專利名稱：采油廢水的處理裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用于處理采油廢水的裝置。
技術背景采油廢水主要為油田采出水。由于注水開采技術的推廣應用，導致我國大部分油田采出液含水量達90％以上。這些外排的采出水中COD、BOD、石油類、揮發(fā)酚、硫化物等污染指標超過國家排放標準的要求，直接流到礦區(qū)或河流給周圍環(huán)境造成嚴重污染。國內(nèi)外對采油廢水的處理方法主要是采用隔油、過濾等措施，處理達標后再回注地層。這既減緩了污染，也降低了開發(fā)成本。但采油廢水的產(chǎn)出量大大超過注水量需求，必須排放到環(huán)境中，傳統(tǒng)處理工藝外排水的CODCr超過了國家制定的標準。這是因為油田一般所采用的“隔油-浮選-過濾”工藝對去除廢水中的石油類、懸浮物等雜質(zhì)效果較好，但對于含油廢水中溶解性有機物產(chǎn)生的COD去除效果卻不明顯，無法滿足回用標準和國家含油廢水的排放標準。因此COD是采油廢水外排達標的關鍵指標之一，開發(fā)經(jīng)濟有效的COD處理技術對全面實現(xiàn)采油廢水的達標排放具有重要意義。根據(jù)各油田廢水的水質(zhì)和水量不同，有針對性地找出某一特定的油田廢水的處理方法或者處理方法優(yōu)化組合尤為重要。國內(nèi)外對此進行了大量的研究，通常的處理方法有物理法、化學法、物理化學法、生物法。上述方法在技術和經(jīng)濟上各有其優(yōu)缺點。國外對油田采油廢水普遍采用活性炭吸附或膜分離等技術以保證最后出水水質(zhì)，但此工藝基建和運行費用過高，因而國內(nèi)企業(yè)應用很少。國內(nèi)采油廢水的處理一般采用隔油、粗粒化、混凝、過濾、殺菌或氣浮等方法去除石油類、懸浮物、鐵和細菌等雜質(zhì)。但是由于采油廢水的水質(zhì)、水量變化大，且水中含鹽量較高。因此較高的Cl-與Na+濃度本身對微生物的生長具有抑制作用；廢水含鹽量高時水的粘度增大，污泥顆粒與水的比重差減小，因而微生物絮體不易在水中沉淀下來，造成活性污泥流失，惡化水質(zhì)；而且由于微生物細胞膜是選擇性透過膜，受滲透壓作用，高含鹽量對細胞結(jié)構也會造成破壞。
因此，研究開發(fā)高效、低投入、低運行費用及不會產(chǎn)生二次污染的環(huán)境友好的水處理技術，特別是處理難降解有機污染物的新技術，是當前世界水處理研究領域的熱點也是難點的課題。近年來提出的光電催化技術為工業(yè)廢水的處理提供了新途徑，但這種技術對于處理水質(zhì)復雜的采油廢水還缺少研究。CN1526652提出一種連續(xù)循環(huán)流式固定床三維電極光電催化反應器及其處理有機廢水的方法，但尚未形成適用于處理采油廢水的實用的工業(yè)裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提出一種用于處理含高鹽濃度的采油廢水，能有效去除采油廢水中的COD的適于實用的采油廢水的處理裝置。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的，所設計的采油廢水的處理裝置包括吸附電解反應器和固定床光電催化反應器，所說的吸附電解反應器的下部有進液口和進氣口，上部有出液口，在反應器中具有一個填充有吸附電解催化劑的反應床，在該反應床的上下兩端分別設置微孔鈦板陰極與多孔鈦環(huán)陽極，在微孔鈦板陰極與多孔鈦環(huán)陽極之間連接有直流電源；所說的固定床光電催化反應器的下部有進液口和進氣口，上部有出液口，反應器中設置有安裝于U型石英管內(nèi)的UV燈，并具有一個填充有光電催化劑的固定床，在該固定床的上下兩端分別設置微孔鈦板陰極與多孔鈦環(huán)陽極，在微孔鈦板陰極與多孔鈦環(huán)陽極之間連接有直流電源；本處理裝置由一個或多個相互串聯(lián)的所說的吸附電解反應器構成前級處理裝置，由1個或多個相互串聯(lián)的所說的固定床光電催化反應器構成后級處理裝置；由泵驅(qū)動使采油廢水按前、后順序流經(jīng)各反應器進行處理，并通過空壓機向各反應器的進氣口通入壓縮空氣；所說的吸附電解反應器中的固定床所填充的吸附電解催化劑為納米二氧化鈦負載化活性炭；所說的固定床光電催化反應器中的固定床的填充的光電催化劑為納米二氧化鈦負載化活性炭、納米二氧化鈦負載化石英砂和納米二氧化鈦負載化粒狀鈦粉的混合光電催化劑材料，該混合光電催化劑材料的重量百分比組份為納米二氧化鈦負載化活性炭50～100％，納米二氧化鈦負載化石英砂0～50％，納米二氧化鈦負載化粒狀鈦粉0～50％。
