NO331569B1

NO331569B1 - Fremgangsmate for fjerning av forurensninger fra en kontinuerlig vaeskestrom med hydrokolloider.

Info

Publication number: NO331569B1
Application number: NO20100088A
Authority: NO
Inventors: Atle Mundheim Ylikangas
Original assignee: Sorbwater Technology As
Priority date: 2010-01-19
Filing date: 2010-01-19
Publication date: 2012-01-30
Also published as: US20110284471A1; CN102811954B; US9409801B2; CN102811954A; AU2011207832B2; EP2526065A1; EA201290651A1; NO20100088A1; AU2011207832A1; MX2012008272A; WO2011090391A1; BR112012017875A2

Description

Den foreliggende oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for fjerning av organiske og/eller uorganiske forurensinger fra en kontinuerlig væskestrøm med hydrokolloider, hvori kationer som er i stand til å krysslinke hydrokolloidene har minst en av deres valenser opptatt av en eller flere av HCO3-, HSO3-, HSO4eller andre anioner tilgjengelige for å engasjere OH grupper, samt anvendelser av fremgangsmåten.

I følge fremgangsmåten har slike ioner tilstedeværende i vannet fått sine linkende/krysslinkende egenskaper deaktivert grunnet den kjemiske komposisjonen av vannet, eller dersom ekstra ioner ble tilsatt vannet ville slike egenskaper bli deaktivert, ved at i samsvar med oppfinnelsen blir disse ionene satt i stand til, i et tilstrekkelig tidsrom, å linke/krysslinke hydrokolloidene som allerede er festet til forurensingen, slik det fremkommer av ingressen til etterfølgende krav 1.

I følge en foretrukket utførelse av fremgangsmåten til den foreliggende oppfinnelsen kontaktes hydrokolloider hydrokolloidene med forurensingen forbundet for å linke/krysslinke med dissosierte kationiske metallsalter i stand til å linke/krysslinke med hydrokolloidene, slik at store og sterke med forurensing in en kontinuerlig væskestrøm, etterfulgt av å reagere flokker dannes som kan lett skilles ut.

I følge en foretrukket utførelse av fremgangsmåten til den foreliggende oppfinnelsen aktiverer de linkende/krysslinkende kationiske ionene tilstedeværende eller tilsatt vannet når de ikke er i stand til å linke/krysslinke grunnet hel eller delvis besittelse av andre kjemikalier eller anioner tilstedeværende i vannet.

I følge en foretrukket utførelse av fremgangsmåten til den foreliggende oppfinnelsen fremlegges en blandingssekvensfremgangsmåte med NaOH og/eller KOH og/eller Ca(OH)2og hydrokolloider og/eller mono-, di- eller multivalente kationiske metallsalter som er i stand til å linke/krysslinke hydrokolloidene, og påfølgende fjerning av flokkene.

I følge en foretrukket utførelse av fremgangsmåten til den foreliggende oppfinnelsen fremlegges en blandingssekvens for blanding av hydrokolloider kombinert med et trykkfall for å aktivere de deaktiverte kationiske linkende/krysslinkende kationene tilstedeværende i vannet.

Den foreliggende oppfinnelsen vedrører teknologi for fjerning av organiske og uorganiske forurensinger i en kontinuerlig væskestrøm som inneholder ikke-dissosierte mono-, di- eller multivalente kationer ved tilsetting av en av, eller en blanding av, hydrokolloider som er i stand til å krysslinke med dissosierte kationiske ioner. De foretrukne hydrokolloidene er alginat, carrageenan, karboksymetyl cellulose (CNC) eller pektin, som reagerer ved å omslutte de individuelle partiklene, og så linke/krysslinke med de tidligere ikke-dissosierte kationiske ionene som i samsvar med den foreliggende oppfinnelsen er brakt til en reaktiv dissosiert tilstand. Dersom der ikke er en tilstrekkelig mengde linkende/krysslinkende ioner tilstedeværende i væsken, kan reaksjonen settes i gang ved å tilsette linkende/krysslinkende ioner til vannstrømmen for å oppnå geldanning inneholdende forurensingen før atskillelse.

Kjente fremgangsmåter som anvendes i dag

Det er velkjent at alginat og carrageenan, ekstrahert fra henholdsvis brunalge og rødalge, og pektin ekstrahert fra frukt, er vannløselige biopolymerer, og danner hydrokolloidløsninger i vann. De viskositetsdannende egenskapene til disse hydrokolloidene bestemmes av størrelsen på molekylene. Alginat inneholder vekslende mannuronat blokker, guluronat blokker (MG-blokker), mannuronat blokker (M-blokker) og guluronat blokker (G-blokker), og de gel-dannende egenskapene til alginatet bestemmes av guluronat kloss innholdet, og også deres styrke. Alginatets evne til å danne geiler stammer fra divalente kationer (for eksempel C<++>) eller andre multivalente ioner som passer inn i G-kloss strukturen og derved binder alginatpolymerene sammen og danner et kontinuerlig nettverk. Anvendelser av denne mekanismen har så langt hovedsakelig vært for filmdannelse, geldanning i matvarer, medisiner, tekstiler, farge- og papirprodukter. Innen rensing av avløpsvann for fjerning av partikulære materialer har der blitt gjort forsøk på anvende alginat i samsvar med det samme prinsippet (bare omslutting) som ved bruk av elektrolytter, på egen hånd eller som en medhjelper til flokkulering ved bruk av andre flokkuleringsmidler, da som et hjelpe- koaguleringsmiddel.

