从油田产生的水中除去烃、汞和砷制造技术

本发明专利技术公开了一种从油田和气田所产生的废水中除去烃、砷和汞的方法。将氧化剂、三价铁离子和絮凝剂顺序添加到废水中，形成含砷、烃和汞污染物的可去除的污泥。通过添加氧化剂来控制废水的氧化还原电位，以便出现所需的砷氧化同时保持汞为元素形式。该方法在化学添加之间需要相对短的停留时间，并且提供了大废水流量。所净化的废水适合排放到环境中。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及从废水中减少污染物的方法，所说的废水是例如油田生产烃物料包括石油、天然气和冷凝物期间产生的水。
技术介绍
在石油、天然气和冷凝物的生产中经常伴随有水的副产物产生。在近海生产的情况下，这些产生的水，即废水，通常被排放到生产平台设备周围的天然水的水体中。废水中可能含有相对含量较高的环境污染性物料，因而直接排放水是不能接受的。这种物料中包括汞和砷、以及溶解和分散着各种浓度的烃类。在水中可以发现元素或离子形式的污染物。分散的烃可以是以包含在水中的细滴以乳液的形式存在，即乳化烃，或以未溶解的、非乳化的烃的形式。近来，政府规定了这种排放废水中污染料的允许浓度，并且寻求减少污染物浓度达到对环境无害。如果废水中任何污染料的浓度超过了具体规定，则必须在排放前将其浓度降低。因此，要不断发展废水处理方法，以减少废水中的污染物浓度达到可接受的排放含量，特别是要发展可适合近海生产烃平台使用的方法。专利技术概述本专利技术涉及降低废水如石油、天然气、冷凝物和其它含烃物料油田生产过程伴随产生的水中的污染物如烃(乳化或非乳化的)、汞(主要是元素形式)和砷成分浓度的方法。更具体说，本专利技术的方法可导致产生净化的废水流，其中包含相对低重量浓度的污染物，例如小于约十亿分之10重量份(ppbw)汞(按Hg计算)、小于约250ppb且优选小于约100ppb砷(按As计算)、以及小于约百万分之40重量份(ppmw)通过EPA分析方法413.1(Freon提取，红外检测)确定的总烃类(TPH)。本专利技术的方法可以高效地从大产生量的废水流中除去非乳化的烃滴、乳化的烃滴、元素汞、砷和溶解的烃。如果存在的话，可以将相对大的、非乳化的含烃液滴(即最小横截面直径大于25微米)首先从废水中分离掉，形成预处理的废水，该预处理的废水中主要含乳化烃、汞和砷污染物，且一般情况下不含非乳化的烃。可以将适宜的水澄清剂添加到预处理的废水流中，使残余的、乳化烃液滴失稳定。这种水澄清剂还起到增强废水污染物(例如含元素汞的颗粒)和失稳定、乳化烃液滴的吸引力的作用，以方便将废水污染物从水中除去，即保持或增强了含元素汞本体的疏水性。然后借助(如果需要的话)污泥收缩原料如含聚合物絮凝剂，从预处理的废水中分离掉相当比例的失稳定、乳化烃液滴和疏水的含元素汞本体。然后，回收所得的部分净化的废水流作进一步加工用，其中含砷、残留的汞和烃污染物。本专利技术方法的首要方面是包括从部分净化的废水流中除去实质量的目的残留污染物。将控制量的(1)氧化剂，例如氧化亚氯酸钠；(2)三价铁离子，通常来源于铁盐如氯化铁；和(3)污泥收缩原料(如聚合物絮凝剂)分别顺序地添加到部分净化的废水流中，在添加之间允许相对短的停留时间，以便回收到含可接受浓度污染物的产品废水。首先添加氧化剂，在足够的停留时间之后，氧化剂将还原形式的砷氧化成5+氧化态，例如胂或其它有机砷的形式(溶于烃中)或亚砷酸盐(溶于水中)被转化成砷酸盐(溶于水中)，从而通过接下来添加三价铁离子和污泥收缩剂来加强砷的分离。其次，经过足够的三价铁离子、废水和这种氧化的砷成分之间的反应时间，形成了包括砷的含铁沉淀物，如砷酸铁和氢氧化铁。第三，添加污泥收缩原料增强了含铁/砷沉淀物的固结(即体积减少)，然后将所说的污泥收缩原料随残余烃和残余汞一同从部分净化的废水流中分离，通常是作为漂浮的污泥，形成环境安全或良性液体形式的能够允许排放到周围环境的净化的废水流。在优选的实施方案中，可以在一个加工步骤中同时除去砷和汞。在从废水中除去任何非乳化的烃颗粒之后，将预处理废水流的氧化还原电位(ORP)控制(主要由于添加了氧化剂)到约+75mv到约400mv之间，以便(a)维持汞的元素形式和(b)仍然将还原氧化态的砷成分(如3-或3+)氧化成5+的氧化态。