发生器相连，阳极和阴极通过连接线与设置在复合式氧化电解槽装置外侧的电源相连。

以上所述超声波换能器设置在电解槽内壁上或外壁上。

超声波化学氧化是利用超声波空化效应伴随着的热效应、机械效应、化学效应、生物效应来降解污水中的有机污染物，在超声波作用下气泡与小界面处可产生高达1900~5200K的高温和超过50MPa的高压，温度变化率高达10%k/s，并伴有强烈的冲击波和时速高达400km/h的射流，这些条件足可以打开结合力强的化学健，并促进水相燃烧、高温分解和产生氧化性很强的羟基自由基（·OH）反应，从而有效地分解难降解的有机污染物。

超声波化学氧化和电化学氧化组成的高级氧化系统，在电解油田污水产生羟基自由基（·OH）和新生态氧化性物质如Cl₂、O_2、 H₂O_2、C1O-等强氧化剂，氧化降解油田污水中的有机污染物；油田污水在高级氧化系统中氧化及杀菌能力将得到几何级别的提升；利用超声波的机械效应对协同的电化学电解中的阴极结垢进行清洗，达到连续电解进而达到连续处理油田污水的目的；然后污水进入混凝、气浮或沉淀、过滤等工艺处理达到净化污水处理的目的。

本实用新型所述的超声波的频率和电流密度作为优选，超声波的频率为20~500HZ，电流密度为50~5000A/m²。

本实用新型所述的混凝、气浮或沉淀、过滤三个后续的配套工艺为本技术领域中成熟的通用技术，已经被广泛的采用和掌握。

本实用新型与已有技术相比，有如下的显著效果：

（1）本实用新型涉及的超声波化学协同电化学连续处理油田污水的步骤中，超声波氧化和电化学氧化均为“绿色”氧化工艺，不投加其他药剂，无二次污染，节约资源和运行成本，不额外产生污泥，生物降解及杀菌消毒不会产生抗药性，是一种环境友好型的污水处理方法，符合当今“绿色化学工艺”的潮流和方向，是一个洁净处理过程。

（2）超声波不但可以氧化降解污水中的有机污染物，杀灭污水中的各种细菌，同时利用超声波空化伴随的机械清洗效应，对协同的电化学氧化的阴极结垢进行清洗，根本上避免了电解油田污水时阴极结垢非常严重的现象，避免了隔三差五地人工清洗阴极，电解不能连续运行，阴极结垢造成电解效率低等现象，电化学电解技术才能真正意义上在油田污水中得到应用。

（3）超声波氧化协同电化学氧化组成高级氧化工艺，超声波强化和提高了电解电极反应的速度，污水中的有机物氧化降解及杀菌消毒的能力将得到几何级别的提升，比单一技术的降解速率将提高7到9个数量级的增加，即反应速度将千万甚至数亿的增加。

（4）本实用新型方法集氧化、除油、混凝、杀菌消毒等过程浑然一体，对难降解的有毒有害有机污染物的去除能力强，脱硫率达到99.8%以上，脱铁率达到99.6%以上，水质的稳定性显著提高。

本实用新型的超声波氧化和电化学氧化系统中具有氧化、除油、脱铁、杀菌消毒的反应原理如下：

超声氧化反应：

H₂O→H·+·OH

HO·+ HO·→H₂O₂

有机污染物  + H₂O₂→CO₂+ H₂O

电解阴极反应：

2H₂O+2e→H₂ ^↑+2 OH (EO＝－0.8272V)

产生大量的均匀、密集分布的微小气泡氢气，具有很好的气浮除油效果。

在超声波化学氧化和电化学氧化过程中，Fe²⁺ 离子转变成Fe³⁺ 离子，发生水解反应，形成Fe_x（OH）_m ^（3x-m）+,生成的带正电荷Fe_x（OH）_m ^（3x-m）+胶体能吸附、中和悬浮物和乳化油的表面负电荷，使浮化油和悬浮物颗粒凝聚，从而达到混凝去除悬浮物和乳化油的目的。

在超声化学氧化和电化学氧化过程中产生的新生态氧化性物质如Cl₂,O₂, ·OH, C1O-等强氧化剂，可以将细菌彻底氧化、分解，不存在细菌对普通杀菌剂产生抗药性的问题。

（5）本实用新型对污水的水质、水量具有广泛的适应性，该方法容易调整和精确控制，出水水质稳定，处理后的水质在过滤后和水质输送过程中，配水车间和注水井口的水质完全一致，达到注水标准要求。

（6）本实用新型可操作性强，环境及社会效益明显，经济效益显著。

附图说明

图1是本实用新型的构造示意图。

具体实施方式

根据图1所示，本实用新型在现有技术电解槽1，电源4，阳极2，阴极3的基础上，本实用新型有一个复合式氧化电解槽装置，所述复合式氧化电解槽装置内有电解槽1，阳极2，阴极3，特别是在电解槽1的槽壁上设置有超声波换能器5，所述超声波换能器5通过连接线与设置在复合式氧化电解槽装置外侧的超声波发生器6相连，阳极2和阴极3通过连接线与设置在复合式氧化电解槽装置外的电源4相连。

Claims (2)

1.一种超声波氧化协同电化学氧化的油田污水预处理装置，它包括电解槽，电源，阳极，阴极，其特征是有一个复合式氧化电解槽装置，所述复合式氧化电解槽装置内有电解槽，阳极，阴极，特别是在电解槽的槽壁上设置有超声波换能器，所述超声波换能器通过连接线与设置在复合式氧化电解槽装置外的超声波发生器相连，阳极和阴极通过连接线与设置在复合式氧化电解槽装置外的电源相连。

2.根据权利要求1所述一种超声波氧化协同电化学氧化的油田污水预处理装置，其特征是所述超声波换能器设置在电解槽内壁上或外壁上。

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