申請日2015.06.18
公開(公告)日2016.12.28
IPC分類號C02F9/04; F23G7/06
摘要
本發(fā)明涉及一種油氣田高含硫廢水的達標(biāo)回注處理方法，利用油氣田高含硫廢水在酸性條件下廢水中的硫化物以硫化氫形式存在的特性，首先，采用負(fù)壓脫硫?qū)⒏吆驈U水中的大部分硫化氫脫除出來集中焚燒;其次，采用化學(xué)反應(yīng)將負(fù)壓脫硫出水中的殘余硫化氫通過化學(xué)反應(yīng)形成沉淀;之后，化學(xué)反應(yīng)脫硫出水進行絮凝沉降;最后，絮凝沉降出水進入陶瓷膜過濾單元進行陶瓷膜過濾。本發(fā)明所述的油氣田高含硫廢水的達標(biāo)回注處理方法，解決了現(xiàn)有處理技術(shù)設(shè)備龐大、工藝復(fù)雜、效率較低、環(huán)境適應(yīng)性差、運行費用高、難于維護等缺點，實現(xiàn)油氣田高含硫廢水中硫化物、懸浮物和油深度脫除的目的，出水硫含量、懸浮物含量和油含量滿足油氣田回注水標(biāo)準(zhǔn)。
摘要附圖
權(quán)利要求書
1.一種油氣田高含硫廢水的達標(biāo)回注處理方法，其特征在于：利用油氣田高含硫廢水在酸性條件下廢水中的硫化物以硫化氫形式存在的特性，首先，采用負(fù)壓脫硫?qū)⒏吆驈U水中的大部分硫化氫脫除出來集中焚燒;其次，采用化學(xué)反應(yīng)將負(fù)壓脫硫出水中的殘余硫化氫通過化學(xué)反應(yīng)形成沉淀;之后，化學(xué)反應(yīng)脫硫出水進行絮凝沉降;最后，絮凝沉降出水進入陶瓷膜過濾單元進行陶瓷膜過濾。
2.如權(quán)利要求1所述的油氣田高含硫廢水的達標(biāo)回注處理方法，其特征在于，具體包括以下步驟：
步驟1，高含硫廢水經(jīng)過第一次pH調(diào)節(jié)后，進入負(fù)壓脫硫單元進行脫硫;經(jīng)過負(fù)壓脫硫后產(chǎn)生的硫化氫收集進行焚燒處理;
步驟2，負(fù)壓脫硫出水經(jīng)過第二次pH調(diào)節(jié)后，進入化學(xué)反應(yīng)脫硫單元進行化學(xué)反應(yīng)脫硫;
步驟3，化學(xué)反應(yīng)脫硫出水經(jīng)過第三次pH調(diào)節(jié)后，進入絮凝沉降單元進行絮凝沉降;絮凝沉降渣類經(jīng)固化后集中外運處理;
步驟4，絮凝沉降出水進入陶瓷膜過濾單元進行陶瓷膜過濾;陶瓷膜過濾出水進行回注處理。
3.如權(quán)利要求2所述的油氣田高含硫廢水的達標(biāo)回注處理方法，其特征在于：油氣田高含硫廢水的主要水質(zhì)特征為：硫化物2000～20000mg/L，總?cè)芙庑怨腆w10000～50000mg/L，懸浮物500～5000mg/L，油含量100～300mg/L。
4.如權(quán)利要求2所述的油氣田高含硫廢水的達標(biāo)回注處理方法，其特征在于：經(jīng)過步驟1～4處理后的油氣田高含硫廢水，出水硫含量<0.5mg/L，油含量<5mg/L，懸浮物<1mg/L，出水硫含量、懸浮物含量和油含量滿足油氣田回注水標(biāo)準(zhǔn)。
5.如權(quán)利要求2所述的油氣田高含硫廢水的達標(biāo)回注處理方法，其特征在于：步驟1中所述第一次pH調(diào)節(jié)所用的調(diào)節(jié)劑為鹽酸、硫酸或硝酸中的一種;
高含硫廢水pH調(diào)節(jié)范圍為4～6。
6.如權(quán)利要求2所述的油氣田高含硫廢水的達標(biāo)回注處理方法，其特征在于：步驟2中所述第二次pH調(diào)節(jié)所用的調(diào)節(jié)劑為鹽酸、硫酸、硝酸、氫氧化鈉中的一種;
負(fù)壓脫硫出水pH調(diào)節(jié)范圍為5.5～6.5。
7.如權(quán)利要求2所述的油氣田高含硫廢水的達標(biāo)回注處理方法，其特征在于：步驟3中所述第三次pH調(diào)節(jié)所用的調(diào)節(jié)劑為氫氧化鈉;
化學(xué)反應(yīng)脫硫出水pH調(diào)節(jié)范圍為8～9。
8.如權(quán)利要求2所述的油氣田高含硫廢水的達標(biāo)回注處理方法，其特征在于：所述負(fù)壓脫硫單元設(shè)置循環(huán)泵進行廢水循環(huán)，回流比為2～5:1。
9.如權(quán)利要求2所述的油氣田高含硫廢水的達標(biāo)回注處理方法，其特征在于：步驟1中，負(fù)壓脫硫單元的廢水停留時間為20～30min;
