CN106810029A - 电Fenton法处理油田废泥浆的工艺装置及方法 - Google Patents

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倪鑫鑫
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金勇�
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Abstract

本发明公开了一种电Fenton法处理油田废泥浆的工艺装置及其方法，该工艺装置包括反应容器、容器盖、稳压直流电源、外置双氧水储罐以及若干阴极和阳极；所述阴极、阳极分别以并联方式连接，并通过导线与所述稳压直流电源相连；所述阴极、阳极以套筒方式分别通过接口连接在容器盖上；所述容器盖上设有排气阀和加药口，所述反应容器底部设有泥浆入口和泥浆出口；所述外置双氧水储罐上设有药泵，通过加药管向所述工艺装置内投加双氧水。本发明将电化学技术和类Fenton氧化技术有机结合，为处理油田废泥浆提供了一种简单易行、快速、高效、不产生二次污染的工艺装置。

Description

电 Fenton 法处理油田废泥浆的工艺装置及方法
技术领域
本发明涉及油田废弃泥浆的电化学处理技术，尤其涉及一种电芬顿（Fenton）法处理油田废泥浆的工艺装置及方法。
背景技术
在石油的勘探与开采过程中会产生大量的废泥浆，这些废泥浆的组成成分十分复杂，不仅会对周边环境造成严重污染，同时还会给人们的生活带来很大的威胁。油田废泥浆中的碱性物质、可溶性盐类和石油类物质等能够对土壤结构产生较大的影响，危害植物生长；重金属离子和有机物、高分子聚合物等在环境中很容易进入食物链，最终危害人类健康；废泥浆长期累积渗透到地下水或随雨水外溢进入到河流、海洋会严重污染地下水，同时也会严重危害水生生物的生长。因此，对油田废泥浆的无害化处理使其对环境的危害程度降到最低已成为当前国内外学者研究的主要内容。
目前对油田废泥浆的处理方法主要有坑内填埋、固液分离、固结处理、固化和微生物降解等方法。然而，油田废泥浆在自然状态下难以降解，传统的坑内填埋容易对周边地区环境造成二次污染；固化稳定化处理往往存在费用高、工作量大、容易破坏土壤结构影响生态环境的问题；微生物降解具有操作简单、运行费用低、无二次污染等优点，但由于降解能力有限、处理周期长、易受当地环境地质条件和气候因素等因素影响，在实际工程应用中存在很大的局限性。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种电芬顿（Fenton）法处理油田废泥浆的工艺装置及方法，针对目前油田废泥浆的物理化学特性和在处理过程中存在的各种问题，将电化学技术和类Fenton氧化技术有机结合，以达到简单易行、快速、高效、不产生二次污染地处理油田废泥浆的效果。
本发明的另一面的在于提供一种电芬顿（Fenton）法处理油田废泥浆的工艺装置及方法，解决油田废泥浆处理过程中对于石油类有机物、高分子聚合物、重金属络合物不能有效处理的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种电Fenton法处理油田废泥浆的工艺装置，包括反应容器、容器盖、稳压直流电源、外置双氧水储罐以及若干阴极和阳极；
其中：所述阴极、阳极分别以并联方式连接，并通过导线与所述稳压直流电源相连；所述阴极、阳极以套筒方式分别通过接口连接在容器盖上；所述容器盖上设有排气阀和加药口，所述反应容器底部设有泥浆入口和泥浆出口；所述外置双氧水储罐上设有药泵，通过加药管向所述工艺装置内投加双氧水。
所述工艺装置进一步包括设于容器底部的搅拌装置，其包含搅拌轴和搅拌棒。
所述若干阴极、阳极接口按照一定顺序焊接在所述容器盖上。
所述阳极为铸铁棒，阴极为活性炭纤维，以所述活性炭纤维呈圆筒状套在铸铁棒外的套筒方式放置。
