專利名稱：一種油田采出水處理方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于含油廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種混凝聚結(jié)過濾與磁分離相結(jié)合的油田采出水處理方法及設(shè)備。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，環(huán)境污染成為了人類面臨的ー個重大問題。油田采出水作為環(huán)境污染源的一部分，也是石油エ業(yè)中產(chǎn)量最大的廢水源，其成分復(fù)雜，量大面廣，油含量高，如不進行處理就直接排放將會嚴重威脅到社會環(huán)境和人體健康。因此，如何有效地處理油田采出水，從而減輕其對環(huán)境及人類的污染和危害成為國內(nèi)外學(xué)者的研究熱點。油田采出水成分復(fù)雜、乳化程度高，其中的乳化油難以用物理法或生化法除去。在已應(yīng)用的眾多油田采出水處理方法中，化學(xué)混凝法因其反應(yīng)快、沉降時間短、處理效果好及操作簡便而被國內(nèi)外廣泛應(yīng)用于油田采出水的預(yù)處理環(huán)節(jié)。無機-有機復(fù)合混凝劑能克服 無機絮凝劑的分子鏈短、生成絮體細小、用量大、易受PH和溫度影響等缺點以及有機絮凝劑藥劑成本高、降解產(chǎn)物有毒性等不足，因而近年來針對復(fù)合混凝劑的研究和應(yīng)用的報道越來越多，尤其是無機-有機復(fù)合混凝劑已成為處理油田采出水發(fā)展的最新趨勢。另ー方面，聚結(jié)除油法由于處理效率高、能耗低、運行成本低且可再生使用，因而也是處理油田采出水較為常用的ー種方法。多孔陶瓷濾料作為ー種新型的聚結(jié)除油材料，具有化學(xué)穩(wěn)定好、孔隙率高、無二次污染和再生性強等優(yōu)點，但是其原始濾料的處理能力有限，因此可以通過預(yù)處理和表面改性等手段，在其表面引入親油性或疏油性的基團，從而提高多孔陶瓷濾料的親油性和疏油性，這樣可以很大程度地提高其處理油田采出水的效率。磁分離技術(shù)是ー項除油效果較好的新型除油技術(shù)，其借助磁性顆粒作為載體，通過磁分離裝置將磁性物質(zhì)及其吸附的油從含油廢水中除去。與沉降、過濾等常規(guī)方法相比，磁分離法具有處理能力大、效率高、能量消耗少、設(shè)備簡單等一系列優(yōu)點。但是目前的磁分離技術(shù)在處理油田采出水的過程中一般都需要加入磁種作為接種劑，并且研究的焦點一般是如何制備聞品質(zhì)的磁種。由于現(xiàn)有的處通技術(shù)一般都存在著成本尚、處通效率不聞或者再生困難等各種局限性，因此應(yīng)盡可能地探索各種處理方法的綜合使用，來極大地提高處理效率和原料利用率以及降低成本。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決油田采出水處理存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明從多孔陶瓷濾料聚結(jié)除油的角度出發(fā)，通過將混凝、多孔陶瓷濾料與磁分離方法相結(jié)合，提出一種混凝聚結(jié)過濾與磁分離相結(jié)合的油田采出水處理方法及設(shè)備。本發(fā)明角解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案包括如下步驟
(1)油田采出水與復(fù)合混凝劑攪拌混合后流經(jīng)混凝沉淀池，停留30分鐘，復(fù)合混凝劑為濃度為I. 5mg/L的聚合氯化鋁鐵-陽離子聚丙烯酰胺復(fù)合物；；
(2)將步驟(I)中經(jīng)混凝沉淀后的油田采出水用裝有碰撞聚結(jié)過濾填料且管外安有永磁鐵的玻璃濾柱進行碰撞聚結(jié)ー磁分離，其中碰撞聚結(jié)過濾填料為疏油改性多孔陶瓷濾料與粒徑O. 8 I. 6mm的磁性Fe3O4按質(zhì)量比I: I的均勻混合物；
(3)將步驟(2)處理后的油田采出水用裝有潤濕聚結(jié)填料的濾柱過濾，其中潤濕聚結(jié)填料為親油改性多孔陶瓷濾料。上述步驟⑴中的復(fù)合混凝劑通過以下方法制得聚合氯化鋁鐵(PAFC)使用前配制成10%的溶液，陽離子聚丙烯酰胺(CPAM)使用前配成O. 1%的溶液，取一定體積的PAFC溶液，放入單ロ圓底燒瓶中，內(nèi)置ー個磁力攪拌子，在圓底燒瓶上套ー個恒壓滴液漏斗，將O. 1%的CPAM溶液按CPAM/PAFC質(zhì)量比I: O. 2加入恒壓滴液漏斗中，調(diào)節(jié)恒壓滴液漏斗的活塞閥門，在恒溫磁力攪拌器90 r/min轉(zhuǎn)速的攪拌下緩慢滴加CPAM溶液，并不斷調(diào)整反應(yīng)液的PH值為3，在60 V的溫度下，攪拌I. O h，得到最佳質(zhì)量配比的液態(tài)PAFC-CPAM，置于常溫下熟化24 h，待用。上述步驟(2)中的疏油改性多孔陶瓷濾料通過以下方法制得a.篩選篩選出粒 徑為I. 6^4 mm的多孔陶瓷濾料；b.預(yù)處理將篩選出的多孔陶瓷濾料先用蒸餾水洗凈烘干，后用I mol/L的H2SO4浸泡24 h，然后用蒸餾水洗至中性，于80 100で的烘箱中烘干，保存?zhèn)溆?；c.用聚こニ醇與無水こ醇配成質(zhì)量分數(shù)為3. 5%的改性溶液，投加一定量的b中預(yù)處理好的多孔陶瓷濾料，在80で水浴中加熱并攪拌30 min，攤開并置于8(Γ90で的烘箱中供干，待用。上述步驟(3)中親油改性多孔陶瓷濾料通過以下方法制得a.篩選篩選出粒徑為O.fl. 6 mm的多孔陶瓷濾料；b.預(yù)處理將篩選出的多孔陶瓷濾料先用蒸餾水洗凈烘干，后用I mol/L的H2SO4浸泡24 h，然后用蒸餾水洗至中性，于80 100で的烘箱中烘干，保存?zhèn)溆?；c.將鋁酸酯偶聯(lián)劑、蒸餾水、無水こ醇按蒸餾水與無水こ醇質(zhì)量比4:5的質(zhì)量比混合，用I. O mol/L的HCl調(diào)節(jié)pH=4配成鋁酸酯偶聯(lián)劑質(zhì)量分數(shù)為5%的改性溶液，在90で水浴中，向改性液中緩慢加入b中預(yù)處理好的多孔陶瓷濾料至看不見明顯的改性溶液為止，邊加邊攪拌，持續(xù)攪拌20 min后攤開，于9(Γ100で的烘箱中烘干，待用。上述油田采出水與復(fù)合混凝劑攪拌采用機械攪拌棒，保持轉(zhuǎn)速20(T210r/min。上述油田采出水通過控制出水流速的流量計。上述油田采出水的油濃度10 150 mg/L、濁度40 160 NTU0ー種油田采出水處理設(shè)備，包括依次連接的用于油田采出水與復(fù)合混凝劑攪拌混合的高位水箱，混凝沉淀池，控制出水流速的流量計，置于所述高位水箱中的電動機械攪拌棒，其特征在于還包括與所述混凝沉淀池相連的管外安有永磁鐵的第一玻璃濾柱，與所述玻璃濾柱平行放置的第二玻璃濾柱。本發(fā)明采用混凝聚結(jié)過濾與磁分離相結(jié)合的油田采出水處理方法，先將油田采出水通過混凝沉降，使廢水中的懸浮物和油盡可能的沉淀下來，后用疏油改性多孔陶瓷濾料的碰撞聚結(jié)作用使廢水中未沉淀的小油滴聚結(jié)成大油滴，及磁性四氧化三鐵和永磁鐵的磁分離作用使油田采出水中的油破乳分層以及懸浮物等雜質(zhì)被磁化而過濾和吸附，最后廢水中殘留的懸浮物和油滴則通過親油改性多孔陶瓷濾料的潤濕聚結(jié)過濾而除去；其技術(shù)效果是設(shè)備簡單，原料易得，成本低廉，占用空間小，且不用添加磁種作為接種劑；在自制小型處理裝置中，用此エ藝動態(tài)處理油濃度為1(T150 mg/L、濁度為4(Tl60 NTU的油田采出水，當濾速為15 27. 5 m/h時，連續(xù)4 h的運行時間，能夠使處理水中的油濃度小于5mg/L，即滿足《碎屑巖油藏注水水質(zhì)推薦指標及分析方法》中Al標準，而濁度基本達標；在連續(xù)運行10 h的時間內(nèi)，去油率和去濁率基本上都在80% 90%。


圖I為本發(fā)明油田采出水的處理設(shè)備結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例進ー步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實施例。如圖I所示，本油田采出水的處理設(shè)備包括依次連接的高位水箱1，混凝沉淀池2，第一玻璃濾柱3和第二玻璃濾柱4 ;混凝沉淀池2與第一玻璃濾柱3連接的管道上設(shè)有一流量計6,第一玻璃濾柱3和第二玻璃濾柱4平行設(shè)置,第二玻璃濾柱4的輸出管道上設(shè)有一流量計6，流量計6用于控制油田采出水的出水流速。所述高位水箱I中設(shè)有電動機械 攪拌棒5，所述第一玻璃濾柱3外側(cè)安裝有永磁鐵7，第一玻璃濾柱3內(nèi)裝有碰撞聚結(jié)過濾填料31 ;第二玻璃濾柱4內(nèi)裝有潤濕聚結(jié)填料41。所述碰撞聚結(jié)過濾填料為疏油改性多孔陶瓷濾料與粒徑O. 8^1. 6mm的磁性Fe3O4按質(zhì)量比I: I的均勻混合物；所述潤濕聚結(jié)填料為親油改性多孔陶瓷濾料。第一玻璃濾柱3和第二玻璃濾柱4聯(lián)通的管道8材料為乳膠管。實施例I
ー種油田采出水處理方法，采取如下步驟
(1)先經(jīng)混凝沉淀將油濃度為12.50 mg/L、濁度為41NTU的油田采出水與復(fù)合混凝劑混合，經(jīng)機械攪拌棒進行攪拌，保持轉(zhuǎn)速20(T210r/min，然后流經(jīng)混凝沉淀池(3)，停留30分鐘，
(2)后經(jīng)碰撞聚結(jié)ー磁分離將步驟(I)中經(jīng)混凝沉淀后的油田采出水經(jīng)過裝有碰撞聚結(jié)過濾填料且管外安有永磁鐵(7)的玻璃濾柱(5)進行碰撞聚結(jié)一磁分離；玻璃濾柱
(5)的直徑為16mm。(3)最后通過潤濕聚結(jié)過濾處理將步驟(2)中的油田采出水經(jīng)過裝有潤濕聚結(jié)填料的直徑為16mm的濾柱(6)；
其中，步驟(I)中的復(fù)合混凝劑為濃度為I. 5mg/L的聚合氯化鋁鐵-陽離子聚丙烯酰胺(PAFC-CPAM)復(fù)合物；
步驟(2)中的碰撞聚結(jié)過濾填料為疏油改性多孔陶瓷濾料與粒徑O. 8 I. 6mm的磁性Fe3O4按質(zhì)量比I: I的均勻混合物；
步驟(3)中的潤濕聚結(jié)填料為親油改性多孔陶瓷濾料。步驟⑴中的復(fù)合混凝劑通過以下方法制得聚合氯化鋁鐵(PAFC)使用前配制成10%的溶液，陽離子聚丙烯酰胺(CPAM)使用前配成O. 1%的溶液，取一定體積的PAFC溶液，放入單ロ圓底燒瓶中，內(nèi)置ー個磁力攪拌子，在圓底燒瓶上套ー個恒壓滴液漏斗，將O. 1%的CPAM溶液按CPAM/PAFC質(zhì)量比I: O. 2加入恒壓滴液漏斗中，調(diào)節(jié)恒壓滴液漏斗的活塞閥門，在恒溫磁力攪拌器90 r/min轉(zhuǎn)速的攪拌下緩慢滴加CPAM溶液，并不斷調(diào)整反應(yīng)液的pH值為3，在60で的溫度下，攪拌I. O h，得到最佳質(zhì)量配比的液態(tài)PAFC-CPAM，置于常溫下熟化24 h，待用。
