一种处理并回用高含硫高COD气田废水的系统的制作方法

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一种处理并回用高含硫高cod气田废水的系统
技术领域
1.本发明涉及天然气开发技术领域，具体来讲，涉及一种处理并回用高含硫高cod气田废水的系统。

背景技术：

2.在天然气开发过程中，从井口出来的天然气通常携带有部分气田水。因此，携带有气田水的天然气需要经采气管线输送至集气站或者直接输送至净化厂进行脱硫脱水处理去除含硫气田水，处理合格后再作为商品气外输使用。
3.为了防止天然气输送过程中采气管线、设备腐蚀、硫磺沉淀及水合物的形成，需要在井口处加注缓蚀缓垢剂、水合物抑制剂等化学药品，化学药品与天然气一道进入下游装置，进入集气站或净化厂前进行气水分离，分离出的气田水中含有大量的硫化物和有机物，其中，硫化物含硫可高达1500mg/l以上，cod可高达20000mg/l以上，直接排放会造成严重的环境污染，同时也会造成水资源的浪费。因此，分离出的气田水需要进行处理达标后排放或者作为再生冷却水利用。
4.现有处理措施是向气田水中添加除硫剂，降低硫化物含量后将气田水进行回注处理。由于除硫剂比较贵、除硫成本高，另外废水没有处理合格后回用，浪费水资源。近年来，出现了一些针对含硫废水处理的新技术、新装置，中国专利申请号cn201510462001.2采用负压进行除硫，降低了除硫剂的使用，降低了运行成本。但该专利技术只能除去气田水中的硫化物，不能降低气田水中的有机物。中国专利申请号cn201711185392.3、cn202010574292.5在设计上进行了优化，采用臭氧进行氧化反应除硫，采用膜分离进行过滤，除硫效率高，并且能将废水处理水质达到生活使用标准，节约水资源。但是臭氧稳定性差，运行效果难以保证，分离膜购买费用高，运行成本高。

