一种油气井返排液废水用磁分离处理工艺及其系统技术方案

技术编号:19922602 阅读:28 留言:0更新日期:2018-12-29 01:05
本发明专利技术涉及一种油气井返排液废水用磁分离处理工艺,包括混凝阶段,其分为初始混凝、磁絮凝以及补充絮凝三个步骤。三个步骤中,返排液废水中杂质在混凝剂、絮凝剂的先后作用下,加强了磁助剂的吸附和固定效果,从而通过混凝阶段工艺的改进,使得杂质凝胶颗粒在形成的过程中对磁助剂具有双重吸附功能,从而提高了磁助剂的利用率,降低了磁助剂的使用量,进而减少了磁助剂的回收工作量,节约了处理工艺所需成本。本发明专利技术还提供了一种用于实现上述工艺的系统,该系统具有可集成、操作方便、可靠性好、适于野外大规模作业的特点,且能够直接基于现有设备进行改造,大大提高了现有设备的复用率,降低了设备的改造和使用成本。

【技术实现步骤摘要】
一种油气井返排液废水用磁分离处理工艺及其系统
本专利技术涉及污水处理领域,具体涉及一种油气井返排液废水用磁分离处理工艺。
技术介绍
压裂是油气井增产的主要措施之一,是油气勘探和开发不可或缺的一种重要技术手段。随着油气井开发的逐渐深入,为了继续实现有油气井的包产或增产,压裂工艺的使用也越发地频繁,而随压裂作业所产生的返排液废水量也大幅增加。返排液废水是指油气井压裂作业后返排出的一种含有固相的液体,其含有大量的胍胶、甲醛、石油类及其他各种添加剂。返排液废水具有高COD值、高稳定性、高黏度、污染物浓度高等特点,而近年来其排放量也越来越大,若直接排放则会对环境造成严重污染,直接影响到油气井的正常作业以及当地的生态环境,且还会带来严重的安全隐患。但是,又由于上述特点,导致返排液废水的处理难度极大,加之油气井往往地处偏远,对处理设备设置起着极大的限制作用,如何进行返排液废水的有效处理一直是石油化工行业的重要课题之一。就现阶段而言,返排液废水处理技术主要可分为混凝沉降法、生物处理法、高级氧化法及微电解法等。其中,混凝沉降法是当前各个油田去除返排液废水中固体悬浮物机及多种可溶性物质较为经济可行的方法。通过混凝处理剂的絮凝能力,使得返排液废水中的杂质、悬浮颗粒等絮凝沉降,从而使得返排液废水的各项污染指标大幅降低,进而实现压裂返排也的净化处理。混凝沉降一般需要经过絮凝、沉降、固液分离三个阶段。其中,返排液废水净化处理的关键在于絮凝这一步骤,絮凝效果的好坏直接决定了净化后排出水污染物含量的达标情况。为了优化絮凝效果,现有返排液废水混凝处理技术中,通常采用絮凝剂和助凝剂相结合的方式,且通常为先加入絮凝剂后加入助凝剂,以得到更好的絮凝效果。在实际使用过程中,上述方式虽然能够实现絮凝效果,但是往往出现效果波动过大,在部分污染物含量较多的油气井返排液处理过程中,所取得的效果不甚理想。此外,为了提高沉降和固液分离的效率,缩短处理的整体耗时,现今又引入了磁分离技术,在絮凝阶段混入磁助剂并使之混入絮凝颗粒内,然后通过磁场吸附的方式加速固液分离速度,从而提升返排液废水的处理效率。但是,实际操作过程中,常常出现因磁助剂参与絮凝的效果不佳所致的磁助剂用量过大、磁分离后絮凝颗粒去除不佳等问题。这些问题不但影响到返排液废水的处理效果,而且增加了后续磁性物质会回收的工作量和成本。
技术实现思路
本专利技术提供了一种油气井返排液废水用磁分离处理工艺,目的在于通过絮凝阶段工艺优化,以解决现有采用磁分离混凝对返排液废水处理进行处理时,所存在的磁性粉参与混凝并进入絮凝颗粒的效果不佳的问题。本专利技术采用的技术方案如下:一种油气井返排液废水用磁分离处理工艺,包括混凝阶段;所述混凝阶段包括以下步骤:1)初始混凝:返排液废水中加入混凝剂,在搅拌下进行一定时间的初始聚集,得初始混凝液;2)磁絮凝:向步骤1所得的初始混凝液中同时加入磁助剂和絮凝剂,在搅拌下进行一定时间的磁絮凝,得磁絮凝液;3)补充絮凝:向步骤2所得的磁絮凝液中加入絮凝剂,在搅拌下进行一定时间的补充絮凝,得补充絮凝液。本技术方案的工作原理为:区别于现有返排液废水处理过程,本方案将返排液废水的混凝阶段重新划分为三个阶段,并通过三个阶段的工艺控制,达到节约混凝用药品和磁助剂目的的同时,保证了最终分离效果。具体的,在初始混凝阶段,在搅拌下,返排液废水中的油、悬浮物、残余胶料等杂质受混凝剂的作用,开始初始聚集。