Det er kjent fra blant annet JP10076274 å anvende uorganiske koaguleringsmidler, så som Fe<3+>med påfølgende tilsetting av vannløselige karboksylsalter av stor molekylærstørrelse for omsvøping av koagulert materiale, og så tilsetting av multivalente ioner for å styrke det koagulerte materialet.

Det er videre kjent fra KR 9609380 at en oppløsning av 0,5-1% alginat i vann ved en pH på 1-4, etter innblanding av vann inneholdende tungmetaller ved en temperatur på 20-40 grader Celsius, kan filtrere bort tungmetallene etter 20 til 40 minutter.

Det er videre kjent fra US 5,520,819 at ved tilsetning og påfølgende oppløsning av alginat og en retardant i et slurry av avløpsvann (awanning av slamm) hvor hovedparten av alginatpulveret blandes med karbonater eller fosfater eller sitrater når retarderingsmidler blandes inn i slurryet, hvor multivalente ioner er en del av slurryet, slik at en ikke får prematur gelling med metallioner og ufullstendig agglomering og koagulering med fast stoff i slurryet. Fremgangsmåten beskriver tilsetting av multivalente ioner for å få materialet av væske, partikler, retarderingsmidler og nøytraliserte multivalente ioner til å reagere. Eksempler viser her at store mengder pulver tilsettes og at behandlingstiden er flere timer. Vann og partikulært materiale adskilles og kan separeres. Eksempler viser at vannet må behandles etterpå med uorganiske koaguleringsmidler.

Det er også kjent fra oppfinnere av kjent teknikk beskrevet i patent N0326276, og patentsøknader NO20071122, PCT/NO07/00121 og US20070235391, at krysslinkende hydrokolloider kan bringes til bruk i vannbehandling ved homogen skjærblanding i en kontinuerlig flyt. Oppfinnere av kjent teknikk frembringer videre at ved å tilstrekkelig utvanne hydrokolloidet i ferskvann før nevnte blanding kan prematur gelldanning forhindres når anvendt for krysslinkende flokkdanning av forurensinger i vann som inneholder store mengder krysslinkende kationer som Ca<2+>,Ba<2+>og lignende.

Det er også kjent at hydrokolloider, på tross av store mengder

linkende/krysslinkende kationer i vannet (Ref Tabell 1), ikke krysslinker når tilført de fleste prosessvann fra olje- og gassindustrien.

Det er også kjent at hydrokolloider, på tross av store mengder

linkende/krysslinkende kationer i sjøvann (Ref Tabell 3), ikke linker/krysslinker når tilført sjøvann.

Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen

Flere forsøk på å krysslinke hydrokolloider blandet inn i prosessvann og sloppvann fra olje- og gassindustrien samt sjøvann lykkes ikke. Disse forsøkene ble utført i samsvar med oppfinnernes kjente teknikk ved bruk av fortynne te oppløsninger av hydrokolloid etterfulgt av tilsetting av krysslinkende kationer til vannet. Inhiberende kjemiske egenskaper til det forurensede vannet ved krysslinkingen av kationene var grunnen til at dette mislykkes.

Så ble det overraskende funnet at ved å anvende fremgangsmåten i samsvar med den foreliggende oppfinnelsen kunne man oppnå krysslinking hver gang, uavhengig av kjemisk sammensetning eller inhibitorer eller scavengere tilstedeværende i vannet.

Påfølgende undersøkelser viste at ved å utrøre blandingen av hydrokolloider inn i den kontinuerlige strømmen samtidig med eller innenfor tidsvinduet til en pH topp som illustrert i Fig. 1, fant krysslinking sted hver eneste gang. Dersom blandingen av hydrokolloidet skjedde etter toppen når bufferreaksjonen var fullført, foregikk der aldri noen krysslinking.

Vi vet ikke hva den eksakte mekanismen er, og uten å bindes til teorien, kan dette kanskje forklares som følger: En av valensene til Ca<2+>kan ha vært opptatt av en eller flere av HC03-, HS03-, HS04, eller andre anioner disponible for å engasjere OH grupper, slik at krysslinking ikke kunne finne sted.

Når pHen så ble økt kunne så de følgende reaksjonene finne sted:

A. ) pH økning

Ca<2+>2HC0<3>" + 20H<->2C03<2>"+ Ca2++2H20 (Rask reaksjon)

B. ) Presipitering

C03<2>"+ Ca<2+>CaCQ3 + 2H+ (Langsom reaksjon)

Den første reaksjonen er øyeblikkelig, den andre tar om lag 10-15 sekunder for å fullføres. Den andre reaksjonen fører til en pH senkning.

