CN2784393Y - 采油废水的处理装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种采油废水的处理装置,由1个或多个相互串联的所说的固定床光电催化反应器构成后级处理装置;由泵驱动使采油废水按前、后顺序流经各反应器进行处理,所说的吸附电解反应器中的固定床所填充的吸附电解催化剂为纳米二氧化钛负载化活性炭;所说的固定床光电催化反应器中的固定床填充的光电催化剂为纳米二氧化钛负载化的活性炭、石英砂和粒状钛粉的混合光电催化剂材料。本装置集电催化氧化、光电催化氧化、吸附和过滤等多种废水处理方法于一体,用于处理高盐含油废水,使得所处理废水中的有机污染物同时发生吸附、过滤电化学氧化和光电催化氧化等作用,COD降解效果好,适用于含油废水中可溶性石油物质的深度去除。

Description

采油废水的处理装置
技术领域
本实用新型涉及一种用于处理采油废水的装置。
技术背景采油废水主要为油田采出水。由于注水开采技术的推广应用,导致我国大部分油田采出液含水量达90%以上。这些外排的采出水中COD、BOD、石油类、挥发酚、硫化物等污染指标超过国家排放标准的要求,直接流到矿区或河流给周围环境造成严重污染。国内外对采油废水的处理方法主要是采用隔油、过滤等措施,处理达标后再回注地层。这既减缓了污染,也降低了开发成本。但采油废水的产出量大大超过注水量需求,必须排放到环境中,传统处理工艺外排水的CODCr超过了国家制定的标准。这是因为油田一般所采用的“隔油-浮选-过滤”工艺对去除废水中的石油类、悬浮物等杂质效果较好,但对于含油废水中溶解性有机物产生的COD去除效果却不明显,无法满足回用标准和国家含油废水的排放标准。因此COD是采油废水外排达标的关键指标之一,开发经济有效的COD处理技术对全面实现采油废水的达标排放具有重要意义。根据各油田废水的水质和水量不同,有针对性地找出某一特定的油田废水的处理方法或者处理方法优化组合尤为重要。国内外对此进行了大量的研究,通常的处理方法有物理法、化学法、物理化学法、生物法。上述方法在技术和经济上各有其优缺点。国外对油田采油废水普遍采用活性炭吸附或膜分离等技术以保证最后出水水质,但此工艺基建和运行费用过高,因而国内企业应用很少。国内采油废水的处理一般采用隔油、粗粒化、混凝、过滤、杀菌或气浮等方法去除石油类、悬浮物、铁和细菌等杂质。但是由于采油废水的水质、水量变化大,且水中含盐量较高。因此较高的Cl-与Na+浓度本身对微生物的生长具有抑制作用;废水含盐量高时水的粘度增大,污泥颗粒与水的比重差减小,因而微生物絮体不易在水中沉淀下来,造成活性污泥流失,恶化水质;而且由于微生物细胞膜是选择性透过膜,受渗透压作用,高含盐量对细胞结构也会造成破坏。
因此,研究开发高效、低投入、低运行费用及不会产生二次污染的环境友好的水处理技术,特别是处理难降解有机污染物的新技术,是当前世界水处理研究领域的热点也是难点的课题。近年来提出的光电催化技术为工业废水的处理提供了新途径,但这种技术对于处理水质复杂的采油废水还缺少研究。CN1526652提出一种连续循环流式固定床三维电极光电催化反应器及其处理有机废水的方法,但尚未形成适用于处理采油废水的实用的工业装置。
发明内容
本实用新型的目的是提出一种用于处理含高盐浓度的采油废水,能有效去除采油废水中的COD的适于实用的采油废水的处理装置。
