一种油田作业废液的电絮凝处理方法
【技术领域】
[0001]本发明属于油田污水处理技术领域，具体涉及一种油田作业废水的电絮凝水处理 方法。
【背景技术】
[0002] 油井作业废水主要来源为酸化废液、压裂废液、固井废液，石油钻井废液、洗井废 液。
[0003]其中钻井废液的特点是:污染物组成成份复杂，固相颗粒粒度细小、级配差，外观 呈粘稠流体或半流体状，色度大，含水率高不易脱水(含水率约在30 % -90 % )，固含量较 高，粘度大，含油（部分石油钻井废水含油量达10%以上）等。
[0004]其中酸化废液主要指在酸化施工后从油气井中返排出的残余酸液及施工时未用 完的酸液，成分主要包括酸液及残酸液，含有稠化剂、盐酸、氢氟酸、有机添加剂（降 滤失剂、粘土防膨剂、助排剂、酸液缓蚀剂等）、可溶性微量元素等。
[0005] 其中压裂废液特点：有机物含量非常高，pH较低(一般低于3)，腐蚀性强，氯离子 含量非常高，悬浮物多，色度大，有臭味，高价金属离子含量高，处理难度较大等特点。
[0006]由于酸化废液酸性较强，氯离子含量高，且含有大量的高价金属离子，因此未处理 或处理不达标的酸化废液进入环境，将严重危害农作物，严重改变土质的酸碱性，同时由 于存在大量的氯离子，对水体、作物、鱼类等危害非常大。
[0007]电絮凝工艺是一种常见的废水处理方法，其反应原理是以金属为阳极，在直流 电的作用下，阳极被溶蚀，产生金属离子，再经一系列水解、聚合及氧化过程，发展成为各种 羟基络合物、多核羟基络合物以至氢氧化物，使废水中的胶态杂质、悬浮杂质凝聚沉淀而 分离；同时带电的污染物颗粒在电场中泳动，其部分电荷被电极中和而促使其脱稳聚沉。 但单纯的电絮凝工艺也存在传统电解法工艺的缺点，由于其采用开放式的反应空间，水中 含氧量不足，导致电解中的氧化还原反应不彻底，出水水质难以达到理想的品质。
[0008]低压脉冲电絮凝技术对油井作业废水中各成分的去除包含了几个步骤： (1)聚丙烯酰胺类有机物、乳化油、胶体等高ζ电位的、稳定的胶体粒子在电化学作用 下，发生电中和、电压缩作用，由于在电絮凝作用下其ζ电位降低，双电层被压缩而破乳，油、 固相悬浮物相互之间的吸附、乳化作用降低，成为脱稳悬浮物。
[0009] (2)Fe2+、硫化物在阴极上还原成单质Fe、单质硫，从水中分离出来。
[0010] (3)脱稳后的油、悬浮物、硫化物在混凝剂、絮凝剂作用下聚结成絮体，从而通过沉 降、过滤作用得以从水中去除。
[0011]具体在电极表面发生以下化学作用过程： 有机物在电极上吸附C+有机污染物(R)-C(R)吸附态。
[0012]水与氯化物在阳极氧化生成羟基自由基、氯气： H2〇4 ·OH+H+ +e- 2C1- -CI2+ 2e- 水与其他可还原物在阴极的减少：2H20 + 2e__-H2 + 20『 氯分子的电化学歧化反应生成氧化性次氯酸Cl2 +H20 -H0C1 +H+ +C厂（ρΗ<7·5) H0C1 -Η+ + 0C厂（pH>7.5) 有机物氧化反应成为二氧化碳： R+ ·OH+ (CI2/H2O) ^C02 +H2O脱硫原理： 阴极:RSH+ 2H++ 2e_-RH+H2S阳极:H2S->2H++S+ 2e 亚铁离子去除原理： 阴极：Fe2++ 2e_-Fe 亚铁离子氧化反应：Fe2++ · 0H+H+ -Fe+H2O悬浮物去除原理： 错阳极A1 - 3e-Al3+在喊性条件下Α13++30『-Α1(0Η)3在酸性条件下Α13++3Η2〇4A1(0H)3+3H+ 铁阳极Fe- 2e-Fe2+ 在碱性条件下Fe2++20『4Fe(0H)2 在酸性条件下（油井作业污水pH值=4-6,主要为这种酸性条件下的反应）：4Fe2++02+2H2O-4Fe3++40『 另外，水的电解还有氧气放出2H20-4e-02+4H+; 在阴极发生如下反应2H2〇+2e-H2+20『。
[0013]上述电极反应产生的金属离子在经一系列水解、聚合及亚铁的氧化过程，发展成 为各种羟基络合物、多核羟基络合物以至氢氧化物，使废水中的胶态杂质、悬浮杂质凝聚沉 淀而分离。电絮凝法去除水中污染物过程见图1。 目前修井废液处理大多采用物理化学方法处理，在废水中投加化学药剂，废水中杂质 形成絮体，通过沉淀形式去除。这种方法存在不足主要有以下几点：（1)投加化学药剂量大。 (2)化学药剂运行费用高。（3)增加药剂投加装置。（4)人工操作复杂、繁琐。（5)设备维护复 杂。
【发明内容】
[0014] 本发明所要解决的技术问题是提供一种操作简便，经济高效的油田作业废水的处 理方法。
[0015] 本发明的油井作业废液的电絮凝处理方法，包括如下步骤： (1) 对pH值为2~6,电导率为300~2000ys/cm油田作业废水在除油装置中进行 隔油、沉降处理； (2) 静沉后上层为浮油，下次为污泥，中层为清液，取废水的中层清液经过提升栗进入 电絮凝处理装置中反应，进行低压脉冲电絮凝处理，直流电源控制输出电流密度为1~ 50mA/cm2，极板间距为0.5~4cm，电解时间为1~15min; (3) 加入NaOH调整pH6-7后再加7mg/LPAM，再进入加气旋流油水分离器，分离器出口有 三个，分别出水、浮渣和污油； (4) 加气旋流油水分离器出水进入活性沙过滤器进行过滤处理，最后出水达到油田注 水标准。
