油田注入水紫外线复合杀菌的处理装置和方法
【专利摘要】本发明涉及一种油田注入水紫外线复合杀菌的处理装置，包括臭氧杀菌组件和超声波?紫外线杀菌组件，油田注入水依次经过臭氧杀菌组件和超声波?紫外线杀菌组件，臭氧杀菌组件包括相互连接的臭氧通道与臭氧发生器，臭氧通道包括主通道和从主通道延伸的副通道，在主通道和副通道上均设置有气孔，主通道和副通道之间的空间内填充有臭氧催化剂。本发明还涉及一种油田注入水紫外线复合杀菌的处理方法，其使得油田注入水依次经过臭氧杀菌组件和超声波?紫外线杀菌组件。本发明将臭氧、超声波和紫外线三种杀菌技术整合在一起，具有相得益彰、互相补充、相互加强的功效，提高了杀菌速度和杀菌效率，适用于石油工程的技术领域。
【专利说明】
油田注入水紫外线复合杀菌的处理装置和方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种油田注入水紫外线复合杀菌的处理装置和方法，适用于石油工程 的技术领域。
【背景技术】
[0002] 在注入水采油过程中，注入地下补充地层压力的水和原油一起产出，经过油水分 离后，产生大量的油田废水。如果把如此大量的采出水直接外排，将造成非常严重的环境污 染问题，同时又浪费了宝贵的水资源。如果把含油废水处理后，重新回注地层，以补充地层 的压力，不仅可以避免环境污染，而且节约大量的水资源。对采油废水进行处理并回注是油 田实现可持续开发和提高油田经济效益节约成本的一个重要途径。由于采油废水成份复 杂，如果直接回注地层用于进一步的石油开采，不仅对采油设备和系统造成严重的危害，还 会破坏地下地层。原油废水在未经处理之前，水中悬浮物、含油量与抽取的地下水相比要高 得多，这会直接或间接地引起注入水井和地下油层的堵塞。油田采出水中还含有硫酸盐还 原菌(SRB)、腐生菌(TGB)、和铁细菌(FB)，其危害主要有两个方面，一是细菌繁殖产物沉积 导致注入水质污染和地层堵塞;二是硫酸盐还原菌在设备、管线和地层中繁殖时产生大量 硫化物，导致管线腐蚀和结垢，影响了正常的注入水作业。
[0003] 通常情况下，油田采出水的各项指标如下:矿化度30-150g/L、比重1.008-1.030g/ cm3、含油率200-300mg/L、悬浮物（机杂）：200-400mg/L、硫酸盐还原菌（SRB) :1000-107个/ ml、腐生菌(TGB): 1000-107个/ml、铁细菌(FB): 1000-107个/ml。
[0004]对上述三类细菌的灭杀是油田水处理工作的必要步骤。目前广泛使用的是化学药 品，即杀菌剂进行细菌灭杀。近年来，杀菌剂技术得到了较大的发展，其药品范围不断扩大， 但仍然存在许多问题。
[0005] 1、杀菌效果不稳定
[0006] (1)由于开采层位的不同、细菌原始含量的不同、细菌种类比例的不同，都会影响 杀菌剂的使用效果，从而出现杀菌剂广谱性不好的问题。
[0007] (2)由于SRB、TGB、FB生命周期短暂，因而其突变随时都在发生，且随环境变化突变 更快、更多，因而产生许多变种，对杀菌剂产生抵抗力，从而出现杀菌剂抗药性问题。
[0008] (3)由于油田采出水越来越复杂，水中已存在硫化物等多种成分，对杀菌剂产生抵 消作业，从而出现杀菌剂的适用性问题。
[0009] 2、杀菌剂的安全环保风险
[0010] 油田水处理用杀菌剂即便是非危化学品对人体皮肤也是不友好的，其气味也是不 友好的，存在对人身和环境的潜在危害。
[0011] 3、杀菌剂成本
[0012] 用于杀菌剂的化学品，大都是价格较高的药品，无论采取什么技术，杀菌剂基本上 离不开多元醛、季铵盐，其单价都在1万元/吨以上。对人体和环境友好的杀菌剂，其单价基 本上都在5万元/吨以上。