所述反应容器的主体为不锈钢材料，其内层为耐酸碱且不导电材料。
所述反应容器的主体上部设有与容器盖相匹配的卡槽，以固定容器盖。
一种电Fenton法处理油田废泥浆的方法，包括：
A、对待处理废泥浆进行预处理，去除其中的浮油及大块固体后加稀酸调节泥浆pH至2~5；
B、通过泥浆入口将废泥浆泵入装置内，开启搅拌装置使泥浆搅拌均匀同时增加其传质性；
C、开启稳压直流电源，控制阴极、阳极之间的电压梯度为1.0~2.5 V/m，同时开启加药泵，控制双氧水H2O2投加量为15~50L/m3；
D、上述处理过程结束后，经泥浆出口将废泥浆泵出所述工艺装置，施用石灰调节泥浆pH至中性，使泥浆中的Fe2+、Fe3+和重金属离子絮凝、沉淀。
其中，处理过程中不定时往泥浆中补加稀酸保证废泥浆pH＜5。
所述H2O2采用工业用H2O2。进一步包括根据需要更换新的阳极的步骤。
本发明所提供的电Fenton法处理油田废泥浆的工艺装置及方法，具有以下优点：
采用电Fenton法处理油田废泥浆的工艺装置内部同时发生Fenton氧化、阳极氧化、阴极还原、自由基氧化、电气浮、电絮凝等多种反应，处理效率更高，有效克服了传统油田废泥浆处理技术对废泥浆中的石油类有机物、高分子聚合物、重金属络合物不能有效处理的问题。阴、阳电极连接方式为并联，这样设计可以在有限的装置空间内增加电极数量，从而增强装置的处理效果。在容器盖上设置电极接口和排气阀，用于自由替换阴、阳电极（尤其是铸铁棒阳极）和排放降解有机物产生的CO2等气体，保持装置内外气压平衡。
本发明的装置具有结构设计合理，适用性强，在实际工程应用中简单易行、快速高效且不产生二次污染。
附图说明
图1为本发明一种电Fenton法处理油田废泥浆的工艺装置示意图；
图2为本发明一种电Fenton法处理油田废泥浆的工艺装置俯视图。
【主要组件符号说明】
1：阳极
2：阴极
3：搅拌棒
4：搅拌轴
5：卡槽
6：反应容器
7：内层
8：排气阀
9：稳压直流电源
10：容器盖
11：导线
12：泥浆入口
13：泥浆出口
14：外置双氧水（H2O2）储罐
15：加药泵
16：加药管。
具体实施方式
下面结合附图及本发明的实施例对本发明电Fenton法处理油田废泥浆的工艺装置及方法作进一步详细的说明。
图1为本发明一种电Fenton法处理油田废泥浆的工艺装置示意图，图2为本发明一种电Fenton法处理油田废泥浆的工艺装置俯视图。
如图1所示，本发明的电Fenton法处理油田废泥浆的工艺装置，主要由一定数量的阴极2、阳极1，反应容器6和容器盖10，搅拌装置（包含搅拌棒3和搅拌轴4），稳压直流电源9，外置双氧水（H2O2），储罐14组成。
其中，所有阴、阳电极分别以并联的方式通过导线11和稳压直流电源9连接。阳极1材料为铸铁棒，阴极2材料为活性炭纤维，放置方式套筒放置，即活性炭纤维材料呈圆筒状套在铸铁棒外。该工艺装置内的阴极、阳极数量可视处理规模、装置容积和装置功率进行调整。所述阴、阳极之间距离为2~10cm。所述活性炭纤维材料为活性炭毡，厚度为3~10mm。
反应容器6的主体为不锈钢制成，内层7为聚丙烯涂层，底部设泥浆入口12和泥浆出口13，上部设卡槽5与容器盖相匹配。
所述容器盖上设排气阀8及与加药管16相连接的加药口，并按一定的排布顺序焊接一定数量的阴、阳极接口。
所述外置H2O2储罐14连接加药泵15，可控制装置内H2O2的投加量。所述搅拌装置安置于容器底部，通过搅拌轴4带动搅拌棒3完成搅拌作用。
所述反应容器6的主体为不锈钢材料，内层7为耐酸碱且不导电材料（优选为聚丙烯材料），底部设置泥浆入口12和泥浆出口13，上部设置和容器盖10相匹配的卡槽5。所述泥浆入口12和泥浆出口13都设有专用泵，用于废泥浆泵入泵出。
所述一定数量的阴、阳极接口按照一定的排布顺序焊接在容器盖10上并分别以并联的方式连接，通过导线与外置稳压直流电源9连接。阴、阳极均可通过接口自由替换。
