专利名称：：一种用于油田废水回注的催化处理方法
技术领域：
：本发明涉及油田废水处理与回注领域，具体地说涉及一种催化处理油田含聚合物废水回注领域。
背景技术：
：石油开采过程中产生的采出废水主要含有石油类、挥发酚、硫化物、Fe^等污染物。难以用生化等常用的方法迸行治理达标排放，必须采用新的技术方法加以处理，使处理后的油田污水满足配制聚合物回注要求是一条解决此问题的一种有效途径。目前，将采出水处理后回注的处理工艺主要为混凝气浮分离与精细过滤。混凝是向水中投加混凝剂，破坏水中胶体颗粒的稳定状态，在一定水力条件下，通过胶粒间的相互碰撞和聚集，从而形成易于从水中分离的絮状物；气浮法主要是在水中通入或产生大量气泡，形成水、气及被去除物质三相非均一体系，在界面张力、气泡上浮力和静水压力差的作用下，使气泡和被去除物质的结合体上浮至水面，实现与水分离。两种方法结合使用，使污染物得以去除，达到净化水质的目的。对于低渗透油田采出水处理，因低渗透油田对水质要求更严格，通常只有利用精细过滤和膜分离技术才可达到其要求,从而使流程变长。而且由于精细过滤器价格昂贵、寿命短、需反复清洗。随着油田开发进入中晚期，聚合物驱油技术将作为一项比较成熟的和有重大实用价值的技术而越来越受青睐。但由于聚合物驱采出水中含有相当数量的聚合物分子,分离出来的污水粘度大，形成的乳化油较稳定，使油水分离更加困难。本发明提出的油田废水回注空气多相催化反应过程，是把化学催化与空气氧化过程结合到一起，利用催化剂活性组分和氧气的共同作用，使反应分子活化，可在较温和反应条件下进行单用空气难以发生的氧化反应。空气多相催化氧化是在常温常压和空气与催化剂的协同作用下，使油田废水改性后达回注水要求。空气多相催化氧化和其它的水处理回注技术相比，有许多优点如反应条件温和，常温常压下迸行对水质没有特殊的要求；运行费用低；所需的设备简单，占地面积小，操作简便；不产生二次污染.，特别适合处理一些含还原性物质的油田采出废水，对某些浓度不高、但不适合生化处理的油田其它废水，也能收到好的效果。在用空气多相催化反应处理含石油类、挥发酚、硫化物、Fe^等物质的工业废水过程中，实际上是挥发酚、硫化物、Fe^等物质被催化氧化；其反应过程是，一方面在外加空气的条件下，可在水溶液中引发产生以OH为主的自由基，由于生成的'OH自由基具有很强的氧化性和对还原性质和有机物反应的无选择性，使得生物难降解挥发酚、硫化物和Fe^等污染物在常温常压下的催化氧化成为可能；另一方面，被处理的挥发酚、硫化物和F^+等污染物可在催化剂表面被选择地进行催化氧化。因此，多相催化技术需在空气及催化剂的协同作用下实现有机物的降解和还原性物质的改性。
发明内容本发明的目的在于提供一种用于油田废水回注的催化处理方法。为实现上述目的，本发明技术方案为用于油田废水回注的催化剂为Fe、Mn或Cu中一种或几种的氧化物。废水从底部先进入曝气催化氧化池1，曝气催化氧化池1的底部设有与空压机4相连接的微孔曝气器，曝气器上方放置带微孔的隔板，隔板上装填一层催化剂，催化剂容量为催化反应池容量的30~50%，通过底部曝气，在曝气气水比为0.31/1，反应温度4065'C条件下，在曝气催化氧化池l中进行曝气催化反应515分钟，其出水由水泵5提升到催化反应滤罐2继续进行催化氧化同时过滤，由底部出水进入回注水箱3;在以不锈钢为材质的多相催化反应滤罐2中，平行放置两块带微孔的隔板，每块隔板装填一层催化剂，催化剂容量为催化反应滤罐容量的3050%，用水泵进水，催化反应时间310分钟。催化反应滤罐2每日定期进行气水反冲洗1~2次。处理油田含聚合物废水回注过程由曝气溶氧过程和催化过程组成曝气溶氧过程是使含油污水与空气充分接触使空气的氧迅速溶解于水中，为催化创造必要的前提条件，曝气溶氧采用空压机和微孔曝气设备。催化滤罐由催化过滤过程和催化过滤反洗过程组成催化过滤过程经充分曝气的含油污水送入催化过滤器，通过滤层，水中的物质被氧化和截留。滤后的清水经垫料层、配水系统汇送到回注水池。催化过滤反洗过程催化过滤器工作一定时间后应进行气水反冲洗。气水反冲洗通过配水装置分布到整个面积上，利用水的反冲洗流速，使滤料呈浮动状态，并相互摩擦，滤料中的杂质被清洗出来，随水排入下水道送废水站。滤料冲洗干净后恢复过滤状态。图1为本发明的催化处理工艺示意图其中，1.曝气催化氧化池2.催化反应滤罐3.回注水箱4.空压机5.水泵本发明的有益效果1.本发明可有效处理油田采油过程中产生的含聚合物采出废水。实验结果表明，用该技术处理油田废水可直接达回注要求，特别是使难以生化的含油废水，与现有技术处理不能达到国家排放标准，又不能满足回注要求方法相比，本发明处理油田废水后可直接回注，在满足油田污水配制聚合物溶液需求的前提下可大幅度降低聚合物驱过程中聚合物用量，对三次采油的发展及油田的稳产增效具有显著的意义。2.本发明比气浮法运行费用低，无需投加絮凝剂和浮选剂，有实际应用价值。3.本发明空气多相催化过程操作简便，反应条件温和，在常温常压下进行，特别适合处理一些低浓度含还原性物质的油田废水，运行费用低廉，设备简单，无二次污染产生。4.本发明针对油田污水，采用一种经济、高效的颗粒催化剂，在催化剂上用特定的膜片式微孔曝气方法进行曝气，在常温条件下，使含油工业废水得到改性，废水中的F^+等含量减少。由于应用了催化技术及多隔室的空气催化作用，所以能广泛用于各种含油废水，处理废水效率高，催化剂使用寿命长，节省处理费用。尤其对油田的废水的回注处理，更能显示出本技术的优势。5.本发明将空气氧化、曝气催化氧化和催化过滤作用相结合，设计研制成一空气催化过滤反应器，使空气催化反应在常温常压下快速进行。