油田废水（精选4篇）
油田废水 篇1
当前油田污水处理常用的有两种方法。一种是采取传统的重力浮选+混凝沉降+压力过滤+缓蚀阻垢药剂投加的处理工艺, 该工艺通过重力自然沉降和曝气浮选, 初步去除比重较大的悬浮物和游离油, 然后投加混凝药剂, 使悬浮物结合形成较大絮凝体增大悬浮物与水的比重差, 达到加速悬浮颗粒与污水分离的目的, 最后通过多级过滤技术, 进一步降低出水中悬浮物及油含量。而对于注入水的腐蚀、结垢及细菌问题, 则通过投加一定量的缓蚀剂、防垢剂和杀菌剂来解决。
这种传统的重力浮选+混凝沉降+压力过滤+缓蚀阻垢药剂投加的处理工艺, 需要通过大量投加昂贵的化学药剂来控制水质, 生产成本极高, 而且投加化学药剂一般只在初期的时候效果比较好, 随着时间的推移, 水中的细菌产生耐药性, 药剂的处理效果大大降低, 同时长期投加化学药剂中一般含有有机磷等营养元素, 造成底层水质的富营养化, 使得细菌大量繁殖, 注水系统的结垢、腐蚀等问题又将暴露出来, 需要不断的重新筛选配伍的化学剂;该工艺对于含硫、含铁较高的水质适应性也较差, 不能有效的去除这些有害离子, 加剧了注水系统管道设备的腐蚀。
另外一种是水质改性技术, 即以熟石灰Ca (OH) 2为主要投加药剂, 将污水p H提升至8.5左右, 去除污水中的CO32-、HCO3-、铁离子、S2-并防止腐蚀的目的, 同时辅以高分子絮凝剂和水质稳定剂, 去除机械杂质和油, 起到净化和稳定出水水质的目的。
水质改性技术由于提升了污水的p H值, 基本解决了注水系统的腐蚀问题, 但是由于投加了大量的Ca (OH) 2, 水中过饱和浓度的Ca2+极易结垢, 造成注水系统管道等堵塞, 并且注入地层后会造成近井地带地层堵塞, 使油层渗透率日益降低, 注水井的吸水能力下降, 直接影响到油气生产。而且Ca (OH) 2的大量投加, 给水中带来了大量的不溶性固体, 同时, 系统p H值的大幅度提高, 也给部分高价离子形成沉淀提供了条件, 形成了大量的污泥, 不仅给环保带来巨大压力, 对周边环境造成一定的伤害, 而且产生高昂的污泥处理费用。
1 工艺介绍
如图1所示, 工艺流程如下:
1) 废水储罐来水首先经提升泵提升至电絮凝设备内置电解槽内, 电解槽内等距平行布置铁和石墨电极板, 不同材质电极板比例根据水质硫以及细菌含量等参数确定, 污水经电解槽内电解, 同时会产生电解氧化作用、电解还原作用、电解气浮作用、电解絮凝作用。由此, 污水中的阳离子如H+在电解槽内阴极附件得到电子被还原成氢气。其余水中的起其他金属离子K+、Na+由于在水中具有其活泼性, 仍以离子态存在。而污水中具有电解失电子活性的阴离子如Cl-、OH-在电解槽内阳极附近失去电子被氧化成Cl2、O2, 产生的Cl2极溶于水形成Cl O-, 大量的Cl O-对污水具有强力的杀菌消毒作用, 以此来降低去除水中的细菌。在阴阳极生成的大量H2和O2, 其气泡小, 分散度高, 作为载体粘附水中的轻质油和悬浮物而上浮, 经溢流槽外排, 达到除油的作用。同时由于电解过程中可溶性金属电极电解产生大量阳离子, 与水中的OH-作用, 形成金属氢氧化物胶体絮凝剂将废水中的污染物质吸附沉淀或形成较大颗粒为后续处理提供有利条件。
2) 经电氧化-絮凝处理后的废水经过投加p H调节剂, 将p H调节至7.0~7.5后, p H调节剂采用消石灰与Na OH按9∶1的比例配制, 投加量根据污水p H动态调节, 水中的Fe2+离子与水中的S2-结合生成Fe S沉淀下来, 再投加少量的净水剂和助凝剂, 净水剂采用膨润土复合净水剂, 投加量30p~50mg/L, 计量泵定量投加, 助凝剂采用高分子聚丙烯酰胺, 阴离子型, 分子量1 000万以上, 投加量5mg/L, 计量泵定量投加, 使废水进入高效活性污泥净水器后絮体快速沉降形成高效活性污泥滤层, 此滤层靠界面物理吸附、网捕作用和电化学特性及范德华力的作用, 将悬浮胶体颗粒、絮体、部分细菌菌体等等杂质全部拦截在此高效活性污泥滤层上, 使出水水质达到处理要求。