[0013] 中国专利CN102372386A公开了一种电化学氧化协同紫外线和超声波技术的油田 污水灭菌方法，具体公开了 ：（1)电解，可从污水中产生有效氯，所述电流密度为5~3000A/ m2,有效氯的浓度为:0.1~40mg/L; (2)超声波-紫外线复合处理，利用有效氯协同超声波空 化作用和紫外线照射除菌，所述超声波的频率为:20~500KHz，所述紫外线的波长为：100~ 400nm; (3)利用电解产生的氯气协同超声波的机械清洗效应，对石英套管清洗。主要特点： (1)利用电化学氧化产生有效氯初步灭菌；（2)利用余氯协同超声波空化作用和紫外线照射 彻底灭菌；（3)处理后水体中的余氯持续灭菌；（4)电解产生的氯气协同超声空化作用防止 紫外灯的石英套管表面积垢。该专利中的技术虽然初步解决了现有技术中存在的上述技术 问题，但是由于石油工程中的注入水管道等设备大都采用金属材质，所以采用上述方法后 注入水中残留的氯气溶解将会形成盐酸，进而腐蚀金属材质的设备，从而对石油设备带来 巨大的破坏。另外，由于注入水中残留的氯气对于人体有强烈的腐蚀作用，因此人员操作时 具有很大风险。
[0014] 因此，现有技术中需要一种对石油设备和人体无害、杀菌效果显著的油田注入水 紫外线复合杀菌的处理装置和方法。
【发明内容】
[0015] 本发明提供了一种油田注入水紫外线复合杀菌的处理装置和方法，其将臭氧、超 声波和紫外线三种杀菌技术整合在一起，具有相得益彰、互相补充、相互加强的功效，提高 了杀菌速度和杀菌效率。
[0016] 根据本发明的油田注入水紫外线复合杀菌的处理装置，包括臭氧杀菌组件和超声 波-紫外线杀菌组件，油田注入水依次经过臭氧杀菌组件和超声波-紫外线杀菌组件，臭氧 杀菌组件包括相互连接的臭氧通道与臭氧发生器。
[0017] 优选地，臭氧通道包括主通道和从主通道延伸的副通道，在主通道和副通道上均 设置有气孔，主通道和副通道之间的空间内填充有臭氧催化剂。
[0018] 臭氧催化剂可以包括质量百分比为1:0 · 15-0 · 2 :0 · 11-0 · 13 :0 · 09-0 · 12 :0 · Οδ?. 07 的活性炭 、二氧化钛 、三氧化二铁 、三氧化二铝和氧化 妈 ， 其制备方法如下：
[0019] (1)将活性炭置于〇. 1-0. l5mol/L的氢氧化钠溶液中浸泡10-15分钟，然后用水冲 洗直至PH值为中性，在50-80 °C的热风下干燥；
[0020] (2)配制质量分数为4-6 %的硝酸锰溶液、5-8 %的硝酸钾溶液、7-9 %的硝酸钛溶 液和3-4%的硝酸镍溶液，然后其按照体积比为1:0.6-0.7:0.8-0.9:1.2-1.4混合均匀；
[0021 ] (3)将活性炭放入上述硝酸盐的混合溶液中，浸泡1-2小时；
[0022] (4)将活性炭取出，然后将二氧化钛、三氧化二铁、三氧化二铝和氧化钙的混合粉 末按照上述质量比混合均匀后倒入活性炭中并搅拌，使混合粉末均匀地裹在活性炭的外表 面；
[0023] (5)在70-80°C的热风下风干后，放入高温炉中在氮气的保护下以500-600°C的高 温煅烧2-3小时即得。
[0024] 优选地，在臭氧杀菌组件的上游，还设置有初滤设备和/或初凝设备；
[0025] 初滤设备包括初滤容器以及从下到上依次设置在初滤容器内的带孔滤板、第一无 纺布过滤层、多孔碳过滤层、第二无纺布过滤层和砾石过滤层，初凝设备包括初凝容器和用 于向注入水中添加助凝剂的助凝剂添加设备。
[0026]优选地，助凝剂由质量比为 1:0 · 5-0 · 6:0 · 7-0 · 8:0 · 2-0 · 3:0 · 1-0 · 12:0 · 06-0 · 08: 0.15-0.17的氯化钠、硫酸铁、硅藻土、膨润土、聚丙烯酰胺、盐酸胍、聚合氯化铝混合均匀制 成，其制备方法如下：