負(fù)壓脫硫單元的進水溫度為35～45℃，運行負(fù)壓為-0.04～-0.07MPa。
10.如權(quán)利要求2所述的油氣田高含硫廢水的達標(biāo)回注處理方法，其特征在于：步驟2中，所述化學(xué)反應(yīng)脫硫是將廢水中的硫化氫或溶解性硫化物反應(yīng)生成硫化亞鐵沉淀;
化學(xué)反應(yīng)脫硫單元的反應(yīng)劑為硫酸亞鐵;
反應(yīng)劑硫酸亞鐵用量為30～100mg/L。
11.如權(quán)利要求2所述的油氣田高含硫廢水的達標(biāo)回注處理方法，其特征在于：步驟3中，所述絮凝沉降單元的絮凝劑為聚合氯化鋁，助凝劑為陰離子型聚丙烯酰胺，陰離子型聚丙烯酰胺的分子量500萬～800萬;
絮凝劑用量為50～150mg/L，助凝劑用量為2-5mg/L;
絮凝沉降時間為10～20min。
12.如權(quán)利要求2所述的油氣田高含硫廢水的達標(biāo)回注處理方法，其特征在于：步驟4中，所述陶瓷膜過濾單元采用多孔道陶瓷膜過濾，陶瓷膜孔徑為0.1～0.15μm;
陶瓷膜過濾單元的運行方式為微錯流過濾;
陶瓷膜過濾單元的運行條件為：膜面流速0.6～1.2m/s，進水pH6～9，進水溫度15～45℃。
說明書
一種油氣田高含硫廢水的達標(biāo)回注處理方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及工業(yè)廢水處理領(lǐng)域，具體說是一種油氣田高含硫廢水的達標(biāo)回注處理方法。尤指利用負(fù)壓脫硫+化學(xué)反應(yīng)脫硫+絮凝沉降+陶瓷膜過濾技術(shù)處理油氣田高含硫廢水的達標(biāo)回注處理方法。
背景技術(shù)
隨著社會經(jīng)濟發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，對能源需求量日益加大，油氣田開采量逐年增加。在油氣田的開發(fā)中，特別是在氣田開發(fā)的中后期，由于地層水可沿斷層及構(gòu)造裂隙侵入氣藏，進入井底，使氣藏能量損失增大，井口壓力降低，帶水能力變差，造成氣井減產(chǎn)或水淹停產(chǎn)，為維持天然氣的穩(wěn)定生產(chǎn)，氣田大力推行排水采氣工藝，使得氣井產(chǎn)出水的水量迅速增加，很多氣井因氣井產(chǎn)出水無法處理而被迫關(guān)井，影響了正常的采氣生產(chǎn)。
油氣田采出廢水在給油氣田生產(chǎn)造成難題的同時，所引起的社會問題也顯露無疑，給自然環(huán)境造成了巨大的壓力，尤其是西南礦區(qū)高含硫油氣田開采過程中產(chǎn)生的大量油氣田采出廢水，該股廢水含有大量硫化氫和硫化物，屬于高含硫廢水。如果得不到有效處理，不僅會對環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重污染，還會對輸水管線產(chǎn)生嚴(yán)重腐蝕，存在嚴(yán)重安全隱患。
對于油氣田采出廢水的處理，目前主要有回注地層、綜合利用和處理達標(biāo)外排三種方式。就現(xiàn)有的處理工藝來說，目前主要是進行適度處理后回注，還不能實現(xiàn)達標(biāo)外排。根據(jù)我國現(xiàn)行的回注標(biāo)準(zhǔn)，對于油氣田高含硫廢水來說，主要的處理目標(biāo)是去除水中的硫化氫、硫化物以及懸浮物。
目前，含硫廢水的處理方法主要有物理法、化學(xué)法和生物法。其中，物理法主要包括吹脫和汽提，吹脫和汽提原理相同，不同的是，吹脫是采用氣體，汽提是采用蒸汽;化學(xué)法主要包括化學(xué)氧化法和混凝沉淀法;生物法主要包括好氧生物法和厭氧生物法。三種方法中，物理法最為簡單，化學(xué)法由于發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，廢水硫含量較高時藥劑消耗和渣量較大，因此不適用于處理硫含量較高的廢水;生物法是通過微生物將硫化物氧化除去，由于微生物的耐受局限性，處理硫含量較高的廢水時效率較低，因此也不適用于處理硫含量較高的廢水。
實際工程實踐中，由于氣田場地的局限性，處理氣田高含硫廢水中硫化氫和硫化物主要采用吹脫工藝。吹脫是讓廢水與氣體直接接觸，使廢水中的揮發(fā)性有毒有害物質(zhì)按一定比例擴散到氣相中去，從而達到從廢水中分離污染物的目的。鑒于場地條件有限，目前主要采用天然氣進行吹脫，由此消耗大量的天然氣，這就大大提高了該方法脫硫的運行成本。此外，該方法所需設(shè)備體積大、安裝維護運行復(fù)雜，對氣井所處環(huán)境適應(yīng)性差，并且處理效率有待提高。