步驟(2)中的疏油改性多孔陶瓷濾料通過以下方法制得a.篩選篩選出粒徑為1.6^4 mm的多孔陶瓷濾料；b.預(yù)處理將篩選出的多孔陶瓷濾料先用蒸餾水洗凈烘干，后用I mol/L的H2SO4浸泡24 h，然后用蒸餾水洗至中性，于80 100で的烘箱中烘干，保存?zhèn)溆?；c.用聚こニ醇與無水こ醇配成質(zhì)量分數(shù)為3. 5%的改性溶液，投加一定量的b中預(yù)處理好的多孔陶瓷濾料，在80で水浴中加熱并攪拌30 min，攤開并置于8(Γ90で的烘箱中烘干，待用。步驟(3)中親油改性多孔陶瓷濾料通過以下方法制得a.篩選篩選出粒徑為O. 8^1.6 mm的多孔陶瓷濾料；b.預(yù)處理將篩選出的多孔陶瓷濾料先用蒸餾水洗凈烘干，后用I mol/L的H2SO4浸泡24 h，然后用蒸餾水洗至中性，于8(TlO(TC的烘箱中烘干，保存?zhèn)溆?；c.將鋁酸酯偶聯(lián)劑、蒸餾水、無水こ醇按蒸餾水與無水こ醇質(zhì)量比4:5的質(zhì)量比混合，用I. O mol/L的HCl調(diào)節(jié)pH=4配成鋁酸酯偶聯(lián)劑質(zhì)量分數(shù)為5%的改性溶液，在90で水浴中，向改性液中緩慢加入b中預(yù)處理好的多孔陶瓷濾料至看不見明顯的改性溶液為止，邊加邊攪拌，持續(xù)攪拌20 min后攤開，于9(Γ100で的烘箱中烘干，待用。
濾柱(5)和濾柱(6)平行放置，濾柱高度400 mm，濾速15 27. 5 m/h，所述永磁鐵
(7)的磁場強度為8 B00經(jīng)處理后的油田采出水通過流量計4 (見附圖I)控制出水流速為15 m/h，每隔30 min采集處理后的廢水水樣，用紫外可見分光光度法和濁度儀分別測量其油含量與濁度，得第一個出水水樣的油濃度為O. 34mg/L、濁度O. 81 NTU，去油率和去濁率分別為97. 28%和98. 02% ;當濾柱連續(xù)運行至IOh時，出水油濃度為I. 94 mg/L、濁度為I. 46NTU,此時去油率84. 48%,去池率96. 44%。實施例2
實施例2與實施例I不同之處在于油田采出水的油濃度為61. 23 mg/L、濁度為89NTU，其他步驟都相同，每隔30 min采集處理后的廢水水樣，用紫外可見分光光度法和濁度儀分別測量其油含量與濁度，得第一個出水水樣的油濃度為0.34 mg/L、濁度O. 95 NTU，去油率和去濁率分別為99. 45%和98. 93% ;當濾柱連續(xù)運行至9 h吋，出水油濃度為3. 87 mg/し濁度為1.94 NTU，此時去油率93. 68%，去濁率97. 82%。實施例3
實施例3與實施例I不同之處在于油田采出水的油濃度為132. 06 mg/L、濁度為158NTU，其他步驟都相同，每隔30 min采集處理后的廢水水樣，用紫外可見分光光度法和濁度儀分別測量其油含量與濁度，得第一個出水水樣的油濃度為1.93 mg/L、濁度I. 26 NTU，去油率和去濁率分別為98. 54%和99. 20% ;當濾柱連續(xù)運行至4 h吋，出水油濃度為4. 66 mg/L、濁度為6. 60 NTU，此時去油率96. 47%，去濁率95. 82% ;當濾柱連續(xù)運行至10 h時，出水油濃度為19. 35 mg/L、濁度為27. 52 NTU，此時去油率85. 35%，去濁率82. 58%。實施例4
