CN105967452A

CN105967452A - 一种泡排水处理工艺

Info

Publication number: CN105967452A
Application number: CN201610482914.5A
Authority: CN
Inventors: 向荣
Original assignee: Sichuan Lung Long Environmental Protection Technology Co Ltd
Current assignee: Sichuan Lung Long Environmental Protection Technology Co Ltd
Priority date: 2016-06-27
Filing date: 2016-06-27
Publication date: 2016-09-28

Abstract

本发明提供了一种泡排水处理工艺，属于采排水处理技术领域，其依次包括以下步骤：隔油、破乳混凝、催化氧化、络合混凝、除硬、低温蒸发和SBR生化处理。本发明所提供的泡排水处理工艺，实现了气田采气废水无害化、减量化、资源化的治理目标；保障气田正常生产，做好污染防治和节能减排工作；消除环保隐患，保护气田生态环境；加快气田“生态工程”建设步伐，推动地方经济及气田和谐开发、科学发展，实现经济和环境双赢。

Description

一种泡排水处理工艺

技术领域

本发明涉及油采排水处理技术领域，具体而言，涉及一种泡排水处理工艺。

背景技术

气田开发中后期地层压力降低，边、底水推进以及实施压裂、酸化等作业，使井底和井筒内产生积液，天然气产量降低甚至水淹停产。人们采用多种方法来消除井底积液，其中泡沫排水采气工艺因成本低、收效快、施工容易、不影响气井生产而被广泛应用。

泡沫排水采气工艺是通过将一定量的泡排剂注入气井中,井底积液与泡排剂接触后，借助天然气流的搅动，生成大量低密度含水泡沫，随气流从井底携带到地面，从而达到稳产、增产和延长其自喷期的目。

泡沫排水采气工艺的本质属于化学排水，是利用表面活性剂中的起泡性而发展起来的一种新技术。通过向井底矿化水中引入一些具有特殊功能的表面活性剂和高分子聚合物，借助于天然气流的搅拌，与井底积液充分接触，产生大量的较稳定的低密度的含水泡沫，使其在气液两相混合垂直流动过程中，产生泡沫、分散、减阻、洗涤等多种物理一化学效应，减少井筒中“滑脱损失”，提高气流垂直举液能力，达到排水采气的目的。而在这个过程中随气流排出的废水则称为泡排水。

由于在泡沫排水采气过程中向地产加入一些具有特殊功能的表面活性剂和高分子聚合物，所以排出的泡排水的水质成份复杂，含有较多的表面活性物质，钙镁离子，溶解性固体等，COD较高。在常温下呈乳浊液状态，乳化程度高，表面有飘浮油，有异味，极易起泡，并且泡沫量大，消泡速度慢。

随着天然气行业发展，一方面鼓励天然气勘探开采的发展；另一方面对天然气开采业在环境保护方面提出更高要求。近年来，我国出台了一系列石油天然气开采业的行业环境保护指导标准：《陆上石油天然气生产保护环境的推荐作法》、《陆上钻井作业环境保护推荐作法》等。特别是2012年国家颁布了《石油天然气开采业污染防治技术政策》，该政策规定“到2015年末，行业新、改、扩建项目均采用清洁生产工艺和技术，工业采气废水回用率达到90％以上，工业固体废物资源化及无害化处理处置率达到100％。要遏制重大、杜绝特别重大环境污染和生态破坏事故的发生。要逐步实现对行业排放的污染物进行总量控制。”要达到这一目标，要求天然气开采企业大幅度提高采气废水治理水平，研究并解决目前污染治理的技术难题，方能达到国家和地方政府关于污染物全面治理、稳定达标排放要求，实现资源回收利用，确保油气田科学发展。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种泡排水处理工艺；以实现气田采气废水无害化、减量化、资源化的治理目标；保障气田正常生产，做好污染防治和节能减排工作；消除环保隐患，保护气田生态环境；加快气田“生态工程”建设步伐，推动地方经济及气田和谐开发、科学发展，实现经济和环境双赢。

本发明所采用的技术方案为：

一种泡排水处理工艺，其依次包括以下步骤：隔油、破乳混凝、催化氧化、络合混凝、除硬、低温蒸发和SBR生化处理。

上述泡排水处理工艺，通过将隔油处理后的泡排水进行破乳混凝，使水样中的COD、色度大大降低，然后过滤；过滤后的清液采用催化氧化法降解COD，然后经过络合混凝，将残余的表面活性物质去除掉，再经除硬去除钙镁离子，之后进行低温蒸发，蒸发水再进行SBR生化处理。

