油氣田廢水處理催化劑及油氣田廢水處理方法

2023-04-29 18:54:56

專利名稱：油氣田廢水處理催化劑及油氣田廢水處理方法
技術領域：
本發明涉及一種油氣田廢水處理的催化劑及油氣田廢水處理方法，屬於油氣田廢水處理領域，尤其是涉及油氣田廢水中氯離子脫除技術。
背景技術：
油氣田開發產生的廢水主要是油氣開採中產生的廢水和鑽探廢水，這類廢水中主要含有石油類、有機質、重金屬、酸鹼物、氯離子等環境汙染物，如果直排將對井區周邊造成極大汙染。目前，對於油氣田廢水的治理主要針對石油類、有機質、重金屬、酸鹼物，對於高濃度的氯離子一直無合適的方法進行處理。處理海水中氯離子的技術可以用於油氣田廢水處理，如電滲析、膜分離、離子交換等技術，但這些技術對於油氣田水的處理都不適用，除分離後還剩餘近三分之一的高濃廢水無法進一步處理外，高昂的處理費用也無法使用這些技術。目前全世界大多數油氣田廢水都採用簡單處理除去石油類、有機質、重金屬、酸鹼物等汙染物後，通過清水稀釋廢水氯離子，最後排入大河湖泊。

發明內容
本發明的目的是提供一種適合油氣田廢水中氯離子處理的催化劑以及油氣田廢水中氯離子處理方法。該方法處理效果明顯，處理成本低廉，不會產生二次汙染。本發明提供的油氣田廢水中氯離子處理的催化劑是以矽酸鹽礦物為載體，以銀、鈀中的至少一種為活性成分。其中，貴金屬佔催化劑總質量的0.02-0. 07% (優選 0. 03-0. 05% ) O所述貴金屬優選鈀。本發明提供的催化劑的製備方法是由以下步驟完成為(1)將將貴金屬鹽與矽酸鹽礦物一起研磨至粒度80 100目；其中，貴金屬佔催化劑總質量的0.02 0.07% (優選0.03-0. 05% )；所述貴金屬鹽是銀鹽、鈀鹽中的至少一種；(2)造粒加入適量水，造粒，粒徑為3 5mm ；(3)造粒後的催化劑前驅體於800 1200°C (優選800-1000°C )煅燒8 12時
間即得。採用本發明催化劑，處理油氣田廢水的方法包括以下步驟a、油氣田廢水預處理過濾除去油氣田廢水中的固體雜質，通過隔油池完成油水分離；b、分離後的廢水中加入上述催化劑；C、調酸度pH = 2 4，然後加入硫酸亞鐵或硫酸鋁，攪拌溶解，用石灰水中和至pH =4 6，靜置1-2小時；硫酸亞鐵或硫酸鋁的加入量為使得硫酸亞鐵或硫酸鋁濃度為汙水量的3 7% (重量百分比)。d、分離採用固液分離，除去固相後，排出水中氯離子達到排放標準，直接排放。
對於COD較高的廢水，最好在加入催化劑後，先加入氧化劑氧化，將油氣田水中 COD的降至2000mg/L以下後進行c步驟。進一步優選的是c步驟調酸度pH = 2 4後先加入3 5%硫酸亞鐵，攪拌溶解， 用石灰水中和至pH = 4 6，靜置1 2小時過濾，然後後再加入3 4%硫酸鋁溶液，攪拌溶解，用石灰水中和至pH = 4 6，靜置1 2小時後進行d步驟。上述硫酸鋁或硫酸亞鐵的加入量根據油氣田廢水中氯離子濃度確定，以使得氯離子儘可能發生聚合反應為準。對於高濃度氯離子廢水通常採用多級處理系統，每級處理系統包括上述b、c、d步驟。每級處理系統排出的水流入下一級處理系統，直至排出水中氯離子達到排放標準時即可直接排放。d步驟固液分離後，漿狀固相採用篩網回收催化劑顆粒，循環使用；漿狀聚合氯化鐵、聚合氯化鋁沉澱採用箱式壓濾機壓製成幹餅後送垃圾處理廠處理。