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難題不在!電化學工藝將油田廢水變為寶

難題不在!電化學工藝將油田廢水變為寶

2030年,全世界對水的需求量會超過水的供給量。對油田作業來說,水環境將更加惡劣,這持續惡化的緊急形勢推動了更有效回收水利用方案的發展。

來自?|?OriginOil
編譯 | 王蘇涵?

在油田開采中很大一部分的廢水都大量含有石油、固體懸浮物以及溶解的污染物,油田廢水完全回收一直都非常困難并且異常昂貴,這為油田開發商造成了巨大的經濟負擔。通常來說,危險化學品比如氯化物能夠解決部分廢水處理的問題,但它們本身就是有毒物質,也會隨之帶來它們自己的特殊問題。

EWS工藝

OriginOil公司開發的電化學水分離(EWS)是一種有效的油田廢水處理方案,EWS是一種可放大的連續型廢水處理工藝,利用少量程序化劑量的電流收集油滴和懸浮固體,并通過高級氧化(AOx)來移除細小的微米級懸浮固體,以及其他溶解于水的污染物,例如氨等。

“OriginOilMoneterey區塊的EWS應用已顯示出了我們超強的性能,由于低重度油的存在,那里產出的水與Colorado天然氣田和西德克薩斯的輕油田產出的水完全不一樣,非常難于處理。”OriginOil油氣工程部副總裁Lee Portillo說道,我們從不同的測試地點收獲了很多經驗,現在正利用這些長期作業經驗來最大化我們突破性的PRIME解決方案的表現。

位于Bakersfield的能源服務公司Total Wester在油田中采用了EWS工藝,總裁Paul Conrad說道,我們對它性能的印象非常深刻,無論是最終水的質量,還是對采出水中的油的分離效率。另外我們還注意到,通過其智能控制系統,我們幾乎不需要手動操作整個過程。

OriginOil公司已經宣布獨立第三方Zalco實驗室的實驗證實了OriginOil公司的EWS系列能夠成功將采出的水中污染物的含量降低直至可重復使用于CSS提高采收率工藝中。

“Zalco實驗室在為石油行業提供水以及液體分析方面有著超過30年的經驗。”Zalco實驗室項目經理Juan Magana說,我們非常榮幸能夠為OriginOil提供及時準確的水質分析,協助其系統的驗證。

廢水分離效果

1.減少99.96%渾濁度;
2.減少97%懸浮固體;
3.減少97%可回收石油碳氫化合物;
4.減少71%生物需氧量;
5.減少92%化學需氧量;
6.減少99.3%柴油類有機物;
7.減少86%汽油類有機物;
8.減少99.5%機油類有機物。

OriginOil油氣部總裁Bill Charneski補充說道,“Bakersfield地區勘探及生產運營者們對我們所提供方案的回應也打開了我們的眼界。我們發現運營商們已經意識到淡水的稀少,以及對開采水的處理而非直接排放的需要。很多運營商都主動尋找解決方案來處理油田產出水,使之能夠重復利用于加利福尼亞遭受旱災的中央山谷地區的灌溉。這不僅僅是經濟因素,這是在使用了淡水之后我們需要把它再送還給當地的農民。

合理的工藝設計

電凝:工藝開始

廢水通過連續的筒狀管路反應器進入系統,這增加了水的滯留時間,同時又保持整個工藝的連續性。在這些管道中,金屬離子用來加速廢水中顆粒的聚結。整個工藝能夠根據應用需求設計成使用降解陽極或不使用任何陽極降解。通過該過程,廢水中的固體懸浮物、油、脂類、不溶有機物都會發生有效聚結,以便下一步的分離。

活性氧化物(ROS)的產生開始于此,活性氧化物包括臭氧、過氧化氫和羥基。它們幾乎能夠降解在水中發現的任何污染物,由于僅由氧氣和氫氣構成,它們也不會對水帶來額外的有害元素,這也是能夠使運營商希望避免處理有害物質的一大有利之處。

電解浮選:分離懸浮固體

在電解浮選這一步,浮選罐底部的一組反應器通過電化學反應產生氣體,生成細小泡沫均勻構成云狀泡沫團。這一步驟分離了懸浮的凝固物質,并完成了對乳化的破壞過程。它生成了一片地毯狀的團聚廢物并將其推送至液體表面,隨后由機械移除。

高級氧化:消毒和凈化

EWS:AOx研究團隊開發的AOx工藝是現有的高級氧化工藝的升級版本。AOX反應器中的水已經基本沒有懸浮固體和油滴了。之前的分離步驟中已逐漸加入了消毒和凈化氧化劑:活性氧化物(ROS)。在AOx反應器中,位于反應器中的陽極表面會反應生成大量活性氧化物。

在這一步驟里,細小的微米級固體懸浮顆粒以及溶解的污染物,會沉淀至AOx罐底部并隨之被清除。AOx也會通過電化學反應生成其他物質,比如氯氣,可以用來處理氨、磷或硫化氫等特殊污染物。

特性優勢

適用于用水密集型工業

由于其多種突出的功能,EWS:AOx特別適用于例如油氣、包括海藻養殖在內的農業,以及工業廢水管理等用水密集型工業。

快速、連續、徹底的清潔

先進的實驗測試表明這個多步驟的節能連續型工藝能夠移除99.9%的游離油滴和99.5%的懸浮固體和有機物,以及例如氨、磷和硫化氫等特殊污染物。

專有的電極組設計

EWS:AOx的獨特性能之一是其專有的電極設計,能夠使電凝、電浮選和電解氧化按順序工作。他們的設計為待處理液體和反應物提供了最有效的接觸和混合方法,而他們的特殊之處則在于陽極/陰極形狀、大小、位置以及電極材料選擇。

先進的工藝控制

EWS:AOx的核心是一個專有的工藝控制,該設備能夠控制整個工藝,并自定義每個應用所需的電力。

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白礬
石油圈認證作者
畢業于中國石油大學(華東),油氣井工程碩士,長期聚焦國內外石油行業前沿技術裝備信息,具有數十萬字技術文獻翻譯經驗。
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