專利名稱：：一種用于油田廢水回注的催化處理方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及油田廢水處理與回注領域，具體地說涉及一種催化處理油田含聚合物廢水回注領域。
背景技術：
：石油開采過程中產生的采出廢水主要含有石油類、揮發(fā)酚、硫化物、Fe^等污染物。難以用生化等常用的方法迸行治理達標排放，必須采用新的技術方法加以處理，使處理后的油田污水滿足配制聚合物回注要求是一條解決此問題的一種有效途徑。目前，將采出水處理后回注的處理工藝主要為混凝氣浮分離與精細過濾。混凝是向水中投加混凝劑，破壞水中膠體顆粒的穩(wěn)定狀態(tài)，在一定水力條件下，通過膠粒間的相互碰撞和聚集，從而形成易于從水中分離的絮狀物；氣浮法主要是在水中通入或產生大量氣泡，形成水、氣及被去除物質三相非均一體系，在界面張力、氣泡上浮力和靜水壓力差的作用下，使氣泡和被去除物質的結合體上浮至水面，實現(xiàn)與水分離。兩種方法結合使用，使污染物得以去除，達到凈化水質的目的。對于低滲透油田采出水處理，因低滲透油田對水質要求更嚴格，通常只有利用精細過濾和膜分離技術才可達到其要求,從而使流程變長。而且由于精細過濾器價格昂貴、壽命短、需反復清洗。隨著油田開發(fā)進入中晚期，聚合物驅油技術將作為一項比較成熟的和有重大實用價值的技術而越來越受青睞。但由于聚合物驅采出水中含有相當數(shù)量的聚合物分子,分離出來的污水粘度大，形成的乳化油較穩(wěn)定，使油水分離更加困難。本發(fā)明提出的油田廢水回注空氣多相催化反應過程，是把化學催化與空氣氧化過程結合到一起，利用催化劑活性組分和氧氣的共同作用，使反應分子活化，可在較溫和反應條件下進行單用空氣難以發(fā)生的氧化反應。空氣多相催化氧化是在常溫常壓和空氣與催化劑的協(xié)同作用下，使油田廢水改性后達回注水要求?？諝舛嘞啻呋趸推渌乃幚砘刈⒓夹g相比，有許多優(yōu)點如反應條件溫和，常溫常壓下迸行對水質沒有特殊的要求；運行費用低；所需的設備簡單，占地面積小，操作簡便；不產生二次污染.，特別適合處理一些含還原性物質的油田采出廢水，對某些濃度不高、但不適合生化處理的油田其它廢水，也能收到好的效果。在用空氣多相催化反應處理含石油類、揮發(fā)酚、硫化物、Fe^等物質的工業(yè)廢水過程中，實際上是揮發(fā)酚、硫化物、Fe^等物質被催化氧化；其反應過程是，一方面在外加空氣的條件下，可在水溶液中引發(fā)產生以OH為主的自由基，由于生成的'OH自由基具有很強的氧化性和對還原性質和有機物反應的無選擇性，使得生物難降解揮發(fā)酚、硫化物和Fe^等污染物在常溫常壓下的催化氧化成為可能；另一方面，被處理的揮發(fā)酚、硫化物和F^+等污染物可在催化劑表面被選擇地進行催化氧化。因此，多相催化技術需在空氣及催化劑的協(xié)同作用下實現(xiàn)有機物的降解和還原性物質的改性。
發(fā)明內容本發(fā)明的目的在于提供一種用于油田廢水回注的催化處理方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明技術方案為用于油田廢水回注的催化劑為Fe、Mn或Cu中一種或幾種的氧化物。廢水從底部先進入曝氣催化氧化池1，曝氣催化氧化池1的底部設有與空壓機4相連接的微孔曝氣器，曝氣器上方放置帶微孔的隔板，隔板上裝填一層催化劑，催化劑容量為催化反應池容量的30~50%，通過底部曝氣，在曝氣氣水比為0.31/1，反應溫度4065'C條件下，在曝氣催化氧化池l中進行曝氣催化反應515分鐘，其出水由水泵5提升到催化反應濾罐2繼續(xù)進行催化氧化同時過濾，由底部出水進入回注水箱3;在以不銹鋼為材質的多相催化反應濾罐2中，平行放置兩塊帶微孔的隔板，每塊隔板裝填一層催化劑，催化劑容量為催化反應濾罐容量的3050%，用水泵進水，催化反應時間310分鐘。