[0027] (1)将硅藻土和膨润土按比例混合均匀，研磨至粒径均小于200微米，并加热到150 °c，冷却备用；
[0028] (2)将氯化钠、硫酸铁和聚合氯化铝按比例混合均匀，研磨至粒径均小于200微米， 将其加入去离子水中至完全溶解，形成混合溶液，并搅拌均匀；
[0029] (3)将研磨并冷却后的硅藻土和膨润土加入上述混合溶液中，同时加入聚丙烯酰 胺和盐酸胍，制得料浆；
[0030] (4)将料浆干燥后形成颗粒，然后在惰性气体环境下升温到150°C焙烧2-3小时，自 然冷却后即得。
[0031] 优选地，超声波-紫外线杀菌组件包括柜体和超声波发生器，在柜体的周壁外表面 上均匀分布有多排超声波换能器，超声波换能器通过电缆与超声波发生器相连。优选地，柜 体内部设置有多根紫外线灯管，紫外线灯管置于石英套管内并通过导线与镇流器相连。 [0032] 优选地，砾石过滤层由质量比为1: 2-2.2 :1.5-1.7 :1.2-1.4的粒径为2-3mm、1-2mm、0.5-lmm和小于0.5mm的烁石颗粒混合均勾形成；多孔碳过滤层由质量比为1:1.8-2: 1.7_1.9:0.8_1 的粒径为 0.4_0.6mm、0.3-0.4mm、0.2_0.3mm 和小于0.2mm的多孔碳颗粒混合 均匀制成。
[0033]本发明的另一方面，涉及一种油田注入水紫外线复合杀菌的处理方法，将油田注 入水依次经过如上所述的臭氧杀菌组件和超声波-紫外线杀菌组件，其中超声波的频率为 20-30kHz，紫外线的波长为200~275nm。
【附图说明】
[0034]图1显示了根据本发明的油田注入水紫外线复合杀菌的处理装置的一种实施方式 的示意图。
[0035]图2显示了根据本发明的油田注入水紫外线复合杀菌的处理装置的另一种实施方 式的示意图。
[0036]图3显示了图2的处理装置中的超声波-紫外线杀菌组件的示意图。
[0037]图4显示了图2的处理装置中的超声波-紫外线杀菌组件的仰视图。
【具体实施方式】
[0038]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明 的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中 的特征可以相互任意组合。
[0039]如图1所示，其中显示了根据本发明的油田注入水紫外线复合杀菌的处理装置的 一种实施方式的不意图。
[0040]如图1所示，油田注入水紫外线复合杀菌的处理装置包括臭氧杀菌组件3和超声 波-紫外线杀菌组件4，油田注入水依次经过臭氧杀菌组件3和超声波-紫外线杀菌组件4。本 发明将臭氧、超声波和紫外线三种杀菌技术整合在一起，具有相得益彰、互相补充、相互加 强的功效，提高了杀菌速度和杀菌效率。下面分别介绍其杀菌原理：
[0041]臭氧杀菌:臭氧以氧原子的氧化作用破坏微生物膜的结构，以实现杀菌作用。臭氧 对细菌的灭活反应总是进行得很迅速，与其它杀菌剂不同的是:臭氧能与细菌细胞壁脂类 的双键反应，穿入菌体内部，作用于蛋白质和脂多糖，改变细胞的通透性，从而导致细菌死 亡。