技术实现要素：

5.本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如，本发明的目的在于提供一种处理并回用高含硫高cod气田废水的系统。
6.为了实现上述目的，本发明的目的之一在于供一种能够同时脱除气田水中硫化物、有机物和氨氮含量的处理并回用高含硫高cod气田废水的系统。本发明另一目的在于提供一种脱硫效率高、运行成本低、能够同时脱除气田水中硫化物、有机物和氨氮含量的处理并回用高含硫高cod气田废水的系统。
7.一种处理并回用高含硫高cod气田废水的系统，所述系统针对硫化物含量为500mg/l以上、cod为15000mg/l以上、氨氮含量为100mg/l以下的气田废水的处理，且所述系统包括依次相连的负压脱硫单元、脱有机物单元、脱氨氮单元、蒸发浓缩单元，其中，所述负压脱硫单元能够接收含硫废水并脱除其中的h2s，排出脱硫废水；所述脱有机物单元能够接收脱硫废水，将浓度为1.5～4.5％的h2o2和脱硫废水按体积比为50～110ml：1l混合，并按n(fe
2+
):n(h2o2)为1:15～25加入fe
2+
，降低脱硫废水的cod，排出脱硫脱有机物废水；所述脱
氨氮单元能够接收脱硫脱有机物废水，并加入氯酸钠降低脱硫脱有机物废水中的氨氮含量，排出脱硫脱氨氮废水；所述蒸发浓缩单元能够接收脱硫脱有机物脱氨氮废水，蒸发浓缩得到处理合格水和浓缩废液。
8.在本发明的一个示例性实施例中，所述含硫废水中硫化物含量可为500～1500mg/l、cod可为15000～20000mg/l、氨氮含量可为20～100mg/l。
9.在本发明的一个示例性实施例中，所述系统还可包括机械过滤单元，所述机械过滤单元设置在负压脱硫单元之前，以去除含硫废水中固体杂质。
10.在本发明的一个示例性实施例中，所述系统还可包括酸气压缩机，所述酸气压缩机能够将负压脱硫单元脱除的h2s气体升压后送入天然气系统。
11.在本发明的一个示例性实施例中，所述系统还可包括第一ph调节单元，所述第一ph调节单元设置在所述负压脱硫单元与脱有机物单元之间，以调节脱硫废水的ph值。
12.在本发明的一个示例性实施例中，所述系统还可包括沉淀单元，所述沉淀单元设置在所述脱有机物单元和脱氨氮单元之间以去除脱硫脱有机物废水中的絮体或沉淀。
13.在本发明的一个示例性实施例中，所述系统还可包括第二ph调节单元，所述第二ph调节单元设置在所述脱有机物单元和脱氨氮单元之间，以调节脱硫脱有机物废水的ph值。
14.在本发明的一个示例性实施例中，所述负压脱硫单元的压力可为0.01～0.03mpa，所述系统的处理能力可为10～40m3/d。
15.在本发明的一个示例性实施例中，所述次氯酸钠与脱硫脱有机物废水可按质量体积比为500～1500mg：1l混合。
16.在本发明的一个示例性实施例中，所述处理合格水中h2s含量≤0.05mg/l，cod≤20mg/l，氨氮含量≤5mg/l，toc含量≤20mg/l，tds含量≤100mg/l，氯离子含量≤230mg/l。
17.与现有技术相比，本发明的有益效果可包括以下内容中至少一项：
18.(1)废水中的硫化物去除率非常高，达到99.99％以上，脱除后的硫化氢气体进入天然气系统，不会产生二次污染；
19.(2)针对高含有机物废水的处理效果非常好，去除率可达99.9％以上，处理后废水中的cod可降低至20mg/l以内；
20.(3)采用“负压除硫+h2o2氧化+脱氨氮+一级蒸发技术”联合处置工艺，不同的单元处理不同的污染物，不仅能够针对性的降低气田水中的污染物，同时能极大的降低处理成本；
21.(4)h2o2氧化能力强、稳定性高，能够将缓蚀缓垢剂带入的有机物进行充分降解；
22.(5)本发明流程简便、处理效率高、运行稳定、操作简单，可实现对高含硫高cod废水无害化处理；
23.(6)经该工艺处理后，水质达到《达到再生水用作冷却水的水质控制标准》要求，提高了水资源的利用率，降低生产成本。
附图说明
24.图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的处理并回用高含硫高cod气田废水的系统结构示意图；
25.图2示出了根据本发明的另一个示例性实施例的处理并回用高含硫高cod气田废水的系统结构示意图。
26.附图标记说明如下：
27.1-机械过滤单元、2-负压脱硫单元、3-第一ph调节单元、4-脱有机物单元、5-沉淀单元、6-第二ph调节单元、7-脱氨氮单元、8-蒸发浓缩单元。
具体实施方式
28.在下文中，将结合附图和示例性实施例来详细说明本发明的处理并回用高含硫高cod气田废水的系统。