经过一定的初始聚集反应时间,返排液废水中的杂质连同混凝剂一起形成质地较为松散的混凝团。此混凝团的主体骨架为具有固体形状或相对固体形状的杂质颗粒以及混凝剂之间所形成的带核网结构的骨架网络。由于质地较为疏松,因此其由外至内含有许多微孔结构,这类微孔结构使得混凝颗粒的内部比表面积增大,从而带来有佳的吸附和固定效果,但是,同样由于质地疏松,初步混凝阶段所形成的混凝颗粒的稳定性欠佳,不能作为直接分离的对象,尤其是在磁分离这类带有较强外力参与的过程。在磁絮凝阶段,磁粉与絮凝剂同时加入。由于经过初步混凝阶段,返排液废水已经内的杂质颗粒与混凝剂之间已经形成了混凝颗粒。在搅拌的作用下,磁助剂和絮凝剂均在返排液中与混凝颗粒之间产生相互接触。其中,磁助剂得益于混凝颗粒上微孔机构以及微孔结构所带来的大比表面积而在物理吸附作用下与混凝颗粒大量结合。同时,由于絮凝剂的加入,絮凝剂一方面能够通过分子间共价键以及库仑力的作用而自混凝颗粒的表面与混凝颗粒结合,以将被混凝颗粒所吸附的磁助剂锁定于混凝颗粒内;另一方面,絮凝分子在水溶液中能够形成交联网状的组合分子形式,并借由此而将磁助剂网罗于组合分子上,后利用絮凝剂分子网与混凝剂分子之间的官能团的相互结合,以使絮凝分子网上网罗的固定于混凝颗粒上。上述过程中,一方面,混凝颗粒由于吸附了磁助剂,内部的微孔得到了填充,从而使得混凝颗粒内部结构变得紧凑;另一方面,混凝颗粒经过初步混凝后已经形成了初具形态的带有杂质的凝胶粒,故在磁絮凝过程中,絮凝分子所形成的絮凝分子网会在凝胶颗粒的表面进行包裹,在将一部分未被微孔吸附的磁助剂进一步包裹固定于混凝颗粒上,同时在各成网絮凝分子之间的相互作用下,使得混凝颗粒的结构更加紧致,从而保证了所形成的磁絮凝颗粒能够在后续较强外力作用下进行磁分离的过程中不会解体,进而保障了所形成磁絮凝颗粒对返排液废水中杂质的稳定的裹挟能力。总而言之,由于有微孔吸附以及絮凝分子网网罗固定的双重作用,因此磁助剂在磁絮凝阶段能够更加有效地固定于由杂质、混凝剂分子、絮凝剂分子所形成的杂质颗粒中,从而形成结构紧密、结实磁絮凝颗粒;且磁助剂的单位固定量也有了显著提升,这就保证了在磁分离过程中,所形成的磁絮凝颗粒能够更加容易地在磁分离机中被磁吸附而实现杂质的有效分离。在补充絮凝过程中,少量絮凝剂的加入,能够通过自身成网以及与磁絮凝颗粒之间的进一步絮凝作用,从而使得经过磁絮凝阶段后可能残留的微小悬浮物或者絮凝不完整的絮体进行絮凝结合,进一步提升了对返排液废水中杂质的絮凝去除效果。同时,在絮凝残留微小悬浮物以及絮凝不完整絮体的过程中,还能够对未与磁絮凝颗粒进行结合的磁助剂再次利用结合,进一步提高了磁助剂的利用率。基于上述因素,本技术方案能够在保证压裂也返排效果的同时,有效减少磁助剂的使用量,一方面能够减少磁助剂的使用成本以及后续磁助剂的回收成本,另一方面则能够通过更多且稳固地结合于杂质凝胶颗粒中,间接提升了磁分离系统对杂质凝胶颗粒的分离效果,在提高处理工艺效率的同时,还促进了对返排液废水的处理效果。与此同时,由于磁助剂的微孔填充以及絮凝剂分子对混凝颗粒的包裹,使得所形成的杂质凝胶颗粒的结构结实,磁分离过程中不易破碎,从而避免了因凝胶颗粒的破损而出现其所携带的杂质颗粒泄露和不能分离,进一步保障了整个水处理工艺净化效果的可靠性。进一步的,所述混凝剂为PAC;所述磁助剂为磁粉、铁粉中的任一种;所述絮凝剂为PAM。更进一步的,步骤1中,PAC的加入量为50~200ppm,搅拌速度为110~130r/min,初始聚集的时长为5~10s。更进一步的,步骤2中,磁助剂的加入量为100~500ppm,PAM的加入量为2~4ppm,搅拌速度为110~120r/min,磁絮凝的时长为3~8s。更进一步的,步骤3中,PAM的加本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种油气井返排液废水用磁分离处理工艺,包括混凝阶段;其特征在于,所述混凝阶段包括以下步骤:1)初始混凝:返排液废水中加入混凝剂,在搅拌下进行一定时间的初始聚集,得初始混凝液;2)磁絮凝:向步骤1所得的初始混凝液中同时加入磁助剂和絮凝剂,在搅拌下进行一定时间的磁絮凝,得磁絮凝液;3)补充絮凝:向步骤2所得的磁絮凝液中加入絮凝剂,在搅拌下进行一定时间的补充絮凝,得补充絮凝液。