[0042]超声波杀菌:超声波是一种频率高于20000赫兹的声波，它由于方向性好，穿透能 力强，易于获得较集中的声能，在水中传播距离远。工作原理是超声波发生器能产生10~ 40kHz的电功率信号，经换能器将脉冲电信号转换成相应的机械振动，产生定向传播的纵 波，各质点形成稠密与稀疏相间的交变波形，分子间原有的吸引力被破坏而下降。超声波传 播速度随着介质的变化而产生速度差，从而在界面上形成剪切应力，导致垢晶体与管壁间 结合力减弱，因此可以将容器的内表面彻底清洗。对液体施足够功率的超声波时，产生空化 现象，空化的气泡数可达50 X 103/s，局部增压峰值可达数百甚至上千大气压。对微生物的 作用是它能使微生物细胞受到剧烈震荡而使细胞破坏。在水溶液内，由于超声波的作用，能 产生过氧化氢自由基，具有杀菌能力，同时，微生物细胞液受高频声波作用时，其中溶解的 气体变为小气泡，小气泡的冲击可使细胞破裂，因此，超声波对微生物有一定的杀灭效应。 影响杀菌效果的因素主要包括声强、频率、时间和波形等。不足之处在于:消毒不彻底，不能 完全破坏细胞结构。
[0043] 紫外线杀菌:通过紫外线照射来达到杀菌的目的。微生物细胞中的核糖核酸(RNA) 和脱氧核糖核酸(DNA)吸收光谱的范围在240-280nm，对波长255-260nm的紫外线有最大 吸收，而紫外线消毒灯产生的波长刚好在此范围，紫外光被微生物的核酸所吸收，一方面可 使核酸突变阻碍其复制、转录，封锁蛋白质的合成;另一方面，产生的自由基引起光电离，从 而导致细胞死亡，由此达到杀菌的目的。紫外线杀菌的效果是以照射后存活的菌体数量决 定的，杀菌能力则是由253.7nm的紫外线照射剂量所决定的。不足之处在于:紫外线杀菌作 用较强，但对物体的穿透能力弱，对于污水杀菌来说，水中的杂质容易粘附在套管外，遮蔽 紫外线，降低透射率。
[0044] 如图1所示，本发明的臭氧杀菌组件3包括臭氧发生器31和臭氧通道32,臭氧发生 器31可以位于臭氧杀菌容器的外部，例如可以位于臭氧杀菌容器的底端，臭氧通道32与臭 氧发生器31相连。优选地，臭氧通道32包括主通道和从主通道延伸的副通道，主通道和副通 道呈框架布置。在主通道和副通道上均设置有气孔，以便于臭氧的扩散。主通道和副通道之 间的空间内填充有臭氧催化剂33。优选地，臭氧杀菌容器的顶端还可以设有臭氧回收室34， 以收集多余的臭氧。注入水从臭氧杀菌容器的上端流进，经过臭氧杀菌组件杀菌的注入水 夹杂着臭氧进入超声波-紫外线杀菌组件4中。
[0045] 具体地，臭氧发生器由臭氧发生室、电源、冷却装置、控制装置与仪表等组成，并设 置有流量、压力、温度等检测仪表和阀门等，实现臭氧化气流量的调节。臭氧发生单元的介 电体应采用绝缘强度高、耐臭氧氧化的玻璃、搪瓷、陶瓷等材料。裸露于放电环境中的臭氧 发生单元金属电极应采用奥氏体不锈钢、钛等耐臭氧氧化材料。臭氧发生室、管道、控制阀 门、测量仪表等接触臭氧的零部件应采用耐氧化材料。臭氧发生器连接用的密封圈、垫片等 接触臭氧部件可使用聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、全氟橡胶等耐臭氧氧化材 料。优选地，臭氧发生室内设有臭氧发生管，臭氧发生管通过高压放电，将其中通入的氧气 电离，从而产生臭氧。
[0046] 本发明采用的臭氧催化剂是基于臭氧的高级氧化技术，它将臭氧的强氧化性和催 化剂的吸附、催化特性结合起来，能较为有效地解决有机物降解不完全等问题。对于催化臭 氧的氧化技术，催化剂的选择是该技术是否具有高效氧化效能的关键。
[0047] 本发明提供了一种臭氧催化剂，其包括质量百分比为1:0.15-0.2:0.11-0.13: 0.09-0.12:0.05-0.07的活性炭、二氧化钛、三氧化二铁、三氧化二铝和氧化钙，其制备方法 如下：
[0048] 1.将活性炭置于0.1-0.15mol/L的氢氧化钠溶液中浸泡10-15分钟，然后用水冲洗 直至PH值为中性，在50-80 °C的热风下干燥；
[0049] 2.配制质量分数为4-6 %的硝酸锰溶液、5-8 %的硝酸钾溶液、7-9 %的硝酸钛溶液 和3-4%的硝酸镍溶液，然后其按照体积比为1:0.6-0.7:0.8-0.9:1.2-1.4混合均匀；
