一种油田措施废液处理方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201310220153.2

申请日:

2013.06.05

公开号:

CN104211231A

公开日:

2014.12.17

当前法律状态:

驳回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的驳回IPC(主分类):C02F 9/06申请公布日:20141217|||实质审查的生效IPC(主分类):C02F 9/06申请日:20130605|||公开

IPC分类号:

C02F9/06

主分类号:

C02F9/06

申请人:

中国石油天然气股份有限公司

发明人:

冀忠伦; 周立辉; 任建科; 蒋继辉; 任小荣; 张璇; 赵敏; 杨琴

地址:

100007 北京市东城区东直门北大街9号中国石油大厦

优先权:

专利代理机构:

北京市中实友知识产权代理有限责任公司 11013

代理人:

谢小延

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内容摘要

本发明涉及一种油田措施废液处理方法;废水进入油水分离器,经高速旋流除去其中浮油和部分乳化油;然后通过微电解氧化进入氧化箱;微电解材料为铁基非晶材料和RE-Mg球墨铸铁废料屑,质量比为1:15,pH为2-9,时间为15-30min;废水进入氧化箱,加入Ca(OH)2调节pH值在9.0~11.0,通入空气氧化,二价铁被氧化,同时部分污染物去除;在废水中加混凝剂和助凝剂,进入CFM分离器进行固液分离,出水用于回注,污泥填埋;CFM分离为悬浮膜分离,混凝剂是废水质量10%的活化膨润土,助凝剂是废水质量3‰的阳离子聚丙烯酰胺;本方法处理后水质满足回注要求,COD去除率达到82.6%,设备占地面积小。

权利要求书

1.  一种油田措施废液处理方法,其特征在于:
1)油水分离:废水进入油水分离器,经高速旋流除去其中浮油和部分乳化油;
2)微电解:油水分离后的废水进入微电解反应罐,通过微电解氧化作用破坏水中大分子化合物,打破胶体稳定性,然后进入氧化箱;
所用微电解材料为铁基非晶材料和RE-Mg球墨铸铁废料屑,以上两种材料的质量比为1:15,反应条件pH为2-9,时间为15-30min;
3)氧化:经微电解处理后的废水进入氧化箱,加入Ca(OH)2调节pH值在9.0~11.0,通入空气氧化,在二价铁被氧化的同时部分污染物被氧化和去除;
4)固液分离:氧化处理后在废水中加混凝剂和助凝剂,进入CFM分离器进行固液分离,出水用于回注,产生的污泥经脱水后填埋;
所述的CFM分离为絮体自身形成的悬浮膜分离,
所述的混凝剂是废水质量10%的活化膨润土,
所述的助凝剂是废水质量3‰的阳离子聚丙烯酰胺。

