油氣田含油汙水處理方法及設備與流程
2023-05-02 19:09:51
本發明涉及一種用於採油領域的設備，尤其涉及一種油氣田含油汙水處理方法及設備。
背景技術：
油田、氣田在採出油氣的過程中，含連帶著地層的水一起採出。該採出的油氣和水形成混合體。該混合體由於地層物化反應和採出過程的壓力等物理變化而使該油(原油、氣)以乳化形態與地層高礦化度水形成油水交融的乳化態。該乳化態採液經油田基站添加化學破乳劑進行破乳後，在三相分離器進行油水分離，經初級油水分離後，該分離出的含水油經管道泵輸到聯合站進行深度油水分離。在分離過程中，油田基站和聯合站通常採取重力沉降深度分離方式進行深度分離，並在不同情況下根據破乳程度多次添加破乳劑。經過多次沉降後，大量的採出水被分離出來。該部分的水稱之為採出水，該採出水經處理至達到回注要求後用於回注油井補充地層水量。而經多次沉降後剩餘的高濃度難破乳高含油汙水(包括定期清洗油罐設施的汙水)則被傾在設在基站或聯合站的汙水濃縮地中進行進一步沉降和濃縮，以在該地形成了表面乳油，中層高含油汙水，底層瀝青質沉降及汙泥的分層分布。以下將該濃縮地的水統一稱之為高含油汙水。
目前，傳統方法對該高含油汙水尚無好的解決辦法。因為其含油及瀝青質物質比例較高(10％至60％)而且該高含油汙水含油高，含濃度化學物質(破乳劑)高，高礦化度，難破乳化油珠，所以不能採取過濾、生物降解等傳統方法得到解決。一般皆經專用車輛運輸到廢棄液集中池存放，則既對環境構成汙染危害，也浪費大量運輸費用和存儲費用，是油田急需解決的難題。
技術實現要素：
本發明提供了油氣田含油汙水處理方法及設備，其克服了背景技術中油氣田含油汙水處理方法所存在的不足。
本發明解決其技術問題的所採用的技術方案之一是：
油氣田含油汙水處理方法，包含：
步驟(1)，降粘步驟，加熱汙水以降低汙水中稠油和瀝青質的粘度；
步驟(2)，油水泥分離步驟，降粘後的汙水流入分離塔，分離塔內的電氣浮裝置產生的微氣泡帶動稠油和瀝青質上升以將其帶到汙水水面，汙水水面的稠油和瀝青質被微氣泡撇入設在分離塔上開口周圍的導油槽內以處理回收，含泥的重物沉降至分離塔底層並輸排出以待處理，分離出稠油、瀝青質及含泥重物後的汙水抽排到下一步驟處理；
步驟(3)，電催化氧化步驟，產生電催化氧化反應，以產生.oh羥基自由基，.oh羥基自由基破壞和打斷汙水中有害物的大分子結構而使其降解成小分子，小分子有害物降解呈氧化物而實現無害化。
本實施例之中：還包括：
步驟(4)，澄清壓濾步驟，往經電催化氧化步驟的汙水內加入絮凝劑和混凝劑中的至少一種，使汙水進一步澄清，澄清沉澱下來的汙泥採用壓濾處理。
本實施例之中：所述汙水自電催化氧化步驟流經澄清壓濾步驟的過程中與進入降粘步驟的汙水進行熱交換。
本發明解決其技術問題的所採用的技術方案之二是：
油氣田含油汙水處理設備，包含：
降粘裝置，包括加熱器和被加熱器，該加熱器加熱被加熱器以加熱流經或流入被加熱器的汙水，以降低汙水中稠油和瀝青質的粘度；
油水泥分離裝置，包括分離塔、導油槽和電氣浮裝置，該導油槽固設在分離塔上開口周圍，該分離塔設有分離進水口、設在分離塔底部的排泥口和分離出水口，該電氣浮裝置設在分離塔內以能產生微氣泡，該分離進水口接通被加熱器，使降粘後的汙水通過分離進水口流入分離塔，該電氣浮裝置產生的微氣泡帶動汙水中的稠油和瀝青質上升至汙水水面，汙水水面的稠油和瀝青質被微氣泡撇入導油槽內以處理回收，含泥的重物沉降至分離塔底層並輸排出以待處理；及
電催化氧化裝置，包括處理容器和設在處理容器內的電催化氧化單元，該處理容器接通分離塔的分離出水口，該電催化氧化單元產生電催化氧化反應，以產生.oh羥基自由基，.oh羥基自由基破壞和打斷汙水中有害物的大分子結構而使其降解成小分子，小分子有害物降解呈氧化物而實現無害化。
本實施例之中：該降粘裝置還包括熱交換器，該熱交換器具有進管道和出管道；該進管道出口接通被加熱器，該汙水自進管道進入降粘裝置；該出管道進口接通電催化氧化裝置的出水口。
本實施例之中：該油水泥分離裝置還包括汙泥泵，該汙泥泵接通排泥口，含泥的重物沉降至分離塔底層並通過汙泥泵輸排出以待處理。
本實施例之中：所述電氣浮裝置，包括微氣泡電性發生裝置和助浮空氣微泡發生器；
該微氣泡電性發生裝置包括電源和裝於分離塔內且浸沒於分離塔內的汙水內的第一電極組，該第一電極組包括第一陽極和第一陰極，該第一陽極和第一陰極通過電路分別電接電源兩級，該第一陽極和第一陰極得電能析出氣體，該氣體上浮成微氣泡；
該助浮空氣微泡發生器包括氣泵、氣管和裝於分離塔內且浸沒於分離塔內的汙水內的出氣嘴，該氣管接通氣泵和出氣嘴，通過氣泵啟動使出氣嘴排出氣體，該氣體上浮成微氣泡。
本實施例之中：所述電催化氧化單元包括設在處理容器內的第二電極組，該第二電極組包括第二陽極和第二陰極，該第二陽極和第二陰極通過電路分別電接電源兩級，該第二陽極表面產生羥基自由基.oh、o2，第二陰極表面產生h2、h2o2。
本實施例之中：還包括：
澄清壓濾裝置，包括汙水物化沉澱裝置和汙泥壓濾裝置；該汙水物化沉澱裝置包括澄清容器和加藥裝置，該澄清容器接通電催化氧化裝置的出水口，該加藥裝置連接澄清容器以能往澄清容器中加入絮凝劑和混凝劑中的至少一種，以使汙水進一步澄清；該汙泥壓濾裝置包括壓濾機，澄清沉澱下來的汙泥採用壓濾機壓濾處理。
本技術方案與背景技術相比，它具有如下優點：
含油汙水先經加熱以降低稠油、瀝青質的粘度，提高流動性，接著分離油水泥，油回收利用，分離的汙水再經電催化氧化降解以實現無害化處理，則既能回收利用油、瀝青，又能實現水外排無害化或回注無害化，具有極大的社會積極意義。
分離的汙水再經電催化氧化降解後再加入絮凝劑、混凝劑進一步實現汙水的澄清和泥水分離，無害化效果好。
附圖說明
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
圖1是油氣田含油汙水處理設備的結構示意圖。
具體實施方式
請查閱圖1，油氣田含油汙水處理設備，包含降粘裝置10、油水泥分離裝置20、電催化氧化裝置30、澄清壓濾裝置40和電控系統50。
所述降粘裝置10，包括熱交換器11、加熱器和被加熱器12，該熱交換器11具有進管道和出管道，該進管道出口接通被加熱器12，該加熱器加熱被加熱器12以加熱流經或流入被加熱器12的汙水，該汙水自進管道進入降粘裝置10。通過熱交換器、加熱器加熱汙水以降低汙水中的稠油和瀝青質的粘度，以提高其流動性。本實施例之中：該被加熱器12如為輸送管道或罐體或容器或槽體等；該加熱器如為電阻絲加熱等。
所述油水泥分離裝置20，包括分離塔、導油槽、汙泥泵和電氣浮裝置，該導油槽固設在分離塔上開口周圍以包圍分離塔上開口，該分離塔設有分離進水口、位於分離塔底部的排泥口和位於分離塔中部的分離出水口，該電氣浮裝置設在分離塔內以能產生微氣泡，該汙泥泵接通排泥口，該分離進水口接通被加熱器，使降粘後的汙水通過分離進水口流入分離塔，該電氣浮裝置產生的微氣泡帶動汙水中的稠油和瀝青質上升至汙水水面，汙水水面的稠油和瀝青質被微氣泡撇入導油槽內以處理回收，含泥的重物沉降至分離塔底層並由汙泥泵輸排至汙泥濃縮槽以待處理，中層為分離出的汙水。本實施例之中：該導油槽如包括一固接在分離塔塔身周圍的環壁和一由環壁外周緣向上延伸的外周壁，該分離塔塔身、環壁、外周壁間構成導油槽，且外周壁上埠位於分離塔的塔身上埠之上。導入導油槽稠油及瀝青質所帶出的水份由電泵將水抽排到下一工段(處理容器內)待處理。該分離進水口可為設在分離塔塔身的中部，也可為包括進液管，進液管至上往下插入塔身內的液體內，進液管下埠位於塔身內的液體的液面之下。根據需要，還可包括通風裝置，通風裝置設在分離塔頂部以加速氣體排出。
所述電催化氧化裝置30，包括處理容器和設在處理容器內的電催化氧化單元，該處理容器接通分離塔的分離出水口，該電催化氧化單元產生電催化氧化反應，以產生.oh羥基自由基，.oh羥基自由基破壞和打斷汙水中有害物的大分子結構而使其降解成小分子，小分子有害物降解呈氧化物而實現無害化，以將汙水通過電催化氧化反應降解至要求的指標，以能直接外排或作為回注水使用；該電催化氧化裝置的降解出水口接通熱交換器的出管道進口。根據需要，還可包括排氣通風器，該排氣通風器設在處理容器頂部，以實現通風，排出反應過程中產生的氣體。根據需要，還可包括排出表層浮油的排油管道，該排油管道接通處理容器，對應汙水液面，以排出浮於液面的浮油。
所述澄清壓濾裝置40，包括汙水物化沉澱裝置和汙泥壓濾裝置，該汙水物化沉澱裝置包括澄清容器、加藥裝置和壓濾機，該澄清容器接通熱交換器的出管道出口，該加藥裝置固定連接澄清容器以能往澄清容器中加入絮凝劑和混凝劑中的至少一種，以使汙水進一步澄清。該汙泥壓濾裝置包括汙泥濃縮地和壓濾機，澄清沉澱下來的汙泥被送至汙泥濃縮地，採用壓濾機壓濾汙泥濃縮地、汙泥濃縮槽的汙泥成泥餅以便外運。該絮凝劑如氫氧化鐵。
該電控系統50包括防爆電控櫃、防爆風機、防爆電泵、防爆直流低壓電源。該電控系統50操作控制降粘裝置10、油水泥分離裝置20、電催化氧化裝置30、澄清壓濾裝置40以使它們按工藝要求有序工作。
該熱交換器11的結構，包括多個熱交換單元和一個保溫單元，該保溫單元連接多個熱交換單元以使多個熱交換單元相隔開且獨立保溫，該熱交換單元設分進管道和分出管道並使分進管道中的排放流體和分出管道中的加熱流體能熱交換；每相鄰兩熱交換單元間設第一連通道和第二連通道，該第一連通道連通相鄰兩熱交換單元的分進管道，該第二連通道連通相鄰兩熱交換單元的分出管道，以將該多個熱交換單元串聯接通，並構成上述的進管道和出管道。該熱交換單元中，分進管道中的排放流體流向和分出管道中的加熱流體流向相反。該分進管道中的排放流體流量和分出管道中的加熱流體流量相等。該保溫單元能為第一連通道和第二連通道保溫。該熱交換單元還設熱交換介質，通過熱交換介質使分進管道中的排放流體和分出管道中的加熱流體熱交換。採用熱交換器回收利用排出水的熱能，以提升進入降粘裝置的汙水溫度，降低進入澄清容器的汙水的溫度，節約用於提升該裝置的汙水的溫度的電能或熱能。