[0050] 3.将活性炭放入上述硝酸盐的混合溶液中，浸泡1-2小时；
[0051 ] 4.将活性炭取出，然后将二氧化钛、三氧化二铁、三氧化二铝和氧化|丐的混合粉末 按照上述质量比混合均匀后倒入活性炭中并搅拌，使混合粉末均匀地裹在活性炭的外表 面；
[0052] 5.在70-80 °C的热风下风干后，放入高温炉中在氮气的保护下以500-600 °C的高温 煅烧2-3小时即得。
[0053] 臭氧催化剂的制备方法实施例1
[0054] 1.将活性炭置于0. lmol/L的氢氧化钠溶液中浸泡15分钟，然后用水冲洗直至PH值 为中性，在80 °C的热风下干燥；
[0055] 2.配制质量分数为6 %的硝酸锰溶液、5.6 %的硝酸钾溶液、7.5 %的硝酸钛溶液和 3 %的硝酸镍溶液，然后其按照体积比为1:0.6:0.8:1.3混合均匀；
[0056] 3.将活性炭放入上述硝酸盐的混合溶液中，浸泡2小时；
[0057] 4.将活性炭取出，然后将二氧化钛、三氧化二铁、三氧化二铝和氧化|丐的混合粉末 按照质量比0.2:0.12:0.1:0.05混合均匀后倒入质量份数为1的活性炭中并搅拌，使混合粉 末均匀地裹在活性炭的外表面；
[0058] 5.在80 °C的热风下风干后，放入高温炉中在氮气的保护下以600 °C的高温煅烧3小 时即得。
[0059] 臭氧催化剂的制备方法实施例2
[0060] 1.将活性炭置于0.15mol/L的氢氧化钠溶液中浸泡15分钟，然后用水冲洗直至PH 值为中性，在70 °C的热风下干燥；
[0061 ] 2.配制质量分数为5 %的硝酸锰溶液、5 %的硝酸钾溶液、8 %的硝酸钛溶液和4% 的硝酸镍溶液，然后其按照体积比为1: 〇. 65:0.85:1.25混合均匀；
[0062] 3.将活性炭放入上述硝酸盐的混合溶液中，浸泡2小时；
[0063] 4.将活性炭取出，然后将二氧化钛、三氧化二铁、三氧化二铝和氧化|丐的混合粉末 按照质量比0.18:0.11:0.1:0.06混合均匀后倒入质量份数为1的活性炭中并搅拌，使混合 粉末均匀地裹在活性炭的外表面；
[0064] 5.在80 °C的热风下风干后，放入高温炉中在氮气的保护下以580 °C的高温煅烧3小 时即得。
[0065] 优选地，在臭氧杀菌组件3的上游，还可以设置初滤设备1和初凝设备2。如图1所 示，初滤设备1包括初滤容器以及从下到上依次设置在初滤容器内的带孔滤板11、第一无纺 布过滤层、多孔碳过滤层12、第二无纺布过滤层和砾石过滤层13,注入水从初滤容器的顶部 注入、从底部流出。
[0066] 更优选地，还可以在初滤设备1的上游设置离心分离器，用于将注入水中的油质去 除；还可以在超声波-紫外线杀菌组件4的下游设置薄膜过滤器，薄膜过滤器中薄膜的孔径 为0.7-1.5微米（图中均未示出）。即，油田注入水依次经过离心分离器、初滤设备、初凝设 备、臭氧杀菌组件、超声波-紫外线杀菌组件和薄膜过滤器。
[0067] 初滤设备主要用于对注入水中混有的较大颗粒介质进行初步过滤，例如混有的泥 沙、碎石、浮游生物等。其中的无纺布过滤层用于防止过滤层中的颗粒混入注入水中。
[0068] 砾石过滤层 13 由质量比为 1:2-2.2:1.5-1.7:1.2-1.4 的粒径为 2-3mm、1-2_、0.5-lmm和小于0.5mm的烁石颗粒混合均勾形成。多孔碳过滤层12由质量比为1:1.8-2:1.7-1.9: 0 · 8-1的粒径为0 · 4-0 · 6mm、0 · 3-0 · 4mm、0 · 2-0 · 3mm和小于0 · 2mm的多孔碳颗粒混合均勾制 成。对于数值范围a_b，通常理解为包含a，而不包含b。
