油气田含油污水处理方法及设备与流程

本发明涉及一种用于采油领域的设备，尤其涉及一种油气田含油污水处理方法及设备。

背景技术：

油田、气田在采出油气的过程中，含连带着地层的水一起采出。该采出的油气和水形成混合体。该混合体由于地层物化反应和采出过程的压力等物理变化而使该油(原油、气)以乳化形态与地层高矿化度水形成油水交融的乳化态。该乳化态采液经油田基站添加化学破乳剂进行破乳后，在三相分离器进行油水分离，经初级油水分离后，该分离出的含水油经管道泵输到联合站进行深度油水分离。在分离过程中，油田基站和联合站通常采取重力沉降深度分离方式进行深度分离，并在不同情况下根据破乳程度多次添加破乳剂。经过多次沉降后，大量的采出水被分离出来。该部分的水称之为采出水，该采出水经处理至达到回注要求后用于回注油井补充地层水量。而经多次沉降后剩余的高浓度难破乳高含油污水(包括定期清洗油罐设施的污水)则被倾在设在基站或联合站的污水浓缩地中进行进一步沉降和浓缩，以在该地形成了表面乳油，中层高含油污水，底层沥青质沉降及污泥的分层分布。以下将该浓缩地的水统一称之为高含油污水。

目前，传统方法对该高含油污水尚无好的解决办法。因为其含油及沥青质物质比例较高(10％至60％)而且该高含油污水含油高，含浓度化学物质(破乳剂)高，高矿化度，难破乳化油珠，所以不能采取过滤、生物降解等传统方法得到解决。一般皆经专用车辆运输到废弃液集中池存放，则既对环境构成污染危害，也浪费大量运输费用和存储费用，是油田急需解决的难题。

技术实现要素：

本发明提供了油气田含油污水处理方法及设备，其克服了背景技术中油气田含油污水处理方法所存在的不足。

本发明解决其技术问题的所采用的技术方案之一是：

油气田含油污水处理方法，包含：

步骤(1)，降粘步骤，加热污水以降低污水中稠油和沥青质的粘度；

步骤(2)，油水泥分离步骤，降粘后的污水流入分离塔，分离塔内的电气浮装置产生的微气泡带动稠油和沥青质上升以将其带到污水水面，污水水面的稠油和沥青质被微气泡撇入设在分离塔上开口周围的导油槽内以处理回收，含泥的重物沉降至分离塔底层并输排出以待处理，分离出稠油、沥青质及含泥重物后的污水抽排到下一步骤处理；

步骤(3)，电催化氧化步骤，产生电催化氧化反应，以产生.oh羟基自由基，.oh羟基自由基破坏和打断污水中有害物的大分子结构而使其降解成小分子，小分子有害物降解呈氧化物而实现无害化。

本实施例之中：还包括：

步骤(4)，澄清压滤步骤，往经电催化氧化步骤的污水内加入絮凝剂和混凝剂中的至少一种，使污水进一步澄清，澄清沉淀下来的污泥采用压滤处理。

本实施例之中：所述污水自电催化氧化步骤流经澄清压滤步骤的过程中与进入降粘步骤的污水进行热交换。

本发明解决其技术问题的所采用的技术方案之二是：

油气田含油污水处理设备，包含：

降粘装置，包括加热器和被加热器，该加热器加热被加热器以加热流经或流入被加热器的污水，以降低污水中稠油和沥青质的粘度；

油水泥分离装置，包括分离塔、导油槽和电气浮装置，该导油槽固设在分离塔上开口周围，该分离塔设有分离进水口、设在分离塔底部的排泥口和分离出水口，该电气浮装置设在分离塔内以能产生微气泡，该分离进水口接通被加热器，使降粘后的污水通过分离进水口流入分离塔，该电气浮装置产生的微气泡带动污水中的稠油和沥青质上升至污水水面，污水水面的稠油和沥青质被微气泡撇入导油槽内以处理回收，含泥的重物沉降至分离塔底层并输排出以待处理；及

电催化氧化装置，包括处理容器和设在处理容器内的电催化氧化单元，该处理容器接通分离塔的分离出水口，该电催化氧化单元产生电催化氧化反应，以产生.oh羟基自由基，.oh羟基自由基破坏和打断污水中有害物的大分子结构而使其降解成小分子，小分子有害物降解呈氧化物而实现无害化。

本实施例之中：该降粘装置还包括热交换器，该热交换器具有进管道和出管道；该进管道出口接通被加热器，该污水自进管道进入降粘装置；该出管道进口接通电催化氧化装置的出水口。