所述電氣浮裝置，包括微氣泡電性發生裝置和助浮空氣微泡發生器。
該微氣泡電性發生裝置包括電源和裝於分離塔內且浸沒於分離塔內的汙水內的第一電極組，該第一電極組包括第一陽極和第一陰極，該第一陽極和第一陰極通過電路分別電接電源兩級，第一陽極和第一陰極之間隔為工作液體(汙水)，以構成電迴路，該第一陽極和第一陰極得電能析出氣體，該氣體上浮成微氣泡；該電極組組數可為多組，如多組則多組的電極組的陽極和陰極間隔交錯布置，多組的電極組的陽極串聯或並聯連接，多組的電極組的陰極串聯或並聯連接。該電極組的電極材料如為石墨、鈦基氧化物塗層電極、鈦基修飾電極，不溶性陶瓷電極、金剛石膜電極、石墨烯電極、不溶性合金電極和鈦電極。該電極材料的選擇根據所需氣浮的物質和工作液體的情況而定，例如：需要帶負電性的微氣泡的情況，則以氧氣泡為主，則採用析氧電極；需要帶正電性的微氣泡的情況，則以氫氣泡為主，則採用析氫電極。其一，微氣泡(以下稱氣泡)的泡徑的大小，以產生氣泡的速率相關；電流密度越大，產生氣泡的速率越快，則析出氣泡的產率越高，氣泡與氣泡之間相吸引合併的機率越大，形成有效氣浮的氣泡的粒徑(泡徑)也就越大，反之越小；所以能通過電極組的電極面積的計算來控制氣泡泡徑的大小。其二，氣泡量與施加在電極組的總電流強度相關，總電流強度越大，則電生的氣泡量越大，反之越小；所以能通過調整施加在電極組的總電流強度來控制氣泡量的多少。其三，氣泡性質是與電極的陰陽極面積分配和電極的材質相關的；通過調整和選用或組合混用來滿足電生氣泡的性質，如：需帶正電性氣泡的(比如選礦微粒汙水懸浮物去除)，則選用易析氫電極，且析氫電極面積大於另一極面積；需帶負電性的氧氣泡時(比如純金屬顆粒礦物時)，則選用易析氧電極，且易析氧電極面積大於另一極面積；對於無電性要求的場合，則選用易析氣(氫氣氧氣)電極，而且面積相等或析氫電極大於析氧電極面積，當然析氧面積大於析氫電極面積也一樣可產生微氣泡只是氣泡量會減少而已，既電生氣泡的功效偏低而已(該原理是從氣泡的數量上計算，氫氣泡的數量和體積是氧氣泡的數倍)。
該助浮空氣微泡發生器包括氣泵、氣管和裝於分離塔內且浸沒於分離塔內的汙水內的出氣嘴，該氣管接通氣泵和出氣嘴，通過氣泵啟動使出氣嘴排出氣體，該氣體上浮成微氣泡。該出氣嘴如包括多個相通且交錯布置或並排布置的排氣管，排氣管兩端封閉且開設有多個內外貫穿的出氣口，通過出氣口排出氣體，如噴出。根據需要，可設一組出氣嘴，也可設多組出氣嘴，如多組則出氣嘴可上下布置，或，水平布置。
該進液管的進液口位於微氣泡電性發生裝置、助浮空氣微泡發生器之上，以使進液管進入的液體流經微氣泡電性發生裝置、助浮空氣微泡發生器後從排液口排出，完成一個電氣浮工作過程。該微氣泡電性發生裝置的安裝位置可根據工作液體的性質和浮選物顆粒之大小來選定，如分別安裝在分離塔底部或中部。