一种利用烟道气处理高浓度SiO2油田废水的系统及方法与流程

一种利用烟道气处理高浓度sio2油田废水的系统及方法
技术领域
1.本发明涉及一种处理高浓度sio2油田废水的系统及方法，具体涉及一种利用烟道气处理高浓度sio2油田废水的系统及方法，属于油田废水除硅技术领域。


背景技术：

2.油田废水回用锅炉是我国油田生产基地普遍采用的废水资源化利用的方法。由于油田废水含硅量很高，在回用过程中将不可避免地导致锅炉炉管结垢，影响安全生产，缩短锅炉使用寿命。因此，降低油田废水中硅的含量一直是国内外研究的重点之一。
3.目前，稠油污水通常采用多种物化处理方法，以去除其中的油类、悬浮物、二氧化硅和溶解氧等。《稠油注汽系统设计规范》中对热采锅炉给水水质标准的规定要求进水二氧化硅含量＜50mg/l。油田最常用的污水除硅方法是化学混凝法，常用的除硅混凝药剂包括钙剂、镁剂、铝剂等。但对于二氧化硅含量≥500mg/l的高浓度油田废水，如稠油热采蒸汽驱锅炉排水中二氧化硅含量可高达1000mg/l左右，若采用传统化学混凝除硅方法，需要的药剂投加量非常大，水中硬度增加多，导致运行费用会非常高，药剂的投加也会产生大量污泥，必然会带来新的环境问题。
4.因此，对于二氧化硅含量比较高的油田废水，设计一种处理效率高、运行成本低、经济环保的油田废水除硅系统和方法具有很重要的意义。