Forskjellen i reaksjonskinetikk beskrevet ovenfor er i samsvar med den foreliggende oppfinnelsen brukt ved å utføre hydrokolloid innblandingen og krysslinkingsprosessen i løpet av tidsvinduet på få sekunder før, i løpet av eller etter pH økning når tilstrekkelige mengder Ca<2+>i følge ligning A) er tilgjengelig for krysslinking. Når buffring i samsvar med ligning B) er ferdig blir krysslinking igjen ikke mulig (Ref. fig. 2).

Den samme frigivelsen av divalente kationer kan finne sted i van med mye C02og Ca(HC03) når plutselige trykkfall finner sted, da HCO3ekvilibriet da forskyves til venstre, og de divalente kationene blir tilgjengelige for krysslinking.

Det er et formål ved den foreliggende oppfinnelsen å tilveiebringe en forbedret

fremgangsmåte og prosess for fjerning av organiske og uorganiske forurensinger fra en kontinuerlig væskestrøm ved å innblande hydrokolloider oppløst i ferskvann, eller som et fast pulver i et slurry hvor slurryvæsken ikke oppløser hydrokolloidet, og hvor krysslinkende kationer er tilstedeværende eller tilsatt væskestrømmen, men hvor de kjemiske egenskapene til væsken i strømmen forhindrer eller har forhindret krysslinkingsegenskapene til kationene.

Det er videre et mål ved den foreliggende oppfinnelsen å tilveiebringe en ny og forbedret prosess for det ovenfor nevnte, ved å inndosere pH økende reaktant, rett før, samtidig med eller rett etter tilsetningen av hydrokolloid, fortrinnsvis NaOH, KOH eller Ca(OH)2, eller en blanding derav, hvoretter eksisterende forhindrede krysslinkende kationer tilstedeværende i den kontinuerlige men blir satt i stand til å krysslinke før buffring betraktelig reduserer dissosierte krysslinkingskationer, hvoretter mekanisk separasjon av store agglomerater av gellete hydrokolloider og forurensinger er mulig.

Det er videre et mål ved den foreliggende oppfinnelsen å tilveiebringe en ny og forbedret prosess for øyeblikkelig blanding i serie, tilveiebrakt av statiske miksere eller sentrifugalpumper plassert i den kontinuerlige væskestrømmen.

Det er også et mål ved den foreliggende oppfinnelsen å tilveiebringe en ny og forbedret prosess for den ovenfor beskrevne prosessen ved å erstatte pH muliggjøringen for krysslinking av forhindrede kationer i den kontinuerlige væskestrømmen med et brått trykkfall rett før, samtidig med, eller rett etter tilsetning av hydrokolloidet.

Fremgangsmåtene og anvendelsene i samsvar med den foreliggende oppfinnelsen er kjennetegnet ved egenskapene som fremgår i karakteristikken i de etterfølgende selvstendige kravene.

Flere egenskaper i samsvar med den foreliggende oppfinnelsen er gitt i de uselvstendige kravene.

I samsvar med den foreliggende oppfinnelsen, er en ny og forbedret prosess derved tilveiebrakt for fjerning av organiske og uorganiske forurensinger fra en kontinuerlig væskestrøm ved innblanding av hydrokolloider oppløst i ferskvann, eller som fast pulver i en slurry hvor slurryvæsken ikke oppløser hydrokolloidet, og hvor krysslinkende kationer er tilstedeværende eller tilsettes væskestrømmen, men hvor de kjemiske egenskapene til væsken i strømmen forhindrer eller har forhindret krysslinkingsegenskapene til kationene.

Videre er det muliggjort en ny og forbedret prosess for det ovenfor nevnte ved å inndosere en pH økende reaktant rett før, samtidig med eller rett etter hydrokolloid tilsetningen, fortrinnsvis NaOH, KOH eller Ca(OH)2, eller en blanding derav, hvoretter eksisterende forhindrede krysslinkende kationer tilstedeværende i den kontinuerlige væskestrømmen blir satt i stand til å krysslinke før buffringen vesentlig reduserer dissosierte krysslinking kationer, hvoretter mekanisk separasjon av store agglomerater av gellete hydrokolloider og forurensing er mulig.

Det er videre tilveiebrakt en ny og forbedret fremgangsmåte og prosess for umiddelbar serieinnblanding utført av statiske miksere eller sentrifugalpumper plassert i den kontinuerlige væskestrømmen.

Det er også tilveiebrakt en ny og forbedret prosess for den ovenfor nevnte prosessen ved å erstatte pH muliggjøringen for krysslinking av forhindrede kationer i den kontinuerlige væskestrømmen med et brått trykkfall rett før, samtidig med, eller rett etter tilsetning av hydrokolloidet.