中國專利201410444573.3就涉及了一種采用吹脫去除高濃度含硫廢水的處理工藝。該專利將廢水pH調(diào)節(jié)至3～4，之后進行吹脫，吹脫殘液中的硫化物通過加入硫化亞鐵進行化學(xué)反應(yīng)去除。中國專利200710010393.4也涉及一種含硫廢水的處理方法，該專利采用空氣曝氣去除調(diào)酸后廢水中的硫化物，其原理和吹脫原理相同。使用空氣曝氣的問題在于，硫化氫為易燃危化品，與空氣混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高熱能引起燃燒爆炸。
中國專利200910201614.5涉及一種采用催化濕式氧化處理含硫廢水的方法，該專利將COD為2000～200000mg/L，硫重量含量小于70g/L的工業(yè)廢水，在反應(yīng)溫度230～300℃，反應(yīng)壓力3～10MPa，液體空速0.5～2.5h-1，氣液原料標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下體積比為70～300：1的條件下，通過采用催化濕式氧化將廢水中的有機物除去，將廢水中的硫全部轉(zhuǎn)化為硫酸根離子。催化濕式氧化的反應(yīng)條件苛刻，投資、運行及維護費用較高，并且設(shè)備龐大，對場地要求較高。催化濕式氧化主要用于去除高COD、難于生物降解的廢水體系。
中國專利201110273016.6涉及一種油氣田的含硫廢水處理方法，該專利主要是通過加入pH調(diào)節(jié)劑和脫硫劑，進行化學(xué)反應(yīng)將廢水中的硫除去，脫硫劑采用硫酸亞鐵，由于化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的渣量較大，因此本專利的方法適用于處理硫含量不高的廢水，該專利明確限定了進水的硫含量≤3000mg/L。
中國專利201210567540.9也涉及一種化學(xué)氧化法脫除工業(yè)廢水中硫化物和有機物的方法，該專利采用氯氣作為氧化劑。該專利也明確限定本專利適用于處理COD濃度2000～20000mg/L，硫化物含量200～2000mg/L的廢水。中國專利201210210210.4也涉及一種油氣田含硫廢水處理方法，該專利也是通過化學(xué)氧化將廢水中的硫除去，脫硫劑采用過硫酸鹽，并采用硫酸亞鐵作為催化劑。此外，中國專利01118462.0也涉及一種化學(xué)氧化法脫除廢水中的硫和氨的方法，與專利201110273016.6相同，由于化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的渣量較大，這些專利均適用于處理硫含量不高的廢水。
發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種油氣田高含硫廢水的達標(biāo)回注處理方法，采用負(fù)壓脫硫+化學(xué)反應(yīng)脫硫+絮凝沉降+陶瓷膜過濾技術(shù)，油氣田高含硫廢水經(jīng)處理后，可有效去除廢水中的硫化物、懸浮物和油，解決油氣田高含硫廢水回注過程中硫含量、懸浮物含量以及油含量過高的問題。
為達到以上目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：
一種油氣田高含硫廢水的達標(biāo)回注處理方法，其特征在于：利用油氣田高含硫廢水在酸性條件下廢水中的硫化物以硫化氫形式存在的特性，首先，采用負(fù)壓脫硫?qū)⒏吆驈U水中的大部分硫化氫脫除出來集中焚燒;其次，采用化學(xué)反應(yīng)將負(fù)壓脫硫出水中的殘余硫化氫通過化學(xué)反應(yīng)形成沉淀;之后，化學(xué)反應(yīng)脫硫出水進行絮凝沉降;最后，絮凝沉降出水進入陶瓷膜過濾單元進行陶瓷膜過濾。
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，具體包括以下步驟：
步驟1，高含硫廢水經(jīng)過第一次pH調(diào)節(jié)后，進入負(fù)壓脫硫單元進行脫硫;經(jīng)過負(fù)壓脫硫后產(chǎn)生的硫化氫收集進行焚燒處理;
步驟2，負(fù)壓脫硫出水經(jīng)過第二次pH調(diào)節(jié)后，進入化學(xué)反應(yīng)脫硫單元進行化學(xué)反應(yīng)脫硫;
