申请日2013.06.14
公开(公告)日2013.09.11
IPC分类号C02F9/06; C02F1/461; C02F103/10; C02F1/52; C02F1/66; C02F1/72
摘要
一种油田井场酸性废水的铁碳微电解处理方法，将待处理酸性废水与铁粉、碳粉混合进行微电解反应;在微电解反应后的废水中投加双氧水进行Feton氧化;在Feton氧化后的废水进行沉淀以去除未完全反应的铁粉、碳粉;在沉淀后的废水中投加熟石灰进行中和反应;将中和反应后的废水进行固液分离，对处理水中的微小悬浮物进行去除，本发明同时提供了该方法的处理设备，本发明利用废水呈酸性的特征，采用铁碳微电解反应及Feton氧化反应，在去除废水中有机物的同时提高废水的pH值，节省了药剂的消耗量，提高了处理水质，节省了处理成本，本发明的设备，无需进行处理构筑物的建设，设备可以车载移动，便于对分散式的井场酸性废水进行就地处理。
权利要求书
1.一种油田井场酸性废水的铁碳微电解处理方法，其特征在于，依次包括如下步骤：将待处理酸性废水与铁粉、碳粉混合进行微电解反应;在微电解反应后的废水中投加双氧水，并利用所述微电解反应中产生的Fe2+的催化作用，进行Feton氧化，对微电解反应中未降解的有机物继续进行降解;
在Feton氧化后的废水进行沉淀以去除未完全反应的铁粉、碳粉;在沉淀后的废水中投加熟石灰进行中和反应;将中和反应后的废水进行固液分离，对处理水中的微小悬浮物进行去除。
2.根据权利要求1所述的油田井场酸性废水的铁碳微电解处理方法，其特征在于，所述微电解反应中铁粉与碳粉的重量比为1:1，二者混合后以10-20g/L的投加量投加至待处理酸性废水中，反应过程中以气水比为5～10:1的比例进行曝气，曝气气体为空气，水力停留时间为1h。
3.根据权利要求1所述的油田井场酸性废水的铁碳微电解处理方法，其特征在于，所述Feton氧化反应中双氧水投加量为2～5g/L，水力停留时间为0.5h，然后从反应后废水的底部取水，进行后氧化，后氧化的水力停留时间为0.5h，pH值升至4以上。
4.根据权利要求1所述的油田井场酸性废水的铁碳微电解处理方法，其特征在于，所述中和反应中熟石灰投加方式为湿式投加，直至将pH值调节至
8，水力停留时间为0.5h。
5.根据权利要求1所述的油田井场酸性废水 的铁碳微电解处理方法，其特征在于，所述固液分离利用斜管沉淀装置实现，水力停留时间为1h。
6.一种油田井场酸性废水的铁碳微电解处理设备，包括接废水管路的氧化反应器(2)，其特征在于，所述氧化反应器(2)分为铁碳反应区、Feton氧化区以及后氧化区三部分，三部分下部均设置与鼓风机(11)通过曝气管路(12)连通的曝气装置，铁碳反应区上部与Feton氧化区相通，Feton氧化区下部与后氧化区相通，铁碳粉投加装置(4)接入铁碳反应区，双氧水投加装置(3)接入Feton氧化区，所述后氧化区的中部与铁碳粉分离区(5)连通，铁碳粉分离区(5)底部为锥形底，锥形底的底端通过向下倾斜的通道回接至后氧化区，铁碳粉分离区(5)上部与带有搅拌设备(7)的中和絮凝反应区
(6)连通，中和絮凝反应区(6)的底部与固液分离区(8)连通，固液分离区(8)中部设置斜管沉淀装置(9)，斜管沉淀装置(9)上方有出水堰(10)，熟石灰投加装置(13)通过投加管路(14)接至中和絮凝反应区(6)。
7.根据权利要求6所述处理设备，其特征在于，所述斜管沉淀装置(9)中的斜管长度为1m，倾角为60°。
8.根据权利要求6所述处理设备，其特征在于，所述废水管路中设置有流量计(1)，流量计(1)的数据输出端接控制系统，控制系统根据接收到的流量数据，输出三路控制信号至铁碳粉投加装置(4)、双氧水投加装置(3)以及熟石灰投加装置(13)，实现对投加量的自动控制。
说明书
一种油田井场酸性废水的铁碳微电解处理方法与设备
技术领域
本发明涉及一种气田采出废水处理技术与设备，特别涉及一种油田井场酸性废水的铁碳微电解处理方法与设备。
背景技术
在原油开采过程中，为了达到稳产、增产的目的，需要对油藏岩层的孔隙进行恢复与扩增以提高原油导流能力，井场压裂作业是实现岩层成孔的重要措施。为了提高压裂作业的岩层成孔效率，一种普遍的做法是进行前置酸化压裂作业——将大量的酸化液注入油藏岩层，利用其酸性软化岩层，为随后的携砂压裂液对岩层成孔提供有利条件，并最终实现油井稳产增产的目的。注入岩层的前置酸化液最终返排出井口，收集至井场废液池中。通常而言，返排废液含有大量未消耗的氢氟酸、盐酸，呈强酸性(pH小于1)，粘度10～30mPa·s，CODCr可高达数千(由石油类及其他添加剂贡献)。由于酸化返排液内污染物特殊(含氢氟酸)，存放在井场内是一种极大的安全隐患，必须进行及时处理。