[0069] 优选地，烁石过滤层13中粒径为2_3mm、l_2mm、0.5-lmm和小于0.5mm的烁石颗粒的 质量百分比为1 :2:1.6:1.4，多孔碳过滤层12中粒径为0.4-0.6臟、0.3-0.4臟、0.2-0.3臟和 小于0.2mm的多孔碳颗粒的质量百分比为1:2:1.8:0.8。
[0070] 初凝设备2包括初凝容器和助凝剂添加设备21，助凝剂添加设备21用于向注入水 中添加助凝剂。优选地，助凝剂由质量比为1 :0.5-0.6:0.7-0.8:0.2-0.3:0.1-0.12:0.06-0.08:0.15-0.17的氯化钠、硫酸铁、硅藻土、膨润土、聚丙烯酰胺、盐酸胍、聚合氯化铝混合 均匀制成，能够对注入水进行初步的絮凝并杀菌。优选地，所述助凝剂可以由质量比为1: 0.5:0.7:0.26:0.12:0.06:0.15的氯化钠、硫酸铁、硅藻土、膨润土、聚丙烯酰胺、盐酸胍、聚 合氯化铝混合均匀制成。优选地，助凝剂中各组分的粒径均小于200微米，根据本发明的上 述助凝剂，其制备方法如下：
[0071] 1.将硅藻土和膨润土按比例混合均匀，研磨至粒径均小于200微米，并加热到150 °c，冷却备用；
[0072] 2.将氯化钠、硫酸铁和聚合氯化铝按比例混合均匀，研磨至粒径均小于200微米， 将其加入去离子水中至完全溶解，形成混合溶液，并搅拌均匀；
[0073] 3.将研磨并冷却后的硅藻土和膨润土加入上述混合溶液中，同时加入聚丙烯酰胺 和盐酸胍，制得料浆；
[0074] 4.将料浆干燥后形成颗粒，然后在惰性气体环境下升温到150°C焙烧2-3小时，自 然冷却后即得。
[0075]如图2所示，其中显示了根据本发明的油田注入水紫外线复合杀菌的处理装置的 另一种实施方式的示意图。如图所示，油田注入水从进口51直接进入处理装置，在进口端设 有臭氧发生器31，其产生的臭氧直接与油田注入水混合并杀菌。注入水进入超声波-紫外线 杀菌组件4的柜体中，超声波-紫外线杀菌组件4包括超声波发生器(图中未示出），在柜体的 周壁外表面上均匀分布有多排超声波换能器42,超声波换能器42通过电缆与超声波发生器 相连。图2中以虚线示出了设置于柜体下部外表面的一排超声波换能器42。需要说明的是， 超声波换能器42还可以根据需要设置在柜体的其他外表面上，并且每个外表面上可以设置 有一排或多排。柜体内部设置有多根紫外线灯管41，紫外线灯管41置于石英套管内并通过 导线与镇流器相连。注入水经过超声波-紫外线杀菌组件4的柜体后，由出口 52排出。如图2 所示，在连通进口 51和出口 52的通道上还可以设置有冲洗栗5,用于对整个组件进行冲洗。 图3和4显示了该实施方式中的超声波-紫外线杀菌组件的示意图。
[0076]此装置在油田污水的处理过程中，首先在污水中注入了臭氧，含有臭氧的污水流 入柜体内，在超声波的作用下使臭氧气泡粉碎成微气泡，提高了溶解速度，增加了臭氧的浓 度，迅速杀灭细菌。在臭氧杀菌的同时，容器内的紫外线照射也起到杀菌的作用，由于超声 波的空化效用，使紫外线灯的石英套管起到了动态清洗、分割破碎悬浮物颗粒、产生大量空 化气泡，提高了紫外线的透光率和杀菌率。此装置超声波的空化效应对容器内的紫外线和 臭氧都起到了增强杀菌的效果，在经过臭氧氧化后污水的色度和浊度都有相应的改善，更 加提高了其中紫外线的杀菌效果，三者配合使杀菌效果更加显著。
[0077]具体地，其协同杀菌效果表现在以下几个方面：
[0078] 1、提高了紫外线的接触面
[0079]超声波产生的"空化"作用可杀灭细菌，但杀菌率只能达到70%;紫外线杀菌速度 快，杀菌率可达100%，但其照射不到的地方则无杀菌效果。超声波产生的气泡、水体扰动均 提高了水体与紫外线的接触面和时间，大大提高了杀菌效果。