步驟3，化學(xué)反應(yīng)脫硫出水經(jīng)過第三次pH調(diào)節(jié)后，進入絮凝沉降單元進行絮凝沉降;絮凝沉降渣類經(jīng)固化后集中外運處理;
步驟4，絮凝沉降出水進入陶瓷膜過濾單元進行陶瓷膜過濾;陶瓷膜過濾出水進行回注處理。
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，油氣田高含硫廢水的主要水質(zhì)特征為：硫化物2000～20000mg/L，總?cè)芙庑怨腆w10000～50000mg/L，懸浮物500～5000mg/L，油含量100～300mg/L。
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，經(jīng)過步驟1～4處理后的油氣田高含硫廢水，出水硫含量<0.5mg/L，油含量<5mg/L，懸浮物<1mg/L，出水硫含量、懸浮物含量和油含量滿足油氣田回注水標(biāo)準(zhǔn)。
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，步驟1中所述第一次pH調(diào)節(jié)所用的調(diào)節(jié)劑為鹽酸、硫酸或硝酸中的一種;
高含硫廢水pH調(diào)節(jié)范圍為4～6。
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，步驟2中所述第二次pH調(diào)節(jié)所用的調(diào)節(jié)劑為鹽酸、硫酸、硝酸、氫氧化鈉中的一種;
負(fù)壓脫硫出水pH調(diào)節(jié)范圍為5.5～6.5。
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，步驟3中所述第三次pH調(diào)節(jié)所用的調(diào)節(jié)劑為氫氧化鈉;
化學(xué)反應(yīng)脫硫出水pH調(diào)節(jié)范圍為8～9。
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述負(fù)壓脫硫單元設(shè)置循環(huán)泵進行廢水循環(huán)，回流比為2～5:1。
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，步驟1中，負(fù)壓脫硫單元的廢水停留時間為20～30min;
負(fù)壓脫硫單元的進水溫度為35～45℃，運行負(fù)壓為-0.04～-0.07MPa。
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，步驟2中，所述化學(xué)反應(yīng)脫硫是將廢水中的硫化氫或溶解性硫化物反應(yīng)生成硫化亞鐵沉淀;
化學(xué)反應(yīng)脫硫單元的反應(yīng)劑為硫酸亞鐵;
反應(yīng)劑硫酸亞鐵用量為30～100mg/L。
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，步驟3中，所述絮凝沉降單元的絮凝劑為聚合氯化鋁，助凝劑為陰離子型聚丙烯酰胺，陰離子型聚丙烯酰胺的分子量500萬～800萬;
絮凝劑用量為50～150mg/L，助凝劑用量為2-5mg/L;
絮凝沉降時間為10～20min。
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，步驟4中，所述陶瓷膜過濾單元采用多孔道陶瓷膜過濾，陶瓷膜孔徑為0.1～0.15μm;
陶瓷膜過濾單元的運行方式為微錯流過濾;
陶瓷膜過濾單元的運行條件為：膜面流速0.6～1.2m/s，進水pH6～9，進水溫度15～45℃。
本發(fā)明所述的油氣田高含硫廢水的達標(biāo)回注處理方法，采用負(fù)壓脫硫+化學(xué)反應(yīng)脫硫+絮凝沉降+陶瓷膜過濾技術(shù)，油氣田高含硫廢水經(jīng)處理后，可有效去除廢水中的硫化物、懸浮物和油，解決油氣田高含硫廢水回注過程中硫含量、懸浮物含量以及油含量過高的問題。
本發(fā)明所述的油氣田高含硫廢水的達標(biāo)回注處理方法，解決了現(xiàn)有處理技術(shù)設(shè)備龐大、工藝復(fù)雜、效率較低、環(huán)境適應(yīng)性差、運行費用高、難于維護等缺點，實現(xiàn)油氣田高含硫廢水中硫化物、懸浮物和油深度脫除的目的，出水硫含量、懸浮物含量和油含量滿足油氣田回注水標(biāo)準(zhǔn)。