3) 将沉降和过滤节截留的污泥排放至污泥浓缩池;将处理后合格的水通过回注水泵回注。为了对排放的污泥能够循环处理, 对排放至污泥浓缩池内的污泥经过沉降后, 用清水泵将上清液返送至污水储罐中。对排放至污泥浓缩池内的污泥经过沉降后, 采用污泥泵将底部污泥抽出并进行干化处理。
该工艺对油田废水进行处理的出水水质指标可达到中国石油天然气行业标准《碎屑岩油藏注水水质指标及分析方法》 (SY/T5329—1994) 的注水推荐标准。
2 结论
采用电氧化-絮凝+高效活性污泥净水技术处理油田污水, 通过物理的方法实现净化水质、控制腐蚀、抑制结垢、杀灭细菌的作用, 减少水处理化学药剂的投加量, 避免地层水水质富营养化, 解决细菌的抗药性等问题, 提高注入水与地层水的配伍性, 降低水处理运行成本;同时去除水中铁、硫等有害离子, 避免了注水过程中水质的变化, 实现水质的稳定。
油田废水 篇2
摘要：用活性污泥法处理苯胺废水,考察溶解氧、pH、沉降比以及苯胺浓度等因素对处理效果的`影响.研究发现,当活性污泥溶解氧为4～5 mg/L,pH为6.5～7.0,沉降比为13%～20%,苯胺浓度不大于131.9 mg/L时,活性污泥对苯胺废水有良好的处理效果,停留24 h后降解率可达99.5%,出水达到国家第二类污染物一级排放标准.作 者：胡君城 刘聪 Hu Juncheng Liu Cong 作者单位：胡君城,Hu Juncheng(长江大学石油工程学院,荆州,434000)
刘聪,Liu Cong(延长石油集团油气勘探公司,延安,710054)
油田废水 篇3
微电解法结合Fenton氧化和絮凝的组合工艺近年来在废水处理领域受到关注。不仅因为微电解的填料便宜易得、能耗低、操作简单,而且可以解决单独微电解氧化还原后污染物处理不彻底的问题。产生的Fe2+可催化分解Fenton氧化过程中的H2O2,产生大量强氧化性·OH,从而进一步氧化分解有机物。另一方面,产生的Fe3+是一种很好的絮凝剂,也可以去除废水残余的有机物。整个工艺中药剂得到充分利用,减少了二次污染[11]。该组合工艺已被用于处理印染废水、煤化工废水、医药废水、垃圾渗滤液等,取得了较好效果。但在压裂废水的处理中,由于废水成分复杂、处理难度大,导致处理效果欠佳,实际应用尚待完善,且理论研究还存在诸多不足。
本工作采用微电解—Fenton氧化—絮凝组合工艺处理油田压裂废水,优化了工艺条件,以期为相似类型废水的处理提供参考。
1 实验部分
1.1 试剂、材料和仪器
30%(w)H2O2溶液、浓硫酸、Na OH、盐酸:分析纯。
阳离子聚丙烯酰胺(CPAM):相对分子质量8×106,分析纯,天津市大茂化学试剂厂生产;活性炭:果壳基,一等品,碳元素质量分数不小于21%,平均粒径3 mm,沈阳化学试剂厂生产;铁屑:某重型机械厂模具加工车间铁屑,呈不规则卷曲状。
废水:取自天津市中国海油作业区的压裂废水。废水水质见表1。
KN-COD11型消解仪:北京科诺科仪分析仪器有限公司;PHS-3S型精密p H计:上海雷磁创益仪器仪表有限公司;JJ-1型精密增力电动搅拌器:上海江星设备有限公司;PU-1901型紫外-可见分光光度计:南京荣华科学器材有限公司;2100p型浊度分析仪:美国哈希公司。
1.2 微电解实验