[0080] 2、延长紫外线的杀菌周期
[0081] 超声波产生的气泡和"空化"作用，可使紫外线灯管外壁不易产生污垢，从而保证 紫外线的照射强度不受影响，延长了紫外线杀菌效果，提高了有效期和可靠性。
[0082] 3、提尚臭氧的溶解性
[0083]臭氧是难溶于水的，通过超声波产生的气泡和"空化"作用，大幅度的提高了臭氧 与水体的接触面和溶解性，保证了极低浓度的臭氧即可产生有效的杀菌效果。
[0084] 4、适用范围广
[0085]本发明的杀菌技术不但对清水有效，对油田采出水也是有效的。用于清水杀菌时， 启动超声波和紫外线两项功能就可以达到满意的杀菌效果，臭氧发生器可以关闭。当用于 油田注入水杀菌时，由于水体颜色较深，还存在油污的影响，对紫外线杀菌效果影响较大， 此时开启臭氧发生器，利用臭氧保证杀菌效果。臭氧还能分解水体中的有色物质，提高水的 透明度，增紫外线的杀菌效果。
[0086]本发明还涉及一种油田注入水紫外线复合杀菌的处理方法，其使得油田注入水依 次经过上述的臭氧杀菌组件和超声波-紫外线杀菌组件。
[0087]为了验证本发明的臭氧、紫外线和超声波的组合杀菌技术，设计了如下测试方案：
[0089] 检测方法采用SY/T 0532-2012《油田注入水细菌分析方法绝迹稀释法》
[0090]标准。
[0091] 1、试验参数如下：
[0092] 超声波参数:频率20-30kHz;功率1500W。
[0093] 紫外线参数:波长UVC(200~275nm);单根有效输出功率150W;
[0094] 臭氧发生量:0-100g/h
[0095] 2、试验结果
[0096] (1)注入清水杀菌效果
[0098] (2)注入回注污水杀菌效果
[0100] 3、结果分析
[0101] (1)在清水杀菌试验中，单纯用超声波进行杀菌效果有限，但超声波协同紫外线杀 菌率可达到100 % ;
[0102] (2)对于水质较差的回注污水，采用超声波+紫外线+臭氧的联合杀菌方式杀菌率 可达到100 %。
[0103] 4、设备参数及评价方法
[0105] 采用SY/T 0532-2012《油田注入水细菌分析方法绝迹稀释法》标准，在本发明的杀 菌装置的进口和出口分别取样，检测SRB、TGB、FB三种细菌含量，计算杀菌率，达到Q/SY 49-2010《油田用杀菌剂技术要求》标准的规定（对TGB、FB杀菌率达到97%，对SRB杀菌率达到 99%，即为合格）。
[0106] 虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采 用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本 发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化， 但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
【主权项】
1. 一种油田注入水紫外线复合杀菌的处理装置，其特征在于，包括臭氧杀菌组件(3)和 超声波-紫外线杀菌组件(4)，油田注入水依次经过所述臭氧杀菌组件和所述超声波-紫外 线杀菌组件，所述臭氧杀菌组件包括相互连接的臭氧通道(32)与臭氧发生器(31)。2. 根据权利要求1所述的处理装置，其特征在于，所述臭氧通道包括主通道和从主通道 延伸的副通道，在主通道和副通道上均设置有气孔，主通道和副通道之间的空间内填充有 臭氧催化剂(33)。3. 