一种气田脱醇污水处理系统论文和设计

全文摘要

本实用新型公开了一种气田脱醇污水处理系统。该系统包括依次连接的混凝反应池、磁混凝反应池、絮凝反应池、沉淀池、氧化反应池、介质过滤装置、超滤装置、纳滤装置和反冲水池；还包括与混凝反应池相连的混凝剂加药罐、与磁混凝反应池相连的磁性粉体加注罐、与絮凝反应池相连的絮凝剂加药罐、与氧化反应池相连的氧化剂加注装置；沉淀池、介质过滤装置相连的磁分离装置，磁分离装置的一出口连接磁性粉体加注罐、另一出口经由清洗装置连接氧化反应池、第三出口与污泥脱水装置相连；超滤装置和纳滤装置与蒸发结晶装置相连；介质过滤装置和超滤装置均设置反冲洗泵，与反冲水池相连。采用本实用新型能够实现气田脱醇污水处理后回注或回用水质达标。

设计方案

1.一种气田脱醇污水处理系统，包括混凝反应池、絮凝反应池、沉淀池，其特征在于，所述的混凝池反应池与絮凝反应池之间还设置有磁混凝反应池，所述的絮凝反应池再依次连接有所述的沉淀池、氧化反应池、介质过滤装置、超滤装置、纳滤装置和反冲水池；还包括与混凝反应池相连的混凝剂加药罐、与磁混凝反应池相连的磁性粉体加注罐、与絮凝反应池相连的絮凝剂加药罐、与氧化反应池相连的氧化剂加注装置；以及分别与沉淀池、介质过滤装置的排泥渣口相连的磁分离装置，所述的磁分离装置的一出口连接磁性粉体加注罐，另一出口经由清洗装置连接氧化反应池，第三出口与污泥脱水装置相连；所述的超滤装置和所述的纳滤装置均设置有浓水出口，与蒸发结晶装置相连；所述的介质过滤装置和所述的超滤装置均设有与所述的反冲水池相连的反冲洗泵。

2.根据权利要求1所述的气田脱醇污水处理系统，其特征在于，所述的介质过滤装置为石英砂过滤装置或核桃壳过滤装置。

3.根据权利要求1所述的气田脱醇污水处理系统，其特征在于，所述的混凝反应池、磁混凝反应池、絮凝反应池及氧化反应池均设置有机械搅拌设备。

4.根据权利要求1所述的气田脱醇污水处理系统，其特征在于，所述的磁分离装置包括高速剪切机和磁分离器。

5.根据权利要求1所述的气田脱醇污水处理系统，其特征在于，所述的污泥脱水装置为带式脱水机、离心式脱水机或叠螺式脱水机。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于气田水处理领域，具体涉及一种气田脱醇污水处理系统。

背景技术

在一定的压力和温度下，天然气中的某些气体组分能和液态水形成水合物。由于水合物是晶状固体物质，极易在阀门、管线弯头处形成堵塞，严重影响天然气的采集和输送。因此国内一些气田在天然气生产中采用甲醇作为水合物抑制剂，由采气井口向采气管线注入甲醇，以抑制水合物的形成。由井口注入的甲醇，在集气站内通过天然气站场分离并回用，但也有部分残余的甲醇与气井产出的地层水一起进入气田污水系统，由此而产生了气田脱醇污水。该类污水大多悬浮物含量、油含量、矿化度均高，处理难度大，导致了回注或回用时水质不达标。

随着天然气开发及生产规模的不断扩大，所产生污水的量也迅速增加。在我国水资源短缺及环保法规制定、执行日趋严格的大前提下，做好气田污水治理便成为石油行业亟需解决的重要课题。另一方面，陕北油田压裂施工还存在着用水紧张，尤其是进入冬夏季，水源短缺的矛盾突出这一现实问题。因此，开展气田脱醇污水处理系统研究，既能保护生态环境，维持油田的可持续发展，又解决了压裂施工用水不足的问题，并实现一定的经济效益，具有重要的现实意义。

催化氧化法处理污水是指在催化剂作用下，氧化剂在水中生成了羟基自由基等活性极强的自由基基团，自由基基团能够有效地与一般条件下难于被降解的污染物反应，生成小分子物质，增强矿化程度。该方法不仅适用于处理污水中分散溶解性好的石油烃污染物，对于难降解石油烃污染物的去除也具有针对性。但想要发挥催化氧化的作用，更为经济有效的使用氧化剂，增强方法的实用性，还需要与合适的前处理方法相结合。先对油气田污水中的大量污染物进行减量化，降低后续催化氧化工艺单元的负荷，减少干扰因素。催化氧化生成的矿化后的降解产物，也需要通过合适的分离方法从水中的去除。另外，要获得较高的催化氧化活性，通常要选用粒度小，比表面积大，分散性高的非均相催化剂。催化剂的回收和防流失较为困难，制约了该方法的实用性。

