一種處理鉆井廢水的方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種工業(yè)廢水處理方法，具體涉及一種電絮凝、電催化氧化、類芬頓氧化聯(lián)合處理鉆井廢水的方法，本發(fā)明還涉及一種電絮凝、電催化氧化、類芬頓氧化聯(lián)合處理鉆井廢水的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]油田鉆井廢水中含有大量的無機(jī)物和有機(jī)物，具有含油量高，鹽度大，色度高，懸浮物濃度高等特點(diǎn)，如直接排放會對農(nóng)田和周圍水體造成嚴(yán)重污染。另外，鉆井廢水還具有分布區(qū)域廣、點(diǎn)多面廣，各點(diǎn)的數(shù)量小的特點(diǎn)，集中處理難度大、成本高。以上特點(diǎn)決定了鉆井廢水非常難處理，常規(guī)的處理方法很難使水質(zhì)達(dá)標(biāo)排放，目前主要的處置方式是回注地下，但因?yàn)閺U水中的有害物質(zhì)去除不理想，特別是⑶D嚴(yán)重超標(biāo)，會對地下水造成污染。另夕卜，現(xiàn)在的處理設(shè)備體積較大，移動運(yùn)輸成本比較高，且需要加入大量的化學(xué)藥劑，勞動強(qiáng)度高。
[0003]中國專利CN10193522 B公布了一種油氣田鉆井廢水凈化處理方法，該方法由絮凝、沉降、過濾、膜過濾和氧化組成，其中，氧化時(shí)用的氧化劑是過氧化氫，廢水與過氧化氫水溶液(過氧化氫含量10-30%)的重量比為80-95: 20-5。這種方法，過氧化氫的用量很大，處理成本高。
[0004]中國專利CN104045193 A公開了一種快速有效降低油田鉆完井廢水COD的處理方法，廢水經(jīng)破膠、混凝、過濾處理后的鉆完井廢水進(jìn)行鐵碳微電解-芬頓氧化-活性炭吸附-氧化劑氧化(氧化劑包括高錳酸鉀、次氯酸鈉、漂白粉、過硫酸銨和過氧化鈣)，如出水不合格，再進(jìn)行一輪微電解-氧化-吸附-氧化過程處理。中國專利CN 102992535 A公開了一種石油、天然氣鉆井廢水現(xiàn)場達(dá)標(biāo)處理方法，該方法是將廢水混凝后，進(jìn)行固液分離，再將分離后的廢水進(jìn)行鐵碳微電解處理，最后進(jìn)行高濃度臭氧氧化處理。中國專利CN100450944 C公開了一種鉆井廢水處理方法，采用混凝-微電解-氧化除鐵-活性炭吸附過濾-反滲透除氯措施，使廢水處理達(dá)標(biāo)排放或回用。這幾種方法存在著藥劑加量大，操作復(fù)雜等問題。
[0005]中國專利CN 102642995 B公開了一種油氣田鉆井廢水物化生物組合處理方法及系統(tǒng)，該方法是廢水經(jīng)絮凝處理后，進(jìn)行紫外催化芬頓氧化，然后，廢水再與鉆井場地上的生活污水一起進(jìn)行好氧生物降解處理。這種方法需要建立較大的好氧生物處理裝置，反應(yīng)時(shí)間長。
[0006]中國專利CN104129873A公開了一種鉆井泥漿廢水處理系統(tǒng)及方法，該方法是廢水除油除懸后，經(jīng)高級氧化循環(huán)處理后，達(dá)標(biāo)排放或回用，其中高級氧化由氧化電極完成，氧化電極由至少兩片摻硼金剛石薄膜電極并排堆積構(gòu)成。該方法沒有提到高級氧化裝置的大小和具體的高級氧化循環(huán)次數(shù)，裝置的處理量僅為2m3/d。
[0007]中國專利CN103288249 A公布了一種鉆井廢水電裂解催化氧化電絮凝工藝及裝置，該工藝是廢水先電催化氧化再進(jìn)行電絮凝。這樣的處理工藝，廢水中的大分子等的有機(jī)物降解主要發(fā)生在電催化氧化反應(yīng)器中，電絮凝僅僅起到絮凝電催化氧化反應(yīng)后的有機(jī)物及機(jī)械雜質(zhì)等，沒有直接降解絮凝原鉆井廢水中的大分子有機(jī)物，其處理成本應(yīng)較高。
[0008]中國專利CN202594898 U公開了一種鉆井污水電化學(xué)處理裝置，該裝置主要包括加藥裝置、電絮凝裝置、污水分離裝置和電氧化裝置。該發(fā)明裝置能有效降低污水的生化耗氧量、色度和懸浮物含量，但鉆井廢水處理后不容易達(dá)到COD達(dá)標(biāo)排放指標(biāo)。
