电化学处理方法技术

本发明专利技术涉及处理液体混合物的方法，以及电化学液体处理装置和处理设备或系统。本方法包括一种处理液体混合物的方法，所述液体混合物包括水相、疏水相和水污染物，所述方法包括以下步骤：(i)对混合物执行首次电化学处理，以至少部分分离水相和疏水相；(ii)对至少部分分离的水相执行二次电化学处理，从而清除水相中的水污染物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电化学处理方法
本专利技术尤其涉及电化学处理流体的方法，尤其是来自油井和气井的废水，还涉及一种电化学液体处理装置和一种处理装置或系统。
技术介绍
须清楚认识到，如果本文参考了之前的出版资料，这类参考并不代表承认此出版资料构成澳大利亚或任何其他国家/地区的公知常识的一部分。下述讨论涉及到来自油井和气井(包括探坑和蓄水池)的废水的处理，尤其是通过水力压裂作业获取的流体的处理。但是，为免生疑，本说明书不仅限于此类处理。油井和气井(包括探坑和蓄水池)经常产生大量的废水。从一方面来说，许多井天然会有很多水，而当清除地下的油或气体时，油或气体会混有废水。这种水通常称为“采出水”或“地层水”。从另一方面来说，为改善井的生产，或者尽可能清除油气，经常要往井内抽送水溶液。例如，当置换井内油气(此过程称为“水浸”)和水力压裂作业时，要往井内抽送此类水溶液。当然，当从井中清除此类水溶液时，此水溶液经常也包括油气，此废水通常称为“回流水”。许多国家对油气井中废水的处理有很严格的规定，这些规定一部分是受公众对此类废水的环境影响的关注所驱动的。为此，如果废水要排放至环境中，则需要执行处理，包括介质过滤、重力分离、清除乳化剂、化学处理、膜过滤和其他先进的处理。鉴于废水量大以及废水中常见污染物复杂，这些处理操作非常耗时且成本高昂。另外，某些污染物也很难彻底从废水中清除。水力压裂形成的回流水(通常称为“压裂回流水”)尤其难以处理，因为此类回流水含有碳氢化合物、水、无机物、有机化合物、支撑剂、沸点调节剂、生物杀虫剂、表面活性剂和胶凝剂的复杂混合物。在水力压裂作业中，高黏度胶凝液(或压裂液)通常含有部分碳氢化合物和悬浮颗粒支撑剂材料(例如球形砂或陶瓷、石榴石或矾土)，它被抽送通过井坑，进入刺激的地层。压裂液抽送进入地层的压力和速度导致形成裂缝和断裂，在地层横向和纵向延伸。当压裂完成，压裂液返回表面，而一些支撑剂材料仍沉在裂缝处，防止形成的裂缝合上。这样，地层中的导电槽会保持，通过导电槽，生产的碳氢化合物提取液或气体可以很轻松流向表面。因此，水力压裂使之前不可接近或难以接近的油气流向表面，这对于油气行业来说至关重要。处理油气井中废水的其中一种方法就是通过膜过滤。这种过滤方法可能涉及到使用一系列隔膜(例如微滤和超滤膜)清除油和其他有机物以及(纳滤和反渗透膜)来移除溶解固体，例如盐。但是，因为压裂回流水等混合物非常复杂，膜结垢成为一大弊病。压裂回流水中的盐、油、颗粒和其他污染物可能导致严重的不可逆的渗透通量恶化，且通常要求大量的化学清洗，这就缩短了隔膜的使用寿命(Milleretal.，《膜科学杂志》，437(2013)265-275)。因此，亟待有一种改进的方法和/或改进的装置处理油气中的废水。专利技术摘要在第一方面中，本专利技术涉及一种处理流体混合物的方法，所述流体混合物包括水相、疏水相和水污染物，所述方法包括以下步骤：(i)电化学处理混合物(或对混合物执行一次电化学处理)，以至少部分分离水相和疏水相；和(ii)电化学处理所述至少部分分离的水相(或对至少部分分离的水相执行二次电化学处理)，从而清除水相中的水污染物。在第二方面中，本专利技术涉及一种处理含有机羧酸的水溶液的方法，所述方法包括同时或连续将水溶液进行电化学处理和加入处理增强剂以至少部分分解有机羧酸的步骤。所述处理增强剂可以是紫外光。在第三方面中，本专利技术涉及一种电化学处理水溶液的方法，其中，所述溶液包括氯根离子的源和硫酸根的源，其中，硫酸根至少部分减轻了氯根离子对电化学处理的抑制效应。本专利技术也可能涉及一种电化学处理水溶液(包括氯根离子的来源)的方法，所述方法包括以下步骤：(i)往所述溶液加入硫酸根；和(ii)电化学处理步骤(i)的溶液。在第四方面中，本专利技术涉及一种处理含有机羧酸的水溶液的方法，所述方法包括在存在催化剂的情况下电化学处理所述水溶液，以至少部分分解有机羧酸的步骤。在第五方面中，本专利技术涉及一种处理含有机羧酸的水溶液的方法，所述方法包括电化学处理所述水溶液，以至少部分分解有机羧酸的步骤。在第六方面中，本专利技术涉及一种处理流体混合物的方法，所述流体混合物包括水相和疏水相，所述方法包括电化学处理混合物的步骤。在第七方面中，本专利技术涉及到一种电化学流体处理装置，所述装置包括一个处理室，所述处理室包括至少一个引入待处理流体的入口和至少一个将电化学处理后的流体排出的出口，以及多个在处理室内部用于电化学处理流体的电极(例如，至少一个阳极和至少一个阴极，或多个阳极和/或多个阴极)。在一个实施例中，所述流体是一种液体，所述电化学流体处理装置是一种电化学液体处理装置。