【技术特征摘要】
1.一种油气井返排液废水用磁分离处理工艺,包括混凝阶段;其特征在于,所述混凝阶段包括以下步骤:1)初始混凝:返排液废水中加入混凝剂,在搅拌下进行一定时间的初始聚集,得初始混凝液;2)磁絮凝:向步骤1所得的初始混凝液中同时加入磁助剂和絮凝剂,在搅拌下进行一定时间的磁絮凝,得磁絮凝液;3)补充絮凝:向步骤2所得的磁絮凝液中加入絮凝剂,在搅拌下进行一定时间的补充絮凝,得补充絮凝液。2.根据权利要求1所述的一种油气井返排液废水用磁分离处理工艺,其特征在于:所述混凝剂为PAC;所述磁助剂为磁粉、铁粉中的任一种;所述絮凝剂为PAM。3.根据权利要求2所述的一种油气井返排液废水用磁分离处理工艺,其特征在于:步骤1中,PAC的加入量为50~200ppm,搅拌速度为110~130r/min,初始聚集的时长为5~10s。4.根据权利要求2所述的一种油气井返排液废水用磁分离处理工艺,其特征在于:步骤2中,磁助剂的加入量为100~500ppm,PAM的加入量为2~4ppm,搅拌速度为110~120r/min,磁絮凝的时长为3~8s。5.根据权利要求2所述的一种油气井返排液废水用磁分离处理工艺,其特征在于:步骤3中,PAM的加入量为5~6ppm,搅拌速度为80~90r/min,补充絮凝的时长为3~8s。6.根据权利要求1所述的一种油气井返排液废水用磁分离处理工艺,其特征在于:在进入混凝阶段前,返排液...

【专利技术属性】
技术研发人员:何伟王彬童杰
申请(专利权)人:四川省威沃敦化工有限公司
类型:发明
国别省市:四川,51

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