反應過程中pH非常關鍵，加入硫酸亞鐵(或硫酸鋁)時pH = 2 4，用石灰水中和至pH = 4 6，pH過高或過低，都影響聚合氯化物的形成。d、分離採用固液分離，除去固相，廢水中的COD經深度處理達到排放標準後即可排放。本發明方法可處理氯離子濃度20000 80000mg/L，COD 2000 10000mg/L的油氣田廢水，排出水中氯離子濃度降低至500 1000mg/L，COD降至2000mg/L後深度處理達標，適於農業灌溉之用，處理效果明顯，處理成本低廉，不會產生二次汙染。本發明採用硫酸亞鐵或硫酸鋁都可以形成聚合氯化物，但對於油氣田水，必須先採用硫酸亞鐵法，然後採用硫酸鋁法。採用硫酸亞鐵法可同時除去油氣田水中部分C0D，而硫酸鋁法處理成本低。由於水中含有大量硫酸根，其化學位比氯離子低，反應較氯離子活潑，採用本發明特殊研製的催化劑，降低氯離子化學位，使氯離子優先與鐵、鋁離子生成聚合物(聚合氯化鐵、聚合氯化鋁)沉澱析出，得以除去廢水中的氯離子。聚合氯化鐵、鋁沉澱物(聚合氯化鐵、聚合氯化鋁)為無毒無害的一股工業廢物。本發明方法簡單，處理成本低廉，能夠滿足油氣田廢水中氯離子的處理。


圖1為本發明的處理流程圖。圖2為本發明的處理裝置的平面俯視示意圖。圖中1為水泵、2為預處理池、3為電位消解罐、4氧化罐、5為Cl_聚合罐，6為Cl_聚合體分離罐，7為中和池，8為砂濾池、9為壓濾機。a為pH調節劑(10%硫酸)、b為氧化劑(過氧化氫)、c為飽和石灰水。
具體實施例方式本發明高氯廢水處理分為廢水中氯離子的處理和工藝中汙泥的處理。下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明，但不應理解為是對本發明的限制， 凡基於上述技術細想做出的修改、替換、變更均應屬於本發明。實施例1本發明催化劑的製備
將將5g硝酸銀與矽酸鹽礦物IOkg —起研磨至粒度80 100目；造粒，得到催化劑前驅體，造粒後的催化劑前驅體於1000°c煅燒9小時即得IOkg催化劑。實施例2本發明催化劑的製備將將5g氯化銀與矽酸鹽礦物IOkg —起研磨至粒度80 100目；造粒得到催化劑前驅體，造粒後的催化劑前驅體於1200°C煅燒9小時即得IOkg催化劑。實施例3將5g氯化鈀與矽酸鹽礦物IOkg —起研磨至粒度80 100目；造粒得到催化劑前驅體，造粒後的催化劑前驅體於800°C煅燒9小時即得IOkg催化劑。採用上述催化劑可將氯離子濃度60000mg/L左右，C0D7000mg/L左右的油氣田廢水中氯離子濃度降低至500 1000mg/L，COD降至2000mg/L，處理效果明顯，處理成本低廉，
不會產生二次汙染。圖1和圖2中，本發明工藝由高氯廢水通過水泵1提升至預處理池2中進行廢水的預處理，首先經過濾除去固體雜質，並通過隔油池完成油水分離。處理後進入Cl_降位區， Cl—在一定的條件下和在本發明催化劑作用下，化學位下降，進入Cl—聚合區，在聚合區內存在與Cl—聚合的聚合體進行聚合反應並形成聚合物。固液分離，汙泥通過收集、濃縮、壓濾成幹汙泥外運處理或作為簡單的水處理劑使用。本發明在工藝中添加有利於產生各種環境條件的催化、調節、中和劑，經過預處理的廢水進入催化-聚鐵處理單元，生成聚合氯化鐵後過濾，濾出液進入下一聚鋁處理單元，生成的聚合氯化鋁也過濾除去，測定濾出液中氯離子的濃度，根據濾出液中氯離子的濃度決定處理系統的級數，直至達標排放標準。