具体实施方式实施例1对油田废水不同气水比下的催化处理实验在以不锈钢为材质的催化反应器中，平行放置两块带微孔的隔板，分别装填二层100mlFe、Mn或Cu中一种或几种氧化物的催化剂，用水泵间断进水，反应温度6(TC，催化反应时间10min，原水经沉淀预处理后水质为挥发酚1.6mg/l、硫化物4.7mg/1、SS12.9mg/1和Fe2+3.8mg/l，分别采用4种不同催化剂在不同气水比下对废水进行进一步催化处理，结果列于表1~表4。表l.催化剂(FeMn)对油田废水不同气水比的催化处理结果<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表2.催化剂(FeCu)对油田废水不同气水比的催化处理结果<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表3.催化剂(MnCu)对油田废水不同气水比的催化处理结果<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表4.催化剂(FeMnCu)对油田废水不同气水比的催化处理结果<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>对油田废水不同曝气反应时间下的催化处理实验在以不锈钢为材质的多相催化反应器中，平行放置两块带微孔的隔板，分别装填二层100mlFe、Mn或Cu中一种或几种氧化物的催化剂，用水泵进水，在气水比为0.5/1，反应温度6(TC，原水经沉淀预处理后水质为石油类挥发酚1.6mg/l、硫化物4.7mg/1、SS12.9mg/1和Fe2+3.8mg/l，分别采用4种不同催化剂在不同曝气反应时间下对废水进行进一步催化处理，结果列于表5表8。表5.催化剂(FeMn)不同反应时间对油田废水的催化处理结果<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表6.催化剂(FeCu)不同反应时间对油田废水的催化处理结果<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表7.催化剂(FeMnCu)不同反应时间对油田废水的催化处理结果<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表8催化剂(MnCu)不同反应时间对油田废水的催化处理结果<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>实施例3对油田废水无催化剂的空气氧化处理比较实验在以不锈钢为材质的多相催化反应器中，平行放置两块带微孔的隔板，不装填催化剂时，用水泵进水，在气水比为0.5/1，反应时间10min，反应温度60°C，原水经沉淀预处理后水质为挥发酚1.6mg/l、硫化物4.7mg/1、SS12.9mg/1和Fe2+3.8mg/l,采用无催化剂对废水进行进一步处理，结果列于表9。表9.无催化剂不同曝气气水比的空气氧化对油田废水的处理结果项<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>由以上实验结果可以看出，油田采出废水经沉淀预处理后采用空气多相催化氧化技术处理，出水达到回注水要求。无需投加絮凝剂和浮选剂，运行费用较低，在油田具有广泛的应用前景。而无催化剂空气氧化技术处理油田采油过程中产生的采出废水，处理效果差，不能达到回注水要求。权利要求1.一种用于油田废水回注的催化处理方法，其特征在于废水从底部先进入曝气催化氧化池1，曝气催化氧化池1的底部设有与空压机4相连接的微孔曝气器，曝气器上方放置带微孔的隔板，隔板上装填一层催化剂，通过底部曝气，在气水比为0.3～1/1，反应温度40～65℃条件下，在曝气催化氧化池1中进行曝气催化反应5～15分钟，其出水由水泵5提升到催化反应滤罐2继续进行催化氧化同时过滤，由底部出水进入回注水箱3；在催化反应滤罐2中，平行放置两块带微孔的隔板，每块隔板装填一层催化剂，用水泵进水，催化反应时间3～10分钟；催化反应滤罐2每日定期进行气水反冲洗1～2次；2.根据权利要求1所述的方法，用于油田废水回注的催化剂为Fe、Mn或Cu中一种或几种的氧化物，催化剂用量为催化反应器容量的30~50%。全文摘要本发明涉及油田废水处理与回注领域，具体地说涉及一种催化处理油田含聚合物废水回注领域。用于油田废水回注的催化剂为Fe、Mn或Cu中一种或几种的氧化物，废水从底部先进入曝气催化氧化池1，曝气催化氧化池1的底部设有与空压机4相连接的微孔曝气器，曝气器上方放置带微孔的隔板，隔板上装填一层催化剂，通过底部曝气，在气水比为0.3～1/1，反应温度40～65℃条件下，在曝气催化氧化池1中进行曝气催化反应5～15分钟，其出水由水泵5提升到催化反应滤罐2继续进行催化氧化同时过滤，由底部出水进入回注水箱3；在催化反应滤罐2中，平行放置两块带微孔的隔板，每块隔板装填一层催化剂，用水泵进水，催化反应时间3～10分钟；催化反应滤罐2每日定期进行气水反冲洗1～2次。本发明运行费用低，无需投加絮凝剂和浮选剂，有实际应用价值且空气多相催化过程操作简便，反应条件温和，在常温常压下进行。文档编号C02F1/72GK101402483SQ20081015707公开日2009年4月8日申请日期2008年9月23日优先权日2008年9月23日发明者肖羽堂申请人:中国科学院南京地理与湖泊研究所