在此方面的一个实施例中，本专利技术涉及一种电化学液体处理装置，包括：一个包括至少一个待处理的液体入口和至少一个将电化学处理后的液体排出的出口的处理室；多个位于处理室内部用于电化学处理所述液体的电极；和一个调整电极间液体流量的流量调整器，其中，流量调整器位于所述至少一个入口与所述电极之间。在第八方面中，本专利技术涉及一种电化学流体处理装置，所述装置包括多个与垂直面成一定角度的电极。在此方面的一个实施例中，所述装置还包括一个处理室，处理室内部有多个所述电极，所述处理室包括至少一个用于引入待处理流体的入口和至少一个用于排出电化学处理后的流体的出口。在一个实施例中，所述流体是一种液体，所述电化学流体处理装置是一种电化学液体处理装置。在第九方面中，本专利技术涉及一种流体处理装置或系统，其中所述装置或系统包括至少一个电化学流体处理装置。所述电化学流体处理装置可能与本专利技术第七或第八方面所述的相同。所述流体处理装置或系统还可能包括一个或多个以下组件：调节池、处理池(例如，酸池、碱池、处理剂池)、澄清器、螺旋(污泥脱水)压榨机、可抛油箱、储存罐和过滤系统。所述过滤系统可能包括一个或多个以下组件：砂滤器、炭过滤器和一个或多个膜过滤器(例如超滤膜、微滤膜、纳滤膜或反渗透膜，包括独立的隔膜(平板膜、陶瓷膜、螺旋卷式薄膜和其他形式的薄膜)，这些过滤器可按要求提供，以进一步改进处理水)。其他滤膜(例如粒状氢氧化铁或活性炭柱)可用于移除特定的有机污染物(例如醋酸或硼酸盐)。下文可更进一步介绍本专利技术的第一到第九方面的特性。此处描述的任何特性可与在本专利技术范围内描述的任何一个或多个特性相结合。在某些方面中，本专利技术涉及处理各种流体的方法。在一个实施例中，所述流体(或流体混合物)是来自或源自于油井或气井的流体(包括油气井探坑和蓄水池)。来自油气井的流体可能是采出水(或地层水)(即，井中天然存在的水，当清除地下的油或气体时，会与油气混在一起)，或可能是回流水(即，水溶液抽送入井中，然后移除)。来自油气井的流体尤其可能是压裂回流水(其中，抽送入井中的流体用于水力压裂或其他修井作业)。待处理流体可能是一种液体。本专利技术的方法中的待处理流体可能包括：水相和/或疏水相，和固体(可能分散或悬浮在水相或疏水相中)。待处理流体可能是一种乳化液。所述疏水相可能包括烃液。所述烃液或疏水相可能包括(例如)原油、石油馏出物或一种或多种烯烃、煤油、柴油、凝析油和燃油。流体混合物、疏水相或水相可能包括以下添加剂的一种或多种：胶凝剂、交联胶凝剂的交联剂、交联胶凝剂、沸点改性剂、盐、除垢剂、破胶剂、pH调节剂(例如，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种处理流体混合物的方法，所述流体混合物包括水相、疏水相和水污染物，所述方法包括以下步骤：(i)对混合物执行首次电化学处理，以至少部分分离水相和疏水相；和(ii)对至少部分分离的水相执行二次电化学处理，从而清除水相中的水污染物；

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.23 AU 2014901949;2015.01.16 AU 2015900125;1.一种处理流体混合物的方法，所述流体混合物包括水相、疏水相和水污染物，所述方法包括以下步骤：(i)对混合物执行首次电化学处理，以至少部分分离水相和疏水相；和(ii)对至少部分分离的水相执行二次电化学处理，从而清除水相中的水污染物；2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述流体混合物为来自油井或气井的流体。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述流体混合物为采出水或回流水。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述流体混合物包括一个或多个以下物质：胶凝剂、交联胶凝剂的交联剂、表面活性剂、沸点改性剂、盐、除垢剂、破胶剂、pH调节剂、铁螯合剂、铁螯合物、黏土防膨剂或悬浮剂、微生物、脱乳剂和微生物含量控制剂。5.根据权利要求1到4的任何权利要求所述的方法，其中，执行一次电化学处理时采用的电阻大于5Ω。6.根据权利要求1到5的任何权利要求所述的方法，其中，一次电化学处理得到水相，包括小于10mg/L的碳氢化合物。7.根据权利要求1到6的任何权利要求所述的方法，其中，执行一次电化学处理时采用的pH值小于6.5。8.根据权利要求1到7的任何权利要求所述的方法，其中，执行二次电化学处理时采用的电阻小于5Ω。9.根据权利要求1到8的任何权利要求所述的方法，其中，水污染物包括一个或多个以下物质：胶凝剂、交联胶凝剂的交联剂、沸点改性剂、盐、表面活性...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴维·维克托·凯姆，约翰·弗雷德里克·埃勒斯，布鲁克·道格拉斯·希尔，
申请(专利权)人：海卓斯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：澳大利亚,AU