[发明专利]一种气田含醇废水快速处理方法与装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种气田采出废水处理技术与设备，特别涉及的是一种气田含醇废水快速处理方法与装置。

背景技术

天然气开采过程中，在井口压力下形成水合物的温度在23℃左右，而井口天然气流动温度一般只有15～18℃，因此很容易在井口附近形成水合物，故需在井口注抑制剂以抑制水合物的形成。通常情况下，向气井注入的水合物抑制剂是甲醇。注入的甲醇一部分蒸发到气相中，另一部分则溶于水相形成含醇水。由于在很多气井井口注醇，产生的含甲醇废水产量很大，平均每生产10万m3天然气约产出1m3含甲醇废水。目前，对于含醇废水处理最为经济的方式是从含醇水中回收甲醇，以达到甲醇的循环利用，通常情况下采用的是甲醇精馏塔回收，正常情况下回收到的甲醇浓度可达到99%。然而，当气田废水的含醇量小于10％时，经过精馏塔处理后的塔底水中的甲醇含量往往较高(1～3%)。气田采出水中甲醇含量随季节显著变化，夏季约5%～10%，甚至更低；冬季可高达20%～25%。由于受季节影响，当采出水中的甲醇含量较低(小于3%)时，含醇废水即失去了精馏塔回收的价值。此时，含醇废水的治理就成为企业开采天然气面临的主要环境问题之一。

目前，含醇废水的处理方法可以分为两大类：生物处理及化学处理。生物处理方法包括好氧生物处理、厌氧生物处理以及厌氧-好氧组合生物处理技术。由于气田含醇废水的甲醇浓度较大(1～3%)，COD可高达2～6万mg/L，且排放量随季节变化显著。当采用好氧生物处理时，需要相当长的水力停留时间以及大量的供氧才能完成甲醇的全部分解，导致处理设施的基建费用与后续的运行费用很高，且冬季时，处理设施利用率不高；当采用厌氧生物处理技术时，由于含醇废水的浓度及排放量波动幅度较大，会导致生物处理系统运行不稳定。因此，生物处理技术不适用于气田含醇废水的处理。

化学方法是利用臭氧、双氧水及氯系氧化剂等，在Al₂O₃、SiO₂等催化剂作用下将废水中的甲醇氧化为甲醛，并最终氧化成CO₂。化学法可根据废水的含醇浓度、水量及时调整氧化剂和催化剂的投加量，优化操作条件，节省处理费用，但传统的化学法存在着催化剂回收率低、处理成本高的缺点。同时，由于气田的特殊地理位置以及严格的安全要求，明确禁止使用臭氧及双氧水等能产生氧气的氧化剂，使得目前一些高效的氧化技术无法在气田含醇废水处理领域应用。因此，急需开发一种高效、安全、经济、环保的气田含醇废水处理技术，以解决油田企业开采天然气过程中所面临含醇废水排放的环境危害问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的旨在提供一种气田含醇废水快速处理方法与装置，应用紫外催化氧化技术，结合超滤技术，在去除甲醇的同时可以回收催化剂，大幅降低了含醇废水的处理成本，提高了处理水的出水水质，该方法操作简便，运行安全。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种气田含醇废水快速处理方法，包括如下步骤：

将含醇废水注入混合池，向混合池内加入氧化剂和催化剂，搅拌混合得混合液；

将混合液送入紫外反应区进行紫外照射去除甲醇；

将紫外照射后的废水送入催化剂分离区，通过超滤装置对废水进行收集并外排，并利用超滤装置的截留作用将废水中悬浮的催化剂截留，回送至混合池，与新加入混合池的含醇废水、氧化剂重新混合反应。

所述氧化剂为次氯酸钠，投加量为100～500mg/L；所述催化剂为微米级二氧化钛，仅在反应器初次启动时投加，投加量为200mg/L；混合池的水力停留时间为15min。

所述紫外照射强度保持在10W/L，整个紫外反应区的停留时间1.5h。

所述紫外反应区内设置有导流槽，以保证水流具有稳定的流态，防止短流发生。

本发明同时提供了一种气田含醇废水快速处理装置，包括带有机械搅拌装置2的混合池1，混合池1通过加药管路15与氧化剂投加装置14连接，混合池1的底部出口与紫外反应区3相通，紫外反应区3中设置带有多个平行紫外灯管5的紫外照射系统4，紫外反应区3的底部出口与催化剂分离区6相通，催化剂分离区6中设置有板式中空纤维超滤膜组件7，板式中空纤维超滤膜组件7接有位于催化剂分离区6外部的超滤装置自吸泵8，催化剂分离区6底部出口通过催化剂混合液回流泵9和回流管道10回接至混合池1，催化剂分离区6底部的曝气头接外部的曝气系统12。