[0016] 上述油田作业废水的脉冲电絮凝处理方法，步骤(2)中通过每小时一次更换正负 极，减缓极板钝化，降低电能浪费。
[0017] 上述油田作业废水的脉冲电絮凝处理工艺和装置，电极板均选用铁或铝做极板。 本发明的是电絮凝工艺，产生大量的氢氧化铁(铝）絮体，通过电絮凝过程中产生的吸附絮 体能较高效的通过专属吸附、网捕卷扫、吸附架桥作用来吸附污染物；另一方面其阴极 能产生强氧化性的羟基自由基，羟基自由基有着极高的氧化性，能氧化大部分复杂有机 分子，降解聚合物。以达到破坏基团、脱色的作用。
【附图说明】
[0018]图1电絮凝法去除水中污染物过程。
[0019]图2为本发明电絮凝水处理方法流程图。
【具体实施方式】
[0020] 实施例1 1、 某油田作业废液水质全分析。
[0021]表1水质全分析数据表单位:mg/1
2、 上述污水经过处理，最终要达到以下标准； 表2水质达标数据表单位:mg/l
3、 常规处理方法： 现阶段主要采用工艺流程为:油田作业废水-重力除油-混凝沉降-过滤-回注。 [0022]主要步骤：第一步、一种油田作业废水在除油装置中分离浮油等到混合液。第二 步、除油装置中的混合液经过提升栗进入反应罐加药反应。混合液在混凝剂A/B/C/D/E四种 作用下混凝、沉降分离。（加药量:A为氧化剂:650mg/l、B为pH调整剂PAM: 400mg/l、C为混凝 剂：1500mg/l、D为助沉剂:400mg/l、E为助凝剂：10mg/l)。
[0023]常规化学加药处理，最终处理达标水质指标为:〇il< 10mg/l，ss < 10mg/l，投加化 学药剂量为2310mg/l，处理成本为13元/方。
[0024] 4、本发明处理方法： 主要步骤： 第一步、油田作业废水在除油装置中分离浮油等到混合液。
[0025]第二步、除油装置中的混合液经过提升栗进入低压脉冲电絮凝处理装置中反应。 混合液在电极板的作用下发生氧化反应，降解油田作业废水中大量的聚合物、氧化难脱稳 物质； 第三步、经过极板预氧化的混合液在极板金属离子作用下脱稳。
[0026] 第四步、加入混凝剂B/E两种作用下混凝、沉降分离。（加药量：B为pH调整剂： 200mg/l、E为助凝剂PAM: 7mg/l)。
[0027]第五步、电絮凝装置出水进入活性沙过滤器过滤。
[0028]主要参数： 极板间距离为0.5~4cm，倒极周期为1次/小时，极板采用铁或铝做极板，电解时间为 1~15min，电流可以通过来水水质调节（10-100A)。
[0029]通过本发明方法中的工艺流程、设备处理过后，最终处理达标水质指标为:〇il< 10mg/l，ss< 10mg/l，投加化学药剂量为210mg/l，处理成本为3 · 5元/方。
【主权项】
1. 一种油田作业废液的电絮凝处理方法，包括如下步骤： (1) 对pH值为2~6,电导率为300~2000ys/cm油田作业废水在除油装置中进行 隔油、沉降处理； (2) 静沉后上层为浮油，下次为污泥，中层为清液，取废水的中层清液经过提升栗进入 电絮凝处理装置中反应，进行低压脉冲电絮凝处理，直流电源控制输出电流密度为1~ 50mA/cm2，极板间距为0.5~4cm，电解时间为1~15min; (3) 加入NaOH调整pH6-7后再加7mg/LPAM，再进入加气旋流油水分离器，分离器出口有 三个，分别出水、浮渣和污油； (4) 加气旋流油水分离器出水进入活性沙过滤器进行过滤处理，最后出水达到油田注 水标准。2. 根据权利要求1所述的电絮凝处理方法，其特征在于，步骤(2)中周期性更换正负极。3. 根据权利要求1所述的电絮凝处理方法，其特征在于，电絮凝处理装置，电极板均选 用铁或铝做极板。
【专利摘要】本发明属于油田污水处理技术领域，具体涉及一种油田作业废水的电絮凝水处理方法。1）对油田作业废水在除油装置中进行隔油、沉降处理；（2）静沉后取废水的中层清液经过提升泵进入电絮凝处理装置中反应，进行低压脉冲电絮凝处理，直流电源控制输出电流密度为1～50mA/cm2，极板间距为0.5～4cm，电解时间为1～15min；（3）加入NaOH调整pH6-7,再进入加气旋流油水分离器，分离器出口有三个，分别出水、浮渣和污油；（4）出水进入活性沙过滤器进行过滤处理，最后出水达标。本发明方法操作简便，经济高效。
【IPC分类】C02F103/10, C02F9/06
【公开号】CN105461121
【申请号】CN201510826820
【发明人】马超, 王澄滨, 王益军, 黄连华, 贾宝贵, 马兰
【申请人】克拉玛依市三达新技术股份有限公司
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2015年11月25日