目前，对于油田酸性废液的处理而言，由于不具有微生物生存的条件，因此，只能采用化学处理方法对其进行处理，常用的化学处理方法有中和、氧化、混凝-沉淀、过滤、吸附等，单一的处理方法无法对废水中所有的污染物进行有效的去除，因此，需要对不同的处理方法进行优化组合。其中，中和-混凝沉淀-氧化是最常见的一种处理工艺流程。该工艺对废水中的酸类物质、悬浮物去除效率高，而对于溶解性有机物的去除效率较低，出水效果较差，且直接对酸性废水进行中和-氧化时，中和药剂及氧化剂的用量大，处理成本高。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的旨在提供一种油田井场酸性废水的铁碳微电解处理方法与设备，利用废水呈酸性的特征，采用铁碳微电解反应及Feton氧化反应，在去除废水中有机物的同时提高废水的pH值;随后，通过投加熟石灰(湿式投加)调节处理水的pH值，而且投加熟石灰具有一定的絮凝和吸附作用，对改善处理水的水质具有积极作用;经中和处理的废水进入固液分离区，对处理水中的微小悬浮物进行去除，进一步提高处理水水质，并最终达到排放标准。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种油田井场酸性废水的铁碳微电解处理方法，依次包括如下步骤：将待处理酸性废水与铁粉、碳粉混合进行微电解反应;在微电解反应后的废水中投加双氧水，并利用所述微电解反应中产生的Fe2+的催化作用，进行Feton氧化，对微电解反应中未降解的有机物继续进行降解;
在Feton氧化后的废水进行沉淀以去除未完全反应的铁粉、碳粉;在沉淀后的废水中投加熟石灰进行中和反应;将中和反应后的废水进行固液分离，对处理水中的微小悬浮物进行去除。所述微电解反应中铁粉与碳粉的重量比为1:1，二者混合后以10-20g/L的投加量投加至待处理酸性废水中，反应过程中以气水比为5～10:1的比例进行曝气，曝气气体为氧气，水力停留时间为1h。
所述Feton氧化反应中双氧水投加量为2～5g/L，水力停留时间为0.5h，然后从反应后废水的底部取水，进行后氧化，后氧化的水力停留时间为0.5h，pH值升至4以上。
所述中和反应中熟石灰投加方式为湿式投加，直至将pH值调节至8，水力停留时间为0.5h。
所述固液分离利用斜管沉淀装置实现，水力停留时间为1h。本发明同时提供了一种油田井场酸性废水的铁碳微电解处理设备，包括接废水管路的氧化反应器2，所述氧化反应器2分为铁碳反应区、Feton氧化区以及后氧化区三部分，三部分下部均设置与鼓风机11通过曝气管路12连通的曝气装置，铁碳反应区上部与Feton氧化区相通，Feton氧化区下部与后氧化区相通，铁碳粉投加装置4接入铁碳反应区，双氧水投加装置3接入Feton氧化区，所述后氧化区的中部与铁碳粉分离区5连通，铁碳粉分离区5底部为锥形底，锥形底的底端通过向下倾斜的通道回接至后氧化区，铁碳粉分离区5上部与带有搅拌设备7的中和絮凝反应区6连通，中和絮凝反应区6的底部与固液分离区8连通，固液分离区8中部设置斜管沉淀装置9，斜管沉淀装置9上方有出水堰10，熟石灰投加装置13通过投加管路14接至中和絮凝反应区6。
所述斜管沉淀装置9中的斜管长度为1m，倾角为60°。
所述废水管路中设置有流量计1，流量计1的数据输出端接控制系统，控制系统根据接收到的流量数据，输出三路控制信号至铁碳粉投加装置4、双氧水投加装置3以及熟石灰投加装置13，实现对投加量的自动控制。
本发明的优点是：(1)本发明利用油田井场酸性废水pH小于1的特性，应用铁碳微电解反应在去除有机污染物的同时提高了废水的pH值，节省了中和药剂的消耗量，降低了处理成本。
(2)本发明利用铁碳微电解反应在废水中大量产生的Fe2+，通过向废水中投加双氧水进行Feton氧化，有效的利用了Fe2+的催化作用，在减少了处理药剂投加的同时，获得了良好的处理效果。
(3)本发明利用曝气系统鼓入处理系统的空气将Fe2+氧化为Fe3+，在调节废水pH的同时，实现混凝作用，提高了处理水质，节省了处理成本。
(4)本发明采用模块化设备，无需进行处理构筑物的建设，设备可以车载移动，便于对分散式的井场酸性废水进行就地处理。