申请日2006.09.25
公开(公告)日2007.03.21
IPC分类号C02F1/46
摘要
一种含油及聚合物污水的降解降粘方法，涉及一种油田污水处理方法。它解决了现有对油田的含聚合物的采出水处理方法有二次污染、反应器复杂、工艺复杂、污泥量大和耗电量较高的问题。本发明对油田污水处理的步骤如下：一、将含聚采油污水通入装有阳极、阴极和搅拌器的反应器中，二、搅拌器以中慢速搅拌，在常温的条件下，在反应器中的酸性介质、在阳极和阴极的作用下处理20min～50min。本发明具有工艺简单、反应器结构简单、处理效果好、污泥量小、节约用电量、无二次污染和能够处理高矿化度、不同温度和COD值高、粘度高、细菌含量高的油田采出水的优点。
権利要求書
1、一种含油及聚合物污水的降解降粘方法，其特征在于它对油田污水处 理的步骤如下：一、将含聚采油污水通入装有阳极(2)、阴极(3)和搅拌器 (5)的反应器(1)中，二、搅拌器(5)以中慢速搅拌，在常温的条件下， 在反应器(1)中的酸性介质、10～30V的槽电压、75～80mA/cm2的电流密 度、在阳极(2)和阴极(3)的作用下处理20min～50min。
2、根据权利1所述的一种含油及聚合物污水的降解降粘方法，其特征在 于在步骤二中的酸性介质为HCl，其PH=1～6。
3、根据权利1所述的一种含油及聚合物污水的降解降粘方法，其特征在 于在步骤二中增加了添加剂，添加剂为NaCl或CaCl2。
4、根据权利1所述的一种含油及聚合物污水的降解降粘方法，其特征在 于在步骤二中增加了辅助催化剂，辅助催化剂为含有Ce4+和La3+离子的稀土 混合物。
5、根据权利1所述的一种含油及聚合物污水的降解降粘方法，其特征在 于阳极(2)的材质为铁、铝、不锈钢、炭钢，形状为板状，厚度为0.5～3mm。
6、根据权利1所述的一种含油及聚合物污水的降解降粘方法，其特征在 于阴极(3)的材质为不锈钢或碳钢，形状为板状，厚度为0.5～3mm。
7、根据权利1所述的一种含油及聚合物污水的降解降粘方法，其特征在 于阳极(2)与阴极(3)之间的间距为1-10cm，并采用多组平行排布。
8、根据权利1所述的一种含油及聚合物污水的降解降粘方法，其特征在 于搅拌器为机械搅拌器、磁力搅拌器或超声搅拌器。
9、根据权利1所述的一种含油及聚合物污水的降解降粘方法，其特征在 于反应器为二维反应器。
10、根据权利要求1所述的一种含油及聚合物污水的降解降粘方法，其 特征在于对油田的含聚合物的采出水处理时的参数为：阳极(2)用不锈钢， 阴极(3)用20#钢，槽电压为20V，电流密度为75-80mA/cm2，阳极(2) 与阴极(3)之间的距离为2cm，配制的含聚合物浓度为1000mg/L，其中油 田用聚丙烯酰胺的平均分子量1680万，磁力搅拌器以中慢速搅拌，酸性介质 的pH=4～6，处理20min。
说明书
一种含油及聚合物污水的降解降粘方法
技术领域
本发明涉及一种油田污水处理方法，具体涉及一种用于含油及聚合物的 污水降粘降解的处理方法。
背景技术
聚合物驱油是一种三次采油新技术，在大庆油田已步入工业化应用阶 段。聚合物驱油年产量达到900万t，伴随原油每年产生6000万t以上的含 聚合物污水，大量含聚合物的污水用现有技术处理后无法回注，只能外排，造 成环境污染，因此，污水处理与再利用非常重要。
部分水解聚丙烯酰胺(简称为HPAM)是目前油田最常用的两种聚合物 驱油主剂之一，它通过提高水的波及系数提高原油的采收率。但由于这种聚 合物的存在使得油田采出水的成分更加复杂化，性能多样化，处理难度明显 增加。而这种水溶性HPAM在地层运移及采出水的集输过程中因受到环境中 复杂成分和条件影响，大分子链断裂严重，污水粘度值下降，基本失去了驱 油功能，此时的含聚合物污水直接回注地层或用于配制聚合物都不能达到相 应的水质要求。但采出水中由于它的存在，导致采出水的粘度大、矿化度增 高、COD值高、乳化油与溶解油含量高、细菌存活能力强并且抗扰性强，很 难达到回注水或排放的要求。因此，研究含有聚丙烯酰胺油田污水的降解降 粘方法，对于聚驱和三元复合驱油层的油田采出污水处理具有非常迫切的意 义，是解决这类污水处理的关键。
目前，石油工业对于含聚合物的采出水中聚合物的降解主要采用了过滤 技术、气浮法、膜分离技术、超滤、使用净水剂、超声波技术或使用高铁酸 钾等方法。但它们对含油及聚合物污水的处理存在着以下的不足：
过滤技术对聚合物的去除率低，仅为30-40%，并会产生一定量的污泥 需要二次处理。
气浮法对大分子聚合物的去除无明显作用。