所述容器盖上设置有排气阀8及与反应容器6相匹配的卡槽5。所述外置双氧水储罐14上设加药泵15（优选为蠕动泵），通过加药管16向所述工艺装置内投加双氧水。
所述的搅拌装置设于容器底部，包括搅拌轴4和搅拌棒3，可通过搅拌轴4转动带动搅拌棒3完成搅拌作用。所述搅拌装置为耐酸、耐碱的不导电材料，优选为耐酸钢。
在实际应用当中，首先要对待处理废泥浆进行一定预处理，去除其中的浮油及大块固体后加稀酸调节泥浆pH至2~5。随后通过泥浆入口12将废泥浆泵入装置内，开启搅拌装置使泥浆搅拌均匀同时增加其传质性。开启稳压直流电源9，控制体系内电压梯度为1.0~2.5 V/m，同时开启加药泵15，控制H2O2投加量为15~50L/m3。处理过程中不定时往泥浆中补加稀酸保证废泥浆pH＜5，并注意更换阳极1的铸铁棒；待处理结束后，经泥浆出口13将废泥浆泵出装置，施用石灰调节泥浆pH至中性，使泥浆中的Fe2+、Fe3+和重金属离子絮凝、沉淀。
较佳地，待处理废泥浆进入所述工艺装置前须用稀酸调pH至2~5。所述H2O2采用工业用H2O2（50%），投加比例为15~50 L/m3，但此参数可视所处理废泥浆中污染物浓度变化而相应调整。
较佳地，阴、阳极的电极间供给电压梯度控制在1.0~2.5V/cm，此参数视处理时阴、阳电极距离变化。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电Fenton法处理油田废泥浆的工艺装置，其特征在于，包括：反应容器、容器盖、稳压直流电源、外置双氧水H2O2储罐以及若干阴极和阳极；
其中：所述阴极、阳极分别以并联方式连接，并通过导线与所述稳压直流电源相连；所述阴极、阳极以套筒方式分别通过接口连接在容器盖上；所述容器盖上设有排气阀和加药口，所述反应容器底部设有泥浆入口和泥浆出口；所述外置双氧水储罐上设有药泵，通过加药管向所述工艺装置内投加双氧水。
2.根据权利要求1所述电Fenton法处理油田废泥浆的工艺装置，其特征在于，所述工艺装置进一步包括设于容器底部的搅拌装置，其包含搅拌轴和搅拌棒。
3.根据权利要求1所述电Fenton法处理油田废泥浆的工艺装置，其特征在于，所述若干阴极、阳极接口按照一定顺序焊接在所述容器盖上。
4.根据权利要求3所述电Fenton法处理油田废泥浆的工艺装置，其特征在于，所述阳极为铸铁棒，阴极为活性炭纤维，以所述活性炭纤维呈圆筒状套在铸铁棒外的套筒方式放置。
5.根据权利要求1所述的电Fenton法处理油田废泥浆的工艺装置，其特征在于，所述反应容器的主体为不锈钢材料，其内层为耐酸碱且不导电材料。
6.根据权利要求1所述的电Fenton法处理油田废泥浆的工艺装置，其特征在于，所述反应容器的主体上部设有与容器盖相匹配的卡槽，以固定容器盖。
7.一种电Fenton法处理油田废泥浆的方法，其特征在于，包括：
A、对待处理废泥浆进行预处理，去除其中的浮油及大块固体后加稀酸调节泥浆pH至2~5；
B、通过泥浆入口将废泥浆泵入装置内，开启搅拌装置使泥浆搅拌均匀同时增加其传质性；
C、开启稳压直流电源，控制阴极、阳极之间的电压梯度为1.0~2.5 V/m，同时开启加药泵，控制双氧水H2O2投加量为15~50L/m3；
D、上述处理过程结束后，经泥浆出口将废泥浆泵出所述工艺装置，施用石灰调节泥浆pH至中性，使泥浆中的Fe2+、Fe3+和重金属离子絮凝、沉淀。
8.根据权利要求7所述电Fenton法处理油田废泥浆的方法，其特征在于，处理过程中不定时往泥浆中补加稀酸保证废泥浆pH＜5。
9.根据权利要求7所述电Fenton法处理油田废泥浆的方法，其特征在于，所述H2O2采用工业用H2O2。
10.根据权利要求7所述电Fenton法处理油田废泥浆的方法，其特征在于，进一步包括根据需要更换新的阳极的步骤。
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