技术实现要素：

5.鉴于上述事实，本发明的目的是针对传统化学混凝法处理油田含硅废水药剂投加量大、运行费用高、环境污染大的问题，进而设计了一种利用烟道气处理高浓度sio2油田废水的系统及方法，采用烟道气可去除油田废水90％以上的二氧化硅，再通过投加少量除硅药剂深度处理，实现高含硅油田废水回用锅炉的目的，具有除硅率高，可将高含硅废水二氧化硅含量降至50mg/l以下，处理成本低，投加药剂量少，烟道气再利用的优点。
6.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.方案一：一种利用烟道气处理高浓度sio2油田废水的系统，包括进水泵、气液反应塔、鼓风机、沉淀池、中间水池、中间水泵、除碳器、除碳风机、高密度澄清池和清水池；
8.所述气液反应塔通过管道与沉淀池和中间水池顺次连接；
9.所述气液反应塔的上部设置有油田废水布水器，所述油田废水布水器通过废水管与置于气液反应塔外部的进水泵连接，气液反应塔内部设置除硅填料，气液反应塔的底部侧壁上连接有烟道，所述烟道上安装有鼓风机；
10.所述中间水池的出水口通过管道依次与中间水泵、置于除碳器上部的喷淋器连接，除碳器内部设置除碳填料，除碳器的底部侧壁上连接有进风管，所述进风管上安装有除碳风机；
11.所述除碳器的出水口通过管道依次与高密度澄清池和清水池连接，高密度澄清池的顶部连接有ph调节剂管路、菱苦土管路、混凝剂管路和助凝剂管路；
12.所述沉淀池和高密度澄清池的底部均与污泥管连接。
13.进一步地：所述废水管的油田废水进水温度为70-90℃，烟道内烟道气温度为120℃。
14.进一步地：所述气液反应塔为多层湍流吸收塔。如此设置，具有处理能力大、吸收效率高、不被硅渣堵塞的优点。
15.进一步地：所述除硅填料为球形填料。如此设置，具有耐磨、耐温、耐腐蚀的性能，对油田采出水温度高的特点有很好的适用性。
16.方案二：一种利用烟道气处理高浓度sio2油田废水的方法，其依托方案一所述的一种利用烟道气处理高浓度sio2油田废水的系统实现，具体方法是：
17.油田废水经进水泵通过油田废水布水器进入从气液反应塔内，并沿除硅填料表面下降，烟道内的烟道气则通过鼓风机由气液反应塔的下部通过除硅填料的孔隙逆流而上，与油田废水密切接触，使烟道气中的co2生成的碳酸与油田废水中的硅酸根离子充分反应，生成硅酸沉淀，然后将反应后的废水与硅酸沉淀物一起送至沉淀池进行沉降分离；
18.沉淀池上清液进入中间水池，经中间水泵提升至除碳器顶部，并通过除碳器内部的喷淋器和除碳填料从上而下流动，除碳风机从除碳器底部强制鼓入空气，使空气与油田废水充分接触，水、气在接触过程中，水中的co2不断逸出，从而去除水中co2，提高废水ph；
19.经除碳器脱除co2后的油田废水进入高密度沉淀池进行深度除硅，按如下步骤进行：
20.第一步，向高密度沉淀池内投加ph调节剂使油田废水ph值至10-11；
21.第二步，向调节ph值后的油田废水中加入菱苦土；
22.第三步，投加混凝剂和助凝剂，菱苦土在ph10-11条件下，与硅酸根离子生成mgsio3沉淀，加入混凝剂去除悬浮硅酸镁、胶体硅和多聚硅酸，并通过助凝剂的网捕和卷扫作用，使水中硅酸盐沉淀、硅铝高聚物和脱稳胶体形成含硅污泥，含硅污泥从污泥管排出。
23.进一步地：所述ph调节剂为naoh。
24.进一步地：所述菱苦土替换为mgo。
25.进一步地：所述混凝剂为铝盐，助凝剂为聚丙烯酰胺(pam)。
26.进一步地：所述铝盐为硫酸铝或三氯化铝(pac)。
27.本发明所达到的效果为：
28.(1)采用本发明提供的利用烟道气处理高浓度sio2油田废水的系统和方法处理后的油田废水回用于热采注气锅炉，实现了油田废水的循环利用，既节约了清水资源又节约了热能，具有显著的经济效益和环境效益。
29.(2)本发明中的二氧化碳来自工厂排放的烟道气，合理的利用了烟道气和废水中的热能，无需对原水进行换热处理，更具有经济上的可行性，同时也符合绿色低碳循环发展的环保总体要求。
30.(3)本发明中烟道气的回用能够实现能源的较大化利用，减少二氧化碳的排放，实现了节能减排、保护环境。
31.(4)本发明中采用烟道气去除油田废水90％以上的二氧化硅，再通过投加少量除硅药剂深度处理，取代了全部使用化学药剂除硅且处理费用高昂的系统，除硅效率更高，更加经济可行。
32.(5)本发明中油田废水除硅的深度除硅采用除碳器先脱除油田废水中的co2，提高废水ph值，极大的节省深度除硅时ph调节剂(naoh)的使用量，进一步保证除硅效果。
33.(6)本发明的气液反应塔、沉淀池、除碳器、高密度沉淀池协同配合，确保系统运行稳定，达到目标除硅效率。
附图说明
34.图1为本发明的一种利用烟道气处理高浓度sio2油田废水的系统的结构示意图。
35.其中：1-进水泵；2-气液反应塔；2-1油田废水布水器；2-2除硅填料；3-鼓风机；4-沉淀池；5-中间水池；6-中间水泵；7-除碳器；7-1喷淋器；7-2除碳填料；8-除碳风机；9-高密度澄清池；10-清水池；11-污泥管；12-ph调节剂管路；13-菱苦土管路；14-混凝剂管路；15-助凝剂管路。