说明书

一种油田措施废液处理方法
技术领域
本发明涉及一种废水处理方法,尤其是一种油田措施废液处理方法。
背景技术
随着低渗透油气藏的开发,压裂储层改造措施被普遍采用,压裂返排废液中含有胍胶、交联剂、粘土稳定剂、杀菌剂、破胶剂、乳化剂等,废水成分复杂,处理难度很大,尤其高分子胍胶的存在,使废水的粘度增大,大量泥砂悬浮在水中,这也为后续污泥脱水带来很大难度。同时二次采油、三次采油技术的大量应用,使采油废水大量产生的同时也需要对地层注入大量的清水。因此,人们希望找到一种快速的处理方法,可将措施废液处理后达到油田回注水要求,既解决了措施废液外排难题,又节约了清水资源。
目前,一般通过物化加生化的方法,使之达到回注要求。但处理时间冗长,受场地限制,也无法满足油田日益增长之要求,尤其在偏远山区,不可能建庞大的处理设施,去处理分散在各井场积存的污水(约200m3左右)。因此,也需一种快速的处理技术和小型处理系统以满足不同场合之要求。
随着油田建设的快速发展,做好油田废水处理是科学发展的要求,尤其在我国西部地区,水资源相对缺乏,更需专门处理油井或站内污水处理技术及设备。
发明内容
本发明的目的在于避免现有技术工艺复杂、不宜撬装的不足而提供一种油田措施废液处理方法。
本发明所述的油田措施废液处理方法技术方案是:油田措施废液处理工艺其处理步骤为:
1)油水分离:废水进入油水分离器,经高速旋流除去其中浮油和部分乳化油;
2)微电解:油水分离后的废水进入微电解反应罐,通过微电解氧化作用破坏水中大分子化合物,打破胶体稳定性,然后进入氧化箱;
3)氧化:经微电解处理后的废水进入氧化箱,加入Ca(OH)2调节pH值在9.0~11.0,通入压缩空气氧化,二价铁被氧化和部分污染物同被去除;
4)固液分离:氧化处理后在废水中加混凝剂和助凝剂,进入CFM分离器进行固 液分离,出水用于回注,产生的污泥经脱水后填埋。
所用微电解材料为铁基非晶材料和RE-Mg球墨铸铁废料屑,以上两种材料的组成比为1:15(w/w),反应条件pH为2-9,时间为15-30min。
所述的CFM分离为絮体自身形成的悬浮膜分离,所述混凝剂为质量百分比10%的酸化膨润土(酸化时加硫酸调pH3~4,搅拌30~40min)、助凝剂为质量百分比3‰的阳离子聚丙烯酰胺。
本发明所述微电解材料为铁基非晶材料和RE-Mg球墨铸铁废料屑。反应机理为:①非晶材料在急冷条件下形成,其中的硅原子未来得及排序就固定下来,当外界条件允许,硅原子(包括其它原子)将发生重排或位移。重排或位移中其外层和次外层的电子运行轨迹也随之改变,在与废水接触中参与成键反应,使污染物分解。随着原子移动和重排,大量的硅晶成为原电池的阴极,而基体为阳极,形成真正意义上的原电池;②在RE-Mg球墨铸铁材料中,基体为含有数以万计的石墨,这些石墨大多呈球状分布。由于球铁材料具有一定韧性,加工中能把大量的石墨保留下来。材料中石墨的数量越多,原电池的数量也就越多,产生的能量就越大,处理效果越显著。另外,由于稀土元素的存在,在材料结晶过程中一方面抑制石墨生长,另一方面在石墨边缘聚集。这样就形成双金属阳极原电池,其作用更强(Fe0-2e,-0.44ev;La-3e,2.37ev)。
所述的悬浮膜分离技术,是利用絮体所形成的悬浮物进行自身过滤技术。污水经前述反应,由悬浮膜分离设备底部进入罐体,在水力作用下,进入罐体的污水随即完成由胶体向絮体的转变,并在相互碰撞下,絮体不断聚集和长大。由于设备底部进水面积较小,相对升流速度较快,絮体随旋流漂浮,并不下降。当水面上升至污泥收集斗以上,水流面积增大,升流速度突然变慢,絮体则开始下降。由于絮体表面带有电荷,相互之间吸引,因而形成一定厚度的悬浮层(约600mm)。这种悬浮层有很好的吸附过滤性能,大于0.45μm固体颗粒即被滤除,故而出水水质SS≤3mg/L,当悬浮层达一定厚度后,随即进入污泥收集斗,然后下降至储泥室。
所述的污泥脱水技术:由于废水中含有胍胶或聚丙烯酰胺高分子化合物,产生的污泥粘度大,与泥沙混在一起,目前还没有一种较好的方法进行脱水。本发明除了用微电解分解其中的大分子化合物外,还利用氧化、絮凝等措施,使产生的污泥失去粘性,保证了脱水的进行。为了减少成本和不产生二次污染,本发明所用混凝剂为廉价膨润土,不仅价格低,而且来源广。污泥的主要成分为SiO2、Al2O3和CaO的混合物,与泥浆成份相近,可并入泥浆池或填埋,不产生二次污染。
与现有技术相比,本发明的优点是:①微电解时采用了铁基非晶(Fe78Si9B13)和RE-Mg球墨铸铁新型微电解材料,其作用和效果更加显著;②分离时采用CFM分离技术,分离效果更彻底,同时克服了装置堵塞和滤料污染问题;③由于采用微电解、氧化、絮凝等一系列措施,产生的污泥(含胍胶废水)不再有粘性,解决了污泥脱水难题;④通过优化组合,处理装置小型化并可移动,满足油田多种场合处理要求。
附图说明
图1为本发明工艺流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
废水首先进入油水分离模块,依据油水不同密度的特征经高速旋流作用除去其中浮油和部分乳化油;分离出的油经设备上部流出回收,油水分离后的废水进入微电解反应罐,微电解材料为铁基非晶和RE-Mg球墨铸铁废料屑,以上两种材料的质量比为1:15,反应条件pH为2-9,时间为15-30min;通过微电解氧化作用破坏水中大分子化合物,打破胶体稳定性;微电解氧化后水中有机物得到降解,水质粘度大幅度降低,经微电解处理后的水进入氧化箱,在氧化箱内加入Ca(OH)2调节pH值在9.0~11.0,通入压缩空气氧化,在二价铁被氧化的同时部分污染物同被氧化和去除;氧化处理后在水中投加混凝剂和助凝剂,经管道混合后进入CFM分离器进行固液分离,CFM分离为悬浮膜分离,所述混凝剂为废水质量10%的酸化膨润土(酸化时加硫酸调pH3~4,搅拌30~40min)、助凝剂为废水质量3‰的阳离子聚丙烯酰胺,出水可达到回注标准用于油田生产回注;CFM分离装置中沉积在底部的污泥泵入板框压滤机,经板框压滤机脱水后固体可填埋,脱出的水返回CFM分离装置或直接进入清水罐。
实施例1:
以陇东油田悦3转油站油田废水处理为例,介绍在站点的处理情况,处理前水质COD6887mg/L、SS为268mg/L、石油类为154mg/L、浊度672、悬浮固体粒径13.7μm。
废液罐废水经油水分离-微电解-氧化-CFM膜分离工艺进行处理,除去悬浮物、絮体、油及部分有机物,出水用于回注,产生的污泥经压滤、填埋。处理后水质满足回注要求,COD去除率达到82.6%,处理前后水质对比见表1。
表1悦三转废水处理前后对比

