[发明专利]一种油田作业废液的电絮凝处理方法

说明书

技术领域

本发明属于油田污水处理技术领域，具体涉及一种油田作业废水的电絮凝水处理方法。

背景技术

油井作业废水主要来源为酸化废液、压裂废液、固井废液，石油钻井废液、洗井废液。

其中钻井废液的特点是：污染物组成成份复杂，固相颗粒粒度细小、级配差，外观呈粘稠流体或半流体状，色度大，含水率高不易脱水(含水率约在30％-90％)，固含量较高，粘度大，含油(部分石油钻井废水含油量达10％以上)等。

其中酸化废液主要指在酸化施工后从油气井中返排出的残余酸液及施工时未用完的酸液，成分主要包括酸液及残酸液，含有稠化剂、盐酸、氢氟酸、有机添加剂(降滤失剂、粘土防膨剂、助排剂、酸液缓蚀剂等)、可溶性微量元素等。

其中压裂废液特点：有机物含量非常高，pH较低(一般低于3)，腐蚀性强，氯离子含量非常高，悬浮物多，色度大，有臭味，高价金属离子含量高，处理难度较大等特点。

由于酸化废液酸性较强，氯离子含量高，且含有大量的高价金属离子，因此未处理或处理不达标的酸化废液进入环境，将严重危害农作物，严重改变土质的酸碱性，同时由于存在大量的氯离子，对水体、作物、鱼类等危害非常大。

电絮凝工艺是一种常见的废水处理方法，其反应原理是以金属为阳极，在直流电的作用下，阳极被溶蚀，产生金属离子，再经一系列水解、聚合及氧化过程，发展成为各种羟基络合物、多核羟基络合物以至氢氧化物，使废水中的胶态杂质、悬浮杂质凝聚沉淀而分离；同时带电的污染物颗粒在电场中泳动，其部分电荷被电极中和而促使其脱稳聚沉。但单纯的电絮凝工艺也存在传统电解法工艺的缺点，由于其采用开放式的反应空间，水中含氧量不足，导致电解中的氧化还原反应不彻底，出水水质难以达到理想的品质。

低压脉冲电絮凝技术对油井作业废水中各成分的去除包含了几个步骤：

（1）聚丙烯酰胺类有机物、乳化油、胶体等高ζ电位的、稳定的胶体粒子在电化学作用下，发生电中和、电压缩作用，由于在电絮凝作用下其ζ电位降低，双电层被压缩而破乳，油、固相悬浮物相互之间的吸附、乳化作用降低，成为脱稳悬浮物。

（2）Fe²⁺、硫化物在阴极上还原成单质Fe、单质硫，从水中分离出来。

（3）脱稳后的油、悬浮物、硫化物在混凝剂、絮凝剂作用下聚结成絮体，从而通过沉降、过滤作用得以从水中去除。

具体在电极表面发生以下化学作用过程：

有机物在电极上吸附C+有机污染物(R)→C(R)吸附态。

水与氯化物在阳极氧化生成羟基自由基、氯气：

H₂O→·OH+H⁺+e^—

2Cl^-→Cl₂+2e^—

水与其他可还原物在阴极的减少：2H₂O+2e^—-→H₂+2OH^—

氯分子的电化学歧化反应生成氧化性次氯酸

Cl₂+H₂O→HOCl+H⁺+Cl^—(pH≤7.5)

HOCl→H⁺+OCl^—(pH>7.5)

有机物氧化反应成为二氧化碳：

R+·OH+(Cl₂/H₂O)→CO₂+H₂O

脱硫原理：

阴极:RSH+2H⁺+2e^?→RH+H₂S

阳极:H₂S→2H⁺+S+2e^?

亚铁离子去除原理：

阴极：Fe²⁺+2e^?→Fe

亚铁离子氧化反应：Fe²⁺+·OH+H⁺→Fe+H₂O

悬浮物去除原理: