一種降低汙泥產出量的採油汙水處理方法
2023-12-06 18:34:46 2
專利名稱：一種降低汙泥產出量的採油汙水處理方法
技術領域：
本發明是一種降低汙泥產出量的採油汙水處理方法。本方法針對「水質改性汙水處理技術」應用過程中汙泥產出量大的實際問題，通過調整藥劑組合，合理控制水體的pH值，在保證處理後的水質穩定達標的同時，大幅度降低汙泥的產出量，減輕汙泥對周邊環境的汙染。該方法適用於具有礦化度高、含鐵高、pH值低特點的採油汙水的處理。
背景技術：
油田採油汙水中含有大量的Ca2+、Mg2+、HCO3-、SO42-等離子和一定量的鐵離子、H2S、CO2及硫酸鹽還原菌(SRB)、腐生菌(TGB)等，表現出礦化度高、含鐵高、細菌含量高、pH值低等特點，因而具有較高的油藏傷害性、較強的腐蝕性和一定的結垢性，必須對其進行處理後才能回注。九十年代中期發展起來的「水質改性汙水處理技術」，從提高水體的pH值入手，通過加入石灰乳來調整水中的離子平衡，消除或轉化水中的有害離子，從而實現控制腐蝕、抑制結垢、去除汙油和雜質的目的，不僅使各項水質指標達到了注水要求，而且也使水系統的腐蝕得到有效控制。
但是，該技術工藝在長期的應用實踐中，逐漸暴露出了汙泥殘渣量大、水體容易結垢等實際問題，特別是汙泥殘渣量大不僅加大了汙泥濃縮和運輸成本、設備運行成本、環保費用、勞動強度和管理難度，有時還會造成罐體撕裂、管道堵塞，使汙水處理站全面癱瘓，而且大量汙泥殘渣的堆積也給周邊環境造成了嚴重汙染。對於日產水量12萬方的油田，日產泥量達600餘噸，日積月累難以處理，影響了汙水站的正常生產，制約了油田生產環境的改善。儘管油田也曾為汙泥的再利用做了大量的研究工作，並相繼將汙泥用作井場修路材料、燒制建築材料、作注水井的調剖材料等，但是目前均未取得良好的效果。為此，油田每年需要支付巨額的汙泥處理和排汙費用。
在這種背景下，本發明人通過不斷探索和反覆試驗，認為目前採用「水質改性汙水處理技術」過程中汙泥的來源主要由以下幾個部分組成(1)採油汙水本身所含的懸浮油、固體懸浮粒子和雜質。
(2)汙水所含有害離子去除過程中產生的汙泥。
(3)為了提高pH值，降低水體的強腐蝕性，所投加石灰乳中的固體不溶物形成的汙泥。
(4)由於pH值的提高，汙水中部分離子形成沉澱產生的汙泥。
其中，(1)、(2)部分形成的汙泥量較少，僅佔pH＝8.5時產生汙泥量的10％～15％，是保證有害離子全部去除、水質達標無法減少的，(3)、(4)部分形成的汙泥，是汙水處理過程中汙泥產量的主要部分，佔pH＝8.5時產生汙泥量的80％～85％，這部分汙泥量可在保證水質穩定達標、腐蝕速率合格的前提下最大限度地降低。
pH值改變及不同工藝對汙泥產出量影響的試驗結果見表1表1條件改變對汙泥產出量的影響
注以上試驗所用水量為2000mL。
由此可見，在汙水的pH值由6.8調整到8.3時，使得石灰乳加量大增，給水中帶入了大量的不溶性固體，同時也給部分高價離子形成沉澱提供了條件，大大增加了汙泥的產出量，增幅高達190％，證明pH值的大幅度提高是造成汙泥產出量大的主要原因。
而「水質改性汙水處理技術」將pH值控制在8.5以上，並非只為解決腐蝕問題，其另外一個目的則是為了全部去除水中的Fe2+。理論計算和試驗都表明，要通過提高水體的pH值將汙水中的Fe2+全部去除，pH值需要達到8.5以上，而將水中的Fe3+全部除去就不需要控制那麼高的pH值。如果能夠先將來水中的Fe2+迅速轉變為Fe3+，水體的pH值就可以從8.5左右下調至7.0左右，既能全部去除水的中鐵離子，控制水體的強腐蝕性，又能夠大幅度降低汙泥的產出量。
發明內容
據此，本發明人提出降低汙泥產出量的採油汙水處理方法的基本思路，就是首先往來水中加入除鐵殺菌劑，在對來水進行殺菌處理的同時，將其中的Fe2+迅速轉化為Fe3+，然後加入複合鹼調整水體的pH值至7.0～7.5，並使新生態的Fe3+轉變為締合態，進而與最後加入的絮凝劑共同作用，將汙水中的有害離子、懸浮物、乳化油等雜質絮凝在一起，形成體積大、密度高、沉降快的絮體，完全沉降後使水質得以穩定達標，並與地層水保持良好的配伍性，同時也使汙泥產量大幅度降低。