实施例2:
以西26-31和西38-241井废水处理为例,介绍在井场废水的处理情况,处理前水质COD8421mg/L、SS为446mg/L、石油类为263mg/L、浊度544、悬浮固体粒径15.3μm。
废液池废水经油水分离-微电解-氧化-CFM膜分离工艺进行处理,除去悬浮物、絮体、油及部分有机物,产生的污泥经压滤、填埋,处理后水质满足回注要求,COD去除率达到81.7%,处理前后水质对比见表2。
表2井场废水处理前后对比

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资源描述

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1、10申请公布号CN104211231A43申请公布日20141217CN104211231A21申请号201310220153222申请日20130605C02F9/0620060171申请人中国石油天然气股份有限公司地址100007北京市东城区东直门北大街9号中国石油大厦72发明人冀忠伦周立辉任建科蒋继辉任小荣张璇赵敏杨琴74专利代理机构北京市中实友知识产权代理有限责任公司11013代理人谢小延54发明名称一种油田措施废液处理方法57摘要本发明涉及一种油田措施废液处理方法;废水进入油水分离器,经高速旋流除去其中浮油和部分乳化油;然后通过微电解氧化进入氧化箱;微电解材料为铁基非晶材料和REMG。

2、球墨铸铁废料屑,质量比为115,PH为29,时间为1530MIN;废水进入氧化箱,加入CAOH2调节PH值在90110,通入空气氧化,二价铁被氧化,同时部分污染物去除;在废水中加混凝剂和助凝剂,进入CFM分离器进行固液分离,出水用于回注,污泥填埋;CFM分离为悬浮膜分离,混凝剂是废水质量10的活化膨润土,助凝剂是废水质量3的阳离子聚丙烯酰胺;本方法处理后水质满足回注要求,COD去除率达到826,设备占地面积小。51INTCL权利要求书1页说明书3页附图1页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图1页10申请公布号CN104211231ACN104211231。

3、A1/1页21一种油田措施废液处理方法,其特征在于1)油水分离废水进入油水分离器,经高速旋流除去其中浮油和部分乳化油;2)微电解油水分离后的废水进入微电解反应罐,通过微电解氧化作用破坏水中大分子化合物,打破胶体稳定性,然后进入氧化箱;所用微电解材料为铁基非晶材料和REMG球墨铸铁废料屑,以上两种材料的质量比为115,反应条件PH为29,时间为1530MIN;3)氧化经微电解处理后的废水进入氧化箱,加入CAOH2调节PH值在90110,通入空气氧化,在二价铁被氧化的同时部分污染物被氧化和去除;4)固液分离氧化处理后在废水中加混凝剂和助凝剂,进入CFM分离器进行固液分离,出水用于回注,产生的污泥经。