29.在本发明的第一示例性实施例中，处理并回用高含硫高cod气田废水的系统针对硫化物含量为500mg/l以上、cod为15000mg/l以上、氨氮含量为100mg/l以下的气田废水的处理。进一步地，所述含硫废水中硫化物含量可为500～1500mg/l、cod可为15000～20000mg/l、氨氮含量可为20～100mg/l。
30.如图1所示，处理并回用高含硫高cod气田废水的系统包括依次相连的负压脱硫单元2、脱有机物单元4、脱氨氮单元7和蒸发浓缩单元8。
31.其中，所述负压脱硫单元能够接收含硫废水并脱除其中的h2s，排出脱硫废水。具体来讲，如图1所示，负压脱硫单元2包括一个进水口、h2s排出口和一个排水口。含硫废水通过进水口进入负压脱硫单元，在负压下脱除含硫废水中溶解的h2s，脱除的h2s经h2s排出口排出，脱硫废水经负压脱硫单元的排水口排出。例如，所述负压脱硫单元2中的压力可为0.01～0.03mpa，所述系统的处理能力可为10～40m3/d。所述气田废水中硫化物含量为500～1500mg/l，cod为15000～20000mg/l，氨氮含量为小于100mg/l。
32.所述脱有机物单元能够接收脱硫废水，将浓度为1.5～4.5％的h2o2和脱硫废水按体积比为50～110ml：1l混合，并按n(fe
2+
):n(h2o2)为1:15～25加入fe
2+
，降低脱硫废水的cod，排出脱硫脱有机物废水。具体来讲，如图1所示，脱有机物单元4包括一个进水口、一个排水口和搅拌轴，脱有机物单元4的进水口通过管路与负压脱硫单元2的排水口连接，脱硫废水从进水口进入脱有机物单元4中进行脱有机无处理，脱除有机物后的脱硫脱有机物废水从排水口排出。在脱有机物单元4中，将浓度为1.5～4.5％的h2o2和脱硫废水按体积比为50～110：1ml/l混合搅拌，并按n(fe
2+
):n(h2o2)为1:15～25加入fe
2+
。这里，h2o2脱除有机物的原理为：h2o2在fe
2+
存在下生成强氧化能力的羟基自由基(
·
oh)，并引发更多的其他活性氧，以实现对有机物的降解，其氧化过程为链式反应。其中以
·
oh产生为链的开始，而其他活性氧和反应中间体构成了链的节点，各活性氧被消耗，反应链终止。这些活性氧使有机物分子矿化为co2和h2o等无机物，从而降低脱硫废水的cod值。例如，h2o2的浓度可以为2.7～3.3％，n(fe
2+
):n(h2o2)＝1:20，当n(fe
2+
):n(h2o2)＝1:20时，cod
cr
和toc的去除率最大，这是因为当fe
2+
浓度较低时，h2o2仍有剩余，随着fe
2+
含量的增加，反应体系中过量的h2o2被逐步分解，进一步产生
·
oh，表现为cod
cr
去除率的增加。
33.在本示例性实施例中，所述脱有机物单元还可包括向脱硫废水中添加聚丙烯酰胺和聚合氯化铝。所述聚丙烯酰胺的添加量可为30～80mg/l，所述聚合氯化铝的添加量可为1500～2500mg/l。具体来讲，在向脱废水中添加h2o2的同时还可以加入少量聚合氯化铝(简称pac)和聚丙烯酰胺(简称pam)。其中，聚合氯化铝又称为碱式氯化铝或羟基氯化铝，通过
聚合氯化铝或其的水解产物使污水或污泥中的胶体快速形成沉淀，便于分离的大颗粒沉淀物。聚丙烯酰胺俗称絮凝剂或凝聚剂，属于混凝剂，同样起到使污水中胶体沉淀的作用。
34.所述脱氨氮单元能够接收脱硫脱有机物废水，并加入氯酸钠降低脱硫脱有机物废水中的氨氮含量，排出脱硫脱氨氮废水。具体来讲，如图1所示，脱氨氮单元7包括一个进水口、一个排水口和搅拌轴，脱氨氮单元7的进水口通过管路与脱有机物单元4的排水口连接，脱硫脱有机物废水从脱氨氮单元7的进水口进入经脱氨氮处理后从排水口排出。这里，所述脱氨氮单元还包括次氯酸钠添加口，将次氯酸钠与脱硫脱有机物废水按质量体积比为500～1500mg：1l混合并搅拌脱去。次氯酸钠脱氨氮的原理为：当次氯酸钠投加污水中生产hclo、cl2、clo-、污水中存在氨氮时，在氧化杂质等还原性物质之外，加入水中的氯会与水中的氨氮发生下列反应：
35.nh+hocl
→
nhcl+ho+h一氯胺
36.nhcl+hocl
→
nhcl+ho二氯胺
37.nhcl+hocl
→
ncl+ho三氯胺
38.当持续投加次氯酸钠，自由氯将会导致折点反应，hclo会氧化氯胺，进一步去除氨氮，发生反应如下：
39.2nhcl+hclo＝n2↑
+3hcl+ho
40.2nhcl+3hclo＝n2↑
+5hcl+3ho
41.次氯酸钠去除氨氮，控制在ph在弱碱性，消耗h
+
，促进clo
－
电离，加快反应向右进行。
