[實用新型]一種三維電極-超聲-氧化耦合反應器

有效

• 申請號: 201320697290.0
• 申請日: 2013-11-06
• 公開（公告）號: CN203545827U
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發明（設計）人: 陳文娟;張健;朱江;李如茵;靖波;檀國榮
• 申請（專利權）人: 中國海洋石油總公司;中海油研究總院
• 主分類號: C02F9/08
• 分類號: C02F9/08;C02F103/10
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 關暢;王春霞

技術領域

本實用新型涉及一種三維電極-超聲-氧化耦合反應器，屬于油氣田開發的污水處理領域。

背景技術

世界低滲儲量巨大，而壓裂是其開發的關鍵技術。壓裂施工過程中，必然產生大量的壓裂返排液，主要來源為施工前后采用活性水洗井作業產生的大量洗井廢水、壓裂施工完成后從井筒返排出來的壓裂破膠液以及施工剩余的壓裂原膠液（基液）。壓裂返排液普遍具有以下特點：①間歇離散排放，排放量大（100～300m³/井次）；②污染物成分復雜，對環境污染嚴重：返排液中含大量有害固體懸浮物、難降解有機污染物及甲醛、石油類等物質，若不經處理而外排，會對環境造成嚴重危害；③體系穩定、處理困難：胍膠類稠化劑及各類添加劑特別是親水性添加劑的加入使壓裂返排液普遍具有高化學需氧量（COD）、高穩定性、高粘度的特點，普通處理方法較難實現高效處理。

目前常用的壓裂返排液處理方法主要包括混凝法、氧化法、生化法、吸附法及萃取法等。

（1）混凝法

多數油田在深度處理壓裂廢水之前，常采用混凝法作為預處理來去除廢水中的懸浮顆粒物和部分有機物。硫酸鋁、聚合氯化鋁、聚合硫酸鋁鐵是最為常見的混凝劑。然而，由于返排液中存在大量成分復雜的高分子有機物且粘度大，往往阻礙混凝劑發揮作用，這種情況下通常會加大混凝劑的劑量，但不可避免的產生大量絮體，形成污泥，造成二次污染。

（2）氧化法

氧化法是指將氧化劑及相關助劑按照一定方式投加到壓裂返排液之中，氧化劑在水處理過程中利用光、聲、電、磁等物理或化學作用產生具強氧化性的羥基自由基，將水體中的大分子難降解有機物氧化成低毒或無毒的小分子物質，甚至直接降解為CO2和H2O，接近完全礦化。氧化法主要包括Fenton氧化法、光催化氧化法、臭氧氧化法、超聲輔助氧化法、濕式氧化法和超臨界水氧化法等幾類。目前研究表明，單一氧化法對壓裂返排液的處理效果并不理想，大多數情況下，COD去除率僅為20%左右。

（3）生化法

生化法為廢水處理過程比較常規方法，可分為好氧生物處理法和厭氧生物處理方法兩大類。好氧生物處理法是在游離氧存在的條件下，以氧氣做電子受體，利用微生物的新陳代謝實現污染物的降解。生化法普遍具有設備所占地大、處理時間長等缺點。由于壓裂返排液的復雜性、多變性等污染特征，生化處理技術在壓裂廢液處理的應用大多處于實驗研究階段，工程實踐少。

若使壓裂返排液的處理達到國家級排放標準，目前的工藝基本為將上述方法按照不同次序組合，依次對壓裂返排液進行處理，這部分技術在國內一直是熱點。由于壓裂廢液的成分復雜，處理困難，這些技術都或多或少地存在一些缺陷，如處理效率低、工藝繁瑣、流程較長、處理費用昂貴、處理設施復雜或者技術可實現性要求高等。綜上所述，目前的處理技術不能滿足壓裂返排液的高效處理需求。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種三維電極-超聲-氧化耦合反應器，本實用新型可實現三種處理：三維電極電化學反應、超聲和氧化，對壓裂返排液進行有效凈化，特別是高效去除COD。

本實用新型所提供的三維電極-超聲-氧化耦合反應器，它包括一電解池；所述電解池內設有陽極、陰極和第三電極；

所述陽極為惰性復合電極，所述陰極為活性電極，所述第三電極為活性炭電極；

所述電解池上設有進液口、氧化劑入口和出液口；

所述電解池與一超聲源相連接。

上述的耦合反應器中，所述陽極與所述陰極之間的間距為1～6cm。

上述的耦合反應器中，所述進液口、所述氧化劑入口和所述出液口均設于所述電解池的上部。

本實用新型將三種處理部件集成于一體，強化了處理效率的同時簡化了設備，降低了成本。本實用新型耦合反應器可高效去除壓裂返排液中石油類、固體懸浮物及有機污染物等有害成分，處理效果明顯優于單一技術，具有工業化應用前景。

附圖說明

圖1為本實用新型三維電極-超聲-氧化耦合反應器的結構示意圖。

圖中各標記如下：

1電解池、2進液口、3氧化劑入口、4出液口、5超聲源。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型做進一步說明，但本實用新型并不局限于以下實施例。