[发明专利]一种混凝－电凝聚－超滤法处理采油废水装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于水处理技术领域，特别涉及一种混凝-电凝聚-超滤法处理采油废水装置及方法。

背景技术

近年来，伴随着国民经济持续快速的发展，我国的石油消费量逐年增加，到2003年，我国已超过日本而成为世界第二大石油消费国。为了解决供需之间的矛盾，并针对我国主力油田都已进入开发后期的现状，我国在对各种提高原油采收率(EOR，Enhanced Oil Recovery)的技术引进、研发和现场试验的基础上，着重发展了化学驱采油技术中的聚合物驱采收技术和三元复合驱采收技术，即石油工业中所称的三次采油技术，此技术将原油采收率提高了10％左右。与此同时，采出的原油含水率大幅提高，都在80％左右，为了保证原油合格外输，必须对其进行脱水。三次采油废水中一般含有一定量的盐类、油、驱油剂和悬浮物，常用的驱油剂为聚合物、表面活性剂和碱等化学药剂，成分极为复杂。国外由于聚合物驱采收技术和三元复合驱采收技术矿场试验较少，规模也不大，所以未见到有关上述废水处理的详细报道。目前我国的三次采油废水处理主要为满足处理水回注要求，处理技术研究的重点在去除有机物方面，大多数采出水处理技术以隔油-混凝(气浮)-过滤工艺处理的“老三套”为基础，再根据各油田的渗透性和原始地下水质的特点，有针对性地进行改进和发展，处理效果甚微或根本就没有作用。在处理工艺上普遍采用的“二级沉降(重力沉降和混凝沉降)+二级过滤”处理工艺已不能满足处理水的回注和排放要求，出现了设备处理能力降低、沉降时间过长、出水水质不合格等现象，因此研究适合处理三次采油废水的工艺技术成为亟待解决的问题。

发明内容

针对现有采油废水处理技术上的问题，本发明提供一种混凝-电凝聚-超滤法处理采油废水装置及方法。

本发明的混凝-电凝聚-超滤法处理采油废水装置包括废水处理槽、搅拌器、直流稳压电源、电极板、中空纤维超滤膜组件、真空泵、阀门、压力表和水接收槽。其中直流稳压电源连接两个电极板；电极板固定于废水处理槽内，废水处理槽为带有温度调节装置的容器；搅拌器的搅拌桨插入废水处理槽内；中空纤维超滤膜组件固定于废水处理槽内；中空纤维超滤膜组件为外压式中空纤维超滤膜组件，中空纤维超滤膜组件顶部通过管道连接阀门，阀门通过管道连接水接收槽，水接收槽通过管道连接真空泵；真空泵和水接收槽之间的连接管道上接有压力表；中空纤维超滤膜组件、真空泵、阀门、压力表和水接收槽内部连通。

本发明的方法为：

将采油废水置于废水处理槽中，并采用无机酸碱调节采油废水的pH值在3～11范围，然后加入混凝剂，混凝剂为聚合氯化铝、硫酸铝、硫酸亚铁或硫酸铁，加入量为50～600mg/L；启动搅拌桨，调节搅拌速度为50～500r/min，并通过废水处理槽的温度调节装置调节采油废水温度在20～60℃；开启直流稳压电源，通过调节电压控制电流密度在4.17～41.7A/m²，通电反应10～90min；通电反应结束后开启真空泵，打开阀门，调节中空纤维超滤膜组件的跨膜压差为0.02～0.1MPa，通过阀门调节出水流速在0.01～0.08m/s；采油废水经过混凝剂沉淀和电凝聚反应后，通过中空纤维超滤膜组件和阀门进入水接收槽中。测定处理后清水水质，三次采油废水中COD_Cr去除率可达到69.3％。

本发明耦合了混凝、电凝聚和超滤技术，形成了一种新型、高效的水处理技术——混凝-电凝聚-超滤处理技术。

混凝技术是指投加混凝剂使废水中的微小悬浮物和胶体杂质通过一系列反应生成较大的颗粒和絮体，从而与水分离的过程。由Darjauin，Landau，Verwey和Overbeek四人所提出的带电胶体粒子稳定理论，简称为DLVO理论，它是解释混凝化学原理的一种比较完善的理论。DLVO理论用胶体颗粒间相互作用产生的吸引能和排斥能来解释胶体的稳定性和产生混凝沉降的原因。该理论的主要观点有：

1)胶粒之间既存在排斥力势能，同时也存在着吸引力势能。

2)胶体系统的相对稳定或聚沉取决于斥力势能或引力势能的相对大小。

3)斥力势能、吸引力势能以及总势能都随着粒子间距离的变化而变化，但斥力势能、吸引力势能与距离的关系存在不同，必然出现某一距离范围内吸引力势能占优势、而另一范围内斥力势能占优势的情况。

加入电解质时，对吸引力势能影响不大，但对斥力势能的影响十分明显。为了让污水中悬浮颗粒脱稳而加入混凝剂，其主要目的是使颗粒间的相互作用能达到第一极小能量值，使颗粒发生聚沉或混凝沉降。