4、脱水后填埋;所述的CFM分离为絮体自身形成的悬浮膜分离,所述的混凝剂是废水质量10的活化膨润土,所述的助凝剂是废水质量3的阳离子聚丙烯酰胺。权利要求书CN104211231A1/3页3一种油田措施废液处理方法技术领域0001本发明涉及一种废水处理方法,尤其是一种油田措施废液处理方法。背景技术0002随着低渗透油气藏的开发,压裂储层改造措施被普遍采用,压裂返排废液中含有胍胶、交联剂、粘土稳定剂、杀菌剂、破胶剂、乳化剂等,废水成分复杂,处理难度很大,尤其高分子胍胶的存在,使废水的粘度增大,大量泥砂悬浮在水中,这也为后续污泥脱水带来很大难度。同时二次采油、三次采油技术的大量应用,使采油废水大量产生的。

5、同时也需要对地层注入大量的清水。因此,人们希望找到一种快速的处理方法,可将措施废液处理后达到油田回注水要求,既解决了措施废液外排难题,又节约了清水资源。0003目前,一般通过物化加生化的方法,使之达到回注要求。但处理时间冗长,受场地限制,也无法满足油田日益增长之要求,尤其在偏远山区,不可能建庞大的处理设施,去处理分散在各井场积存的污水(约200M3左右)。因此,也需一种快速的处理技术和小型处理系统以满足不同场合之要求。0004随着油田建设的快速发展,做好油田废水处理是科学发展的要求,尤其在我国西部地区,水资源相对缺乏,更需专门处理油井或站内污水处理技术及设备。发明内容0005本发明的目的在于避。

6、免现有技术工艺复杂、不宜撬装的不足而提供一种油田措施废液处理方法。0006本发明所述的油田措施废液处理方法技术方案是油田措施废液处理工艺其处理步骤为00071)油水分离废水进入油水分离器,经高速旋流除去其中浮油和部分乳化油;00082)微电解油水分离后的废水进入微电解反应罐,通过微电解氧化作用破坏水中大分子化合物,打破胶体稳定性,然后进入氧化箱;00093)氧化经微电解处理后的废水进入氧化箱,加入CAOH2调节PH值在90110,通入压缩空气氧化,二价铁被氧化和部分污染物同被去除;00104)固液分离氧化处理后在废水中加混凝剂和助凝剂,进入CFM分离器进行固液分离,出水用于回注,产生的污泥经脱。

7、水后填埋。0011所用微电解材料为铁基非晶材料和REMG球墨铸铁废料屑,以上两种材料的组成比为115(W/W,反应条件PH为29,时间为1530MIN。0012所述的CFM分离为絮体自身形成的悬浮膜分离,所述混凝剂为质量百分比10的酸化膨润土(酸化时加硫酸调PH34,搅拌3040MIN)、助凝剂为质量百分比3的阳离子聚丙烯酰胺。0013本发明所述微电解材料为铁基非晶材料和REMG球墨铸铁废料屑。反应机理为非晶材料在急冷条件下形成,其中的硅原子未来得及排序就固定下来,当外界条件允许,说明书CN104211231A2/3页4硅原子(包括其它原子)将发生重排或位移。重排或位移中其外层和次外层的电子运。

8、行轨迹也随之改变,在与废水接触中参与成键反应,使污染物分解。随着原子移动和重排,大量的硅晶成为原电池的阴极,而基体为阳极,形成真正意义上的原电池;在REMG球墨铸铁材料中,基体为含有数以万计的石墨,这些石墨大多呈球状分布。由于球铁材料具有一定韧性,加工中能把大量的石墨保留下来。材料中石墨的数量越多,原电池的数量也就越多,产生的能量就越大,处理效果越显著。另外,由于稀土元素的存在,在材料结晶过程中一方面抑制石墨生长,另一方面在石墨边缘聚集。这样就形成双金属阳极原电池,其作用更强(FE02E,044EV;LA3E,237EV)。0014所述的悬浮膜分离技术,是利用絮体所形成的悬浮物进行自身过滤技术。

