申请日2015.12.14
公开(公告)日2016.03.02
IPC分类号C02F9/10; C02F103/10
摘要
本发明公开了一种油气田钻井废水达标排放的处理工艺，包括如下步骤：(1)调节废水PH值至3—4.5;(2)向经步骤(1)处理后的废水中添加芬顿试剂，将废水中的大分子有机物降解为小分子有机物，同时去除废水中的硫化物和部分小分子有机物;(3)调节经步骤(2)处理后的废水PH值8—10，添加絮凝剂和助凝剂，重力沉降后去除废水中的悬浮物和部分COD;(4)向经步骤(3)处理后的废水中加入碳酸钠及絮凝剂，经沉降去除水中的二价金属离子;(5)对经步骤(4)处理后的废水蒸发结晶处理，得到的浓缩液循环处理，得到的冷凝水达标排放。本发明能够实现对多种复杂油气田钻井废水的低成本达标排放处理。
权利要求书
1.一种油气田钻井废水达标排放的处理工艺，其特征在于包括如下步骤：
(1)水质调节处理，调节待处理废水的PH值至3—4.5;
(2)氧化处理，向经步骤(1)处理后的废水中添加芬顿试剂破乳降稠，将废水中的大分子有机物降解为小分子有机物，同时去除废水中的硫化物和部分小分子有机物;
(3)混凝沉降处理，调节经步骤(2)处理后的废水的PH值至8—10，然后添加絮凝剂和助凝剂，再经重力沉降后去除废水中的悬浮物和部分COD;
(4)软化处理，向经步骤(3)处理后的废水中加入碳酸钠及絮凝剂，并经沉降去除水中的二价金属离子;
(5)降膜/强制循环蒸发结晶处理，对经步骤(4)处理后的废水进行蒸发结晶处理，得到冷凝水及浓缩液，浓缩液返回步骤(1)中循环处理，冷凝水达标排放。
2.如权利要求1所述的一种油气田钻井废水达标排放的处理工艺，其特征在所述的处理工艺进一步包括如下步骤：
(1)水质调节处理，收集待处理废水至调节罐，同时添加酸调节废水的PH值至3.5—4;
(2)氧化处理，将经步骤(1)处理后的废水送入芬顿高级氧化反应器，并向废水中添加芬顿试剂破乳降稠，将废水中的大分子有机物降解为小分子有机物，同时去除废水中的硫化物和部分小分子有机物;
(3)混凝沉降处理，向经步骤(2)处理后的废水中添加氢氧化钠调节PH值至9.0，然后将废水送入混凝沉降装置，添加絮凝剂和助凝剂，再经重力沉降后去除废水中的悬浮物和部分COD;
(4)软化处理，将经步骤(3)处理后的废水送入软化水处理器，再添加碳酸钠及絮凝剂，并经沉降去除水中的二价金属离子;
(5)降膜/强制循环蒸发结晶处理，将经步骤(4)处理后的废水送入蒸发结晶处理装置，废水经蒸发结晶处理得到冷凝水及浓缩液，浓缩液返回步骤(1)中循环处理，冷凝水达标排放。
3.如权利要求1或2所述的一种油气田钻井废水达标排放的处理工艺，其特征在于：所述步骤(2)中的芬顿试剂包括FeSO4和H2O2，FeSO4和H2O2的质量比为1：2。
4.如权利要求1或2所述的一种油气田钻井废水达标排放的处理工艺，其特征在于：所述步骤(3)中的絮凝剂为聚合氯化铝，有效含量为29%—31%，添加量为20—50mg/L;助凝剂为阴离子聚丙烯酰胺，固含量>90%，添加量为1—5mg/L。
5.如权利要求1或2所述的一种油气田钻井废水达标排放的处理工艺，其特征在于：所述步骤(4)中碳酸钠的添加量为250—5000mg/L，絮凝剂为聚合氯化铝，添加量为1—3mg/L。
6.如权利要求2所述的一种油气田钻井废水达标排放的处理工艺，其特征在于：所述步骤(5)中的蒸发结晶处理装置包括MVR蒸发器和结晶器，MVR蒸发器中的压缩蒸汽温度控制在75—95℃，浓缩液<10%。
说明书
一种油气田钻井废水达标排放的处理工艺
技术领域
本发明属于工业废水处理技术领域，具体地说涉及一种油气田钻井废水达标排放的处理工艺。
背景技术
钻井废水主要来自于钻井过程、井下作业过程及采油(气)过程。钻井废水的主要污染物是石油类、COD、硫化物、酚、悬浮物、色度等;井下作业废水主要有洗井水、压裂返排液等;采输水是油气田生产过程中产生的废水，主要是采输地层的地下水。
钻井废水的成分复杂，其COD高，BOD相对较低，矿化度高，Cl-含量高达5000-200000mg/L，可生化性差。同时该类废水还具有悬浮物浓度高、含油较高、含盐量较高及组分复杂等特点。
由于钻井废水的水质成分复杂、体系多变，具有高COD、高含盐量、高色度、高粘度、高稳定性等特点，通常难以用一种方法将其处理达标，因此，在钻井废水的处理方法中多种化学法或其他方法的联合使用被普遍采用。主要的工艺组合大体分为物化组合工艺、以及物化和生化组合工艺两大类。其主要特点为：
(1)预处理工艺：混凝(破胶)处理，由于钻井废水浊度、悬浮物含量高，通常都先采用混凝沉降法去除其大量的悬浮物及部分有机污染物，以减少后续单元的处理负荷。一般的钻井废水(如深层采输水)可以用此办法，但压裂返排液等钻井废水，因其含有大量的缓蚀剂、稳定剂、防腐剂、表面活性剂、乳化剂等添加剂，粘度及稳定性高，一般的破胶处理效果差，很难达到混凝预处理的效果。