本实施例之中：该油水泥分离装置还包括污泥泵，该污泥泵接通排泥口，含泥的重物沉降至分离塔底层并通过污泥泵输排出以待处理。

本实施例之中：所述电气浮装置，包括微气泡电性发生装置和助浮空气微泡发生器；

该微气泡电性发生装置包括电源和装于分离塔内且浸没于分离塔内的污水内的第一电极组，该第一电极组包括第一阳极和第一阴极，该第一阳极和第一阴极通过电路分别电接电源两级，该第一阳极和第一阴极得电能析出气体，该气体上浮成微气泡；

该助浮空气微泡发生器包括气泵、气管和装于分离塔内且浸没于分离塔内的污水内的出气嘴，该气管接通气泵和出气嘴，通过气泵启动使出气嘴排出气体，该气体上浮成微气泡。

本实施例之中：所述电催化氧化单元包括设在处理容器内的第二电极组，该第二电极组包括第二阳极和第二阴极，该第二阳极和第二阴极通过电路分别电接电源两级，该第二阳极表面产生羟基自由基.oh、o2，第二阴极表面产生h2、h2o2。

本实施例之中：还包括：

澄清压滤装置，包括污水物化沉淀装置和污泥压滤装置；该污水物化沉淀装置包括澄清容器和加药装置，该澄清容器接通电催化氧化装置的出水口，该加药装置连接澄清容器以能往澄清容器中加入絮凝剂和混凝剂中的至少一种，以使污水进一步澄清；该污泥压滤装置包括压滤机，澄清沉淀下来的污泥采用压滤机压滤处理。

本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：

含油污水先经加热以降低稠油、沥青质的粘度，提高流动性，接着分离油水泥，油回收利用，分离的污水再经电催化氧化降解以实现无害化处理，则既能回收利用油、沥青，又能实现水外排无害化或回注无害化，具有极大的社会积极意义。

分离的污水再经电催化氧化降解后再加入絮凝剂、混凝剂进一步实现污水的澄清和泥水分离，无害化效果好。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是油气田含油污水处理设备的结构示意图。

具体实施方式

请查阅图1，油气田含油污水处理设备，包含降粘装置10、油水泥分离装置20、电催化氧化装置30、澄清压滤装置40和电控系统50。

所述降粘装置10，包括热交换器11、加热器和被加热器12，该热交换器11具有进管道和出管道，该进管道出口接通被加热器12，该加热器加热被加热器12以加热流经或流入被加热器12的污水，该污水自进管道进入降粘装置10。通过热交换器、加热器加热污水以降低污水中的稠油和沥青质的粘度，以提高其流动性。本实施例之中：该被加热器12如为输送管道或罐体或容器或槽体等；该加热器如为电阻丝加热等。

所述油水泥分离装置20，包括分离塔、导油槽、污泥泵和电气浮装置，该导油槽固设在分离塔上开口周围以包围分离塔上开口，该分离塔设有分离进水口、位于分离塔底部的排泥口和位于分离塔中部的分离出水口，该电气浮装置设在分离塔内以能产生微气泡，该污泥泵接通排泥口，该分离进水口接通被加热器，使降粘后的污水通过分离进水口流入分离塔，该电气浮装置产生的微气泡带动污水中的稠油和沥青质上升至污水水面，污水水面的稠油和沥青质被微气泡撇入导油槽内以处理回收，含泥的重物沉降至分离塔底层并由污泥泵输排至污泥浓缩槽以待处理，中层为分离出的污水。本实施例之中：该导油槽如包括一固接在分离塔塔身周围的环壁和一由环壁外周缘向上延伸的外周壁，该分离塔塔身、环壁、外周壁间构成导油槽，且外周壁上端口位于分离塔的塔身上端口之上。导入导油槽稠油及沥青质所带出的水份由电泵将水抽排到下一工段(处理容器内)待处理。该分离进水口可为设在分离塔塔身的中部，也可为包括进液管，进液管至上往下插入塔身内的液体内，进液管下端口位于塔身内的液体的液面之下。根据需要，还可包括通风装置，通风装置设在分离塔顶部以加速气体排出。

所述电催化氧化装置30，包括处理容器和设在处理容器内的电催化氧化单元，该处理容器接通分离塔的分离出水口，该电催化氧化单元产生电催化氧化反应，以产生.oh羟基自由基，.oh羟基自由基破坏和打断污水中有害物的大分子结构而使其降解成小分子，小分子有害物降解呈氧化物而实现无害化，以将污水通过电催化氧化反应降解至要求的指标，以能直接外排或作为回注水使用；该电催化氧化装置的降解出水口接通热交换器的出管道进口。根据需要，还可包括排气通风器，该排气通风器设在处理容器顶部，以实现通风，排出反应过程中产生的气体。根据需要，还可包括排出表层浮油的排油管道，该排油管道接通处理容器，对应污水液面，以排出浮于液面的浮油。