同时，由于实验室是在比较理想的条件下进行的，蒸发水各项指标均能达到《工业循环冷却水处理设计规范》GB50050-2007；在实际工艺操作中往往达不到实验室的理想条件，结果也与实验室结果有所差异，因此，最后须进行SBR生化处理，从而可以保证处理效果。

而且，上述低温蒸发步骤通过减小压力使水的沸点降低，用一定量的蒸汽通过多次的蒸发和冷凝、逐级闪蒸冷却实现结晶分离，经该工艺处理后的蒸馏水经过后续的SBR活性污泥法处理，出水水质达到《综合污水排放标准》(GB8978-1996)一级排放标准、《农田灌溉水质标准》(GB5084-2005)和《工业循环水设计规范》(GB50050-2007)标准，可作纯净水、锅炉补给水、农业灌溉水用等等；结晶出来的固体物可加工成工厂化工产品，变废为宝，实现资源的综合利用，促进循环经济的发展。

其中，优选地，所述破乳混凝步骤中，体系的pH值为5-9；破乳剂的加入量为1-4g/L；混凝剂溶液的加入量为4-10ml/L，且所述混凝剂溶液的质量百分含量为10％。

更优地，所述破乳混凝步骤中，体系的pH值为8；破乳剂的加入量为3g/L；混凝剂溶液的加入量为8ml/L。

优选地，所述催化氧化步骤中，体系的pH值为7.5-10.5；催化剂和氧化剂的加入量的质量比为1：20-50。

更优地，所述催化氧化步骤中，体系的pH值为9.5；催化剂和氧化剂的加入量的质量比为1：30。

优选地，所述催化剂的加入量为0.04-0.14g/L，所述氧化剂的加入量为1.2-4.2g/L。

更优地，所述催化剂的加入量为0.08g/L，所述氧化剂的加入量为2.4g/L。

优选地，所述催化氧化步骤中，催化氧化的反应时间≥5h。

进一步，所述低温蒸发步骤中，泡排水经减压蒸馏后，分离得到蒸馏水以及浓缩的母液；所述母液与经所述破乳混凝步骤处理后的泡排水混合后，进入所述催化氧化步骤。

优选地，所述减压蒸馏的压力为-0.045～-0.095MPa；所述母液与经所述破乳混凝步骤处理后的泡排水以1:20的体积比混合。

本发明的有益效果：

本发明所提供的泡排水处理工艺，实现了气田采气废水无害化、减量化、资源化的治理目标；保障气田正常生产，做好污染防治和节能减排工作；消除环保隐患，保护气田生态环境；加快气田“生态工程”建设步伐，推动地方经济及气田和谐开发、科学发展，实现经济和环境双赢。

附图说明

图1为实施例1中所述的泡排水处理工艺的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

因此，以下对本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1所示，本实施例提供了一种泡排水处理工艺，其依次包括以下步骤：

隔油：待处理的泡排水经静止后分液，除去油层，得下层水样；

破乳混凝：取下层水样，调节其pH值至8，然后在下层水样中依次加入破乳剂和混凝剂，产生大量絮体，且下层水样由乳白色变为土黄色，絮体上浮，下层液浑浊，一段时间后絮体下沉并进行过滤，得到滤液；其中，破乳剂的加入量为3g/L；混凝剂溶液的加入量为8ml/L，且混凝剂溶液的质量百分含量为10％；

催化氧化：取破乳混凝步骤中的滤液，先调节体系的pH值至9.5；然后加入催化剂和氧化剂进行氧化反应，5h后进行过滤，得滤液；其中，催化剂的加入量为0.08g/L，氧化剂的加入量为2.4g/L；

络合混凝：取催化氧化步骤得到的滤液，调节pH值，然后加入混凝剂并搅拌均匀，反应4小时后用100目滤布过滤，得到滤液；

除硬：取络合混凝步骤得到的滤液，采用离子交换层析法通过离子交换树脂除去滤液中的钙镁离子，得到滤液；

低温蒸发：取泡沫分离步骤中的水样，加入蒸馏瓶中进行减压蒸馏，得到蒸馏水和剩余的母液；其中，优选地，减压蒸馏的压力为-0.045～-0.095MPa；

SBR生化处理：采用序批式间歇活性污泥法对低温蒸发步骤中的蒸馏水进行生化处理；其中，所使用的活性污泥每天按时换水、曝气、添加营养。

SBR生化工艺进水水质要求为：COD(化学需要量)≤390mg/L；BOD5(5日生化需氧量)≤150mg/L；pH8～9；NH3-N≤80mg/L；SS(悬浮固体)≤10mg/L；Cl^-≤100mg/L；