膜分离技术是目前研究的热点，由于其处理精度高，但价格昂贵，因此，它主 要用于稠油油田和低渗透率油田的采出水处理。
超滤由于超滤膜耐温性能差(一般为65～90℃)，使用寿命短，易堵塞，价格 昂贵，阻碍了该技术在油田采出水处理中的广泛应用。
使用净水剂随着水处理量的增加药剂消耗量增加，处理费用较高。
超声波技术作为一种新的废水处理技术，在国外已有大量实验室的基础 研究成果，并有部分进入实际应用，被认为是一种有前途的废水处理技术。超声 波对有机物的降解基于空化理论和自由基两个理论。对污水中聚合物的去除 率可达到50～65%。
用高铁酸钾对油田含聚丙烯酰胺污水进行降解和降粘其对聚合物的去除 率较低，一般可达到60-70%。
另外在公开号为CN1320562A的专利申请中，提出“一种油田污水处理方 法”，其不足是：添加剂种类多、加量大(A、B、C加量总计0-715mg/L);
而公开号为CN1724397A的专利申请，介绍了“电化学催化氧化污水处理 器”，其特征是属于三维电化学反应器，其中需要填充金矿石粉、银矿石粉和 锰矿石粉等第三电极性物质，第三电极的价格比较昂贵。
还有公开号为CN2756626Y的专利申请，公开的是“一种油田污水处理设 备”，其反应器组成部分多而复杂、耗电量较高。
综合上述，目前对油田采出的污水处理存在以下几点不足：操作步骤多、 会产生一定量的污泥需要二次处理;消耗材料多、需要对填料进行成型处理; 反应器组成部分多而复杂、耗电量较高;对聚合物的去除率低。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有对油田的含聚合物的采出水处理方法有二 次污染、反应器复杂、工艺复杂、污泥量大和耗电量较高的问题;提供了一 种含油及聚合物污水的降解降粘方法。本发明对油田污水处理的步骤如下： 一、将含聚合物的采油污水通入装有阳极、阴极和搅拌器的反应器中，二、 搅拌器以中慢速搅拌，在常温的条件下，在反应器的酸性介质中、在阳极和 阴极的作用下处理20min～50min;即可实现对污水的降粘和有机污染物及乳 化油的降解，在经过石英砂过滤后即可达到回注水和排放水质的要求。
本发明可以使污水中初始浓度为500-1000mg/L、初始粘度(表观)为 8.00mPa·S的含聚合物水溶液降粘降解，降粘后水溶液粘度与相同测试温度下 (标准温度为30℃)自来水粘度接近(0.82～0.91mPa·S)。经过沉降过滤后污水 中油含量、COD、HPAM含量、细菌量等均达到外排水质要求，即可直接排 放。
电化学降解包含了三种主要反应：在该电化学反应体系中，废水中的污 染物是在电化学间接氧化、电絮凝、电气浮三种作用下得到净化的。反应原 理如下：
(1)包括电絮凝过程。含聚污水在电化学处理过程中，溶液内出现了一 定量的絮状物。这是一个电生成絮凝剂的过程，具体反应如下：
阳极：Fe-2e→Fe2+
Fe-3e→Fe3+
阴极：H2O+2e→H2+2OH-
总反应：Fe+2H2O→Fe(OH)2+H2
4Fe+10H2O+O2→4Fe(OH)3+4H2
电生成絮凝剂的絮体特征与化学絮凝明显不同，具有絮体含水量小、更 稳定、更易于过滤的优点。
同时伴随电气浮过程。阴极不断地有小气泡生成，即水电解还原生成的 氢气，可以借助气浮的携带作用使部分较轻的有机污染物得以上浮而去除。
(2)还包括电氧化过程。该技术的特征是利用pH=3.5～5.5的弱酸性环 境，特别是溶液中还没有絮体生成的时候，将COD和粘度值大幅度降低。 利用溶液中瞬间形成的强氧化活性中间成分强化分解水中有机物、降低溶液 粘度，具体反应如下：
阳极：Fe-2e→Fe2+
阴极：O2+2H++2e→H2O2
溶液中反应：Fe2++H2O2→・OH+OH-+Fe3+
即通过电化学反应电生成芬顿(Fenton)试剂，从而间接地实现电化学 催化氧化。是以过氧化氢与二价铁离子反应生成的羟基自由基(·OH)即电 生成芬顿试剂，而羟基自由基是氧化能力极强的中间体强氧化剂。该发明的 特点是利用初始pH较小的条件创造有利于电芬顿反应发生的工艺条件，显 著提高降解反应效率。
本发明的反应装置由反应器、阳极、阴极、取样孔、搅拌器、排气孔、 直流电源、电压表和电流表组成。阳极、阴极和搅拌器在反应器中;取样孔 与反应器的外侧下部连通;排气孔与反应器的上端连通;直流电源、电压表 和电流表的正极与阳极相连，直流电源、电压表和电流表的负极与阴极连接， 并且直流电源、电压表和电流表并联。
本发明具有工艺简单、反应器结构简单、处理效果好、污泥量小、节约 用电量、无二次污染和能够处理高矿化度、不同温度和COD值高、粘度高、 细菌含量高的油田采出水的优点。