[发明专利]一种超声波氧化联合电化学氧化预处理油田污水的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种超声波化学协同电化学连续处理油田污水的方法，属于油田开采及生产的污水处理技术领域。

背景技术

在油田生产和开采过程会产生大量含油污水，特别是在油田开采过程中，我国的油田基本上已进入二次开采时期，采出的原油含量已不足30%，甚至更低，产生大量成分复杂的危害性很强的污水，必须进行深化处理后才能重新注入地下层。

目前油田污水比较典型的处理工艺和方法，主要有加药混凝，絮凝沉降、过滤；或者加药混凝、气浮、过滤等方法。上述方法和工艺在实际应用中已经得到广泛使用，工艺也比较成熟，但是其最大致命点是：大量投加药物后的水质已经富营养化，这种富营养化的处理水回注到地层后成为地下各种生物菌群的营养物，不仅使其快速繁殖，同时会产生大量的代谢产物，多次反复的投药，水体中的生物菌群会产生抗药性，促使其发生变异，同时会额外产生大量的污泥，随着反复开采，这种回注水在下一个周期被开采出来时，不仅会给原油的破乳、脱水增加困难和处理成本，而且后续的污水处理将会变得越来越困难，将会严重制约油田开发的可持续发展。

超声波化学氧化是利用超声波空化效应伴随着的热效应、机械效应、化学效应、生物效应来降解污水中的有机污染物，在超声波作用下气泡与小界面处可产生高达1900~5200K的高温和超过50MPa的高压，温度变化率高达10%k/s，并伴有强烈的冲击波和时速高达400km/h的射流，这些条件足可以打开结合力强的化学健，并促进水相燃烧、高温分解和产生氧化性很强的羟基自由基（·OH）反应，从而有效地分解难降解的有机污染物。

电化学氧化技术是最近发展起来的处理有毒难降解污染物的新型有效技术，是一种电解过程的应用。其原理是具有电解质溶液的电解槽内的两个电极上，同时发生化学反应，电解质溶液中的正离子向阴极移动，负离子向阳极移动，在阴极上起还原反应，在阳极上产生氧化反应，并同时产生新物质的一种过程。电化学氧化油田污水是通过电离作用，电子作用，电极化学反应，电气浮、电激共振作用使得水中悬浮物形成较大的絮体，达到分离净化的目的，处理后的净化水由于降低了电位差，提高了溶液成分的活化性能，并以非常方法杀灭了水中的各种细菌，一定程度上减缓了细菌腐蚀的发生，在实际使用中，虽有一定效果，但因阴极上慢慢结垢后，电解效率也会逐渐降低，甚至会将阴、阳极的极间完全堵死，最后要停机来铲除结垢，造成不能令人满意的效果。

发明内容

本发明的目的是针对已有技术的不足和缺陷，提出了一种超声波氧化联合电化学氧化预处理油田污水的方法和装置。本发明在处理油田污水中具有减少药剂的投加，避免水体中的生物种类的抗药性，避免传统的电化学电解的阴极结垢造成电解过程不连续、电解效率低等现象，保证出水水质的稳定和更好的净化效果，降低水处理费用。

本发明主要采用的技术方案：

1、一种超声波氧化联合电化学氧化预处理油田污水的方法，包括如下步骤：

（1）、用超声波和电化学协同组成的复合式氧化方法来氧化和降解油田污水中的有机污染物，其所述的超声波频率为20～500KHZ，电流密度为50～5000A/m²；

（2）、再用上面所述频率的超声波来清洗联合的电化学氧化的阴极结垢。

2、一种超声波氧化联合电化学氧化预处理油田污水装置，它包括电解槽，电源，阳极，阴极，其特征是有一个复合式氧化电解槽装置，所述复合式氧化电解槽装置内有电解槽，阳极，阴极，特别是在电解槽上设置有超声波装置。

以上所述超声波装置包括有超声波发生器及超声波换能器，超声波换能器设置在电解槽内的壁上或外壁上，超声波发生器设置在复合式氧化电解槽装置外侧，超声波发生器通过连接线与超声波换能器相连，阳极和阴极通过连接线与电源相连。

本发明（1）利用超声波的空化效应产生的高温、高压氧化降解油田污水中的有机污染物，利用油田污水含盐量高可直接电解的特性，电解油田污水产生羟基自由基（·OH）和新生态氧化性物质如Cl₂、O_2、 H₂O_2、C1O-等强氧化剂，氧化降解油田污水中的有机污染物；超声波化学氧化和电化学氧化组成的高级氧化系统，油田污水在高级氧化系统中氧化及杀菌能力将得到几何级别的提升；    

（2）利用超声波的机械效应对协同的电化学电解中的阴极结垢进行清洗，达到连续电解进而达到连续处理油田污水的目的；

（3）然后污水进入混凝、气浮或沉淀、过滤等工艺处理达到净化污水处理的目的。