申请日2006.01.13
公开(公告)日2007.07.18
IPC分类号C02F1/461; C02F103/10; C02F1/66
摘要
本发明为一种油气田工业污水的微电解处理方法，特别是用于油气田工业污水后端深度处理的微电解处理方法及装置。是在污水中加酸液混匀后放进微电解罐内，微电解罐内填料为铁和碳。其装置是微电解罐内的填料通过分级盛装。本发明通过加入酸液使微电解罐内氧化还原反应强烈，也使形成电极的铁和碳有较强的吸附性，以吸附污水中的胶粒、微小污染物等，使水澄清。经测试本发明化学需氧量的去除率达到50-60%。
権利要求書
1、一种油气田工业污水的微电解处理方法，其特征在于包括以 下步骤：
a、添加酸液到污水中混匀，控制加入酸液后的污水pH值达到 2-3。
b、将混入酸液的污水放在微电解罐内，微电解罐内填料为铁和 碳。
2、根据权利要求1所述的油气田工业污水的微电解处理方法， 其特征在于从微电解罐底部向微电解罐内吹入空气。
3、一种如权利要求1所述的油气田工业污水的微电解处理装置， 其特征在于微电解罐内的填料通过分级盛装，即底部用耐腐蚀容器盛 装铁和碳，相隔一定距离再盛装一层铁和碳，这样形成多层的分级盛 装。
说明书
油气田工业污水的微电解处理方法及装置
(一)技术领域
本发明涉及一种油气田污水 处理方法，具体说是一种用于油气田 工业污水后端深度处理的微电解处理方法及装置。
(二)技术背景
随着石油天然气勘探开发的不断发展，生产过程中产生的油气田 工业污水对环境的污染日趋严重。其中，最主要的污染源是在钻井过 程、井下作业过程和采气输送过程中所产生的钻井废水、压裂返排废 液(原胶)和地层产出水。而且水质情况波动很大，不同的生产工艺、 不同的开发阶段、不同的井位和不同的地层所产生的污染物类型和污 染程度都各不相同。
目前，处理这些油气田污水较为成功的方法是将污水进行简单处 理后回注地层，主要控制的两项指标是pH值和悬浮物，但是并没有 明显的证据表明回注地层后这些污水就不会对环境造成危害，而且， 很多区块没有足够的地层容纳空间，并不适宜采用回注技术。因此， 国内通常考虑将油气田污水处理达标排放。但是，如何选用合理的处 理工艺与高效的处理剂将油气田工业污水处理达标后排放具有较高 的难度，尤其是在处理工艺后端，COD(化学需氧量)的深度处理是 制约污水达标处理技术的瓶颈。对于COD(化学需氧量)的深度处理， 常规的处理方法是化学氧化、生化氧化、活性炭吸附等，这些方法都 存在成本高、应用性差或处理量小的特点，不适合低成本大批量处理。 化学氧化并不能确保所有的油气田污水都能达标，而且成本较高。生 化氧化存在细菌活性维护困难、运行成本偏高、生物细菌要求水质相 对稳定等缺陷。此外，活性炭吸附又存在成本较高、难于再生和处理 量小的问题。
(三)发明内容
本发明的目的在于克服常规油气田污水处理方法的缺点，提出一 种成本低、处理量大、效率高的油气田污水的微电解处理方法及装置。
本发明的技术方案是：一种油气田工业污水的微电解处理方法， 其特点是包括以下步骤：
a、添加酸液到污水中混匀，控制加入酸液的污水pH值达到2-3。
b、将混入酸液的污水放在微电解罐内，微电解罐内填料为铁和 碳。
其原理是：微电解罐是一种电化学反应装置，是以碳和铁作为电 解的正负极，进行电子的定向移动。其作用原理是：当污水通过含铁 和碳的填料时，铁成为阳极，碳成为阴极，并有微电流流动，形成了 千千万万个微小电池，产生“微电解”，也就是氧化还原反应：
阳极反应：Fe-2e→Fe2+E0(Fe2+/Fe)=-0.44V
阴极反应：2H++2e→H2↑E0(H+/H2)=0.00V
上述反应在酸性的情况下腐蚀最甚，并具有如下被证实了的功 能：由于有机物参予阴极的还原反应，使官能团发生了变化，改变了 原有机物性质，降低了色度;一些无机物也参予反应生成沉淀得以去 除，如：Fe2++S2-→FeS↓;废水的胶体粒子和微小分散的污染物受电 场作用，产生电泳现象，向相反电荷的电极移动，并聚集在电极上使 水澄清;阳极生成的新生态Fe2+经石灰中和生成的Fe(OH)3，有极强 的吸附能力，使水得以澄清;阴极生成的氢气，具有气浮效应。
总之，微电解反应是利用Fe/C形成微电池，生成活性Fe2+和活 性H，通过氧化还原反应降解废水中难处理的有机物。
本发明的解决方案中可从微电解罐底部向微电解罐内吹入空 气。其作用是：一方面加强微电解反应强度，在充氧条件下将发生下 列反应：
O2+4H++4e→2H2OE0(O2)=1.23V
O2+2H2O+4e→4OH-E0(O2/OH-)=0.40V
另一方面防止在微电池的表面形成有机污物堵塞，避免影响微 电池的处理效果。
本发明的微电解处理方法的装置中，微电解罐内的填料是通过 分级盛装，即底部用耐腐蚀容器盛装铁和碳，相隔一定距离再盛装一 层铁和碳，这样形成多层的分级盛装。其作用是增加铁和碳的盛装量， 在整个微电解罐内尽量形成较多的微电池，以对盛入微电解罐内的污 水充分处理。同时防止填料堆积引起的板结或压实。
本发明的优点是：由于在污水中加入酸液，强化氧化还原反应， 废水中胶体粒子和微小分散的污染物聚集在电极上使水澄清，阳极生 成了新生态Fe2+经石灰中和生成的Fe(OH)3具有极强的吸附能力， 使水得以澄清。经测试对于化学需氧量在600mg/L以内的污水本发明 化学需氧量(COD)的去除率达到50-60%。本发明对污水处理成本 低，处理量大，处理效率高。
(四)具体实施方式
实施例1.化学需氧量为1500mg/L的油气田污水经破胶混凝处理 后化学需氧量达到558.8mg/L，在其中加入酸液混匀并控制污水pH 值达到2-3，将混入酸液的污水放在微电解罐内1-2小时，微电解罐 内分级盛装铁和碳填料，并从微电解罐底部向微电解罐内吹入空气。 经测试从微电解罐出来的污水化学需氧量达到274.3mg/L。该污水再 经化学氧化后化学需氧量达到41.49mg/L，从而达到国家综合污水一 级排放标准。
实施例2.化学需氧量为1300mg/L的油气田污水经破胶混凝处理 后化学需氧量达到307.5mg/L，在其中加入酸液混匀并控制污水pH 值达到2-3，将混入酸液的污水放在微电解罐内1-2小时，微电解罐 内分级盛装铁和碳填料，并从微电解罐底部向微电解罐内吹入空气。 经测试从微电解罐出来的污水化学需氧量达到145.2mg/L。该污水 再经化学氧化后化学需氧量达到51.30mg/L，从而达到国家综合污水 一级排放标准。