9、。污水经前述反应,由悬浮膜分离设备底部进入罐体,在水力作用下,进入罐体的污水随即完成由胶体向絮体的转变,并在相互碰撞下,絮体不断聚集和长大。由于设备底部进水面积较小,相对升流速度较快,絮体随旋流漂浮,并不下降。当水面上升至污泥收集斗以上,水流面积增大,升流速度突然变慢,絮体则开始下降。由于絮体表面带有电荷,相互之间吸引,因而形成一定厚度的悬浮层约600MM。这种悬浮层有很好的吸附过滤性能,大于045M固体颗粒即被滤除,故而出水水质SS3MG/L,当悬浮层达一定厚度后,随即进入污泥收集斗,然后下降至储泥室。0015所述的污泥脱水技术由于废水中含有胍胶或聚丙烯酰胺高分子化合物,产生的污泥粘度大,与。

10、泥沙混在一起,目前还没有一种较好的方法进行脱水。本发明除了用微电解分解其中的大分子化合物外,还利用氧化、絮凝等措施,使产生的污泥失去粘性,保证了脱水的进行。为了减少成本和不产生二次污染,本发明所用混凝剂为廉价膨润土,不仅价格低,而且来源广。污泥的主要成分为SIO2、AL2O3和CAO的混合物,与泥浆成份相近,可并入泥浆池或填埋,不产生二次污染。0016与现有技术相比,本发明的优点是微电解时采用了铁基非晶(FE78SI9B13)和REMG球墨铸铁新型微电解材料,其作用和效果更加显著;分离时采用CFM分离技术,分离效果更彻底,同时克服了装置堵塞和滤料污染问题;由于采用微电解、氧化、絮凝等一系列措施。

11、,产生的污泥(含胍胶废水)不再有粘性,解决了污泥脱水难题;通过优化组合,处理装置小型化并可移动,满足油田多种场合处理要求。附图说明0017图1为本发明工艺流程图。具体实施方式0018为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。0019废水首先进入油水分离模块,依据油水不同密度的特征经高速旋流作用除去其中浮油和部分乳化油;分离出的油经设备上部流出回收,油水分离后的废水进入微电解反应罐,微电解材料为铁基非晶和REMG球墨铸铁废料屑,以上两种材料的质量比为115,反应条件PH为29,时间为1530MIN;通过微电解氧化作用破坏水中大分子化合物,打破胶体。

12、稳定性;微电解氧化后水中有机物得到降解,水质粘度大幅度降低,经微电解处理后的水进入说明书CN104211231A3/3页5氧化箱,在氧化箱内加入CAOH2调节PH值在90110,通入压缩空气氧化,在二价铁被氧化的同时部分污染物同被氧化和去除;氧化处理后在水中投加混凝剂和助凝剂,经管道混合后进入CFM分离器进行固液分离,CFM分离为悬浮膜分离,所述混凝剂为废水质量10的酸化膨润土(酸化时加硫酸调PH34,搅拌3040MIN)、助凝剂为废水质量3的阳离子聚丙烯酰胺,出水可达到回注标准用于油田生产回注;CFM分离装置中沉积在底部的污泥泵入板框压滤机,经板框压滤机脱水后固体可填埋,脱出的水返回CFM分。

13、离装置或直接进入清水罐。0020实施例10021以陇东油田悦3转油站油田废水处理为例,介绍在站点的处理情况,处理前水质COD6887MG/L、SS为268MG/L、石油类为154MG/L、浊度672、悬浮固体粒径137M。0022废液罐废水经油水分离微电解氧化CFM膜分离工艺进行处理,除去悬浮物、絮体、油及部分有机物,出水用于回注,产生的污泥经压滤、填埋。处理后水质满足回注要求,COD去除率达到826,处理前后水质对比见表1。0023表1悦三转废水处理前后对比00240025实施例20026以西2631和西38241井废水处理为例,介绍在井场废水的处理情况,处理前水质COD8421MG/L、SS为446MG/L、石油类为263MG/L、浊度544、悬浮固体粒径153M。0027废液池废水经油水分离微电解氧化CFM膜分离工艺进行处理,除去悬浮物、絮体、油及部分有机物,产生的污泥经压滤、填埋,处理后水质满足回注要求,COD去除率达到817,处理前后水质对比见表2。0028表2井场废水处理前后对比0029说明书CN104211231A1/1页6图1说明书附图CN104211231A。

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