油田酸性含硫（铁）污水预氧化处理技术研究

发布时间：2020-03-24 13:46

【摘要】：随着油田采油技术的持续进步,每年产生大量采出水需处理回注,作为重要的可循环资源,其科学达标处理意义重大。本课题主要围绕胜利油田含CO2、HCO3-酸性污水的处理问题,研究新型预氧化水质改性技术-QMR快速气液混合技术,借鉴SV型静态混合原理,设计QMR气液混合反应器,并首次应用于该类污水处理,避免传统加碱改性方法带来的结垢严重、药耗量高、水质不稳以及污泥产量大等问题。QMR技术通过产生微米级气泡(10～30μm),相界面积可达104～105m2/m3,实现5～8秒内解析液相CO2,打破H2CO3*-HCO3-缓冲,量化气液比VG/L可使污水pH值达到预期范围,缓解腐蚀问题。快速曝气作用使污水中产生溶解氧DO,氧化去除S2-、Fe2+,提高污水稳定性,同时气浮除油作用,可降低污水中残余油含量。DO氧化S2-、Fe2+动力学为二级反应,为油田水站改造提供数据支持。并对QMR反应器进行现场试验和应用放大工艺设计,实现污水“多功能”净化处理。现场试验表明,采用快速气液混合完成污水空气预氧化后,结合絮凝沉降以及多介质过滤,可保证水质稳定达标。通过研究不同硫铁含量污水的多种处理方法,必要时可联合应用,达到处理高硫铁污水理想效果。
【图文】：

金属设备,硫化物,钢材,污水

逡逑见表１－４和图１－１所示。逡逑表１－４不同ｐＨ值下的硫化物的存在形态逡逑Ｔａｂｌｅ邋１－４邋Ｔｈｅ邋ｅｘｉｓｔｅｎｃｅ邋ｆｏｒｍ邋ｏｆ邋ｓｕｌｆｉｄｅ邋ｗｉｔｈ邋ｐＨ邋ｖａｌｕｅ逡逑污水邋ｐＨ邋值范围逦ｐＨＳ５．５逦５．５＜ｐＨ＜８逦ｐＨ＝８逦８＜ｐＨ＜９．８逦ｐＨ＞９．８逡逑硫化物存在形式逦Ｈ：Ｓ逦ｈｂＳ、ＨＳ－逦ＨＳ；逦ＨＳ＇邋Ｓ２－逦Ｓ２￣逡逑１００邋逦—■＞＿－逡逑９０邋．逡逑８０逡逑＾邋７0逦＼逡逑０邋６０逦＼逡逑ｌ邋５0逦＼逡逑Ｉ邋Ｍ逦＼逡逑２０邋＼逡逑１０邋ｉ逡逑２３４５６７８９逦１０逡逑ｐＨ值逡逑图１－１邋Ｈ２Ｓ与ｐＨ值的关系Ｗ逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｔｈｅ邋ｍａｓｓ邋ｆｒａｃｔｉｏｎ邋ｏｆ邋Ｈ２Ｓ邋ｉｎ邋ｓｕｌｆｉｄｅ邋ｕｎｄｅｒ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｐＨ邋ｖａｌｕｅｓ逡逑１．２．３油田酸性含硫、铁污水的危害逡逑Ｉ对管道等金属设备的腐蚀严重ｉ３３】逡逑对于含硫污水，Ｓ２－具有较强穿透力，其外层电子云形变能力强从而可加速钢逡逑铁材料腐蚀速率，严重缩短金属设备及管道的使用寿命。不仅如此，Ｓ２－腐蚀产物ＦｅＳ逡逑具有结构缺陷，，在矿化度较高溶液中会产生“原电池效应”，且ＦｅＳ是阴极，钢材是逡逑阳极１３４１，电池阳极作用加剧钢材腐蚀。除此之外，ＦｅＳ在水中表现为难溶于水的黑色逡逑固体悬浮物，导致水体发黑发臭，悬浮物含量增加，污水回注困难，甚至堵塞地层，逡逑影响井眼水驱效果，增加洗井和酸化次数［３３１。逡逑金属设备的耐腐蚀性还与其表面产生的钝化膜性能有密切关系，由于油田污水矿逡逑化度高

流程图,空气氧化法,流程图

＾逦１逡逑图１－２气提除硫操作流程图逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｇａｓ邋ｒｅｍｏｖａｌ邋ｐｒｏｃｅｓｓ邋ｆｌｏｗ邋ｃｈａｒｔ逡逑１．３．１．２化学沉淀法逡逑该方法是利用金属离子与ｓ２－结合生成沉淀使Ｓ２？脱离水体，一般沉淀药剂有氯化逡逑铁、氯化锌等为避免沉淀物影响水质，可结合絮凝沉降技术将其沉落水体底部。逡逑化学沉淀法除硫效率很高，但缺点也显而易见，药剂用量和污泥产量较大，增加操作逡逑和污泥处理成本。一般工艺流程如图１－３所示。逡逑沉淀药剂逡逑逦邋｜逦＾凝沉阵上清液逡逑含硫污承－？■预沉泡邋—调节池邋一？一邋反应池邋逦逡逑￣￣？污泥逡逑图１－３化学沉淀法流程图逡逑Ｆｉｇ．邋１－３邋Ｃｈｅｍｉｃａｌ邋ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ邋ｆｌｏｗ邋ｃｈａｒｔ逡逑１．３．１．３氧化法逡逑氧化法一般是用氧化剂将ｓ２－氧化为硫单质，因硫单质在水中溶解度很小，可自动逡逑沉淀到水体底部。该法一般分为空气氧化和化学氧化。逡逑⑴空气氧化就是利用空气氧在水中形成溶解氧（ＤＯ）来氧化还原性物质。但由逡逑于ＤＯ氧化速率较慢，为提高氧化效果，一般会在高温、高压条件下进行，或氧化过逡逑程中使用催化剂，在催化剂作用下ＤＯ可将Ｓ２？氧化为硫单质或含硫盐类一般逡逑工艺是利用风机把空气鼓入含有污水的曝气罐中，使空气和污水充分接触进行强氧逡逑６逡逑
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X741

【参考文献】