Fremgangsmåten i følge den foreliggende oppfinnelsen er derved kjennetegnet ved

- introduksjon av en pH topp eller et trykkfall som er tilstrekkelig til å midlertidig, i løpet av pH toppen eller trykkfallet, dissosiere nevnte HCO3-, HSO3-, HSO4eller andre anioner tilgjengelige for å engasjere OH grupper, - tilsetting og kraftig blanding av hydrokolloidene i løpet av eller rett før nevnte pH topp eller trykkfall, hvor hydrokolloidene er oppløst i ferskvann før dosering og blanding derav inn i den kontinuerlige væskestrømmen, eller at de doseres og blandes inn i den kontinuerlige væskestrømmen suspendert som et pulver i et slurry i et fluid som ikke oppløser hydrokolloidene, - å kontakte hydrokolloidene med de organiske og/eller uorganiske forurensingene før full buffring oppnås etter pH toppen, eller før den ioniske balansen er gjenopprettet etter et trykkfallet, og - fjerning av dannede flokker omfattende de organiske og/eller uorganiske forurensingene bundet til hydrokolloidene krysslinket av de dissosiere kationene fra den kontinuerlige væskestrømmen.

I følge den foreliggende oppfinnelsen blir derved linkende/krysslinkende kationer frigitt fra å være opptatt med HC03-,HS03-,HS04eller andre anioner tilgjengelige for å engasjere OH grupper, og blir 100% dissosierte i sammen med deres respektive anioner ved hjelp av en introdusert pH topp eller et introdusert trykkfall, hvor i løpet av pH toppen eller trykkfallet et hydrokolloid tilsatt og kontaktet med forurensingen i væskestrømmen linker/krysslinker med de dissosierte kationene før full buffring oppnås etter en pH topp eller før den ioniske balansen gjenopprettes etter et trykkfall.

I følge en foretrukket utførelse av den foreliggende oppfinnelsen reageres hydrokolloidet for å krysslinke i tidsvinduet på noen få sekunder etter pH økningen før buffring har funnet sted i den kontinuerlige væskestrømmen etter pH toppen, eller før den ioniske balansen er gjenopprettet i løpet av de få sekundene etter et trykkfall i den kontinuerlige væskestrømmen.

I følge en foretrukket utførelse av den foreliggende oppfinnelsen doseres hydrokolloidet og blandes inn i den kontinuerlige væskestrømmen rett før, i løpet av, eller rett etter introduksjonen av pH toppen eller trykkfallet.

I følge en foretrukket utførelse av den foreliggende oppfinnelsen løses hydrokolloidet i ferskvann før dosering og innblanding derav inn i den kontinuerlige væskestrømmen, eller at det doseres og blandes inn i den kontinuerlige væskestrømmen suspendert som et pulver i et slurry i en væske som ikke oppløser hydrokolloidet.

I følge en foretrukket utførelse av den foreliggende oppfinnelsen er pH toppen oppnådd ved å dosere og blande inn en av NaOH, KOH, Ca(OH)2eller en blanding derav.

I følge en foretrukket utførelse av den foreliggende oppfinnelsen kan i fravær av krysslinkende ioner, slike ioner tilsettes før, i løpet av eller rett etter at pH toppen introduseres, og er tilgjengelige for linking/krysslinking i tidsvinduet på noen få sekunder før pH buffring er ferdig, eller den ioniske balansen er gjenopprettet etter et trykkfall.

I følge en foretrukket utførelse av den foreliggende oppfinnelsen er innblandingssekvensen for pH topp tilsetninger, hydrokolloid tilsetninger, og valgfritt ekstra linkende/krysslinkende kation tilsetninger tilrettelagt i en pipeline som transporterer den kontinuerlige væskestrømmen.

I følge en foretrukket utførelse av den foreliggende oppfinnelsen er den nevnte innblandingssekvensen tilrettelagt for å blande og reagere alle de nevnte tilsettingene innenfor tidsvinduet på et par sekunder hvor kationene har alle deres valenserfrie grunnet pH toppen.

I følge en foretrukket utførelse av den foreliggende oppfinnelsen tilveiebringer en ventil et trykkfall, og en blandesekvens er tilrettelagt for å blande og reagere hydrokolloidet og valgfritt tilsatt linkende/krysslinkende kationer innenfor tidsvinduet på et par sekunder.

Med flokkulering mener vi prosessen hvor dispergerte dråper eller partikler agglomererer til større partikler eller aggregater eller agglomerater. Dette inkluderer koagulasjon av oppløste makromolekyler til partikler.

Med fortynnet oppløsning mener vi en oppløsning hvor hydrokolloidet er tilstedeværende ved en konsentrasjon, fortrinnsvis under konsentrasjonen for kritisk overlapp, hvor kritisk overlapp konsentrasjon er konsentrasjonen hvor ved der ikke er noen dannelse av et kontinuerlig nettverk av polysakkarid molekyler.

Et foretrukket hydrokolloid er alginat. Et foretrukket alginat har et G-kloss innhold som er høyt nok til å danne tilstrekkelig sterke flokker for å separeres fra den forurensede væskestrømmen av de nevnte fremgangsmåtene. Alginatet bør ha et G- innhold på mer enn 30 %, fortrinnsvis mer enn 40 %, og mest foretrukket mer enn 50 %<.>

Et annet hydrokolloid er carrageenan. Carrageenanet kan være av typen kappa, iota, lambda, kappa-2 eller andre varianter. Carrageenet bør fortrinnsvis være av en type som krysslinkes av multivalente ioner, så som lambda carrageenan.