铁屑装填前用4%(w)Na OH溶液反复冲洗除油,再用4%(w)稀盐酸浸泡活化40 min去除表面氧化物。活性炭在使用前需用废水浸泡72 h以减少吸附作用对实验的影响。参考前期实验结果将铁屑与活性炭按质量比1∶1混合均匀后,装填于自制的柱形微电解反应器中。用4%(w)稀硫酸调节初始废水p H后,进行动态实验。
1.3 Fenton氧化实验
根据现场条件,将Fenton氧化反应温度设定为室温(25℃)。用烧杯取200 m L微电解出水,用稀硫酸调节Fenton氧化p H。在磁力搅拌下,加入30%(w)H2O2溶液,进行Fenton氧化反应。
1.4 絮凝实验
取100 m L Fenton氧化处理后水样,用Na OH溶液调节p H至9~10。加入适量CPAM,搅拌3 min后静置30 min。上层清液即为处理后出水。
1.5 分析方法
参照文献[12],采用分光光度法测定含油量,采用重量法测定悬浮物含量;采用稀释倍数法[13]测定色度;采用五日生化培养法测定BOD5[14];采用邻菲罗啉分光光度法测定Fe2+含量[15];采用重铬酸钾法[16]测定COD;采用碘量法[17]测定H2O2含量。
2 结果与讨论
2.1 微电解工段条件优化
2.1.1 初始废水p H
初始废水p H对微电解降解效果影响很大。当铁屑加入量为1.0 g/L、微电解时间为80 min时,初始废水p H对微电解工段COD去除率的影响见图1。由图1可见:随初始废水p H的升高,COD去除率先增大后减小;当p H=3.0时,微电解对有机物的降解效果最佳,COD去除率达最大值32.3%。这是因为:p H过低时,铁屑与H+反应剧烈,在体系中存在溶解氧的情况下铁屑表面快速钝化,抑制了微电解反应的进行;另一方面,铁碳微电解易在偏酸性溶液中进行,p H升高到一定程度后不利于反应的进行。因此,确定最佳初始溶液p H为3.0。
2.1.2 铁屑加入量
铁屑与活性炭加入压裂废水中,内部构成无数微小原电池,可发生电解反应,利用电极反应生成的产物与废水中的有机物反应,使其分子结构被破坏和形态发生改变,从而达到降解污染物的目的[18]。当初始废水p H为3.0、微电解时间为80min时,铁屑加入量对微电解工段COD去除率的影响见图2。由图2可见:随铁屑加入量的增加,COD去除率呈先增大后减小的趋势;当铁屑加入量由0.5 g/L增至1.5 g/L时,COD去除率最大,随后有一定幅度的减小。因此,确定最佳铁屑加人量为1.5 g/L。
2.1.3 微电解时间
当初始废水p H为3.0、铁屑加入量为1.5 g/L时,微电解时间对微电解工段COD去除率的影响见图3。由图3可见:随微电解时间的延长,COD去除率先增大后略有减小,而微电解后废水p H逐渐升高;当微电解时间为80 min时,COD去除率最大,达33.1%;当微电解时间为100 min时,微电解后废水p H升至3.6左右,COD去除率为30.9%。微电解时间过长,废水p H升高,导致微电解电极反应变弱,不利于反应进行。此外,铁屑和酸的大量消耗使Fe2+增多,致使产生的污泥量增多,增加了处理成本。因此,确定最佳微电解时间为80 min。
2.2 Fenton氧化工段条件优化
2.2.1 Fenton氧化p H
在上述最佳条件下进行微电解处理后,废水COD由3 116.0 mg/L降至2 087.7 mg/L,同时废水中含有大量Fe2+(质量浓度为426 mg/L),因而无需另加亚铁盐。当H2O2加入量为1 000 mg/L、Fenton氧化时间为60 min时,Fenton氧化p H对对Fenton氧化工段COD去除率的影响见图4。由图4可见:当p H在3左右时,COD的去除率较高;过高或过低都会导致COD去除率减小。这是因为:p H过低时,Fe2+在水溶液中形成了分解H2O2速率较慢的[Fe(H2O)]2+,导致产生的·OH数量减少,但H+含量高也会抑制Fe3+与H2O2之间的反应;当p H继续升高时,Fe3+与H2O2反应生成了中间态Fe—OOH2+,打断了·OH产生的链反应,导致COD去除率减小。由2.1.3节可知,微电解处理后,废水p H在3左右,故可以不调节p H而直接进行Fenton氧化。
