[发明专利]一种基于大功率超声波的含聚合物污水降粘系统

说明书

本发明涉及污水降粘系统，更具体的说是一种基于大功率超声波的含聚合物污水降粘系统，包括超声波换能器、防爆壳、换能器连接法兰、压力表连接法兰、温度计、手孔、排污阀法兰、进油口法兰、液位计法兰、反应釜铭牌、反应釜、安装基座、反应釜隔板Ⅰ、反应釜隔板Ⅱ、出油口法兰和安全阀法兰，本发明一种基于大功率超声波的含聚合物污水降粘系统，可以本发明进油口法兰的水平高度低于出油口法兰的水平高度，反应釜采用低进高出，每个超声波换能器拥有独立的反应单元，每个反应单元含聚污水注满后才会流入下一个反应单元，增加超声波换能器的作用时间，每个反应单元有独立的排污阀便于反应单元的排污。

技术领域

本发明涉及一种污水降粘系统，更具体的说是一种基于大功率超声波的含聚合物污水降粘系统。

背景技术

在我国油田采出水的处理问题是一个日益突显的环境问题，在未来将会变得更加突出，影响更加深远。油田采出水与其他废水不同，由于其特殊性，在开采石油过程中采出水自身含有丰富的石油类物质，在开采过程中由于化学药剂的加入，使得油田采出水中存在多种形式的污染物，成分十分复杂。在进入三元复合驱油时代之后，即采用物理和化学法结合进行驱油，在实际生产过程中三元采出水呈现高含油量、高悬浮固体含量、高聚合物量、高粘度、高碱度和高矿化度等性质。

随着聚合物驱油技术的不断发展，越来越多的油田采用了聚合物驱油技术，虽然大大提高了原油采收率，但同时也带来了采油污水因含有大量聚合物而处理困难的问题。聚合物驱油技术的采油污水含有原油、盐、残余聚合物以及微生物等。由于大量聚合物的残留，使得含聚的采油污水的粘度较高，悬浮物沉降性能差。此外，含聚污水的乳化稳定性强，油水分离十分困难。因此，使用常规的处理技术很难使含聚的采油污水达到回注标准和排放标准。

目前典型的含聚污水处理工艺流程有两种：一种是两级沉降、二次压力过滤的处理工艺；另一种是两级沉降、一次压力过滤的处理工艺。两级沉降、一次压力过滤的处理工艺，即是在两级沉降、二次压力过滤处理工艺的基础上减掉二次过滤的环节。但是此方法一方面占地面积大，沉降时间长，另一方面，聚合物的干扰使絮凝剂的效果不能充分发挥，处理后的污水中油含量、悬浮固体含量严重超标，达不到回注标准和排放标准。此外，常用的含聚污水处理方法还有化学法、物理法、微生物法和组合工艺法。由于采油污水的组分复杂，处理时单一工艺或方法很难有效的处理污水，若是将几种工艺或方法组合使用，可以很好的提高污水中聚合物处理效率。综上所述，含聚污水，特别是聚合物采油污水成分复杂、难以处理，传统污水处理工艺已远远不能满足含聚污水的处理要求。在上述几种主要处理技术中，物理处理方法设备复杂，处理效率低；化学方法成本高，会造成二次污染。生物处理方法尚不成熟，缺乏大规模应用的技术基础。对于复杂的油田含聚采出液，单纯的物理法或化学法都很难经济合理地将污水净化到排放要求。为更好利用聚合物驱采出水，平衡采油过程中注水-污水系统的矛盾，需要针对含聚合物污水的特点，将物理法和化学法有机地结合起来，并以超声等技术辅助，设计出更高效、低成本、无污染的处理工艺。利用超声技术降解污水中难降解的大分子聚合物是近几年来发展起来的新型水处理技术，也是声化学应用于水处理方向的新应用。超声波降解聚合物的机理主要表现在以下几方面的作用：自由基氧化效应：发生空化作用时，空化气泡在急剧破裂的瞬间产生局部高温高压，进入空化泡中的水蒸气分子在高温高压的作用下发生分裂及裂解反应产生·OH、·H自由基和H2O2；同时，空化气泡周围的水分子也会被裂解为自由基。自由基和H2O2在空化泡破裂产生的冲击波和高速射流作用下扩散到溶液中，对聚合物起到氧化降解的作用。高温热解效应：超声作用时，一些疏水性的聚合物在溶液中容易挥发到空化气泡中，随着空化泡的长大和剧烈的破裂，这些聚合物蒸汽分子承受的温度和压力急剧增加，化学键会发生断裂，分子量变小。超临界氧化效应：在空化气泡为破裂前，空化气泡的表面有一层很薄的超热液相层，水蒸气分子裂解产生的·OH和·H会在该处大量聚集，且局部的高温高压使得空化气泡表层的水分子超过临界点而成为超临界水，能够加速氧化和水解，对于难溶解的大分子聚合物的降解具有显著作用。机械剪切效应：空化气泡破裂时，周围的液体会迅速填充空腔，空腔的周围的液体会因局部液体的涌流产生巨大的剪切力，从而会导致溶液中聚合物分子的化学键发生断裂。