本实用新型的目的是这样实现的,所设计的采油废水的处理装置包括吸附电解反应器和固定床光电催化反应器,所说的吸附电解反应器的下部有进液口和进气口,上部有出液口,在反应器中具有一个填充有吸附电解催化剂的反应床,在该反应床的上下两端分别设置微孔钛板阴极与多孔钛环阳极,在微孔钛板阴极与多孔钛环阳极之间连接有直流电源;所说的固定床光电催化反应器的下部有进液口和进气口,上部有出液口,反应器中设置有安装于U型石英管内的UV灯,并具有一个填充有光电催化剂的固定床,在该固定床的上下两端分别设置微孔钛板阴极与多孔钛环阳极,在微孔钛板阴极与多孔钛环阳极之间连接有直流电源;本处理装置由一个或多个相互串联的所说的吸附电解反应器构成前级处理装置,由1个或多个相互串联的所说的固定床光电催化反应器构成后级处理装置;由泵驱动使采油废水按前、后顺序流经各反应器进行处理,并通过空压机向各反应器的进气口通入压缩空气;所说的吸附电解反应器中的固定床所填充的吸附电解催化剂为纳米二氧化钛负载化活性炭;所说的固定床光电催化反应器中的固定床的填充的光电催化剂为纳米二氧化钛负载化活性炭、纳米二氧化钛负载化石英砂和纳米二氧化钛负载化粒状钛粉的混合光电催化剂材料,该混合光电催化剂材料的重量百分比组份为:纳米二氧化钛负载化活性炭50~100%,纳米二氧化钛负载化石英砂0~50%,纳米二氧化钛负载化粒状钛粉0~50%。
所述的纳米二氧化钛负载化活性炭、纳米二氧化钛负载化石英砂和纳米二氧化钛负载化粒状钛粉分别为将纳米二氧化钛材料涂布于活性炭颗粒表面、石英砂颗粒表面及钛颗粒表面而制成的颗粒材料。
本实用新型通过在所说的吸附电解反应器和固定床光电催化反应器上施加较高的外加偏置电压以提高电催化和光电催化反应的效率,即在各反应器的微孔钛板阴极与多孔钛环阳极之间施加20~30V的直流电源电压,使之大大超过采油废水污染物的氧化电位。
本实用新型首次提出用光电催化技术处理高盐含油废水的技术方案,它具有以下的突出特点和有益效果:(1)通过吸附电解反应器和固定床光电催化反应器结合,形成了光电催化氧化技术、电化学氧化技术以及活性炭的吸附及其催化氧化的协同组合工艺。
(2)在光电催化反应器用于处理含高盐浓度的含油废水时,在光电催化体系中不但可以通过光催化氧化技术产生的OH自由基氧化降解有机污染物,而且可以通过在光电反应器上施加一定的电压抑制光生电子的复合有效提高光催化反应的效率。更重要的是在光电反应器上施加超过污染物氧化电位很高的槽电压,有效利用废水体系中含有的大量光催化反应的抑制剂Cl-在电化学体系状态下产生大量活性氯组分如溶解性的氯气和随后产生的次氯酸等强氧化剂来大大提高光电催化反应的效率。因而,本装置对高氯含油废水的处理具有独特的优势,它不但可以通过施加阳极偏电压提高光催化降解含油废水的效率,而且还可以利用废水中已含有的高浓度氯离子产生强氧化剂有效提高光催化降解含油废水的效率。因此在同一该光电催化体系中可以有效地充分发挥光、电二者协同催化氧化的效率;
(3)由于米用纳米二氧化钛负载化的活性炭作为反应器的固定床催化剂,本装置光电催化氧化技术集催化氧化、吸附和过滤等多种废水处理方法于一体,使得所处理废水中的有机污染物同时发生吸附、过滤电化学氧化和光催化氧化等作用,具有COD降解效果好、催化剂可原位再生使用、适用于含油废水中可溶性石油物质的深度去除等优点。
附图说明
图1为本实用新型的一个采油废水的处理装置实施例的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型实施例的结构细节作进一步的详细说明。