2.2.2 H2O2加入量
当不调节Fenton氧化p H、Fenton氧化时间为60 min时,H2O2加入量对Fenton氧化工段COD去除率的影响见图5。由图5可见:当H2O2加入量少于940 mg/L时,COD去除率随H2O2加入量的增加而增大,原因是H2O2加入量的增加导致·OH产生量增多,因而能更多地参与到有机物的降解反应中,使得COD去除率增大[19];当H2O2加人量大于940 mg/L时,COD去除率的变化趋缓,但H2O2的消耗量持续增加,可能原因是过量H2O2会快速将Fe2+氧化为Fe3+,未形成具有催化作用的中间产物Fe(O2H)2+和Fe(OH)2,抑制了·OH的产生,导致氧化效果变差。因此,确定最佳H2O2加人量为940 mg/L。
2.2.3 Fenton氧化时间
当不调节Fenton氧化p H、H2O2加入量为940mg/L时,Fenton氧化时间对Fenton氧化工段COD去除率的影响见图6。由图6可见,当Fenton氧化时间不足120 min时,随时间的延长,COD去除率逐渐增大;超过120 min后,COD去除率的变化趋缓,且有下降趋势;120 min时Fenton氧化工段的COD去除率最高,达56.9%。因此,确定最佳Fenton氧化时间为120 min。此时,废水COD由2 087.7 mg/L降至903.6 mg/L,总COD总去除率为71.0%。
2.3 絮凝工段条件优化
铁碳微电解和Fenton氧化使得废水中存在大量Fe2+和Fe3+,而铁系化合物本身是一种很好的混凝剂,酸性条件下铁离子水解而形成Fe(OH)2+、Fe(OH)42+、Fe(OH)54+及其他带正电的多核阳离子。但单一铁盐产生的絮体较小,不易沉降,通常当絮体形成时再向体系中加入适量有机高分子絮凝剂,使水样中的带电颗粒通过电中和、网捕、架桥吸附等作用与多核阳离子反应产生絮体,从而将大颗粒污染物通过絮凝除去,以达到净化水质的效果。CPAM加入量对絮凝工段COD去除率的影响见图7。由图7可见:随CPAM加入量的增加,COD去除率先增大后减小;当CPAM加入量为120 mg/L,COD去除率最高,达24.6%。因此,确定最佳CPAM加入量为120 mg/L。此时,废水COD由903.6mg/L降至681.3 mg/L,总COD去除率为78.1%。
2.4 处理效果对比
在上述优化条件下,不同工艺的处理效果对比见图8(均以原废水COD为基础计算)。由图8可见,组合工艺的总COD去除率达78.1%,明显优于单独微电解(33.1%)、Fenton氧化(37.9%)或絮凝(7.1%)工艺。
经微电解—Fenton氧化—絮凝组合工艺处理后,废水的COD由3 116.0 mg/L降至604 mg/L,BOD5/COD由0.46升至0.62,可生化性能提高,含油量降至0.86 mg/L,悬浮物含量降至19.40 mg/L,色度降至32度,可满足油田井场的现场回注标准(SY/T 5329—2012《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法》[12])。整个处理过程中,铁屑得到了充分利用。该组合工艺具有药剂加量少、占地面积小、简单易行、废水处理成本低等诸多优点。