Et annet hydrokolloid er pektin. Pektinet kan være av en høyt metoksylert eller lite metoksylert sort, fortrinnsvis en lavt metoksyert sort som kan krysslinkes med multivalente kationer.

Et annet hydrokolloid er karboksymetyl cellulose (CMC).

Fordeler ved den foreliggende nye fremgangsmåten.

Den foreliggende fremgangsmåten har den fordel at hydrokolloider kan bringes til å linke/krysslinke med kationinhibitorer tilstedeværende i vannet som skal behandles i en online strøm, og derved muliggjøre bruk av hydrokolloider i vann som inneholder avsetningsinhibitorer, korrosjonshemmere, H2S scavengere, og også i vann som inneholder naturlige krysslinkende kationinhibitorer så som HCO3-, HSO3-, HSO4eller andre anioner tilgjengelige for å engasjere OH grupper.

Reaksjonen skjer umiddelbart, og blanding kan utføres i løpet av millisekunder ved hvert trinn i en online strøm, noe som tillater behandling av produsertvann strømmer på flere tusen m<3>/t inline.

Introduseringen av bare en pH topp er svært besparende da pHen ikke må økes permanent, og buffringen av vannet ikke har noen signifikant påvirkning.

Store strømmer av hydrokarboner som inneholder produsert vann kan flokkuleres ved linking/krysslinking av hydrokolloider som ikke ville respondere på denne fremgangsmåten med kjente fremgangsmåter.

Blandesekvensen av statiske miksere er plassbesparende, og blandesekvensen med en trykksenkingsventil er plassbesparende. Reagerte kontinuerlige væskestrømmer kan behandles med konvensjonelle separasjonsteknikker så som flotasjon, hydrosykloner, kompakte flotasjonssykloner, dekantere eller sedimentering etter behandlingen i samsvar med den foreliggende oppfinnelsen.

Sloppvann med alvorlige tidsvariasjoner i dets kjemiske sammensetning som varierer fra regnvann med olje, slam, detergenter og kompletteringsvæsker kan behandles med en og samme fremgangsmåte.

Introduksjon av bare en pH topp eller et trykkfall og blandingsprosessen innenfor de få sekundene i nevnte tidsvindu tillater linkende/krysslinkende kationer å reagere med hydrokolloider som muliggjør behandling av vannforurenset borreslam, kompletteringsvæsker og spillvann fra vann svært forurenset av alle slags brønnoperasjoner, alt med den samme fremgangsmåten.

Anvendelse av hydrokolloider for å krysslinke og fjerne forurensinger fra sjøvann er muliggjort.

De små mengdene NaOH eller KOH eller Ca/OH)2brukt for å lage pH toppen, fortrinnsvis til 10,5, resulterer i ubetydelig karbonat presipitering.

Den foreliggende oppfinnelsen skiller seg ut fra eksisterende prosesser hvor prinsippet for bruk av polyelektrolytter eller andre flokkuleringsmidler for fjerning av forurensinger i en væskestrøm er basert på enten ladningsnøytralisering eller omsvøpning, ved at en oppnår større og sterkere agglomerater for geiler bundet til forurensinger raskere ved innblanding av hydrokolloid før fullført binding av frie G-blokker i reaksjoner med overskytende multivalente kationer. En rask flokkulering oppnås ved bruk av den høye affiniteten til hydrokolloidene for multivalente ioner.

Den foreliggende oppfinnelsen skiller seg fra eksisterende prosesser ved at man kan få hydrokolloidene til å linke/krysslinke i en kontinuerlig væskestrøm på et par sekunder, selv om de linkende/krysslinkende kationene tilstedeværende i strømmen eller tilsatt strømmen inhiberes av den kjemiske sammensetningen til vannet.

Den foreliggende oppfinnelsen skiller seg fra eksisterende prosesser ved at øyeblikkelig blanding kan foregå i løpet av millisekunder i en kontinuerlig strøm, og reaksjonen kan foregå i løpet av sekunder.

Den foreliggende oppfinnelsen skiller seg fra eksisterende prosesser ved at minimal bruk av tilsetningsstoffer annet enn hydrokolloid kreves.

Den foreliggende oppfinnelsen skiller seg fra eksisterende prosesser ved at blanding og reaksjonen foregår i en online høykapasitetsprosess som virker uavhengig av de kjemiske sammensetningene til vannene beskrevet.

Den foreliggende oppfinnelsen skiller seg fra eksisterende prosesser ved at blanding kan gjøres øyeblikkelig.

Når det gjelder det ovenfor nevnte, skiller den foreliggende oppfinnelsen seg også fra andre prosesser ved at de ovenfor beskrevne prosesstrinnene ikke er kjente for olje/vann separasjon i produktprosesser for olje fra et oljereservoar.