催化反應濾罐2每日定期進行氣水反沖洗1~2次。處理油田含聚合物廢水回注過程由曝氣溶氧過程和催化過程組成曝氣溶氧過程是使含油污水與空氣充分接觸使空氣的氧迅速溶解于水中，為催化創(chuàng)造必要的前提條件，曝氣溶氧采用空壓機和微孔曝氣設備。催化濾罐由催化過濾過程和催化過濾反洗過程組成催化過濾過程經充分曝氣的含油污水送入催化過濾器，通過濾層，水中的物質被氧化和截留。濾后的清水經墊料層、配水系統(tǒng)匯送到回注水池。催化過濾反洗過程催化過濾器工作一定時間后應進行氣水反沖洗。氣水反沖洗通過配水裝置分布到整個面積上，利用水的反沖洗流速，使濾料呈浮動狀態(tài)，并相互摩擦，濾料中的雜質被清洗出來，隨水排入下水道送廢水站。濾料沖洗干凈后恢復過濾狀態(tài)。圖1為本發(fā)明的催化處理工藝示意圖其中，1.曝氣催化氧化池2.催化反應濾罐3.回注水箱4.空壓機5.水泵本發(fā)明的有益效果1.本發(fā)明可有效處理油田采油過程中產生的含聚合物采出廢水。實驗結果表明，用該技術處理油田廢水可直接達回注要求，特別是使難以生化的含油廢水，與現(xiàn)有技術處理不能達到國家排放標準，又不能滿足回注要求方法相比，本發(fā)明處理油田廢水后可直接回注，在滿足油田污水配制聚合物溶液需求的前提下可大幅度降低聚合物驅過程中聚合物用量，對三次采油的發(fā)展及油田的穩(wěn)產增效具有顯著的意義。2.本發(fā)明比氣浮法運行費用低，無需投加絮凝劑和浮選劑，有實際應用價值。3.本發(fā)明空氣多相催化過程操作簡便，反應條件溫和，在常溫常壓下進行，特別適合處理一些低濃度含還原性物質的油田廢水，運行費用低廉，設備簡單，無二次污染產生。4.本發(fā)明針對油田污水，采用一種經濟、高效的顆粒催化劑，在催化劑上用特定的膜片式微孔曝氣方法進行曝氣，在常溫條件下，使含油工業(yè)廢水得到改性，廢水中的F^+等含量減少。由于應用了催化技術及多隔室的空氣催化作用，所以能廣泛用于各種含油廢水，處理廢水效率高，催化劑使用壽命長，節(jié)省處理費用。尤其對油田的廢水的回注處理，更能顯示出本技術的優(yōu)勢。5.本發(fā)明將空氣氧化、曝氣催化氧化和催化過濾作用相結合，設計研制成一空氣催化過濾反應器，使空氣催化反應在常溫常壓下快速進行。具體實施方式實施例1對油田廢水不同氣水比下的催化處理實驗在以不銹鋼為材質的催化反應器中，平行放置兩塊帶微孔的隔板，分別裝填二層100mlFe、Mn或Cu中一種或幾種氧化物的催化劑，用水泵間斷進水，反應溫度6(TC，催化反應時間10min，原水經沉淀預處理后水質為揮發(fā)酚1.6mg/l、硫化物4.7mg/1、SS12.9mg/1和Fe2+3.8mg/l，分別采用4種不同催化劑在不同氣水比下對廢水進行進一步催化處理，結果列于表1~表4。表l.催化劑(FeMn)對油田廢水不同氣水比的催化處理結果<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表2.催化劑(FeCu)對油田廢水不同氣水比的催化處理結果<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表3.催化劑(MnCu)對油田廢水不同氣水比的催化處理結果<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表4.催化劑(FeMnCu)對油田廢水不同氣水比的催化處理結果<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>對油田廢水不同曝氣反應時間下的催化處理實驗在以不銹鋼為材質的多相催化反應器中，平行放置兩塊帶微孔的隔板，分別裝填二層100mlFe、Mn或Cu中一種或幾種氧化物的催化劑，用水泵進水，在氣水比為0.5/1，反應溫度6(TC，原水經沉淀預處理后水質為石油類揮發(fā)酚1.6mg/l、硫化物4.7mg/1、SS12.9mg/1和Fe2+3.8mg/l，分別采用4種不同催化劑在不同曝氣反應時間下對廢水進行進一步催化處理，結果列于表5表8。