3 结论
a)采用微电解—Fenton氧化—絮凝组合工艺处理油田压裂废水,最佳工艺条件为初始废水p H 3.0、铁屑加入量1.5 g/L(铁屑与活性炭的体积比1∶1)、微电解时间80 min、Fenton氧化时间120 min、H2O2加人量940 mg/L,CPAM加人量120 mg/L。
b)在最佳工艺条件下处理废水后,COD由3116 mg/L降至604 mg/L,总COD去除率达78.1%,3个工段的COD去除率依次为33.1%,37.9%,7.1%,出水水质满足现场回注标准。
c)采用该组合工艺处理油田压裂废水,效果远优于单独微电解、Fenton氧化或絮凝工艺,且方法简单易行、药剂利用率高。
摘要：采用微电解—Fenton氧化—絮凝组合工艺处理油田压裂废水,优化了工艺条件。实验结果表明:最佳工艺条件为初始废水p H 3.0、铁屑加入量1.5 g/L(铁屑与活性炭的质量比1∶1)、微电解时间80 min、Fenton氧化时间120 min、H2O2加入量940 mg/L,阳离子聚丙烯酰胺加入量120 mg/L;在最佳工艺条件下处理废水后,COD由3116.0 mg/L降至681.3 mg/L,总COD去除率达78.1%,3个工段的COD去除率依次为33.1%,37.9%,7.1%,出水水质满足现场回注标准(SY/T 5329—2012《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法》);该组合工艺对废水的处理效果远优于单独微电解、Fenton氧化或絮凝工艺,且方法简单易行、药剂利用率高。
油田废水 篇4
生物技术作为21世纪的主导科技, 在工业、农业, 特别是环保领域都发挥着越来越重要的作用, 在污染程度高、污染成分复杂的油田污水的处理中, 尤其具有其特殊的作用和优势。
1 油田废水的特性
油田废水由钻井污水、采出水和其他污水等成分组成。钻井污水成分复杂, 主要由钻井液、洗井液等构成, 其主要污染物是由钻井过程中添加的各种化学处理剂 (如腐蚀剂、杀菌剂、润滑剂等) 、钻井液中的油类和重金属污染物组成;采出水指和原油一起被开采出来的水, 随着油层压力的不断下降, 为提高开采效率, 开采中常以人工注水的方式向油层补充能量, 此时溶进了各种污染物的采出水不断增加, 成为造成污染的主要成分。采出水一般pH值偏高, 混合有大量的无机、有机污染物, 并因其具有油性的溶解态毒性组分易于被人体摄入吸收, 而不溶性的组分因降解速度慢, 容易造成二次污染。
2 油田废水的一般处理方式
2.1 物理法
物理法包括重力沉降法、离心分离法和蒸发、过滤等方法。其中比较先进的是按物理截留原理设计的膜分离结构, 即设置一个具有选择透过性的屏障, 将污水中一定颗粒大小的杂质截留在膜的一侧, 污水由上游经膜流至下游, 根据水中组分和膜性质的不同实现分离。
2.2 化学法
化学法包括混凝沉淀、化学中和与转化法等, 指通过化学反应除去污水中的悬浮物和可溶性污染物的方法。絮凝沉淀中应注意混凝剂的选择, 并避免二次污染的发生。此外, 化学氧化法也是油田废水处理中的重要方法, 可将水中溶解状态的各个组分转化为易与水分离的形态。
2.3 物理化学法
常选用的物理化学法一般有吸附法和气浮法等, 其中气浮法是通过空气以微小气泡形式粘附悬浮油粒而形成浮渣, 从而达到油水分离的效果。
尽管上述方法得到了广泛的应用, 但仍然存在处理剂投入大、成本高、产生二次污染等问题, 随着基因工程等技术的不断发展, 将生物技术应用于油田废水处理逐渐成为了必然趋势。
3 生物技术在油田废水处理中的应用现状及前景展望