所述澄清压滤装置40，包括污水物化沉淀装置和污泥压滤装置，该污水物化沉淀装置包括澄清容器、加药装置和压滤机，该澄清容器接通热交换器的出管道出口，该加药装置固定连接澄清容器以能往澄清容器中加入絮凝剂和混凝剂中的至少一种，以使污水进一步澄清。该污泥压滤装置包括污泥浓缩地和压滤机，澄清沉淀下来的污泥被送至污泥浓缩地，采用压滤机压滤污泥浓缩地、污泥浓缩槽的污泥成泥饼以便外运。该絮凝剂如氢氧化铁。

该电控系统50包括防爆电控柜、防爆风机、防爆电泵、防爆直流低压电源。该电控系统50操作控制降粘装置10、油水泥分离装置20、电催化氧化装置30、澄清压滤装置40以使它们按工艺要求有序工作。

该热交换器11的结构，包括多个热交换单元和一个保温单元，该保温单元连接多个热交换单元以使多个热交换单元相隔开且独立保温，该热交换单元设分进管道和分出管道并使分进管道中的排放流体和分出管道中的加热流体能热交换；每相邻两热交换单元间设第一连通道和第二连通道，该第一连通道连通相邻两热交换单元的分进管道，该第二连通道连通相邻两热交换单元的分出管道，以将该多个热交换单元串联接通，并构成上述的进管道和出管道。该热交换单元中，分进管道中的排放流体流向和分出管道中的加热流体流向相反。该分进管道中的排放流体流量和分出管道中的加热流体流量相等。该保温单元能为第一连通道和第二连通道保温。该热交换单元还设热交换介质，通过热交换介质使分进管道中的排放流体和分出管道中的加热流体热交换。采用热交换器回收利用排出水的热能，以提升进入降粘装置的污水温度，降低进入澄清容器的污水的温度，节约用于提升该装置的污水的温度的电能或热能。

所述电气浮装置，包括微气泡电性发生装置和助浮空气微泡发生器。

该微气泡电性发生装置包括电源和装于分离塔内且浸没于分离塔内的污水内的第一电极组，该第一电极组包括第一阳极和第一阴极，该第一阳极和第一阴极通过电路分别电接电源两级，第一阳极和第一阴极之间隔为工作液体(污水)，以构成电回路，该第一阳极和第一阴极得电能析出气体，该气体上浮成微气泡；该电极组组数可为多组，如多组则多组的电极组的阳极和阴极间隔交错布置，多组的电极组的阳极串联或并联连接，多组的电极组的阴极串联或并联连接。该电极组的电极材料如为石墨、钛基氧化物涂层电极、钛基修饰电极，不溶性陶瓷电极、金刚石膜电极、石墨烯电极、不溶性合金电极和钛电极。该电极材料的选择根据所需气浮的物质和工作液体的情况而定，例如：需要带负电性的微气泡的情况，则以氧气泡为主，则采用析氧电极；需要带正电性的微气泡的情况，则以氢气泡为主，则采用析氢电极。其一，微气泡(以下称气泡)的泡径的大小，以产生气泡的速率相关；电流密度越大，产生气泡的速率越快，则析出气泡的产率越高，气泡与气泡之间相吸引合并的机率越大，形成有效气浮的气泡的粒径(泡径)也就越大，反之越小；所以能通过电极组的电极面积的计算来控制气泡泡径的大小。其二，气泡量与施加在电极组的总电流强度相关，总电流强度越大，则电生的气泡量越大，反之越小；所以能通过调整施加在电极组的总电流强度来控制气泡量的多少。其三，气泡性质是与电极的阴阳极面积分配和电极的材质相关的；通过调整和选用或组合混用来满足电生气泡的性质，如：需带正电性气泡的(比如选矿微粒污水悬浮物去除)，则选用易析氢电极，且析氢电极面积大于另一极面积；需带负电性的氧气泡时(比如纯金属颗粒矿物时)，则选用易析氧电极，且易析氧电极面积大于另一极面积；对于无电性要求的场合，则选用易析气(氢气氧气)电极，而且面积相等或析氢电极大于析氧电极面积，当然析氧面积大于析氢电极面积也一样可产生微气泡只是气泡量会减少而已，既电生气泡的功效偏低而已(该原理是从气泡的数量上计算，氢气泡的数量和体积是氧气泡的数倍)。