實施例4與實施例I不同之處在于油田采出水的油濃度為60. 42 mg/L、濁度為91NTU且經(jīng)處理后的油田采出水通過流量計4 (見附圖I)控制出水流速為27.5 m/h，每隔30min采集處理后的廢水水樣，用紫外可見分光光度法和濁度儀分別測量其油含量與濁度，得第一個出水水樣的油濃度為O. 73 mg/L、濁度I. 17 NTU，去油率和去濁率分別為98. 79%和98. 71%;當濾柱連續(xù)運行至4 h時，出水油濃度為4. 91 mg/L、濁度為4. 03 NTU，此時去油率91. 88%，去濁率95. 57% ;當濾柱連續(xù)運行至10 h吋，出水油濃度為12. 25 mg/L、濁度為9. 87NTU,此時去油率79. 73%,去濁率89. 1 5%。
權(quán)利要求
1.ー種油田采出水處理方法，其特征在于包括如下步驟 (1)油田采出水與復(fù)合混凝劑攪拌混合后流經(jīng)混凝沉淀池(3)，停留30分鐘，復(fù)合混凝劑為濃度為I. 5mg/L的聚合氯化鋁鐵-陽離子聚丙烯酰胺復(fù)合物；； (2)將步驟(I)中經(jīng)混凝沉淀后的油田采出水用裝有碰撞聚結(jié)過濾填料且管外安有永磁鐵(7)的玻璃濾柱(5)進行碰撞聚結(jié)一磁分離，其中碰撞聚結(jié)過濾填料為疏油改性多孔陶瓷濾料與粒徑O. 8" . 6mm的磁性Fe3O4按質(zhì)量比I: I的均勻混合物； (3)將步驟(2)處理后的油田采出水用裝有潤濕聚結(jié)填料的濾柱(6)過濾，其中潤濕聚結(jié)填料為親油改性多孔陶瓷濾料。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的油田采出水處理方法，其特征在干所述步驟(I)中的復(fù)合混凝劑通過以下方法制得聚合氯化鋁鐵使用前配制成10%的溶液，陽離子聚丙烯酰胺使用前配成O. 1%的溶液，取一定體積的聚合氯化鋁鐵溶液，放入單ロ圓底燒瓶中，內(nèi)置ー個磁力攪拌子，在圓底燒瓶上套ー個恒壓滴液漏斗，將O. 1%的陽離子聚丙烯酰胺溶液按陽離子聚丙烯酰胺/聚合氯化鋁鐵質(zhì)量比1:0. 2加入恒壓滴液漏斗中，調(diào)節(jié)恒壓滴液漏斗的活塞閥門，在恒溫磁力攪拌器90 r/min轉(zhuǎn)速的攪拌下緩慢滴加陽離子聚丙烯酰胺溶液，并不斷調(diào)整反應(yīng)液的PH值為3，在60で的溫度下，攪拌I. O小時，得到液態(tài)聚合氯化鋁鐵-陽離子聚丙烯酰胺，置于常溫下熟化24小時，待用。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的油田采出水處理方法，其特征在于所述步驟(2)中的疏油改性多孔陶瓷濾料通過以下方法制得a.篩選篩選出粒徑為I. 6^4 mm的多孔陶瓷濾料；b.預(yù)處理將篩選出的多孔陶瓷濾料先用蒸餾水洗凈烘干，后用I mol/L的H2SO4浸泡24 h，然后用蒸餾水洗至中性，于80 100で的烘箱中烘干，保存?zhèn)溆茫籧.用聚こニ醇與無水こ醇配成質(zhì)量分數(shù)為3. 5%的改性溶液，投加一定量的b中預(yù)處理好的多孔陶瓷濾料，在80で水浴中加熱并攪拌30 min，攤開并置于8(Γ90で的烘箱中烘干，待用。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的油田采出水處理方法，其特征在干步驟(3)中親油改性多孔陶瓷濾料通過以下方法制得a.篩選篩選出粒徑為O. 8 1. 6 mm的多孔陶瓷濾料；b.預(yù)處理將篩選出的多孔陶瓷濾料先用蒸餾水洗凈烘干，后用I mol/L的H2SO4浸泡24小時，然后用蒸餾水洗至中性，于80 100で的烘箱中烘干，保存?zhèn)溆?