工艺参数控制为：污泥浓度，3000～4500mg/L；pH值6.0～9.0；污泥沉降比，15～35％；B/C控制为0.3～0.4；C：N：P＝100：5：1；溶解氧，0.3～2.5mg/L；温度，常温10～28℃；曝气时间为静3h，曝气1h，24h循环。

本实施例中，优选地，低温蒸发步骤中剩余的母液可以与破乳混凝步骤中得到的滤液按体积比1:20混合后，进入催化氧化步骤，从而实现循环利用。

实施例2

本实施例对破乳混凝步骤中的各参数进行了筛选。

1、pH值的筛选

编号为1、2、3、4、5号的烧杯，分别取经隔油步骤处理的下层水样，并调节各编号烧杯中的下层水样pH值为5、6、7、8、9；其中，破乳剂的加入量均为1g/L，混凝剂溶液的加入量均为3ml/L，且混凝剂溶液的质量百分含量为10％；然后对不同pH值条件下的处理结果进行检测。其中，pH与破乳混凝效果关系如下表1所示。

表1 pH与破乳混凝效果关系表

从上述结果可以看出，pH值越高COD先减小后增加。以泡排水1为例，当pH＝9时，COD为3465mg/L，高于pH＝8时3015mg/L，因此，最佳pH值为8。

2、破乳剂、混凝剂加量的筛选

编号为1、2、3、4的烧杯，分别取500mL经隔油步骤处理的下层水样，并分别调节pH＝8；1号烧杯中加入0.5g破乳剂和2mL混凝剂溶液；2号烧杯中加入1g破乳剂和3mL混凝剂溶液；3号烧杯中加入1.5g破乳剂和4mL混凝剂溶液；4号烧杯中加入2g破乳剂和5mL混凝剂溶液，混凝剂溶液的质量百分含量为10％；在搅拌5分钟后过滤，然后对不同药剂量下的处理效果进行检测。其中，药剂加入量与COD关系如下表2所示。

表2 药剂加入量与COD关系表

实验结果：当破乳剂与混凝剂溶液加量增加时，COD去除率增长。但是，由于处理成本也随之增加，因此，综合考虑，破乳剂的加入量优选为选择3g/L，混凝剂溶液的加入量优选为8ml/L，且混凝剂溶液的质量百分含量为10％。

实施例3

本实施例对催化氧化步骤中的各参数进行了筛选。

1、pH值的筛选

编号为1、2、3、4的烧杯，分别取破乳混凝步骤得到的滤液，并调节各编号烧杯中的滤液pH值为7.5、8.5、9.5、10.5；然后再按质量比1:20加入催化剂和氧化剂进行氧化反应，反应完全后过滤，并对不同pH条件下的处理结果进行检测。其中，不同pH催化氧化效果如下表3所示。

表3 不同pH催化氧化效果

从检测结果中可看出，pH在9.5时，处理后的滤液中的COD最低，NH3-N偏低；pH为8.5时，处理后的滤液中的NH3-N最低，而COD为中等水平。

因此，综合整体效果及经济因素，选择pH为9.5为最佳pH，此点调节pH的加药量少，总体处理效果相对于其他pH值更好。

2、催化剂、氧化剂加入比例的筛选

编号为1、2、3、4的烧杯，分别取破乳混凝步骤得到的滤液，并调节各编号烧杯中的滤液pH值均为9.5，然后于不同编号的烧杯中按1:20、1:30、1:40、1:50的质量比分别加入催化剂和氧化剂进行氧化反应，反应完全后过滤，并对不同药剂加入量的处理效果进行检测。其中，不同药剂加入量的催化氧化效果如下表4所示.

表4 不同药剂加入量的催化氧化效果

从检测结果可知，比例为1:30时，NH3-H明显低于其余三个比例的NH3-N，COD略高于1:40和1:50的COD；1:50的比例下，COD最低，但去除效果增长不明显，并且NH3-N值偏高。

因此，从综合处理效果及经济因素考虑，催化剂与氧化剂的加量优选为1:30。

3、催化剂、氧化剂加入量的筛选

编号为1、2、3、4、5、6的烧杯，分别取破乳混凝步骤得到的滤液，并调节各编号烧杯中的滤液pH值均为9.5，然后于不同编号的烧杯中按1:30的比例分别加入催化剂和氧化剂，其中，催化剂和氧化剂的加入量，以及不同加入量的处理效果如下表5所示。