[0009]現(xiàn)有的用電化學(xué)處理污水的過程中，采用鈦電極以及在極板上涂有銥、鈷、釕、鉑、鈀等，在污水有或外加氯離子的情況下，水中產(chǎn)生次氯酸，次氯酸能夠氧化有機(jī)物以及污水中的氨氮，但是產(chǎn)生的次氯酸并沒有完全被利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種去除鉆井廢水中的C0D、氨氮和總磷的電化學(xué)處理鉆井廢水的方法和系統(tǒng)。本發(fā)明將電絮凝、電催化氧化和充分利用電催化氧化鉆井廢水產(chǎn)生的次氯酸來進(jìn)行類芬頓氧化結(jié)合起來處理鉆井廢水。電絮凝將鉆井廢水中的大分子有機(jī)物充分絮凝沉降與廢水分離，去除大部分有機(jī)物和磷；電催化氧化降解小分子有機(jī)物；電催化氧化鉆井廢水時(shí)，將產(chǎn)生大量的次氯酸，這些次氯酸在電催化氧化過程中沒有反應(yīng)完，還有大量剩余，為充分利用這些次氯酸，在電催化氧化處理后的廢水中加入催化劑硫酸亞鐵進(jìn)行類芬頓反應(yīng)，快速將次氯酸轉(zhuǎn)化氧化能力更強(qiáng)的羥基自由基，繼續(xù)氧化廢水中的有機(jī)物。本發(fā)明方法在處理鉆井廢水過程中，具有加藥量少，同時(shí)去除C0D、氨氮和總磷的特點(diǎn)，充分利用鉆井廢水中本身含有的氯離子和電解產(chǎn)生的次氯酸，裝置簡單，操作容易，可做成撬裝裝置，減少勞動強(qiáng)度和成本。
[0011]本發(fā)明一種電絮凝、電催化氧化、類芬頓氧化聯(lián)合處理鉆井廢水的方法包括以下步驟:
[0012](I)將鉆井廢水栗入電絮凝反應(yīng)器中，電解產(chǎn)生的亞鐵離子、鐵離子、鋁離子，進(jìn)一步生成氫氧化物膠體，將廢水中的帶有相反電荷的膠體顆粒、大分子有機(jī)物、無機(jī)離子及其它帶電粒子等吸附絮凝在一起。
[0013](2)從電絮凝反應(yīng)器出來的廢水進(jìn)入沉降罐進(jìn)行絮體和水的分離。
[0014](3)從沉降罐出來的廢水進(jìn)入電催化氧化反應(yīng)器，廢水中的小分子有機(jī)物一部分在電極表面被直接降解，還有一部分被電極電解產(chǎn)生的次氯酸、過氧化氫、羥基自由基和活性氧等氧化降解，最終轉(zhuǎn)化成二氧化碳和水。
[0015](4)從電催化氧化反應(yīng)器出來的廢水中還含有很多沒有來得及反應(yīng)的次氯酸，在類芬頓試劑氧化罐中加入催化劑硫酸亞鐵，在PH 2-5的條件下進(jìn)行類芬頓試劑反應(yīng)，進(jìn)一步氧化廢水中的有機(jī)物，同時(shí)將多余的有害的次氯酸消耗掉。
[0016](5)從類芬頓試劑氧化罐出來的廢水加入氧化鈣乳液或氫氧化鈉溶液，使廢水的pH在8-9，在沉降罐沉降進(jìn)行泥水分離，分離后的廢水進(jìn)入石英砂過濾罐，過濾罐出水排放。
[0017]電催化氧化處理鉆井廢水時(shí)的工作原理:
[0018]陽極:
[0019]H20—.0H+.H
[0020]2Cr+2e^Cl2(pH<3)
[0021]cr+H20+2e^HC10+H+(pH>3)
[0022]H20^2H++l/202+2e
[0023]陰極:
[0024]2Η++2θ—Η2
[0025]2N02+8.H=N2+4H20
[0026]2N03+12.H=N2+6H20
[0027].0H具有氧化電位(2.80V)高，與污染物反應(yīng)速度快，沒有選擇性，對有機(jī)物(R)和氨氮進(jìn)行氧化。
[0028]R+.0H—C02+H20+無機(jī)物
[0029]2NH3+6.0H^N2+6H20
[0030]在水中，Cl2+H20—HC10+H++Cl—
[0031 ] HC10+NH3-N^N2+H20+H++Cr
[0032]類芬頓試劑氧化時(shí)的工作原理:次氯酸與亞鐵離子發(fā)生類芬頓試劑反應(yīng)
[0033]HClO+Fe2+—.0H+Fe3+Cl—
[0034].0H氧化廢水中的有機(jī)物:R+.0H—C02+H20+無機(jī)物
[0035]本發(fā)明的一種電絮凝、電催化氧化、類芬頓氧化聯(lián)合處理鉆井廢水的系統(tǒng)包括:電絮凝反應(yīng)器，第一沉降罐，電催化氧化反應(yīng)器，類芬頓試劑氧化罐，第二沉降罐，過濾罐。
[0036]所述的電絮凝反應(yīng)器的電極材料為鐵/鋁=I的極板；極板間距5_15mm，最佳為1mm0
[0037]所述的沉降罐上部設(shè)有刮渣機(jī)和排渣口，下部設(shè)有斜板和排渣口，右側(cè)設(shè)有擋板，防止絮體進(jìn)入電催化反應(yīng)器中。
[0038]所述的電催化氧化反應(yīng)器的電極材料為具有二氧化釕和二氧化銥涂層的鈦電極，采用三組電極，水流在三組電極中折流流動，電催化氧化反應(yīng)器出水口設(shè)有廢水回流管道，增大廢水在電極中的流速，且回流水中含有的次氯酸與廢水中有機(jī)物充分反應(yīng)。電催化氧化反應(yīng)器上部設(shè)有除氫裝置。
[0039]所述的類芬頓試劑氧化罐上部設(shè)有催化劑硫酸亞鐵溶液的加藥口和藥劑儲罐，其作用是加快次氯酸與水中有機(jī)物的反應(yīng)速度。
[0040]所述的第二沉降罐進(jìn)水管道上設(shè)有靜態(tài)混合器，靜態(tài)混合器前面的管道上設(shè)有氧化鈣乳液或氫氧化鈉溶液的加入管，加入管與堿液儲罐相連。第二沉