所述的納米二氧化鈦負載化活性炭、納米二氧化鈦負載化石英砂和納米二氧化鈦負載化粒狀鈦粉分別為將納米二氧化鈦材料涂布于活性炭顆粒表面、石英砂顆粒表面及鈦顆粒表面而制成的顆粒材料。
本實用新型通過在所說的吸附電解反應器和固定床光電催化反應器上施加較高的外加偏置電壓以提高電催化和光電催化反應的效率，即在各反應器的微孔鈦板陰極與多孔鈦環(huán)陽極之間施加20～30V的直流電源電壓，使之大大超過采油廢水污染物的氧化電位。
本實用新型首次提出用光電催化技術處理高鹽含油廢水的技術方案，它具有以下的突出特點和有益效果(1)通過吸附電解反應器和固定床光電催化反應器結(jié)合，形成了光電催化氧化技術、電化學氧化技術以及活性炭的吸附及其催化氧化的協(xié)同組合工藝。
(2)在光電催化反應器用于處理含高鹽濃度的含油廢水時，在光電催化體系中不但可以通過光催化氧化技術產(chǎn)生的OH自由基氧化降解有機污染物，而且可以通過在光電反應器上施加一定的電壓抑制光生電子的復合有效提高光催化反應的效率。更重要的是在光電反應器上施加超過污染物氧化電位很高的槽電壓，有效利用廢水體系中含有的大量光催化反應的抑制劑Cl-在電化學體系狀態(tài)下產(chǎn)生大量活性氯組分如溶解性的氯氣和隨后產(chǎn)生的次氯酸等強氧化劑來大大提高光電催化反應的效率。因而，本裝置對高氯含油廢水的處理具有獨特的優(yōu)勢，它不但可以通過施加陽極偏電壓提高光催化降解含油廢水的效率，而且還可以利用廢水中已含有的高濃度氯離子產(chǎn)生強氧化劑有效提高光催化降解含油廢水的效率。因此在同一該光電催化體系中可以有效地充分發(fā)揮光、電二者協(xié)同催化氧化的效率；
(3)由于米用納米二氧化鈦負載化的活性炭作為反應器的固定床催化劑，本裝置光電催化氧化技術集催化氧化、吸附和過濾等多種廢水處理方法于一體，使得所處理廢水中的有機污染物同時發(fā)生吸附、過濾電化學氧化和光催化氧化等作用，具有COD降解效果好、催化劑可原位再生使用、適用于含油廢水中可溶性石油物質(zhì)的深度去除等優(yōu)點。


圖1為本實用新型的一個采油廢水的處理裝置實施例的結(jié)構示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型實施例的結(jié)構細節(jié)作進一步的詳細說明。
實施例一如圖1所示，本采油廢水的處理裝置實施例由一個吸附電解反應器為前級處理裝置，兩個相互串聯(lián)的固定床光電催化反應器為后級處理裝置構成。即由吸附電解反應器R-1，固定床光電催化反應器R-2和R-3串聯(lián)而成。廢水池4中的采油廢水經(jīng)過水泵P-1、流量計5輸入吸附電解反應器R-1下部的進液口11，經(jīng)過該反應器中的催化劑反應床15，反應床中填充納米二氧化鈦負載化活性炭作為催化劑，在反應床的上、下端微孔鈦板陰極16和多孔鈦環(huán)陽極17施加30V直流電壓，廢水經(jīng)該反應器吸附電解處理后的由反應器上部的出液口13輸出，經(jīng)水泵P-2泵入固定床光電催化反應器R-2下部的進液口21，經(jīng)過該反應器中的催化劑固定床25進行光電催化氧化處理，催化劑固定床25中所填充的催化劑為納米二氧化鈦負載化活性炭，在固定床的上、下端微孔鈦板陰極26和多孔鈦環(huán)陽極27施加30V直流電壓，經(jīng)處理后的水由該反應器上部的出液口23輸出，再由水泵P-3泵入固定床光電催化反應器R-3下部的進液口31，經(jīng)過該反應器中的催化劑固定床35進行光電催化氧化處理，催化劑固定床35中所填充的催化劑為納米二氧化鈦負載化活性炭，在固定床的上、下端微孔鈦板陰極36和多孔鈦環(huán)陽極37施加30V直流電壓，經(jīng)處理后的水由該反應器上部的出液口33輸出，流入沉淀池6，在固定床光電催化反應器R-2和R-3中分別設置有安裝于U型石英管內(nèi)的UV燈L-1和L-2。在吸附電解反應器R-1、固定床光電催化反應器R-2和R-3的上部還分別設置有溢流口14、24和34，由上述反應器過量的反應液可由所述的溢流口溢出，分別經(jīng)三向閥F-2、F-3回流至廢水池4。本采油廢水的處理裝置工作時，由空壓機7產(chǎn)生壓縮氣體，經(jīng)氣壓計8，再分別通過三向閥F-1和F-4分別向吸附電解反應器R-1、固定床光電催化反應器R-2和R-3下部的進氣口12、22、32輸入壓縮空氣。