42.所述蒸发浓缩单元能够接收脱硫脱有机物脱氨氮废水，蒸发浓缩得到处理合格水和浓缩废液。具体来讲，如图1所述，蒸发浓缩单元8包括一个进水口和一个出水口，蒸发浓缩单元8的进水口通过管路与脱氨氮单元7的出水口连接，脱硫脱氨氮脱有机物废水进入蒸发浓缩单元8中，在50～90℃蒸发得到处理合格水和少量浓缩废液。
43.在本示例性实施例中，所述系统还可包括机械过滤单元，所述机械过滤单元设置在负压脱硫单元之前，以去除含硫废水中固体杂质。这里，对去除的含硫固体杂质的粒径没有具体的要求，根据水质情况，选择适当的过滤器即可。
44.在本示例性实施例中，所述系统还可包括酸气压缩机，所述酸气压缩机能够将负压脱硫单元中脱除的h2s气体升压后送入天然气系统，避免产生二次污染。
45.在本示例性实施例中，所述系统还可包括第一ph调节单元，所述第一ph调节单元设置在所述负压脱硫单元与脱有机物单元之间，以调节脱硫废水的ph值为2～3。当ph值在较酸条件时，在二价铁的催化作用下使得过氧化氢能够分就生成羟基自由基，基于羟基自由基(
·
oh)的强氧化性，当ph＝3时，其氧化点位高达2.73v，具有很强的加成反应特性，凭借这一特性，
·
oh可进攻污染物高电子云密度点，进而实现去除难降解有机污染物的目的。
46.在本示例性实施例中，所述系统还可包括沉淀单元，所述沉淀单元设置在所述脱有机物单元和脱氨氮单元之间以去除脱硫脱有机物废水中的絮体或沉淀。
47.在本示例性实施例中，所述系统还可包括第二ph调节单元，所述第二ph调节单元设置在所述脱有机物单元和脱氨氮单元之间，以调节脱硫脱有机物废水的ph值为7～8。这里，将ph控制在弱碱性，有助于次氯酸钠脱氨氮反应中消耗h
+
，促进clo
－
电离，加快反应向右进行。
48.在本示例性实施例中，所述处理合格水中h2s含量≤0.05mg/l，cod≤20mg/l，氨氮含量≤5mg/l，toc含量≤20mg/l，tds含量≤100mg/l，氯离子含量≤230mg/l。各个指标均低于《达到再生水用作冷却水的水质控制标准》对各个指标的要求。
49.在本发明的第二示例性实施例中，如图2所示，处理并回用高含硫高cod气田废水的系统可在上述第一示例性实施例的基础上进一步包括机械过滤单元1、第一ph调节单元3、沉淀单元5、第二ph调节单元6。
50.其中，如图2所示，机械过滤单元1包括一个进水口和一个出水口，机械过滤单元1的进水口直接与输送含硫废水的管道相连，机械过滤单元1的出水口通过管道与负压脱硫单元2的进水口相连，机械过滤单元1能够除含硫废水中固体杂质。
51.所述系统还可包括酸气压缩机(图2中未示出)，所述酸气压缩机与h2s排出口相连并从而将负压脱硫单元2中脱除的h2s气体升压后送入天然气系统，避免产生二次污染。
52.如图2所示，所述第一ph调节单元3包括一个进水口和一个出水口，第一ph调节单元3的进水口与负压脱硫单元2的出水口连接，第一ph调节单元3的出水口与脱有机物单元4的进水口连接。脱硫废水经第一ph调节单元3后ph调节为2～3。
53.如图2所示，沉淀单元5包括一个进水口和一个出水口，沉淀单元5的进水口与脱有机物单元4的出水口连接，沉淀单元5的出水口与第二ph调节单元的进水口连接，沉淀单元5能够去除脱硫脱有机物废水中的絮体或沉淀(即脱有机物处理过程产生的)。
54.如图2所示，第二ph调节单元包括一个进水口和一个出水口，第二ph调节单元6的进水口与沉淀单元5的出水口连接，第二ph调节单元6的出水口与脱氨氮单元7的进水口连接，第二ph调节单元能够将脱硫脱废水的ph值调节为7～8。综上所述，本发明的有益效果可包括一下内容中至少一项：
55.(1)废水中的硫化物去除率非常高，达到99.99％以上，脱除后的硫化氢气体进入天然气系统，不会产生二次污染；
56.(2)针对高含有机物废水的处理效果非常好，去除率可达99.9％以上，处理后废水中的cod可降低至20mg/l以内；
57.(3)采用“负压除硫+h2o2氧化+脱氨氮+一级蒸发技术”联合处置工艺，不同的技术处理不同的污染物，不仅能够针对性的降低气田水中的污染物，同时能极大的降低处理成本；
58.(4)h2o2氧化能力强、稳定性高，能够将缓蚀缓垢剂带入的有机物进行充分降解；
59.(5)本发明流程简便、处理效率高、运行稳定、操作简单，可实现对高含硫高cod废水无害化处理；
60.(6)经该工艺处理后，水质达到《达到再生水用作冷却水的水质控制标准》要求，提高了水资源的利用率，降低生产成本。
61.尽管上面已经结合附图和示例性实施例描述了本发明，但是本领域普通技术人员应该清楚，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改。