表5 不同药剂加入量的催化氧化效果

从检测结果可以看出，3号水样的NH3-N和COD都是最低，且经济上加药量相对较少，可以降低成本，因此，催化剂的加入量优选为0.08g/L，氧化剂的加入量优选为2.4g/L。

同时，将3号和6号烧杯中经催化氧化的泡排水再分别经络合混凝、和减压蒸发步骤，检测蒸馏水中的COD和NH3-N，其结果如表6所示。

表6

结果：经过对比实验结果发现，两个水样COD均达到工业冷却循环水标准(标准:≤100mg/L)，而氨氮超标(标准:≤10mg/L)；但是，3号烧杯处理后的蒸馏水中的COD比6号烧杯处理后的蒸馏水中的COD低，因此，催化氧化最佳投加量为：催化剂，0.08g/L；氧化剂，2.4g/L。

4、催化氧化时间

通过对催化氧化过程进行研究，发现COD随氧化时间的变化如下表7所示。

表7 COD随氧化时间的变化关系

结果：COD的降解速率先快后慢，且5h后降解效果不明显，因此，催化氧化时间至少为5小时。

实施例4

本实施例对化学法除硬和离子交换层析法除硬进行了比较，其结果如下表8所示(每1m3水样)。

表8 化学法和离子交换层析法比较

通过表8对比处理效果和成本，可见，离子交换层析法要优于化学法。

实施例5

本实施例将母液与经过破乳混凝处理后的滤液按1:20的比例混合，返入催化氧化处理阶段，再依次经过催化氧化、络合混凝、除硬、低温蒸发和SBR生化处理步骤，检测其循环利用的可行性，其检测结果如下表9所示。

表9

结论：将母液返入催化氧化阶段中去，与原工艺单元水混合再经后续工艺处理后完全能够实现循环处理要求。

实施例6

本实施例对实施例1中的泡排水处理工艺中的各项指标的变化进行了检测，其检测结果如下表10所示。

表10 泡排水处理工艺中的各项指标的变化

综上，可见，该泡排水处理工艺整体运行平稳，处理效果好，可以解决现有泡排水处理工艺无法彻底去除起泡性，有害物质，以及无法实现资源利用的问题。

上述各实施例中，混凝剂、破乳剂、氧化剂均为现有的药剂。例如，氧化剂选自过氧化氢等，破乳剂选自过硫酸钾等，混凝剂选自聚合氯化铝、聚合氯化铝铁等。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种泡排水处理工艺，其特征在于，依次包括以下步骤：隔油、破乳混凝、催化氧化、络合混凝、除硬、低温蒸发和SBR生化处理。

2.根据权利要求1所述的泡排水处理工艺，其特征在于，所述破乳混凝步骤中，体系的pH值为5-9；破乳剂的加入量为1-4g/L；混凝剂溶液的加入量为4-10ml/L，且所述混凝剂溶液的质量百分含量为10％。

3.根据权利要求2所述的泡排水处理工艺，其特征在于，所述破乳混凝步骤中，体系的pH值为8；破乳剂的加入量为3g/L；混凝剂溶液的加入量为8ml/L。

4.根据权利要求1-3任一项所述的泡排水处理工艺，其特征在于，所述催化氧化步骤中，体系的pH值为7.5-10.5；催化剂和氧化剂的加入量的质量比为1：20-50。

5.根据权利要求4所述的泡排水处理工艺，其特征在于，所述催化氧化步骤中，体系的pH值为9.5；催化剂和氧化剂的加入量的质量比为1：30。

6.根据权利要求5所述的泡排水处理工艺，其特征在于，所述催化剂的加入量为0.04-0.14g/L，所述氧化剂的加入量为1.2-4.2g/L。

7.根据权利要求6所述的泡排水处理工艺，其特征在于，所述催化剂的加入量为0.08g/L，所述氧化剂的加入量为2.4g/L。

8.根据权利要求1-3任一项所述的泡排水处理工艺，其特征在于，所述催化氧化步骤中，催化氧化的反应时间≥5h。

9.根据权利要求1-3任一项所述的泡排水处理工艺，其特征在于，所述低温蒸发步骤中，泡排水经减压蒸馏后，分离得到蒸馏水以及浓缩的母液；所述母液与经所述破乳混凝步骤处理后的泡排水混合后，进入所述催化氧化步骤。

10.根据权利要求9所述的泡排水处理工艺，其特征在于，所述减压蒸馏的压力为-0.045～-0.095MPa；所述母液与经所述破乳混凝步骤处理后的泡排水以1:20的体积比混合。