[发明专利]高效空化处理油、气井开采污水的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及污水处理领域，特别涉及石油、天然气钻井及开采污水处理装置及处理方法。

背景技术

石油、天然气采自地层深处，在钻井及采油、气过程中，会产生许多污水，这些污水中含有硫化物、重金属、氯化物及其他有害物，而且气味恶臭，污水成分复杂、水质水量波动大，污染物浓度高且难降解，污染物多为有毒有害的有机物，对环境污染严重，极难处理，特别是高含盐污水，处理难度更大。

随着水资源的日益紧张和人们环境保护意识的加强，以及国家对环保的日益重视，油气井污水的处理技术逐渐成为研究的热点，新的处理技术和工艺不断涌现，目前油气井污水处理主要分为物理法、化学法和生化法。但是，这些方法都存在运行不稳定、效果不好、处理成本高等不足之处。

一.采用物理法处理污水

1.多孔吸附

多孔吸附是利用固体物质的多孔性，使污水中的污染物附着在其表面而去除的方法。常用吸附剂为活性炭，可有效去除污水色度、臭味和COD等，但处理成本较高，且容易造成二次污染。在石油化工污水处理中，吸附常与臭氧氧化或絮凝联用。在活性炭吸附处理油气井污水的实验表明，活性炭吸附对COD、总固体的去除有一定效果，COD的去除率可达56．3，其不足之处是对电导率、Cl和Na及总硬度的去除作用不大，活性炭易堵塞、饱和，失效快。

2.膜分离

膜分离主要包括反渗透、纳滤、超滤和微滤，能有效脱除污水的色度、臭味，去除多种离子、有机物和微生物，出水水质稳定可靠，且占地面积小，运行操作完全自动化，被称为“21世纪的水处理技术”，但是由于油气井污水具有含油多、粘度大等特殊性，在膜分离过程中，膜孔容易堵塞，影响处理效果和效率，而且，膜分离投资大，污水处理量小，运行成本高。

二.化学法处理污水

1.絮凝

絮凝法是向污水中加入一定的物质，通过物理或化学的作用，使污水中不易沉降和过滤的悬浮物等集结成较大颗粒而分离的方法。油气井污水处理中，絮凝通常与气浮或沉淀联用。由于油、气井污水浓度高，很难产生桥架作用，因而絮凝效果极差。特别是高浓度含盐污水，絮凝剂更是无能为力。

2.臭氧处理

采用臭氧氧化法处理污水，虽然污泥增加量和二次污染较少，臭氧发生器简单紧凑，占地少，容易实现自动化控制；但不适合处理大流量污水，其设备费用及处理成本较高。用臭氧氧化一生物炭工艺深度处理油气井污水，COD、挥发酚、石油类和氨氮的去除率分别为82.6％、99.5％、94.3％和93.4％，但是，处理CL和Na离子效果不理想，而且能耗很高。

3.采用光氧化法处理污水，当水样中存在氧化剂或半导体粉末催化剂，经过一定强度的光照射，能产生多种形式的活性氧和自由基，使水中的有机物氧化分解，具有高效、反应迅速和降解彻底等优点。光氧化分为光化学氧化和光催化氧化。光催化氧化特别适合不饱和有机物、芳烃和芳香化合物的降解。光氧化的特点是效果适中，且可重复使用，其缺点是需附着固定，不易操作，对处理浓度高，透光率低的油气井污水效率较低。

三.生化法处理污水

1.厌氧处理

油气井污水COD高，可生化性差，为提高后续处理的可生化性，一般先进行厌氧预处理。厌氧处理的优点是污泥产量小、运行费用低、产能效率高和操作简单，缺点是启动时间长、操作难度大，运行不稳定。

2.升流式厌氧污泥床

升流式厌氧污泥床（UASB）反应器内污泥浓度高，有机负荷高，水力停留时间短，运行费用低和操作简便，其缺点是反应器启动过程耗时长，对颗粒污泥的培养条件要求严格，常用于高浓度有机污水的处理。将其用于己内酰胺生产污水的预处理，COD去除效果好，但出水可生化性并不理想。且在处理过程中，要严格控制反应条件，由于升流式厌氧污泥床反应器启动过程耗时长，对颗粒污泥的培养条件要求严格，还未在油气井污水处理中得到更多利用。

四.污水回注或外运处理

油气井污水成分复杂，污染物浓度高，难以降解，对环境污染严重，单一的处理工艺很难达到水质排放要求。在实际应用中，隔油、气浮、絮凝、厌氧、好氧、吸附和膜分离应用较多。上述各种方式，各有特点，也有不足之处，目前还没有一种方法较好解决油气井污水处理问题，因此，国内油气井污水处理绝大部分还是采用回注或外运处理。