技术特征：

1.一种处理并回用高含硫高cod气田废水的系统，其特征在于，所述系统针对硫化物含量为500mg/l以上、cod为15000mg/l以上、氨氮含量为100mg/l以下的气田废水的处理，且所述系统包括依次相连的负压脱硫单元、脱有机物单元、脱氨氮单元、蒸发浓缩单元，其中，所述负压脱硫单元能够接收含硫废水并脱除其中的h2s，排出脱硫废水；所述脱有机物单元能够接收脱硫废水，将浓度为1.5～4.5％的h2o2和脱硫废水按体积比为50～110ml：1l混合，并按n(fe
2+
):n(h2o2)为1:15～25加入fe
2+
，降低脱硫废水的cod，排出脱硫脱有机物废水；所述脱氨氮单元能够接收脱硫脱有机物废水，并加入氯酸钠降低脱硫脱有机物废水中的氨氮含量，排出脱硫脱氨氮废水；所述蒸发浓缩单元能够接收脱硫脱有机物脱氨氮废水，蒸发浓缩得到处理合格水和浓缩废液。2.根据权利要求1所述的处理并回用高含硫高cod气田废水的系统，其特征在于，所述含硫废水中硫化物含量为500～1500mg/l、cod为15000～20000mg/l、氨氮含量为20～100mg/l。3.根据权利要求1所述的处理并回用高含硫高cod气田废水的系统，其特征在于，所述系统还包括机械过滤单元，所述机械过滤单元设置在负压脱硫单元之前，以去除含硫废水中固体杂质。4.根据权利要求1所述的处理并回用高含硫高cod气田废水的系统，其特征在于，所述系统还包括酸气压缩机，所述酸气压缩机能够将负压脱硫单元脱除的h2s气体升压后送入天然气系统。5.根据权利要求1所述的处理并回用高含硫高cod气田废水的系统，其特征在于，所述系统还包括第一ph调节单元，所述第一ph调节单元设置在所述负压脱硫单元与脱有机物单元之间，以调节脱硫废水的ph值。6.根据权利要求1所述的处理并回用高含硫高cod气田废水的系统，其特征在于，所述系统还包括沉淀单元，所述沉淀单元设置在所述脱有机物单元和脱氨氮单元之间以去除脱硫脱有机物废水中的絮体或沉淀。7.根据权利要求1所述的处理并回用高含硫高cod气田废水的系统，其特征在于，所述系统还包括第二ph调节单元，所述第二ph调节单元设置在所述脱有机物单元和脱氨氮单元之间，以调节脱硫脱有机物废水的ph值。8.根据权利要求1所述的处理并回用高含硫高cod气田废水的系统，其特征在于，所述负压脱硫单元的压力为0.01～0.03mpa，所述系统的处理能力为10～40m3/d。9.根据权利要求1所述的处理并回用高含硫高cod气田废水的系统，其特征在于，所述次氯酸钠与脱硫脱有机物废水按质量体积比为500～1500mg：1l混合。10.根据权利要求1所述的处理并回用高含硫高cod气田废水的系统，其特征在于，所述处理合格水中h2s含量≤0.05mg/l，cod≤20mg/l，氨氮含量≤5mg/l，toc含量≤20mg/l，tds含量≤100mg/l，氯离子含量≤230mg/l。

技术总结

本发明提供了一种处理并回用高含硫高COD气田废水的系统，所述系统针对硫化物含量为500mg/L以上、COD为15000mg/L以上、氨氮含量为100mg/L以下的气田废水的处理，且包括依次相连的负压脱硫单元、脱有机物单元、脱氨氮单元、蒸发浓缩单元。负压脱硫单元能够脱除含硫废水中的H2S，得到脱硫废水；脱有机物单元能够脱除脱硫废水中的有机物，得到脱硫脱有机物废水；脱氨氮单元能够降低脱硫脱有机物废水中的氨氮含量，得到脱硫脱有机物脱氨氮废水；蒸发浓缩单元能够将脱硫脱有机物脱氨氮废水蒸发浓缩得到处理合格水和浓缩废液。本发明具有脱硫效率高、运行成本低、能够同时脱除气田水中硫化物、有机物和氨氮含量等优点。有机物和氨氮含量等优点。有机物和氨氮含量等优点。