该助浮空气微泡发生器包括气泵、气管和装于分离塔内且浸没于分离塔内的污水内的出气嘴，该气管接通气泵和出气嘴，通过气泵启动使出气嘴排出气体，该气体上浮成微气泡。该出气嘴如包括多个相通且交错布置或并排布置的排气管，排气管两端封闭且开设有多个内外贯穿的出气口，通过出气口排出气体，如喷出。根据需要，可设一组出气嘴，也可设多组出气嘴，如多组则出气嘴可上下布置，或，水平布置。

该进液管的进液口位于微气泡电性发生装置、助浮空气微泡发生器之上，以使进液管进入的液体流经微气泡电性发生装置、助浮空气微泡发生器后从排液口排出，完成一个电气浮工作过程。该微气泡电性发生装置的安装位置可根据工作液体的性质和浮选物颗粒之大小来选定，如分别安装在分离塔底部或中部。该助浮空气微泡发生器的安装位置也可根据工作液体的性质和浮选或气浮去除的悬浮物之颗粒大小来选定，它可以与微气泡电性发生装置混装，也可装在微气泡电性发生装置的上部或下部，其安装位置如按如下选择：需气浮或浮选极微细颗粒时，则微气泡电性发生装置安装在分离塔的底部，助浮空气微泡发生器位于微气泡电性发生装置之上，即电极组和出气嘴上下间隔设置，当发生装置产生的极微细气泡上浮至助浮空气微泡发生器时，被助浮空气微泡发生器排出的助浮气泡挟带迅速上浮至工作液体的表面。需气浮或浮选较粗颗粒，及，工作液体内的悬浮颗粒物时，则助浮空气微泡发生器安装在分离塔之底部，微气泡电性发生装置安装在助浮空气微泡发生器之上，即电极组和出气嘴下上间隔设置，微气泡电性发生装置产生的微气泡裹挟颗粒物后不易沉入底部，能被从底部涌上的助浮空气微泡发生器产生的气泡挟带浮出工作液体表面。根据需要，微气泡电性发生装置的电极组可以是多组，多组可以是部分水平布置，部分上下布置；助浮空气微泡发生器可以包括多个出气嘴，多个出气嘴上下布置或水平布置；也可以是电极组、出气嘴交错布置。根据需要，本实施例的电气浮装置可只有一个，或，多个电气浮装置串联组成大型电气浮机组完成一个电气浮工作过程。

所述电催化氧化单元包括设在处理容器的第二电极组，该第二电极组包括第二阳极和第二阴极，该第二阳极和第二阴极通过电路分别电接电源两级，该第二阳极表面产生羟基自由基.oh、o2，第二阴极表面产生h2、h2o2。所述第二电极组在接通电源后，产生电催化氧化反应，在第二阳极表面产生氧化性强的.oh羟基自由基和大量氧气，在第二阴极表面产生少量的h2o2和大量氢气。氢气的逸出可使处理容器内水体被充分搅拌，水体改善效果佳.氧气则有利于水体含氧量上升。.oh和h2o2具有强氧化性，.oh可以破坏和打断水体中有害物的大分子结构而使其降解成小分子，最终降解呈氧化物而无害(例如h2s分子在.oh的强烈攻击下分子链被破坏，其中硫转化成硫酸盐成分，h与.oh结合转化为水，因而臭气消除)，h2o2在氧化过程中起到作用。其中：有机物在电催化氧化设备中，被设置在设备中的电催化氧化反应器产生的羟基自由基(.oh)强烈氧化而转成二氧化碳，回归至空气中；臭气(主要成分是硫化氢)因被(.oh)夺去一个氢样子而使分子链被打破因此形不成二硫化氢分子，而使臭气消除。

油气田含油污水处理方法，包含：

步骤(1)，降粘步骤，加热污水以降低污水中稠油和沥青质的粘度；最好，污水自电催化氧化步骤流经澄清压滤步骤的过程中与进入降粘步骤的污水进行热交换；

步骤(2)，油水泥分离步骤，降粘后的污水流入分离塔，分离塔内的电气浮装置产生的微气泡带动稠油和沥青质上升以将其带到污水水面，污水水面的稠油和沥青质被微气泡撇入设在分离塔上开口周围的导油槽内以处理回收，含泥的重物沉降至分离塔底层并由污泥泵输排出以待处理，分离出稠油、沥青质及含泥重物的污水抽排到下一步骤处理；

步骤(3)，电催化氧化步骤，产生电催化氧化反应，以产生.oh羟基自由基，.oh羟基自由基破坏和打断污水中有害物的大分子结构而使其降解成小分子，小分子有害物降解呈氧化物而实现无害化；

步骤(4)，澄清压滤步骤，往经电催化氧化步骤的污水内加入絮凝剂和混凝剂中的至少一种，使污水进一步澄清，澄清沉淀下来的污泥采用压滤处理。

以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。