[發明專利]石油鉆井廢水電裂解催化氧化電絮凝工藝及裝置

無效

• 申請號: 201210048870.7
• 申請日: 2012-02-29
• 公開（公告）號: CN103288249A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 張太亮;鄧宇;馬平
• 申請（專利權）人: 張太亮;鄧宇;馬平
• 主分類號: C02F9/06
• 分類號: C02F9/06;C02F1/461;C02F1/72;C02F1/463;C02F103/10
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技術領域

本發明涉及一種石油鉆井廢水處理工藝及裝置，尤其涉及一種石油鉆井廢水電裂解催化氧化電絮凝工藝及裝置。

背景技術

目前環境污染、資源短缺等問題日趨嚴重，已經威脅我們賴以生存的環境，走環境友好型發展和堅持可持續發展道路已經成為人類發展的主旋律，廢水治理達標排放作為環境友好型生產模式的重要一部分，受到了越來越高的重視。隨著化工、醫療、制造業等各行業的發展，生產污水的種類、處理難度等也有明顯上升。隨著研究的深入，大量的新興技術、復合技術運用到污水處理工程中，使污水處理技術得到了較大發展。但目前情況來看，現有技術很多方法操作繁瑣、能耗高、或者通過投加藥品治理，造成水體引入新元素等問題，甚至仍有無法解決的難點廢水存在。

石油鉆井廢水產生于油氣勘探開發過程中的鉆井、完井及修井作業過程，不同的工作液體系及不同地層產生的鉆井廢水組成存在一定差別。石油鉆井廢水主要含有鉆屑、膨潤土、有機高分子處理劑、無機鹽、加重材料、污水、油類及可溶性微量元素等污染物質。石油鉆井廢水的特點是：污染物組成成份復雜，廢水一般呈堿性(pH＝8.5-12)，固相顆粒粒度細小、級配差，外觀呈粘稠流體或半流體狀，色度大，含水率高不易脫水(含水率約在30％-90％)，固含量較高，粘度大，含油(部分石油鉆井廢水含油量達10％以上)等。

酸化返排液是石油鉆井廢水中難以處理的一種。

酸化返排液主要指在酸化施工后從油氣井中返排出的殘余酸液及施工時未用完的酸液，成分主要包括酸液及殘酸液，含有稠化劑、鹽酸、氫氟酸、有機添加劑(降濾失劑、粘土防膨劑、助排劑、酸液緩蝕劑等)、可溶性微量元素等。壓裂返排液特點：有機物含量非常高，pH較低(一般低于3)，腐蝕性強，氯離子含量非常高，懸浮物多，色度大，有臭味，高價金屬離子含量高，處理難度較大等特點。

由于酸化返排液酸性較強，氯離子含量高，且含有大量的高價金屬離子，因此未處理或處理不達標的酸化返排液進入環境，將嚴重危害農作物，嚴重改變土質的酸堿性，同時由于存在大量的氯離子，對水體、作物、魚類等危害非常大。

電化學法處理污水其優勢在于適應性廣，無需添加藥品，無新成分引入等，所以受到了廣泛關注，為最佳環境友好型新興技術。其主要原理在于通過電場作用，陽極發生氧化作用，陰極發生還原作用，從而破壞水體中有機物質分子，使有機物被氧化還原減量，降低廢水中有機物含量。其優勢在于：(1)無添加化學處理藥劑，故不會對水體引入新的污染元素，幾乎無二次污染；(2)電解過程中，氧化還原反應同時進行：廢水在陽極發生氧化反應，實現氧化降解；廢水在陰極發生還原反應，可實現環狀有機物開環、長鏈有機物斷鏈形成易降解的有機物；(3)電解設備能量集中，容易滿足克服有機鍵能，從而實現破壞有機物分子結構；(4)電解法可單獨作為污水處理手段，也可作為污水處理預處理手段，能夠根據需要控制電解程度實現降解有機物，或使難降解有機物變為易降解有機物，具有較大的廣譜適應性；(5)電解用電極材質選擇合理，布局、布水方式等因素設計合理，可解決電極鈍化、結垢、消耗等問題；后期維護費用低廉，運行成本低。但由于現在中國國內技術、工藝等方面的限制，目前該類技術在實際工程中未得到廣泛運用。

電解法在國外早在上世紀40年代就開始興起，國內從上世紀60年代進行相應研究，研究涉及多種廢水，由于電力等方面的原因發展一直較緩慢，同時電解的能耗問題、電極鈍化消耗等問題也是阻礙電解法發展的重要因素。

傳統電解法工藝包括電裂解催化氧化還原工序，電裂解催化氧化還原工序在開放式電解槽中進行，為常壓反應，陽極形成的羥基自由基、原子態氧等大量形成分子態氧溢出，氧化能力較弱，存在出水水質較差、電解工序停留時間長、設備容積大、投資大且能耗高的缺點。

電絮凝工藝也是一種常見的廢水處理方法，其反應原理是以金屬為陽極，在直流電的作用下，陽極被溶蝕，產生金屬離子，在經一系列水解、聚合及氧化過程，發展成為各種羥基絡合物、多核羥基絡合物以至氫氧化物，使廢水中的膠態雜質、懸浮雜質凝聚沉淀而分離；同時，帶電的污染物顆粒在電場中泳動，其部分電荷被電極中和而促使其脫穩聚沉。但單純的電絮凝工藝也存在上述傳統電解法工藝的缺點，主要還是由于其采用開放式的反應空間，水中含氧量不足，導致電解中的氧化還原反應不徹底，出水水質難以達到理想的品質。

由于傳統的電解法工藝和電絮凝工藝異曲同工，所以目前沒有將兩者整合為一套廢水處理系統，而實際上，即使整合到一套系統中，由于上述問題的存在，也依然無法解決出水水質難以達到理想品質的問題。

發明內容