根据权利要求2所述的处理装置，其特征在于，所述臭氧催化剂包括质量百分比为1: 0.15-0.2:0.11-0.13:0.09-0.12:0.05-0.07的活性炭、二氧化钛、三氧化二铁、三氧化二铝 和氧化钙，其制备方法如下： (1) 将活性炭置于0.1-0.15mol/L的氢氧化钠溶液中浸泡10-15分钟，然后用水冲洗直 至PH值为中性，在50-80 °C的热风下干燥； (2) 配制质量分数为4-6 %的硝酸锰溶液、5-8 %的硝酸钾溶液、7-9 %的硝酸钛溶液和 3-4%的硝酸镍溶液，然后其按照体积比为1:0.6-0.7:0.8-0.9:1.2-1.4混合均匀； (3) 将活性炭放入上述硝酸盐的混合溶液中，浸泡1-2小时； (4) 将活性炭取出，然后将二氧化钛、三氧化二铁、三氧化二铝和氧化钙的混合粉末按 照上述质量比混合均匀后倒入活性炭中并搅拌，使混合粉末均匀地裹在活性炭的外表面； (5) 在70-80°C的热风下风干后，放入高温炉中在氮气的保护下以500-600°C的高温煅 烧2-3小时即得。4. 根据权利要求1-3中任一项所述的处理装置，其特征在于，在所述臭氧杀菌组件的上 游，还设置有初滤设备(1)和/或初凝设备(2); 所述初滤设备包括初滤容器以及从下到上依次设置在初滤容器内的带孔滤板（11)、第 一无纺布过滤层、多孔碳过滤层(12 )、第二无纺布过滤层和砾石过滤层(13)， 所述初凝设备包括初凝容器和用于向注入水中添加助凝剂的助凝剂添加设备(21)。5. 根据权利要求4所述的处理装置，其特征在于，所述助凝剂由质量比为1:0.5-0.6: 0.7-0.8:0.2-0.3:0.1-0.12:0.06-0.08:0.15-0.17 的氯化钠、硫酸铁、硅藻土、膨润土、聚 丙烯酰胺、盐酸胍、聚合氯化铝混合均匀制成，其制备方法如下： (1) 将硅藻土和膨润土按比例混合均匀，研磨至粒径均小于200微米，并加热到150°C， 冷却备用； (2) 将氯化钠、硫酸铁和聚合氯化铝按比例混合均匀，研磨至粒径均小于200微米，将其 加入去离子水中至完全溶解，形成混合溶液，并搅拌均匀； (3) 将研磨并冷却后的硅藻土和膨润土加入上述混合溶液中，同时加入聚丙烯酰胺和 盐酸胍，制得料浆； (4) 将料浆干燥后形成颗粒，然后在惰性气体环境下升温到150°C焙烧2-3小时，自然冷 却后即得。6. 根据权利要求1-5中任一项所述的处理装置，其特征在于，所述超声波-紫外线杀菌 组件包括柜体和超声波发生器，在柜体的周壁外表面上均匀分布有多排超声波换能器 (42)，超声波换能器(42)通过电缆与超声波发生器相连。7. 根据权利要求6所述的处理装置，其特征在于，所述柜体内部设置有多根紫外线灯管 (41)，所述紫外线灯管置于石英套管内并通过导线与镇流器相连。8. 根据权利要求4所述的处理装置，其特征在于，所述砾石过滤层（13)由质量比为1:2_ 2.2:1.5-1.7:1.2-1.4的粒径为2-3mm、l-2mm、0.5-lmm和小于0.5mm的烁石颗粒混合均勾形 成;所述多孔碳过滤层（12)由质量比为1:1.8-2:1.7-1.9:0.8-1的粒径为0.4-0.6臟、0.3- 0.4mm、0.2_0.3mm和小于0.2mm的多孔碳颗粒混合均勾制成。9. 一种油田注入水紫外线复合杀菌的处理方法，其特征在于，将油田注入水依次经过 如权利要求7中所述的臭氧杀菌组件(3)和超声波-紫外线杀菌组件(4)，其中超声波的频率 为20-30kHz，紫外线的波长为200~275nm。
【文档编号】C02F103/10GK106045149SQ201610517356
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年7月4日
【发明人】张瀚澜
【申请人】庆阳弘安工程技术有限责任公司