表5.催化劑(FeMn)不同反應時間對油田廢水的催化處理結果<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表6.催化劑(FeCu)不同反應時間對油田廢水的催化處理結果<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表7.催化劑(FeMnCu)不同反應時間對油田廢水的催化處理結果<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表8催化劑(MnCu)不同反應時間對油田廢水的催化處理結果<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>實施例3對油田廢水無催化劑的空氣氧化處理比較實驗在以不銹鋼為材質的多相催化反應器中，平行放置兩塊帶微孔的隔板，不裝填催化劑時，用水泵進水，在氣水比為0.5/1，反應時間10min，反應溫度60°C，原水經沉淀預處理后水質為揮發(fā)酚1.6mg/l、硫化物4.7mg/1、SS12.9mg/1和Fe2+3.8mg/l,采用無催化劑對廢水進行進一步處理，結果列于表9。表9.無催化劑不同曝氣氣水比的空氣氧化對油田廢水的處理結果項<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>由以上實驗結果可以看出，油田采出廢水經沉淀預處理后采用空氣多相催化氧化技術處理，出水達到回注水要求。無需投加絮凝劑和浮選劑，運行費用較低，在油田具有廣泛的應用前景。而無催化劑空氣氧化技術處理油田采油過程中產生的采出廢水，處理效果差，不能達到回注水要求。權利要求1.一種用于油田廢水回注的催化處理方法，其特征在于廢水從底部先進入曝氣催化氧化池1，曝氣催化氧化池1的底部設有與空壓機4相連接的微孔曝氣器，曝氣器上方放置帶微孔的隔板，隔板上裝填一層催化劑，通過底部曝氣，在氣水比為0.3～1/1，反應溫度40～65℃條件下，在曝氣催化氧化池1中進行曝氣催化反應5～15分鐘，其出水由水泵5提升到催化反應濾罐2繼續(xù)進行催化氧化同時過濾，由底部出水進入回注水箱3；在催化反應濾罐2中，平行放置兩塊帶微孔的隔板，每塊隔板裝填一層催化劑，用水泵進水，催化反應時間3～10分鐘；催化反應濾罐2每日定期進行氣水反沖洗1～2次；2.根據(jù)權利要求1所述的方法，用于油田廢水回注的催化劑為Fe、Mn或Cu中一種或幾種的氧化物，催化劑用量為催化反應器容量的30~50%。全文摘要本發(fā)明涉及油田廢水處理與回注領域，具體地說涉及一種催化處理油田含聚合物廢水回注領域。用于油田廢水回注的催化劑為Fe、Mn或Cu中一種或幾種的氧化物，廢水從底部先進入曝氣催化氧化池1，曝氣催化氧化池1的底部設有與空壓機4相連接的微孔曝氣器，曝氣器上方放置帶微孔的隔板，隔板上裝填一層催化劑，通過底部曝氣，在氣水比為0.3～1/1，反應溫度40～65℃條件下，在曝氣催化氧化池1中進行曝氣催化反應5～15分鐘，其出水由水泵5提升到催化反應濾罐2繼續(xù)進行催化氧化同時過濾，由底部出水進入回注水箱3；在催化反應濾罐2中，平行放置兩塊帶微孔的隔板，每塊隔板裝填一層催化劑，用水泵進水，催化反應時間3～10分鐘；催化反應濾罐2每日定期進行氣水反沖洗1～2次。本發(fā)明運行費用低，無需投加絮凝劑和浮選劑，有實際應用價值且空氣多相催化過程操作簡便，反應條件溫和，在常溫常壓下進行。文檔編號C02F1/72GK101402483SQ20081015707公開日2009年4月8日申請日期2008年9月23日優(yōu)先權日2008年9月23日發(fā)明者肖羽堂申請人:中國科學院南京地理與湖泊研究所