Videre, når det gjelder det ovenfor nevnte, skiller den foreliggende oppfinnelsen seg også fra andre prosesser ved at de ovenfor beskrevne prosesstrinnene ikke er kjent for rensing av sloppvann fra olje- og gassindustrien.

Videre, når det gjelder det ovenfor nevnte, skiller den foreliggende oppfinnelsen seg også fra andre prosesser ved at de ovenfor beskrevne prosesstrinnene ikke er kjent for rensing av kompletteringsvæsker fra olje- og gassindustrien.

Videre, når det gjelder det ovenfor nevnte, skiller den foreliggende oppfinnelsen seg også fra andre prosesser ved at de ovenfor beskrevne prosesstrinnene ikke er kjent for rensing av forurenset slam fra olje- og gassindustrien.

Videre, når det gjelder det ovenfor nevnte, skiller den foreliggende oppfinnelsen seg også fra andre prosesser ved at de ovenfor beskrevne prosesstrinnene ikke er kjent for rensing av sjøvannbasert spillvann.

Fremgangsmåten i samsvar med den foreliggende oppfinnelsen vil nå forklares i mer detalj i den følgende beskrivelsen med referanse til eksemplene, hvori:

Testl.

En liter sjøvann ble tilsatt en liten mengde hvit leire for å oppnå visuell turbiditet. 0.02 % fortynnet natriumalginat ble raskt innblandet med skjær. Ingen flokker ble observert selv om naturlig Ca++ tilstrekkelig for flokkdannelse var tilstedeværende i sjøvannet. 500 ppm ekstra CaCI ble så innblandet i vannet. Fremdeles ble det ikke observert noen flokker.

Test 2.

En liter sjøvann ble tilsatt en liten mengde hvit leire for å oppnå visuell turbiditet. pH var innledningsvis 7,9. pH ble så øket i en topp til 10,3, og fikk så buffre tilbake til 7,95, hvorved 0.02 % fortynnet natriumalginat ble raskt innblandet med skjær. Ingen flokker ble observert.

Test 3.

En liter sjøvann ble tilsatt en liten mengde hvit leire for å oppnå visuell turbiditet. pH var innledningsvis 7,9. pH ble så øket i en topp til 10,3, og da ble 0.02 % fortynnet natriumalginat ble raskt innblandet med skjær i løpet av de første sekundene av toppen. Øyeblikkelig flokkdannelse ble observert.

Test 4.

En liter sjøvann ble tilsatt en liten mengde hvit leire for å oppnå visuell turbiditet. pH var innledningsvis 7,9. pH ble så øket i en topp til 10,3, og da ble 0.02 % fortynnet natriumalginat ble raskt innblandet med skjær samtidig med tilsetting av NaOH. Øyeblikkelig flokkdannelse ble observert.

Test 5.

En liter sjøvann ble tilsatt en liten mengde hvit leire for å oppnå visuell turbiditet. pH var innledningsvis 7,9. Natriumalginat som i de foregående testene ble innblandet med skjær sekunder før pHen ble hevet i en topp til 10,3. Øyeblikkelig flokkdannelse ble observert.

Test 6.

Produsert vann ved et offshore oljefelt ble prosessert gjennom en behandlingsenhet omfattende en doseringsstasjon for 0,02 % vannfortynnet natriumalginat. En ProPure M100 statisk inline mikser blandet oppløsningen øyeblikkelig med produsert vann strømmen på 1,5 m<3>/t. Trykket var konstant på 5 bar. Ca<++>innholdet var 800ppm, og vannet hadde et høyt nivå av CO2og HCO3. Avsetningsinhibitorer ble tidligere tilsatt vannet så vel som korrosjonshemmere. Ingen flokkdanning ble observert i prøvene som ble tatt. En flaske med 1 liter inneholdende 5ppm av natriumalginatoppløsningen ble ristet under prøvetakningspunktet mens den ble fylt opp. Et trykktap fra 5 bar til atmosfærisk trykk ble oppnådd. Øyeblikkelig og sterk flokkdannelse ble observert.

Test 7.

Produsert vann testen som beskrevet i test 6 ble omarrangert for å omfatte en ekstra ProPure M100 inline mikser for NaOH og flenset direkte foran mikseren for natriumalginat. pHen til det produserte vannet var 6,9, og ellers inneholdt det hydrokarboner og lignende tilsetningsstoffer som i test 6. pHen ble toppet til 10,5 og etter 13 sekunder var den naturlig senket til 7,0. Mindre enn 3 sekunder fra starten på pH toppen ble natriumalginat reagert i den andre mikseren. Sterke flokker som inneholdt hydrokarbonene ble øyeblikkelig observert, og ble lett separerte i en kompakt flotasjonsenhet.

Test 4

Offshore sloppvann som varierer fra dag til dag ble testet daglig i fullskala ved en offshore behandlingsfasilitet i løpet av 5 måneder. Testopplegget omfattet trinn for pH topp igangsatt av NaOH blandet inn i den kontinuerlige strømmen av en sentrifugalpumpe, hvoretter 2 sekunder 200 ppm natriumalginat ble innblandet, og så umiddelbart, i tilfelle reint regnvann ble behandlet, ble 1000 ppm ekstra CaCh innblandet. All blanding ble utført i 3 seriekoblede sentrifugalpumper. Tiden det tok å blande alle ingrediensene fra den første pumpen til den siste var på mindre enn 8 sekunder.