根據上述思路，通過大量試驗，篩選出符合該處理方法要求的配套藥劑。首先，選擇合適的pH調整劑。考慮到原工藝所用的石灰乳一方面在提高水體pH值的同時，調整了水中的離子平衡，並具有良好的混凝特性，另一方面卻又引入大量的Ca2+和非活性CaCO3、Ca(OH)2等固體雜質，增加了汙泥產量，反覆試驗後確定採用JZ-1型複合鹼來代替單一的石灰乳，其特徵在於在石灰乳中增加了10％～50％的液鹼，並保持其中的CaO的含量為10％～25％，汙水處理過程中的加藥濃度(折合CaO乾粉)控制在400～600ppm之間。
其次，為將汙水中有害的鐵離子轉變為對汙水淨化有益的組分，選擇出JZ-2型和JZ-5型兩種除鐵殺菌劑，其特徵在於JZ-2型除鐵殺菌劑含有3％～8％的H2O2和5％～10％的1227，JZ-5型除鐵殺菌劑則是由3％～10％的活性矽酸和3％～10％的亞氯酸鈉組成，其中的亞氯酸鈉和H2O2均能將水中的Fe2+迅速轉化為Fe3+，與系統中的其它成份一起形成對汙水絮凝淨化有用的成份，提高了藥劑的使用效率。在汙水處理過程中其用量宜控制在100～350ppm。
第三，由於體系中膠體粒子的性質變化，選用了JZ-3型和JZ-4型兩種絮凝劑，其特徵在於JZ-3型絮凝劑是木質素與環氧乙烷共聚物的水溶液，濃度範圍為10％～20％，而JZ-4型絮凝劑則含5％～15％的聚合矽酸鐵，其Fe/Si控制在1∶4～1∶16，其加入量均控制在150～350ppm範圍內，確保絮凝沉降效果。
鑑於所選除鐵殺菌劑和絮凝劑的不同性能，確定採油汙水處理工藝過程都要使用複合鹼來調整水體的pH值，而JZ-2型除鐵殺菌劑只與JZ-4型絮凝劑配合使用，JZ-5型除鐵殺菌劑只與JZ-3型絮凝劑配合使用，使整個方法形成兩個加藥體系，可根據來水性質變化選擇使用。
本發明之目的是提供一種降低汙泥產出量的採油汙水處理方法，本發明的另一目的是提供與該處理方法配套使用的藥劑組合應用方法。
採用這種方法處理採油汙水，不僅能夠使處理後水的pH＝7.0～7.5，懸浮物含量≤3mg/L，含油量≤10mg/L，透光率≥90％，濾膜係數≥30，細菌含量SRB≤102個/mL、TGB≤103個/mL、鐵細菌≤103個/mL，總鐵含量≤0.5mg/L，腐蝕速率低於0.076mm/a，各項指標完全達到注水水質的標準要求；而且還能保持處理後水與來水具有良好的配伍性；汙泥產出量與「注入水水質改性技術「工藝相比(pH為8.5時)降低60％以上，汙水處理藥劑費用也由「水質改性技術」的0.80元/m3降到0.55元/m3。照此計算，日產出12萬方汙水的油田，單是藥劑費用一項每年就可節約資金1000萬元以上。此外，該技術方法不需要對原有工藝流程進行改造，節約工藝流程改造資金，同時大大降低汙泥運輸、泥場清理、排汙和環保罰款等費用，在油田現場應用後，取得了巨大的經濟和社會效益。
附圖是按照本發明對採油汙水進行處理的一個現場實施方案工藝流程圖，其中
1、來水 2、緩衝罐 3、增壓泵 4、除鐵殺菌劑 5、混合罐6、複合鹼 7、絮凝劑 8、沉降罐 9、沉降池 10、增壓泵11、過濾罐 12、注水罐 13、去注水本方法的具體操作過程可表述為來水1(採油汙水)經過緩衝罐2收油後，被增壓泵3引入汙水處理流程，首先加入除鐵殺菌劑4，對來水進行殺菌處理，同時將水中的Fe2+迅速轉化為Fe3+，待來水進入混合罐5後加入複合鹼6，將水體的pH值調整至7.0-7.5之間，並使新生態的Fe3+轉變為締合態，成為對水質淨化有用的成份，再與絮凝劑7共同作用，將汙水中的有害離子、懸浮物、乳化油等雜質絮凝在一起，形成體積大、密度高、沉降快的絮體，在一次沉降罐8中沉降下來，通過排汙口排出，初步淨化後的汙水進入接著二次沉降池9進一步沉降淨化，經過兩次沉降的汙水用增壓泵10加壓後進入過濾罐11進行過濾，經此流程處理後的汙水即可達到注入水的各項指標要求，進入注水罐12緩衝後，由注水泵送去注水13。