該助浮空氣微泡發生器的安裝位置也可根據工作液體的性質和浮選或氣浮去除的懸浮物之顆粒大小來選定，它可以與微氣泡電性發生裝置混裝，也可裝在微氣泡電性發生裝置的上部或下部，其安裝位置如按如下選擇：需氣浮或浮選極微細顆粒時，則微氣泡電性發生裝置安裝在分離塔的底部，助浮空氣微泡發生器位於微氣泡電性發生裝置之上，即電極組和出氣嘴上下間隔設置，當發生裝置產生的極微細氣泡上浮至助浮空氣微泡發生器時，被助浮空氣微泡發生器排出的助浮氣泡挾帶迅速上浮至工作液體的表面。需氣浮或浮選較粗顆粒，及，工作液體內的懸浮顆粒物時，則助浮空氣微泡發生器安裝在分離塔之底部，微氣泡電性發生裝置安裝在助浮空氣微泡發生器之上，即電極組和出氣嘴下上間隔設置，微氣泡電性發生裝置產生的微氣泡裹挾顆粒物後不易沉入底部，能被從底部湧上的助浮空氣微泡發生器產生的氣泡挾帶浮出工作液體表面。根據需要，微氣泡電性發生裝置的電極組可以是多組，多組可以是部分水平布置，部分上下布置；助浮空氣微泡發生器可以包括多個出氣嘴，多個出氣嘴上下布置或水平布置；也可以是電極組、出氣嘴交錯布置。根據需要，本實施例的電氣浮裝置可只有一個，或，多個電氣浮裝置串聯組成大型電氣浮機組完成一個電氣浮工作過程。
所述電催化氧化單元包括設在處理容器的第二電極組，該第二電極組包括第二陽極和第二陰極，該第二陽極和第二陰極通過電路分別電接電源兩級，該第二陽極表面產生羥基自由基.oh、o2，第二陰極表面產生h2、h2o2。所述第二電極組在接通電源後，產生電催化氧化反應，在第二陽極表面產生氧化性強的.oh羥基自由基和大量氧氣，在第二陰極表面產生少量的h2o2和大量氫氣。氫氣的逸出可使處理容器內水體被充分攪拌，水體改善效果佳.氧氣則有利於水體含氧量上升。.oh和h2o2具有強氧化性，.oh可以破壞和打斷水體中有害物的大分子結構而使其降解成小分子，最終降解呈氧化物而無害(例如h2s分子在.oh的強烈攻擊下分子鏈被破壞，其中硫轉化成硫酸鹽成分，h與.oh結合轉化為水，因而臭氣消除)，h2o2在氧化過程中起到作用。其中：有機物在電催化氧化設備中，被設置在設備中的電催化氧化反應器產生的羥基自由基(.oh)強烈氧化而轉成二氧化碳，回歸至空氣中；臭氣(主要成分是硫化氫)因被(.oh)奪去一個氫樣子而使分子鏈被打破因此形不成二硫化氫分子，而使臭氣消除。
油氣田含油汙水處理方法，包含：
步驟(1)，降粘步驟，加熱汙水以降低汙水中稠油和瀝青質的粘度；最好，汙水自電催化氧化步驟流經澄清壓濾步驟的過程中與進入降粘步驟的汙水進行熱交換；
步驟(2)，油水泥分離步驟，降粘後的汙水流入分離塔，分離塔內的電氣浮裝置產生的微氣泡帶動稠油和瀝青質上升以將其帶到汙水水面，汙水水面的稠油和瀝青質被微氣泡撇入設在分離塔上開口周圍的導油槽內以處理回收，含泥的重物沉降至分離塔底層並由汙泥泵輸排出以待處理，分離出稠油、瀝青質及含泥重物的汙水抽排到下一步驟處理；
步驟(3)，電催化氧化步驟，產生電催化氧化反應，以產生.oh羥基自由基，.oh羥基自由基破壞和打斷汙水中有害物的大分子結構而使其降解成小分子，小分子有害物降解呈氧化物而實現無害化；
步驟(4)，澄清壓濾步驟，往經電催化氧化步驟的汙水內加入絮凝劑和混凝劑中的至少一種，使汙水進一步澄清，澄清沉澱下來的汙泥採用壓濾處理。
以上所述，僅為本發明較佳實施例而已，故不能依此限定本發明實施的範圍，即依本發明專利範圍及說明書內容所作的等效變化與修飾，皆應仍屬本發明涵蓋的範圍內。