Faststoffer ble så separerte i en Hiller 2fase dekanter, hvor etter at den gjenværende oljen ble separert i flottering etter enda en tilsetting av 5 ppm natriumalginat til væskestrømmen etter dekantering og førflotasjon. Behandlet vann varierte fra reinvann inneholdende små mengder olje, blandinger derav og saltoppløsninger, slam, såpe og detergenter. Systemet behandlet så mye som 40 oljebaserte slam og 60 % vann, mettede saltoppløsninger med kompleks binding K-formiat og Na-formiat, og et Ca<++>innhold på fra 1000 til 10000 ppm, der alt varierte fra dag til dag. HCO3innholdet var svært høyt 95 % av tiden, og store mengder avsetningsinhibitorer var tilstedeværende i vannet.

Prøver viste at vannet ikke kunne behandles på annet vis enn ved bruk av fremgangsmåten i samsvar med den foreliggende oppfinnelsen.

Fremgangsmåten i samsvar med den foreliggende oppfinnelsen ble utprøvd i 5 måneder ved flythastigheter på 10 m<3>/t, og flokkulering uteble ikke en eneste gang ved bruk av en pH topp på 10,5 etterfulgt av natriumalginat dosering og CaCb dosering innenfor 8 sekunder etter introduksjonen av pH toppen.

Videre ble det funnet at når natriumalginatdosering ble forsøkt før flotasjon etter dekanteren ble til å begynne med ingen flokkulering oppnådd. Tiden etter den opprinnelige pH toppen varda 1 minutt. Introduksjon av en andre ProPure M100 mikser og igangsetting av en andre pH topp etterfulgt av natriumalginat dosering innen noen få sekunders vindu før toppen bufret resulterte i fortreffelig flokkulering også førflotasjonstanken. Dette viste at dosering av natriumalginat etter buffring ble ferdiggjort fra den første pH toppen ikke virket, men en andre introdusert topp og dosering innenfor et par sekunders tidsramme i toppen gav gode resultater.

pHen i slutten av prosessen var den samme som den opprinnelige pHen til vannet, og NaOH forbruket var ubetydelig.

Test 5.

10m<3>forurenset brukt oljebasert borreslam inneholdende et 60/40 forhold av vann/olje hadde et tørrfaststoffinnhold på 13 % som småpartikler. Slammet holdt vannet/faststoffene og oljen i en stabil emulsjon.

Først ble slammet prosessert 3m<3>/t gjennom en 2fase dekanter med 3900 rpm for separasjon av de 2 fasene faststoffer og olje/vann. Dårlig separering fant sted, og nesten ingen faststoffer ble fjernet.

For det andre ble slammet prosessert 3 m<3>/t gjennom en blandeskid (engelsk: mixing skid) omfattende 2 sentrifugalpumper ved en rpm på 3500, hvori 20 ppm carrageenan i stand til å linke/krysslinke med kalium og Ca<2+>ble dosert i den første, og 1000 ppm CaCb ble inndosert. Oppholdstiden mellom de to blandingspunktene var på 4 sekunder. Slammet ble direkte prosessert i dekanteren som beskrevet i det første forsøket. Dårlig separering fant sted, og nesten ingen faste stoffer ble fjernet.

For det tredje ble slammet prosessert 3 m<3>/t gjennom en blandeskid omfattende 3 sentrifugalpumper med en rpm på 3500, hvori i den første en pH topp på 10,5 ble oppnådd med NaOH, og så ble 20 ppm carrageenan i stand til å linke/krysslinke med kalium og Ca<2+>ble dosert i den andre, og 1000 ppm CaCb ble inndosert i den tredje. Oppholdstiden mellom de tre blandingspunktene var på 8 sekunder. Slammet ble direkte prosessert i dekanteren som beskrevet i det første og andre forsøket. Fortreffelig separering fant sted, og nesten alle faststoffene ble fjernet. Vann/olje fasen var svært lett å separere i flotasjon uten rester av faststoffer.

Dette forsøket viste at kalium tilstedeværende i slammet og Ca<2+>tilsatt slammet linket/krysslinket carrageenanet. Til slutt ble den samme prosedyren som ovenfor etterfulgt med unntak av tilsetning av Ca<2+>. Igjen oppnådde man fortreffelig separasjon, og nesten alle faststoffene ble fjernet. Vann/olje fasen var svært lett separert i flotasjon uten rester av faststoffer.

Dette siste forsøket viste at hemmet kalium og Ca<2+>tilstedeværende i slammet ble dissosiert i løpet av pH toppen, og at fremgangsmåten i samsvar med den foreliggende oppfinnelsen virket svært bra.