3.1 应用现状
油田废水属于非极性油脂废水, 一般情况下, 非极性油脂很难通过生物降解处理, 但随着生物技术的不断改进, 越来越多的生物技术开始应用于油田废水的深度处理中。通常情况下, 生物方法在对含油量在30mg/L以下的废水进行处理时效果最佳, 常用的方法如下。
3.1.1 序列间歇式活性污泥法 (SBR法)
序列间歇式活性污泥法是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术, 与传统污水处理工艺不同, SBR技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式, 非稳定生化反应替代稳态生化反应, 静置理想沉淀替代传统的动态沉淀, 其主要特征是在运行上的有序和间歇操作, SBR技术的核心是SBR反应池, 该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池, 无污泥回流系统。
3.1.2 氧化沟法
氧化沟法汇集了活性污泥法和氧化塘的技术特点, 利用连续环式反应池作为生物反应池, 混合液在该反应池中一条闭合曝气渠道进行连续循环, 常在延时曝气条件下使用。氧化沟法相比于传统活性污泥法, 可以省略调节池、初沉池、污泥消化池, 有的还可以省略二沉池。但在此工艺中, 要重视对溶解氧的控制和对污泥回流方式的改进。
3.1.3 膜生物反应器法
膜生物反应器是一种将废水生物处理和膜过滤技术结合在一起的先进废水处理技术, 特点是对有机污染物去除率高;出水悬浮物很低;剩余污泥产率低;是唯一将废水的二级处理和三级处理结合在一起的工艺;处理效率高;容易实现一体化控制;设计操作运行简便。
3.1.4 接触氧化法
接触氧化法是一种兼有活性污泥法和生物膜法特点的一种新的废水生化处理法。这种方法的主要设备是生物接触氧化滤池。在不透气的曝气池中装有焦炭、砾石、塑料蜂窝等填料, 填料被水浸没, 用鼓风机在填料底部曝气充氧;空气能自下而上, 夹带待处理的废水, 自由通过滤料部分到达地面, 空气逸走后, 废水则在滤料间格自上向下返回池底。活性污泥附在填料表面, 不随水流动, 因生物膜直接受到上升气流的强烈搅动, 不断更新, 从而提高了净化效果。
3.1.5 氧化塘法
氧化塘法即利用塘水中微生物的代谢作用氧化分解水中有机物以净化废水。塘内的氧由藻类光合作用和塘表面自然复氧提供。氧化塘较其它方法有以下优点:基建投资低, 运行管理简单经济, 可进行综合利用。
3.2 前景展望
生物技术以其处理时间短、占地小、耗能低、效果佳以及出水水质好, 二次污染少等众多优点在油田废水处理中具有不可替代的作用, 一直被认为是未来最有前景的污水处理技术。从前普遍认为在含油量大于100mg/L时, 生物处理的效果不理想, 并且不能满足连续排放的工业废水及其处理技术的要求。但随着生物科技的飞速发展, 以及对油田废水特性认识的不断深入, 近年来, 对较高含油量和较长周期连续排放油田废水的生物降解研究逐渐升温, 并取得了一定的进展。各类生物技术方法都有一定程度的尝试和改进, 但仍有些问题 (诸如如何提高生化处理器中优势菌的浓度与活性等) 亟待解决。
4 结语
总之, 油田废水处理是一项复杂的综合工程, 待处理的成分繁多, 需要一整套包含各种工艺方法的高效综合工艺体系, 优化各个环节中的工艺技术, 才能在时间短、成本低的原则下得到理想的处理效果。作为其中的一个环节, 随着生物处理技术的不断改进和推广, 一定会提高油田废水的处理水平和净化效率。
参考文献
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