具體實施例方式
實施例1、採用JZ-2型除鐵殺菌劑與JZ-4型絮凝劑組合對文一汙水站來水進行處理JZ-2型除鐵殺菌劑、JZ-1型複合鹼和JZ-4型絮凝劑的加入濃度分別控制為100～200mg/L、500～600mg/L和150～250mg/L，保持水體的pH值在7.5，整個系統運行平穩，外輸水各項指標見表2，汙泥的產出量平均每萬方21.4噸，比「注入水水質改性技術」(pH為8.5)時的平均泥量每萬方54噸降低了60.4％。
表2 pH＝7.5期間處理後汙水主要水質指標
實施例2、採用JZ-2型除鐵殺菌劑與JZ-4型絮凝劑組合對文一汙水站來水進行處理JZ-2型除鐵殺菌劑、JZ-1型複合鹼和JZ-4型絮凝劑的加入濃度分別控制為100～200mg/L、400～500mg/L和150～200mg/L，保持水體的pH值在7.3，整個系統運行平穩，外輸水各項指標見表3，汙泥的產出量平均每萬方19.3噸，比「注入水水質改性技術」(pH為8.5)時的平均泥量每萬方54噸降低了64.3％。
表3 pH＝7.3期間處理後汙水主要水質指標
實施例3、採用JZ-5型除鐵殺菌劑與JZ-3型絮凝劑組合對文一汙水站來水進行處理JZ-5型除鐵殺菌劑、JZ-1型複合鹼和JZ-3型絮凝劑的加入濃度分別控制為250～350mg/L、400～500mg/L和250～350mg/L，保持水體的pH值在7.3，整個系統運行平穩，外輸水各項指標見表4，汙泥的產出量平均每萬方20.5噸，比「注入水水質改性技術」(pH為8.5)時的平均泥量每萬方54噸降低了62.1％。
表4 pH＝7.3期間處理後汙水主要水質指標
權利要求
1.一種降低汙泥產出量的採油汙水處理方法，其特徵在於首先加入除鐵殺菌劑，在對來水進行殺菌處理的同時，將其中有害的Fe2+迅速轉化為Fe3+，然後加入複合鹼調整水體的pH值至7.0～7.5，並使新生態的Fe3+轉變為締合態，進而與最後加入的絮凝劑共同作用，將汙水中的有害離子、懸浮物、乳化油等雜質絮凝在一起，形成體積大、密度高、沉降快的絮體，完全沉降後使水質達到回注的標準要求，也使汙泥產出量大幅度降低。
2.根據權利要求1的方法，所加入的除鐵殺菌劑包括JZ-2型和JZ-5型兩種，其特徵在於JZ-2型除鐵殺菌劑含有3％～8％的H2O2和5％～10％的1227，JZ-5型除鐵殺菌劑則是有3％～10％的活性矽酸和3％～10％的亞氯酸鈉組成，在汙水處理過程中其用量控制在100～350ppm。
3.根據權利要求1的方法，所加入的JZ-1型複合鹼，其特徵在於代替單一的石灰乳，其中液鹼的比例佔到10％～50％，CaO的含量為10％～25％，其密度≥1.10，加藥濃度(折合幹劑)控制在400～600ppm之間，保持調整後汙水的pH值介於7.0～7.5之間。
4.根據權利要求1的方法，所加入的絮凝劑包括JZ-3型和JZ-4型兩種，其特徵在於JZ-3型絮凝劑是木質素與環氧乙烷共聚物的水溶液，濃度範圍為10％～20％，而JZ-4型絮凝劑含5％～15％的聚合矽酸鐵，其Fe/Si控制在1∶4～1∶16，其加入量均控制在150～350ppm範圍內。
5.根據權利要求1的方法，其特徵在於採油汙水處理過程都要使用複合鹼，而JZ-2型除鐵殺菌劑與JZ-4型絮凝劑配合使用，JZ-5型除鐵殺菌劑與JZ-3型絮凝劑配合使用。
全文摘要
一種降低汙泥產出量的採油汙水處理方法，針對油田「水質改性汙水處理技術」應用過程中pH值控制偏高、造成汙泥產出量大的主要原因，首先加入含有H
文檔編號C02F1/40GK1696066SQ200410037830
公開日2005年11月16日 申請日期2004年5月11日 優先權日2004年5月11日
發明者周鐵栓, 屈撐囤, 高存剛 申請人:周鐵栓, 屈撐囤, 高存剛