基于磁分离原理的污水净化技术具有效率高、能耗低、易操作、无二次污染和成本低等优点。在加药混凝去除污染物的过程中，添加入磁性粉体，可发挥吸附作用，促进絮体的形成和聚结增大。在外加磁场的作用下，易于实现固液快速分离，能够提高污染物去除效率，相比于现有的油气田污水处理方法具有明显优势。虽然具有上述优点，但单独应用磁混凝相关处理系统无法满足油气田污水处理的需要。这主要是由于油气田污水中污染物成分复杂，分离去除难度大。而磁分离技术主要通过絮凝分离的原理去除污染物，存在一定的局限性。对于在污水中分散溶解性好的石油烃污染物，其中还包括多种难降解污染物，采用磁混凝方法都无法实现去除，难以达到污染物深度处理的要求，需要与其它工艺方法结合使用，增强处理能力。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对气田脱醇污水悬浮物含量、油含量、矿化度均高，处理难度大，现有单一工艺方法处理效果不理想，导致了回注或回用时水质不达标的问题，提供一种气田脱醇污水处理系统。该系统充分利用磁混凝、催化氧化及膜分离技术，实现气田脱醇污水的高效处理，确保污水经最终处理达到回注或回用的要求。

本实用新型所采用的技术方案具体如下：

一种气田脱醇污水处理系统，包括混凝反应池、絮凝反应池、沉淀池，其中所述的混凝池反应池与絮凝反应池之间还设置有磁混凝反应池，所述的絮凝反应池再依次连接有所述的沉淀池、氧化反应池、介质过滤装置、超滤装置、纳滤装置和反冲水池；还包括与混凝反应池相连的混凝剂加药罐、与磁混凝反应池相连的磁性粉体加注罐、与絮凝反应池相连的絮凝剂加药罐、与氧化反应池相连的氧化剂加注装置；以及分别与沉淀池、介质过滤装置的排泥渣口相连的磁分离装置，所述的磁分离装置的一出口连接磁性粉体加注罐，另一出口经由清洗装置连接氧化反应池，第三出口与污泥脱水装置相连；所述的超滤装置和所述的纳滤装置均设置有浓水出口，与蒸发结晶装置相连；所述的介质过滤装置和所述的超滤装置均设有与所述的反冲水池相连的反冲洗泵，。

上述的气田脱醇污水处理系统中，所述的介质过滤装置优选为石英砂过滤装置或核桃壳过滤装置。

上述的气田脱醇污水处理系统中，所述的混凝反应池、磁混凝反应池、絮凝反应池及氧化反应池优选均设置有机械搅拌设备。

上述的气田脱醇污水处理系统中，所述的磁分离装置优选包括高速剪切机及磁分离器。

上述的气田脱醇污水处理系统中，所述的污泥脱水装置优选为带式脱水机、离心式脱水机或叠螺式脱水机。

本实用新型的有益效果为：本实用新型气田脱醇污水处理系统，采用磁混凝工艺，可大大加快所生成污染物絮体的沉降，固液分离效率高；催化氧化工艺，与磁混凝分离工艺相结合，在协同增效的同时，通过磁分离解决催化剂回收问题；膜分离工艺，可以灵活控制出水中的污染物质及矿物质含量，提高了气田脱醇污水资源化利用的价值；将上述磁混凝、催化氧化及膜分离技术有机结合，特别适用于去除气田脱醇污水中高含量的悬浮物、石油烃类等污染物质，并能够有效降低污水中的无机矿物质含量，确保处理后的污水可以达标排放或者回用。

附图说明

图1为本实用新型提供的气田脱醇污水处理系统的结构示意图。

图中：1、混凝反应池，2、磁混凝反应池，3、絮凝反应池，4、沉淀池，5、氧化反应池，6、介质过滤装置，7、超滤装置，8、纳滤装置，9、反冲水池，10、混凝剂加药罐，11、磁性粉体加注罐，12、絮凝剂加药罐，13、氧化剂加注装置，14、磁分离装置，15、清洗装置，16、污泥脱水装置，17、蒸发结晶装置。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例详细描述本实用新型技术方案。