因此，随后可以借助污泥收缩原料，让存在和/或添加三价铁离子导致形成的元素汞和含铁/砷的沉淀物同时固结，并且从废水流中分离。本专利技术的方法可以利用普通使用的油田装置。例如，可以利用缓冲罐、泡沫分离容器和/或旋液分离器在预处理废水流过程除去含烃和/或汞的污泥，而可以使用诱导气浮选容器(induced gasflotation)(IGF)在处理预处理或部分净化废水流的过程中用于有效去除烃、汞和/或砷。附图简述附图说明图1显示了使用缓冲罐、泡沫分离容器、停留容器和IGF容器从废水去除烃、汞和砷的工艺流程。图2显示了通过使用缓冲罐、泡沫分离容器、停留容器和IGF容器降低废水烃、汞和砷浓度的优选的工艺流程。专利技术详述废水通常是以至少为约每天100桶(bpd)的流速通过本专利技术方法以连续的方式进行处理，但在商业用实施方案中以约1,000-200,000bpd的流速，甚至更高。废水一般包含至少约60ppbw的砷(按As计算)、至少约10ppbw的汞(按Hg计算)以及约40ppmv以上-约15百分体积的总石油烃(TPH)。通常，用本专利技术处理的废水包含约60以上-约10,000ppbw、正常为约75以上-约2,500ppbw、更经常为约100-约500ppbw的As。对汞来说，废水中平常包含大于约25ppbw、一般为约25-约2,000ppbw的Hg。说到废水中的烃浓度，可以高至300,000ppmv，但一般为小于约500ppmv，通常为小于200ppmv。图1中，油田生产获得的废水首先通过管线2从入口分离器引入缓冲罐4中，在缓冲罐4中水至少要部分脱气(通过管道5释放气体)，并且收集松散游离的烃即非乳化烃且通过管道5A除去。然后让该预处理的废水从缓冲罐通过管线6和10顺序地分别通过两个停留容器8和10(即RV1和RV2)，其作用是在用泡沫分离容器收集含污染物反应产物之前给水与所加化学物质的反应提供足够的停留时间。在RV1的上游或之内直接向预处理的废水添加水澄清剂。可正常地将适宜的水澄清剂如含氯化铝(AlCl3)、氯化铁(FeCl3)、阴离子或阳离子聚合物或其它本领域技术人员已知的水澄清剂添加(通过管道7)给排除了非乳化烃(在管线6中)的预处理的废水流，以便使剩余的乳化烃液滴失稳定，形成非乳化的烃。一种经济的和方便的水澄清剂包含三价铁离子的源，如氯化铁，这是因为在本专利技术的其它下游步骤中除去砷污染物成分需要三价铁离子的帮助。在本专利技术的实施中，所需要的一种或几种水澄清剂应当以它们能够增强废水污染物(如含汞颗粒、特别是元素汞)和残留的乳化烃液滴缔合的方式来选择和施用，以便最终从水中除去，也就是说，要保持或增强含汞本体的疏水性。注意到随所产生的水中烃含量降低，任何有机或可溶于有机的汞形式都将从废水流中自动除去。RV1的大小足够为经过了以工艺设计流速添加化学物质之后的预处理废水提供约10-约900秒的停留时间。将含有失稳定的、以前是乳化的烃以及疏水元素汞污染物的水从RV1中通过管道10排出，然后用通过管道9引入的适宜的污泥收缩原料(如絮凝剂，更具体说是含聚合物的絮凝剂)来处理，其中污泥收缩原料的引入是在水进入RV2之前或者当中。可以使用废水和油田水净化领域的技术人员已知的任何适宜的技术来将RV2中的污染物相固结成容易保留(例如在所示泡沫分离容器14中)的物料。在一些情况下，污染物将以在清理掉前需要进一步加工和固结的污泥形式保留在泡沫分离容器14中。在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从废水流中除去烃、砷和汞的方法，所说的方法包括： 向所说的废水流添加氧化剂，停留足够的时间以便将所说废水中包含的所说砷从小于５＋的氧化态氧化成５＋的氧化态，形成被氧化的砷化合物； 让含有被氧化的砷化合物的所说废水与三价铁离子接触足够的时间，以便形成沉淀，其中含有铁和所说的被氧化的砷化合物； 向所说的沉淀物添加污泥收缩原料，形成污泥，其中含有所说的被氧化的砷、所说的汞和所说的烃；并且 从所说的废水中分离所说的污泥。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：TC弗兰基维兹，J格拉克，
申请(专利权)人：加利福尼亚友联石油公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]