以下是採用本發明催化劑對油氣田廢水進行處理的具體實例。由水泵1，預處理2，Cl_電位消解罐3、配製的Cl_電位消減劑4，Cl_聚合罐5，Cl_聚合體分離罐6組成並相連組成一個Cl—處理單元。為滿足要求，本發明單元體末端可增設一級SS處理裝置(過濾裝置)。在整個Cl_處理過程中分為4個不可缺少的處理區即預處理區、Cl_降位區、Cl_聚合區和分離區構成，形成一個高Cl—濃度處理的單元體，在實際運用中，可根據高Cl—濃度的高低和排放要求的標準要組合成單個或多個單元體，構成一個完美的高氯汙水處理系統。試驗例1採用本發明催化劑對油氣田廢水進行處理a、油氣田廢水預處理氯離子濃度約60000mg/L，C0D7000mg/L的油氣田廢水，過濾除去固體雜質，通過隔油池完成油水分離；b、分離油後的廢水加入3%過氧化氫(30%質量百分比濃度)氧化；C、過氧化氫處理後的廢水加入裝有實施例1製備的催化劑100kg/t水罐中。室溫15 20°C，調酸度為pH = 2，加入硫酸亞鐵攪拌至溶解，然後用石灰水中和至pH = 4 6，靜置1. 5小時；硫酸亞鐵濃度為6% ；d、分離採用固液分離，回收催化劑，除去聚合氯化鐵、聚合氯化鋁沉澱，排出的水中氯離子濃度降低至800mg/L，COD降至500mg/L，適於農業灌溉之用。試驗例2採用本發明催化劑對油氣田廢水進行處理a、油氣田廢水預處理氯離子濃度約60000mg/L，C0D7000mg/L的油氣田廢水，過濾除去固體雜質，通過隔油池完成油水分離；b、分離油後的廢水加入2%過氧化氫(30%濃度)氧化；
C、過氧化氫處理後的廢水加入裝有實施例2製備的催化劑80kg/t水罐中。室溫15 20°C，調酸度為pH = 3，加入硫酸亞鐵攪拌至溶解，然後用石灰水中和至PH = 6，靜置1小時；硫酸亞鐵溶液濃度為4% ；d、然後加入硫酸鋁，攪拌溶解，然後用石灰水中和至pH = 5，靜置2小時；硫酸鋁溶液濃度為3% ；e、分離採用固液分離，回收催化劑，除去聚合氯化鐵、聚合氯化鋁沉澱，排出的水中氯離子濃度降低至700mg/L，COD降至500mg/L，適於農業灌溉之用。試驗例3採用本發明催化劑對油氣田廢水進行處理a、油氣田廢水預處理氯離子濃度約60000mg/L，C0D7000mg/L的油氣田廢水，過濾除去固體雜質，通過隔油池完成油水分離；b、分離油後的廢水加入廢水量3%的過氧化氫(30%濃度)氧化；C、過氧化氫處理後的廢水加入裝有實施例3製備的催化劑50kg/t水罐中。室溫15 20°C，調酸度為pH = 4，加入硫酸亞鐵攪拌至溶解，然後用石灰水中和至PH = 6，靜置1. 5小時；硫酸亞鐵溶液濃度為3% ；d、然後加入硫酸鋁，攪拌溶解，然後用石灰水中和至pH = 6，靜置2小時；硫酸鋁溶液濃度為4% ；e、分離採用固液分離，回收催化劑，除去聚合氯化鐵、聚合氯化鋁沉澱，排出的水中氯離子濃度降低至500mg/L，COD降至500mg/L，適於農業灌溉之用。對於高濃度氯離子廢水，採用多級處理系統，每級處理系統重複b、C、d、e步驟。試驗例4採用本發明催化劑對油氣田廢水進行處理採用實施例1相同的方法製備以下催化劑，並採用該催化劑對氯離子濃度約 61590mg/L, C0D7000mg/L的油氣田廢水進行處理。處理處理前、後氯離子濃度見表1。