具体实施方式
36.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
37.术语“设置”、“连接”、“固定”应做广义理解。例如，“连接”可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
38.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图1并结合实施例来详细说明本技术。
39.下面根据附图详细阐述本发明优选的实施例。
40.实施例1：参见图1，本实施例的一种利用烟道气处理高浓度sio2油田废水的系统，包括进水泵1、气液反应塔2、鼓风机3、沉淀池4、中间水池5、中间水泵6、除碳器7、除碳风机8、高密度澄清池9和清水池10；所述气液反应塔2通过管道与沉淀池4和中间水池5顺次连接；所述气液反应塔2的上部设置有油田废水布水器2-1，所述油田废水布水器2-1通过废水管与置于气液反应塔2外部的进水泵1连接，气液反应塔2内部设置除硅填料2-2，气液反应塔2的底部侧壁上连接有烟道，所述烟道上安装有鼓风机3；所述废水管的油田废水进水温度为70-90℃，烟道内烟道气温度为120℃，气液反应塔2出液ph值控制在9-9.5；所述气液反应塔2为多层湍流吸收塔，除硅填料2-2为球形填料；所述中间水池5的出水口通过管道依次与中间水泵6、置于除碳器7上部的喷淋器7-1连接，除碳器7内部设置除碳填料7-2，除碳器7的底部侧壁上连接有进风管，所述进风管上安装有除碳风机8；所述除碳器7的出水口通过管道依次与高密度澄清池9和清水池10连接，高密度澄清池9的顶部连接有ph调节剂管路12、菱苦土管路13、混凝剂管路14和助凝剂管路15；所述沉淀池4和高密度澄清池9的底部均与污泥管11连接。
41.实施例2：本实施例的一种利用烟道气处理高浓度sio2油田废水的方法，是依托实
施例1所述的一种利用烟道气处理高浓度sio2油田废水的系统实现的，具体方法是：
42.油田废水经进水泵1通过油田废水布水器2-1进入从气液反应塔2内，并沿除硅填料2-2表面下降，烟道内的烟道气则通过鼓风机3由气液反应塔2的下部通过除硅填料2-2的孔隙逆流而上，与油田废水密切接触，使烟道气中的co2生成的碳酸与油田废水中的硅酸根离子充分反应，生成硅酸沉淀，然后将反应后的废水与硅酸沉淀物一起送至沉淀池4进行沉降分离；达到除硅的目的。油田废水进水温度70-90℃，烟道气温度120℃，气液反应塔2出液ph值控制在9-9.5条件下，碳酸与废水中硅酸根离子充分反应，生成硅酸沉淀，化学反应如下：na2sio3+2co2+2h2o＝h2sio3↓
+2nahco3，然后将反应后的废水与硅酸沉淀物一起送至沉淀池4进行固液分离ph。
43.可根据来废水和烟道气温度对水温进行合理的调节，使水温处于70-90℃，以保障反应的顺利进行：1)利用进入气液反应塔2的烟道气对废水进行加热；2)或者利用除碳器7排出的富含co2气体回流至气液反应塔2烟道气进口对废水进行降温。
44.沉淀池4上清液进入中间水池5，经中间水泵6提升至除碳器7顶部，并通过除碳器7内部的喷淋器7-1和除碳填料7-2从上而下流动，除碳风机8从除碳器7底部强制鼓入空气，使空气与油田废水充分接触，水、气在接触过程中，水中co2不断逸出，从而达到去除水中co2，提高废水ph的作用，除碳器7运行成本低，可以大大减少深度除硅时ph调节剂的投加量，降低药剂投加量。
45.经除碳器7脱除co2后的油田废水进入高密度沉淀池9进行深度除硅，按如下步骤进行：第一步，向高密度沉淀池9投加ph调节剂，所述ph调节剂为naoh，调节油田废水ph值至10-11；第二步，向调节ph值后的油田废水中加入菱苦土，采用naoh调节ph和采用菱苦土除硅的优点是不会使水的硬度增加；第三步，投加混凝剂和助凝剂，混凝剂通常选用铝盐，助凝剂选用聚丙烯酰胺(pam)；主要作用原理为：菱苦土在ph10-11条件下，与硅酸根离子生成mgsio3沉淀，加入铝盐混凝剂去除悬浮硅酸镁、胶体硅和多聚硅酸，并通过助凝剂(pam)的网捕和卷扫作用，使水中硅酸盐沉淀、硅铝高聚物和脱稳胶体形成含硅污泥，从而达到去除二氧化硅的目的。
46.该工艺适用于处理进水二氧化硅含量≥500mg/l的油田含硅废水；高进水含硅时，烟道气工艺段除硅率可达到90％以上，最终经高密度沉淀池9深度除硅后二氧化硅含量小于50mg/l，满足热采锅炉给水水质指标要求。
47.实施例3：本实施例与实施例2的不同在于，采用mgo替换所述菱苦土。
48.实施例4：本实施例与实施例2的不同在于，所述铝盐为硫酸铝。
49.实施例5：本实施例与实施例2的不同在于，所述铝盐为三氯化铝(pac)。
50.以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照上述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。
51.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。