Claims

1. Fremgangsmåte for fjerning av organiske og/eller uorganiske forurensinger fra en kontinuerlig væskestrøm med hydrokolloider, hvori kationer som er i stand til å krysslinke hydrokolloidene har minst en av deres valenser opptatt av en eller flere av HCO3-, HSO3-, HSO4eller andre anioner tilgjengelige for å engasjere OH grupper,karakterisert ved- introduksjon av en pH topp eller et trykkfall som er tilstrekkelig til å midlertidig, i løpet av pH toppen eller trykkfallet, dissosiere nevnte HCO3-, HSO3-, HSO4eller andre anioner tilgjengelige for å engasjere OH grupper, - tilsetting og kraftig blanding av hydrokolloidene i løpet av eller rett før nevnte pH topp eller trykkfall, hvor hydrokolloidene er oppløst i ferskvann før dosering og blanding derav inn i den kontinuerlige væskestrømmen, eller at de doseres og blandes inn i den kontinuerlige væskestrømmen suspendert som et pulver i et slurry i et fluid som ikke oppløser hydrokolloidene, - å kontakte hydrokolloidene med de organiske og/eller uorganiske forurensingene før full buffring oppnås etter pH toppen, eller før den ioniske balansen er gjenopprettet etter et trykkfallet, og - fjerning av dannede flokker omfattende de organiske og/eller uorganiske forurensingene bundet til hydrokolloidene krysslinket av de dissosiere kationene fra den kontinuerlige væskestrømmen.

2. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1,karakterisert vedat hydrokolloidet krysslinkes av kationene i løpet av tidsvinduet på et par sekunder i løpet av/etter pH toppen, før buffring oppnås i en slik grad at dissosierte kationer i tilstrekkelige mengder for krysslinking ikke lengre er tilgjengelig for hydrokolloidet, eller før ionisk balanse er gjenopprettet i løpet av de få sekundene etter et trykkfall i den kontinuerlige væskestrømmen.

3. Fremgangsmåte i samsvar med et eller flere av krav 1-2,karakterisertv e d at pHen økes til en topp på 10,5 ved dosering og øyeblikkelig innblanding av en av NaOH, KOH, Ca(OH)2eller en blanding derav i den kontinuerlige væskestrømmen.

4. Fremgangsmåte i samsvar med et eller flere av krav 1-3,karakterisertv e d at i fravær av krysslinkende kationer kan slike kationer tilsettes før, i løpet av eller rett etter at pH toppen introduseres, og er tilgjengelig for krysslinking i tidsvinduet på noen få sekunder før pH buffring er ferdig, eller før ionisk balanse er gjenopprettet etter et trykkfall.

5. Fremgangsmåte i samsvar med et eller flere av krav 1-4,karakterisertv e d at innblandingssekvensen for pH topp tilsetninger, hydrokolloid tilsetninger, og valgfritt ekstra krysslinkende kation tilsetninger er tilrettelagt i et rør som transporterer den kontinuerlige væskestrømmen.

6. Fremgangsmåte i samsvar med et eller flere av krav 1-5,karakterisertv e d at nevnte innblandingssekvens er tilrettelagt for å blande og reagere alle nevnte tilsettinger innenfor tidsvinduet hvor en tilstrekkelig mengde kationer som kan krysslinke hydrokolloid har deres valenser frie grunnet pH toppen.

7. Fremgangsmåte i samsvar med et eller flere av krav 1-6,karakterisertv e d at en ventil tilveiebringer trykkfallet, og en blandesekvens er tilrettelagt for å blande og reagere hydrokolloidet og valgfritt tilsatte krysslinkende kationer innenfor tidsvinduet hvor en tilstrekkelig mengde kationer i stand til å krysslinke hydrokolloidet har deres valenser frie grunnet at HC03 ekvilibriet er forskjøvet til venstre, og før den ioniske balansen gjenoppretter ekvilibrium i den kontinuerlige væskestrømmen.

8. Anvendelse av fremgangsmåten i samsvar med et eller flere av krav 1-7 for krysslinking av hydrokolloider kontaktet med forurensinger i en kontinuerlig væskestrøm etterfulgt av mekanisk separasjon og/eller flotasjon og/eller sedimentering av det krysslinkede flokkulatet.

9. Anvendelse av fremgangsmåten i samsvar med et eller flere av krav 1-7 for flokkulering før mekanisk separering eller flotasjon av forurensinger i produsert vann fra olje- og gassindustri før utslipp til sjø.

10. Anvendelse av fremgangsmåten i samsvar med et eller flere av krav 1-7 for flokkulering før mekanisk separering eller flotasjon av forurensinger i sloppvann fra oljeindustri og gassindustri før utslipp til sjø.

11. Anvendelse av fremgangsmåten i samsvar med et eller flere av krav 1-7 for flokkulering før mekanisk separering eller flotasjon av forurensinger i kompletteringsvæsker fra oljeindustri og gassindustri.

12. Anvendelse av fremgangsmåten i samsvar med krav et eller flere av 1-7 for flokkulering før mekanisk separering av forurensinger i brukt borreslam fra oljeindustri og gassindustri.