实施例一如图1所示,本采油废水的处理装置实施例由一个吸附电解反应器为前级处理装置,两个相互串联的固定床光电催化反应器为后级处理装置构成。即由吸附电解反应器R-1,固定床光电催化反应器R-2和R-3串联而成。废水池4中的采油废水经过水泵P-1、流量计5输入吸附电解反应器R-1下部的进液口11,经过该反应器中的催化剂反应床15,反应床中填充纳米二氧化钛负载化活性炭作为催化剂,在反应床的上、下端微孔钛板阴极16和多孔钛环阳极17施加30V直流电压,废水经该反应器吸附电解处理后的由反应器上部的出液口13输出,经水泵P-2泵入固定床光电催化反应器R-2下部的进液口21,经过该反应器中的催化剂固定床25进行光电催化氧化处理,催化剂固定床25中所填充的催化剂为纳米二氧化钛负载化活性炭,在固定床的上、下端微孔钛板阴极26和多孔钛环阳极27施加30V直流电压,经处理后的水由该反应器上部的出液口23输出,再由水泵P-3泵入固定床光电催化反应器R-3下部的进液口31,经过该反应器中的催化剂固定床35进行光电催化氧化处理,催化剂固定床35中所填充的催化剂为纳米二氧化钛负载化活性炭,在固定床的上、下端微孔钛板阴极36和多孔钛环阳极37施加30V直流电压,经处理后的水由该反应器上部的出液口33输出,流入沉淀池6,在固定床光电催化反应器R-2和R-3中分别设置有安装于U型石英管内的UV灯L-1和L-2。在吸附电解反应器R-1、固定床光电催化反应器R-2和R-3的上部还分别设置有溢流口14、24和34,由上述反应器过量的反应液可由所述的溢流口溢出,分别经三向阀F-2、F-3回流至废水池4。本采油废水的处理装置工作时,由空压机7产生压缩气体,经气压计8,再分别通过三向阀F-1和F-4分别向吸附电解反应器R-1、固定床光电催化反应器R-2和R-3下部的进气口12、22、32输入压缩空气。
对照本实施例的结构形式,可以根据含油废水的浓度,随意串联和并联多个光电催化反应器和吸附电解反应器的组合而形成多种形式的采油废水的处理装置。
实施例二本实施例的结构也如图1所示,由一个吸附电解反应器为前级处理装置,两个相互串联的固定床光电催化反应器为后级处理装置构成。即由吸附电解反应器R-1,固定床光电催化反应器R-2和R-3串联而成。在固定床光电催化反应器R-2的催化剂固定床25中所填充的催化剂为混合光电催化剂材料,其组份的重量百分比为:纳米二氧化钛负载化活性炭50%,纳米二氧化钛负载化石英砂50%;在固定床光电催化反应器R-3的催化剂固定床35中所填充的催化剂为混合光电催化剂材料,其组份的重量百分比为:纳米二氧化钛负载化活性炭50%,纳米二氧化钛负载化石英砂25%;纳米二氧化钛负载化粒状钛粉25%。在吸附电解反应器R-1和固定床光电催化反应器R-2、R-3上的微孔钛板阴极与多孔钛环阳极之间施加的直流电源电压为20V。其他技术方案与实施例基本相同。

Claims (3)

1.一种采油废水的处理装置,包括吸附电解反应器和固定床光电催化反应器,所说的吸附电解反应器的下部有进液口和进气口,上部有出液口,在反应器中具有一个填充有吸附电解催化剂的反应床,在该反应床的上下两端分别设置微孔钛板阴极与多孔钛环阳极,在微孔钛板阴极与多孔钛环阳极之间连接有直流电源;所说的固定床光电催化反应器的下部有进液口和进气口,上部有出液口,反应器中设置有安装于U型石英管内的UV灯,并具有一个填充有光电催化剂的固定床,在该固定床的上下两端分别设置微孔钛板阴极与多孔钛环阳极,在微孔钛板阴极与多孔钛环阳极之间连接有直流电源;其特征在于由一个或多个相互串联的所说的吸附电解反应器构成前级处理装置,由1个或多个相互串联的所说的固定床光电催化反应器构成后级处理装置;由泵驱动使采油废水按前、后顺序流经各反应器进行处理,并通过空压机向各反应器的进气口通入压缩空气。
2.根据权利要求1所述的采油废水的处理装置,其特征在于本处理装置由一个吸附电解反应器为前级处理装置,两个相互串联的固定床光电催化反应器为后级处理装置构成。
3.根据权利要求1或2所述的采油废水的处理装置,其特征在于所述的吸附电解反应器和固定床光电催化反应器中,在微孔钛板阴极与多孔钛环阳极之间所加的直流电源电压为20~30V。
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