；c.將鋁酸酯偶聯(lián)劑、蒸餾水、無水こ醇按蒸餾水與無水こ醇質(zhì)量比4:5的質(zhì)量比混合，用I. O mol/L的HCl調(diào)節(jié)pH=4配成鋁酸酯偶聯(lián)劑質(zhì)量分數(shù)為5%的改性溶液，在90で水浴中，向改性液中緩慢加入b中預(yù)處理好的多孔陶瓷濾料至看不見明顯的改性溶液為止，邊加邊攪拌，持續(xù)攪拌20 min后攤開，于9(Γ100で的烘箱中烘干，待用。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的油田采出水處理方法，其特征在干步驟(3)中親油改性多孔陶瓷濾料通過以下方法制得a.篩選篩選出粒徑為O. 8^1. 6 _的多孔陶瓷濾料；b.預(yù)處理將篩選出的多孔陶瓷濾料先用蒸餾水洗凈烘干，后用I mol/L的H2SO4浸泡24 h，然后用蒸餾水洗至中性，于80 100で的烘箱中烘干，保存?zhèn)溆?；c.將鋁酸酯偶聯(lián)劑、蒸餾水、無水こ醇按蒸餾水與無水こ醇質(zhì)量比4:5的質(zhì)量比混合，用I. O mol/L的HCl調(diào)節(jié)pH=4配成鋁酸酯偶聯(lián)劑質(zhì)量分數(shù)為5%的改性溶液，在90で水浴中，向改性液中緩慢加入b中預(yù)處理好的多孔陶瓷濾料至看不見明顯的改性溶液為止，邊加邊攪拌，持續(xù)攪拌20 min后攤開，于9(Γ100 V的烘箱中烘干，待用。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的油田采出水處理方法，其特征在于所述油田采出水與復(fù)合混凝劑攪拌采用機械攪拌棒，保持轉(zhuǎn)速20(T210r/min。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的油田采出水處理方法，其特征在于所述油田采出水通過控制出水流速的流量計。
8.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的油田采出水處理方法，其特征在于所述油田采出水的油濃度為10 150 mg/L、濁度40 160 NTU0
9.ー種油田采出水處理設(shè)備，包括依次連接的用于油田采出水與復(fù)合混凝劑攪拌混合的高位水箱、混凝沉淀池、控制出水流速的流量計，置于所述高位水箱中的電動機械攪拌棒，其特征在于還包括與所述混凝沉淀池相連的管外安有永磁鐵的第一玻璃濾柱，與所述第一玻璃濾柱(3)平行放置的第二玻璃濾柱。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種油田采出水處理方法及其設(shè)備，其方法步驟為油田采出水與復(fù)合混凝劑攪拌混合后流經(jīng)混凝沉淀池(3)，停留30分鐘；(2)將步驟(1)中經(jīng)混凝沉淀后的油田采出水用裝有碰撞聚結(jié)過濾填料且管外安有永磁鐵(7)的玻璃濾柱(5)進行碰撞聚結(jié)—磁分離；(3)將步驟(2)處理后的油田采出水用裝有潤濕聚結(jié)填料的濾柱(6)過濾，其中潤濕聚結(jié)填料為親油改性多孔陶瓷濾料。本發(fā)明具有設(shè)備簡單，原料易得，成本低廉，操作簡便，占用空間小，處理效果好等優(yōu)點。
文檔編號C02F9/12GK102826706SQ201210368388
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月28日
發(fā)明者馬淞江, 吳年芬, 李方文, 李軍, 楊娟, 付美玲, 雷洋, 謝超 申請人:湖南科技大學(xué)