本实用新型一种气田脱醇污水处理系统，包括依次连接的混凝反应池1、磁混凝反应池2、絮凝反应池3、沉淀池4、氧化反应池5、介质过滤装置6、超滤装置7、纳滤装置8和反冲水池9，还包括混凝剂加药罐10、磁性粉体加注罐11、絮凝剂加药罐12、氧化剂加注装置13、磁分离装置14、清洗装置15、污泥脱水装置16、蒸发结晶装置17。其中，混凝加药罐10与混凝反应池1相连，用于向混凝反应池1投加混凝剂；磁性粉体加注罐11与磁混凝反应池2相连，用于向磁混凝反应池2加注磁性粉体；絮凝剂加药罐12与絮凝反应池3相连，用于向絮凝反应池3投加絮凝剂；氧化剂加注装置13与氧化反应池5相连，用于向氧化反应池5加注氧化剂；磁分离装置14分别与沉淀池4及介质过滤装置6相连，磁分离装置14的一出口连接磁性粉体加注罐11、另一出口经由清洗装置15连接氧化反应池5、第三出口与污泥脱水装置16相连；沉淀池4及介质过滤装置6分别与污泥脱水装置16相连；超滤装置7及纳滤装置8的浓水出口分别与蒸发结晶装置17相连；介质过滤装置6及超滤装置7分别经反充水泵与反冲水池9相连。

其中混凝反应池1、磁混凝反应池2、絮凝反应池3及氧化反应池4优选均设置有机械搅拌设备。使用时可根据需要对搅拌速度进行合理调节，以促进加药与进水充分混合，药剂与污染物质充分反应。介质过滤装置6优选为石英砂过滤装置或核桃壳过滤装置。工作压力为0.05MPa～0.6MPa，过滤速度5m\/h～12m\/h，石英砂粒径3mm～8mm，核桃壳粒径1mm～3mm，使用时可根据具体情况进行调节。

磁分离装置14优选包括高速剪切机及磁分离器。高速剪切机剪切含磁性粉体的污泥后，再经磁分离器实现污泥分离及磁性粉体再利用。磁分离器应选用高梯度磁分离器，可选用锟筒式磁分离器或磁盘式磁分离器，磁场背景强度≥1000高斯。

污泥脱水装置16优选为带式脱水机、离心式脱水机或叠螺式脱水机。

基于本实用新型的气田脱醇污水处理过程如下：气田含醇污水进入混凝反应池1，与混凝剂加药罐10投加的混凝剂充分混合作用，初步形成松散的絮体。进一步地，形成松散絮体的污水进入磁混凝反应池2，与磁性粉体加注罐11加注的磁性粉体充分作用，磁性粉体作为吸附聚结的核心，促进絮体由小变大，由松散变紧密。进一步地，含絮体污水进入絮凝反应池3，在加注的絮凝剂共同作用下，絮体充分聚并增大，成为含有磁性分体的矾花。进一步地，含磁性矾花的污水进入沉淀池4，磁性矾花在外加磁场的作用下快速沉降，实现固液分离，沉降得到的含磁性粉体的污泥进入磁分离装置14，磁性分体被回收经清洗装置15后，进入氧化反应池5。磁性粉体回收后的污泥进入污泥脱水装置16脱水；沉淀池4分离得到经初步处理的污水进入氧化反应池5，与加注的氧化剂和清洗后的磁性粉体充分接触混合。氧化剂受到磁性粉体催化，在水中产生氧化性极强的羟基自由基，能够快速氧化分解污水经过沉淀池未去除的有机污染物，包括难降解污染物，氧化产物为小分子有机物或无机物，进入下一步易于分离去除。进一步地，催化氧化深度处理后的水携带磁性粉体进入介质过滤装置6，经过核桃壳及石英砂的双介质过滤，产生含磁性粉体的污泥及滤后水。进一步地，含磁性粉体的污泥进入磁分离装置14，磁性粉体被分离回收到磁性粉体加注罐11，循环利用。进一步地，介质过滤装置6出水进入超滤装置7，继续去除水中剩余的有机及无机小分子污染物质。进一步地，超滤装置7出水进入纳滤装置8，继续去除水中剩余的有机及无机小分子污染物质。进一步地，纳滤装置8出水进入反冲水池9。超滤装置7及纳滤装置8均设置有浓水出口，与蒸发结晶装置17相连，使得系统产生的浓水得到有效处理。介质过滤装置6和超滤装置7均设置反冲洗泵，与反冲水池9相连，定期进行反冲洗，保证系统稳定运行。进一步地，反冲水池9出水为处理达标水，可以回注地层或进行资源化再利用，例如用来配置压裂液。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。

设计图

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