權利要求
1.油氣田廢水中氯離子處理的催化劑，其特徵在於它是以矽酸鹽礦物為載體，以銀、 鈀中的至少一種為活性成分，其中，貴金屬佔催化劑總質量的0. 02 0. 07% (優選0. 03 0. 05% )。
2.根據權利要求1所述油氣田廢水中氯離子處理的催化劑，其特徵在於所述貴金屬是把。
3.油氣田廢水中氯離子處理的催化劑的製備方法，其特徵在於是由以下步驟完成為(1)將將貴金屬鹽與矽酸鹽礦物一起研磨至粒度80 100目；其中，貴金屬佔催化劑總質量的0. 02 0. 07% ；所述貴金屬鹽是銀鹽、鈀鹽中的至少一種；(2)造粒加入適量水，造粒得到催化劑前驅體，粒徑為3 5mm；(3)催化劑前驅體於800 1200°C煅燒8 12時間即得。
4.根據權利要求3所述的油氣田廢水中氯離子處理的催化劑的製備方法，其特徵在於催化劑前驅體煅燒溫度800 1000°C。
5.處理油氣田廢水的方法，其特徵在於包括以下步驟a、油氣田廢水預處理過濾除去油氣田廢水中的固體雜質，通過隔油池完成油水分罔；b、分離後的廢水中加入權利要求1-3任一項所述的催化劑；c、調酸度pH= 2 4，然後加入硫酸亞鐵或硫酸鋁，攪拌溶解，用石灰水中和至pH = 4 6，靜置1-2小時；其中，加入硫酸亞鐵或硫酸鋁攪拌溶解後，硫酸亞鐵或硫酸鋁的濃度為3 7% ·』d、分離採用固液分離，除去固相後廢水中的COD經深度處理後即可排放。
6.根據權利要求5所述的處理油氣田廢水的方法，其特徵在於b步驟加入催化劑後加入氧化劑氧化，將油氣田水中COD的降至2000mg/L以下後進行c步驟。
7.根據權利要求6所述的處理油氣田廢水的方法，其特徵在於c步驟調酸度pH= 2 4後先加入硫酸亞鐵，攪拌溶解，中和至pH = 4 6，靜置1-2小時過濾，然後後再加入硫酸鋁，攪拌溶解，中和至pH = 4 6，靜置1 2小時後進行d步驟；其中硫酸亞鐵或硫酸鋁的加入量為使得的硫酸亞鐵或硫酸鋁的濃度達3 7%。
8.根據權利要求5 7任一項所述的處理油氣田廢水的方法，其特徵在於d步驟固液分離後，回收催化劑顆粒循環使用。
9.根據權利要求5 7任一項所述的處理油氣田廢水的方法，其特徵在於油氣田廢水中氯離子濃度 20000 80000mg/L，COD 2000 10000mg/L。
10.根據權利要求5 7任一項所述的處理油氣田廢水的方法，其特徵在於對於高濃度氯離子廢水，採用多級處理系統，每級處理系統重複b、c、d步驟。
全文摘要
本發明涉及一種油氣田廢水處理催化劑及油氣田廢水處理方法，屬於油氣田廢水處理領域，尤其是涉及油氣田廢水中氯離子脫除技術。本發明油氣田廢水處理催化劑是以矽酸鹽礦物為載體，以銀、鈀中的至少一種為活性成分，其中，貴金屬佔催化劑總質量的0.02-0.07％。採用該催化劑處理油氣田廢水，可將氯離子20000-80000mg/L，COD 10000mg/L以上的油氣田廢水中氯離子濃度降低至500～1000mg/L，COD降至2000mg/L，處理效果明顯，處理成本低廉，不會產生二次汙染。
文檔編號B01J29/74GK102218337SQ201010148428
公開日2011年10月19日 申請日期2010年4月16日 優先權日2010年4月16日
發明者曹萬元, 曾向東, 王敏, 蘇慶平, 陳樹文 申請人:四川久源環保科技發展有限公司