對照本實施例的結(jié)構形式，可以根據(jù)含油廢水的濃度，隨意串聯(lián)和并聯(lián)多個光電催化反應器和吸附電解反應器的組合而形成多種形式的采油廢水的處理裝置。
實施例二本實施例的結(jié)構也如圖1所示，由一個吸附電解反應器為前級處理裝置，兩個相互串聯(lián)的固定床光電催化反應器為后級處理裝置構成。即由吸附電解反應器R-1，固定床光電催化反應器R-2和R-3串聯(lián)而成。在固定床光電催化反應器R-2的催化劑固定床25中所填充的催化劑為混合光電催化劑材料，其組份的重量百分比為納米二氧化鈦負載化活性炭50％，納米二氧化鈦負載化石英砂50％；在固定床光電催化反應器R-3的催化劑固定床35中所填充的催化劑為混合光電催化劑材料，其組份的重量百分比為納米二氧化鈦負載化活性炭50％，納米二氧化鈦負載化石英砂25％；納米二氧化鈦負載化粒狀鈦粉25％。在吸附電解反應器R-1和固定床光電催化反應器R-2、R-3上的微孔鈦板陰極與多孔鈦環(huán)陽極之間施加的直流電源電壓為20V。其他技術方案與實施例基本相同。
權利要求1.一種采油廢水的處理裝置，包括吸附電解反應器和固定床光電催化反應器，所說的吸附電解反應器的下部有進液口和進氣口，上部有出液口，在反應器中具有一個填充有吸附電解催化劑的反應床，在該反應床的上下兩端分別設置微孔鈦板陰極與多孔鈦環(huán)陽極，在微孔鈦板陰極與多孔鈦環(huán)陽極之間連接有直流電源；所說的固定床光電催化反應器的下部有進液口和進氣口，上部有出液口，反應器中設置有安裝于U型石英管內(nèi)的UV燈，并具有一個填充有光電催化劑的固定床，在該固定床的上下兩端分別設置微孔鈦板陰極與多孔鈦環(huán)陽極，在微孔鈦板陰極與多孔鈦環(huán)陽極之間連接有直流電源；其特征在于由一個或多個相互串聯(lián)的所說的吸附電解反應器構成前級處理裝置，由1個或多個相互串聯(lián)的所說的固定床光電催化反應器構成后級處理裝置；由泵驅(qū)動使采油廢水按前、后順序流經(jīng)各反應器進行處理，并通過空壓機向各反應器的進氣口通入壓縮空氣。
2.根據(jù)權利要求1所述的采油廢水的處理裝置，其特征在于本處理裝置由一個吸附電解反應器為前級處理裝置，兩個相互串聯(lián)的固定床光電催化反應器為后級處理裝置構成。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的采油廢水的處理裝置，其特征在于所述的吸附電解反應器和固定床光電催化反應器中，在微孔鈦板陰極與多孔鈦環(huán)陽極之間所加的直流電源電壓為20～30V。
專利摘要本實用新型提供一種采油廢水的處理裝置，由1個或多個相互串聯(lián)的所說的固定床光電催化反應器構成后級處理裝置；由泵驅(qū)動使采油廢水按前、后順序流經(jīng)各反應器進行處理，所說的吸附電解反應器中的固定床所填充的吸附電解催化劑為納米二氧化鈦負載化活性炭；所說的固定床光電催化反應器中的固定床填充的光電催化劑為納米二氧化鈦負載化的活性炭、石英砂和粒狀鈦粉的混合光電催化劑材料。本裝置集電催化氧化、光電催化氧化、吸附和過濾等多種廢水處理方法于一體，用于處理高鹽含油廢水，使得所處理廢水中的有機污染物同時發(fā)生吸附、過濾電化學氧化和光電催化氧化等作用，COD降解效果好，適用于含油廢水中可溶性石油物質(zhì)的深度去除。
文檔編號C02F1/32GK2784393SQ20042010307
公開日2006年5月31日 申請日期2004年12月27日 優(yōu)先權日2004年12月27日
發(fā)明者李桂英, 安太成, 傅家謨, 盛國英 申請人:中國科學院廣州地球化學研究所