[发明专利]从油田产生的水中除去烃、汞和砷

说明书

                   发明领域

本发明涉及从废水中减少污染物的方法，所说的废水是例如油田生产烃物料包括石油、天然气和冷凝物期间产生的水。

                   背景技术

在石油、天然气和冷凝物的生产中经常伴随有水的副产物产生。在近海生产的情况下，这些产生的水，即废水，通常被排放到生产平台设备周围的天然水的水体中。废水中可能含有相对含量较高的环境污染性物料，因而直接排放水是不能接受的。这种物料中包括汞和砷、以及溶解和分散着各种浓度的烃类。在水中可以发现元素或离子形式的污染物。分散的烃可以是以包含在水中的细滴以乳液的形式存在，即乳化烃，或以未溶解的、非乳化的烃的形式。近来，政府规定了这种排放废水中污染料的允许浓度，并且寻求减少污染物浓度达到对环境无害。如果废水中任何污染料的浓度超过了具体规定，则必须在排放前将其浓度降低。

因此，要不断发展废水处理方法，以减少废水中的污染物浓度达到可接受的排放含量，特别是要发展可适合近海生产烃平台使用的方法。

                         发明概述

本发明涉及降低废水如石油、天然气、冷凝物和其它含烃物料油田生产过程伴随产生的水中的污染物如烃(乳化或非乳化的)、汞(主要是元素形式)和砷成分浓度的方法。更具体说，本发明的方法可导致产生净化的废水流，其中包含相对低重量浓度的污染物，例如小于约十亿分之10重量份(ppbw)汞(按Hg计算)、小于约250ppb且优选小于约100ppb砷(按As计算)、以及小于约百万分之40重量份(ppmw)通过EPA分析方法413.1(Freon提取，红外检测)确定的总烃类(TPH)。

本发明的方法可以高效地从大产生量的废水流中除去非乳化的烃滴、乳化的烃滴、元素汞、砷和溶解的烃。如果存在的话，可以将相对大的、非乳化的含烃液滴(即最小横截面直径大于25微米)首先从废水中分离掉，形成预处理的废水，该预处理的废水中主要含乳化烃、汞和砷污染物，且一般情况下不含非乳化的烃。

可以将适宜的水澄清剂添加到预处理的废水流中，使残余的、乳化烃液滴失稳定。这种水澄清剂还起到增强废水污染物(例如含元素汞的颗粒)和失稳定、乳化烃液滴的吸引力的作用，以方便将废水污染物从水中除去，即保持或增强了含元素汞本体的疏水性。然后借助(如果需要的话)污泥收缩原料如含聚合物絮凝剂，从预处理的废水中分离掉相当比例的失稳定、乳化烃液滴和疏水的含元素汞本体。然后，回收所得的部分净化的废水流作进一步加工用，其中含砷、残留的汞和烃污染物。

本发明方法的首要方面是包括从部分净化的废水流中除去实质量的目的残留污染物。将控制量的(1)氧化剂，例如氧化亚氯酸钠；(2)三价铁离子，通常来源于铁盐如氯化铁；和(3)污泥收缩原料(如聚合物絮凝剂)分别顺序地添加到部分净化的废水流中，在添加之间允许相对短的停留时间，以便回收到含可接受浓度污染物的产品废水。首先添加氧化剂，在足够的停留时间之后，氧化剂将还原形式的砷氧化成5+氧化态，例如胂或其它有机砷的形式(溶于烃中)或亚砷酸盐(溶于水中)被转化成砷酸盐(溶于水中)，从而通过接下来添加三价铁离子和污泥收缩剂来加强砷的分离。其次，经过足够的三价铁离子、废水和这种氧化的砷成分之间的反应时间，形成了包括砷的含铁沉淀物，如砷酸铁和氢氧化铁。第三，添加污泥收缩原料增强了含铁/砷沉淀物的固结(即体积减少)，然后将所说的污泥收缩原料随残余烃和残余汞一同从部分净化的废水流中分离，通常是作为漂浮的污泥，形成环境安全或良性液体形式的能够允许排放到周围环境的净化的废水流。

在优选的实施方案中，可以在一个加工步骤中同时除去砷和汞。在从废水中除去任何非乳化的烃颗粒之后，将预处理废水流的氧化还原电位(ORP)控制(主要由于添加了氧化剂)到约+75mv到约400mv之间，以便(a)维持汞的元素形式和(b)仍然将还原氧化态的砷成分(如3-或3+)氧化成5+的氧化态。因此，随后可以借助污泥收缩原料，让存在和/或添加三价铁离子导致形成的元素汞和含铁/砷的沉淀物同时固结，并且从废水流中分离。

本发明的方法可以利用普通使用的油田装置。例如，可以利用缓冲罐、泡沫分离容器和/或旋液分离器在预处理废水流过程除去含烃和/或汞的污泥，而可以使用诱导气浮选容器(induced gasflotation)(IGF)在处理预处理或部分净化废水流的过程中用于有效去除烃、汞和/或砷。

                   附图简述