(2)生化工艺：生物法处理钻井废水的关键是要确定钻井废水的可生化性。由于钻井废水中成分复杂，有机物浓度普遍很高，单纯采用生物法处理钻井废水往往还达不到要求。而且，对于废水生化处理，其核心是专性菌种的培养驯化。由于钻井废水的复杂性、多变性污染特点，含盐量高，可生化性差等，尤其是钻井废水水质波动性较大，使得生化处理法出水难以保证，同时生化法一般处理周期较长，因此生化处理技术在钻井废液的应用目前较少。
(3)吸附工艺：吸附工艺大多为组合工艺的后续处理工艺，多配套活性炭吸附单元，但吸附剂存在饱和和再生等问题，工程应用难度较大。
(4)除盐工艺：国家污水综合排放标准虽然没有对氯离子等有要求，但有些地方标准中都对氯离子等做了要求(如河北省DB13/831-2006氯化物排放标准、DB51/190-93四川省水污染物排放标准)，因此钻井废水的达标排放必须经过除盐处理。
目前的除盐工艺主要有膜除盐及蒸发除盐工艺。膜除盐工艺由于膜易堵、易污染，前期预处理要求高，同时存在浓缩水需进一步处理的问题，且膜处理不适合处理TDS>50000mg/L的废水，目前单独用作钻井废水的除盐应用较少。而蒸发除盐工艺多用多效蒸发系统，该系统与传统蒸发工艺相比能耗降低，但该工艺装置占地较大，且不适用于无富余新鲜蒸汽的厂区。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中存在的上述问题，提供一种油气田钻井废水达标排放的处理工艺，本发明能够实现对多种复杂油气田钻井废水的低成本达标排放处理。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种油气田钻井废水达标排放的处理工艺，其特征在于包括如下步骤：
(1)水质调节处理，调节待处理废水的PH值至3—4.5;
(2)氧化处理，向经步骤(1)处理后的废水中添加芬顿试剂破乳降稠，将废水中的大分子有机物降解为小分子有机物，同时去除废水中的硫化物和部分小分子有机物;
(3)混凝沉降处理，调节经步骤(2)处理后的废水的PH值至8—10，然后添加絮凝剂和助凝剂，再经重力沉降后去除废水中的悬浮物和部分COD;
(4)软化处理，向经步骤(3)处理后的废水中加入碳酸钠及絮凝剂，并经沉降去除水中的二价金属离子;
(5)降膜/强制循环蒸发结晶处理，对经步骤(4)处理后的废水进行蒸发结晶处理，得到冷凝水及浓缩液，浓缩液返回步骤(1)中循环处理，冷凝水达标排放。
所述的处理工艺进一步包括如下步骤：
(1)水质调节处理，收集待处理废水至调节罐，同时添加酸调节废水的PH值至3.5—4;
(2)氧化处理，将经步骤(1)处理后的废水送入芬顿高级氧化反应器，并向废水中添加芬顿试剂破乳降稠，将废水中的大分子有机物降解为小分子有机物，同时去除废水中的硫化物和部分小分子有机物;
(3)混凝沉降处理，向经步骤(2)处理后的废水中添加氢氧化钠调节PH值至9.0，然后将废水送入混凝沉降装置，添加絮凝剂和助凝剂，再经重力沉降后去除废水中的悬浮物和部分COD;
(4)软化处理，将经步骤(3)处理后的废水送入软化水处理器，再添加碳酸钠及絮凝剂，并经沉降去除水中的二价金属离子;
(5)降膜/强制循环蒸发结晶处理，将经步骤(4)处理后的废水送入蒸发结晶处理装置，废水经蒸发结晶处理得到冷凝水及浓缩液，浓缩液返回步骤(1)中循环处理，冷凝水达标排放。
所述步骤(2)中的芬顿试剂包括FeSO4和H2O2，FeSO4和H2O2的质量比为1：2。
所述步骤(3)中的絮凝剂为聚合氯化铝，有效含量为29%—31%，添加量为20—50mg/L;助凝剂为阴离子聚丙烯酰胺，固含量>90%，添加量为1—5mg/L。
所述步骤(4)中碳酸钠的添加量为250—5000mg/L，絮凝剂为聚合氯化铝，添加量为1—3mg/L。
所述步骤(5)中的蒸发结晶处理装置包括MVR蒸发器和结晶器，MVR蒸发器中的压缩蒸汽温度控制在75—95℃，浓缩液<10%。
采用本发明的优点在于：
一、本发明采用先高级氧化再混凝处理的工艺破乳降稠，既可以去除COD、悬浮物及色度等，又可增强混凝效果。其中，将经调节pH值后的废水送入芬顿高级氧化反应器处理，能够将水中的稳定剂、表面活性剂、乳化剂等大分子有机物断链，降解为小分子有机物，并能够降解去除废水中的部分小分子有机物，进而达到降低废水粘度的目的，可明显提高混凝效果，使出水基本澄清。而在蒸发前的软化处理不但能减低废水硬度，解决后续蒸发除盐装置结垢问题，还可去除水中的钙、镁、钡、锶等二价金属离子，同时还能够进一步降低废水悬浮固体含量。另外，本发明采用降膜/强制循环蒸发结晶方式处理经软化处理后的废水，该方式能保证处理得到的冷凝水达标排放，同时其产生的含有COD等物质的浓缩液可重复循环处理，无其他除盐工艺浓缩液需进一步处理的问题。
二、本发明采用MVR蒸发器除盐，该装置可处理TDS>250000mg/L的高盐度废水，同时装置运行期间不需补充新鲜蒸汽，适用于无富余蒸汽地区，处理成本远低于多效蒸发装置，且占地较小，可实现撬装装置化。