申请日2015.09.02
公开(公告)日2015.10.28
IPC分类号C02F103/10; C02F9/10
摘要
本发明公开了一种含硫气田采出水处理系统，包括天然气汽提塔、一体化硫化氢吹脱装置、空气脱硫塔、预蒸发器、氨氮吹脱装置、多效蒸发器、电解催化氧化装置和结晶器，所述天然气汽提塔通过管道连接在硫化氢吹脱装置上，所述一体化硫化氢吹脱装置通过管道与空气脱硫塔相连，所述一体化硫化氢吹脱装置通过管道与预蒸发器相连，所述预蒸发器通过管道与多效蒸发器相连，所述预蒸发器通过管道与氨氮吹脱装置相连，所述多效蒸发器通过管道与电解催化氧化装置相连，所述多效蒸发器通过管道与结晶器相连，所述结晶器通过管道与电解催化氧化装置相连，所述电解催化氧化装置通过管道与一体化硫化氢吹脱装置相连。本发明能够全面回收含硫气田采出水中的大部分物质，实现零排放，不污染周围的环境。
摘要附图
权利要求书
1.一种含硫气田采出水处理系统，其特征在于：包括天然气汽提塔、一体化硫化氢吹脱装置、空气脱硫塔、预蒸发器、氨氮吹脱装置、多效蒸发器、电解催化氧化装置和结晶器，所述天然气汽提塔通过管道连接在硫化氢吹脱装置上，所述一体化硫化氢吹脱装置通过管道与空气脱硫塔相连，所述一体化硫化氢吹脱装置通过管道与预蒸发器相连，所述预蒸发器通过管道与多效蒸发器相连，所述预蒸发器通过管道与氨氮吹脱装置相连，所述多效蒸发器通过管道与电解催化氧化装置相连，所述多效蒸发器通过管道与结晶器相连，所述结晶器通过管道与电解催化氧化装置相连，所述电解催化氧化装置通过管道与一体化硫化氢吹脱装置相连。
2.根据权利要求1所述的一种含硫气田采出水处理系统，其特征在于：还包括一体化混凝过滤装置，一体化混凝过滤装置连接在一体化硫化氢吹脱装置与预蒸发器之间的管道上。
3.根据权利要求1或2所述的一种含硫气田采出水处理系统，其特征在于：所述氨氮吹脱装置包括吹脱罐、废气处理罐和泵，所述吹脱罐上设置有进气管、进水管、排空管和出水管，所述进气管位于进水管和出水管之间，进水管位于出水管下方，所述吹脱罐内设置有曝气头，曝气头与进气管相连，所述吹脱罐底部设置有加热器，所述吹脱罐顶部设置有集气管，集气管的另一端位于废气处理罐内，所述泵的进水口连接在废气处理罐的底部，所述泵的出水口连接有水管，水管的另一端连接有布水器，布水器位于废气处理罐的顶部内。
4.根据权利要求3所述的一种含硫气田采出水处理系统，其特征在于：所述吹脱罐上还设置有窥视镜和玻管液位，窥视镜安装在吹脱罐的中部位置，玻管液位底部伸入到吹脱罐的底部位置，玻管液位顶部伸入到吹脱罐的顶部位置。
5.根据权利要求3所述的一种含硫气田采出水处理系统，其特征在于：所述吹脱罐设置有保温层，所述废气处理罐内设置有两块多孔板，两块多孔板之间填充有填料。
6.根据权利要求1所述的一种含硫气田采出水处理系统，其特征在于：所述电解催化氧化装置包括直流电源、电极和电解反应槽 ，电极插入到电解反应槽中，直流电源与电极相连，电解反应槽用于装入母液，电解反应槽设置有出气口、进液口、次氯酸钠出口和出液口，出气口设置在电解反应槽顶部，出液口设置在电解反应槽底部，次氯酸钠出口设置在电解反应槽侧面。
7.根据权利要求1所述的一种含硫气田采出水处理系统，其特征在于：含硫气田采出水通入天然气汽提塔中，然后往天然气汽提塔中通入天然气，天然气的通入量为含硫气田采出水量的60～100倍，汽提后的气体导入到天然气净化厂低压原料气管线进行脱硫处理，生成高附加值的硫磺产品，汽提后的液体导入到一体化硫化氢吹脱装置中进行硫化氢吹脱处理，产生的气体加入脱硫剂再经过空气脱硫塔作用即可得到单质硫，而剩下的液体中硫化氢转变成单质硫或者硫化物沉淀，经过滤可得到单质硫和硫化物的回收物，通入一体化硫化氢吹脱装置的空气量为通入的液体量的600～1000倍;剩下的液体通入到预蒸发器中进行预蒸发，预蒸发的温度为110～115℃，当剩下的液体预蒸发量到20%～300%时，转入到多效蒸发器中进行多效蒸发，多效蒸发的温度为90℃～110℃，预蒸发产生的蒸馏水中通入到氨氮吹脱装置中进行氨氮吹脱，吹脱出来的氨氮用稀硫酸吸收，生成硫酸铵，而吹脱后的蒸馏水和多效蒸发后的蒸馏水回用，多效蒸发产生的母液导入到电解催化氧化装置进行电解催化氧化处理后回流至一体化硫化氢吹脱装置进行硫化氢吹脱处理，多效蒸发得到的盐浆经过干燥结晶结晶出工业盐，剩下的液体为母液，导入到电解催化氧化装置进行电解催化氧化。
说明书
一种含硫气田采出水处理系统
技术领域
本发明属于天然气开采领域，尤其涉及含硫气田开采过程中带出的地层采出水的处理系统。
背景技术
含硫气田在开采的过程中会产生带出地层的采出水。含硫气田的采出水目前主要采用的技术是预处理后回注，但是回注处理方式有一定局限性，不是所有地区的气田采出水均适合用该方法处理，如四川盆地川西地区，由于地层致密和水文地质条件复杂，采出水的回注受到极大限制。回注预处理过程中需要加入大量化学氧化药剂和絮凝剂，不仅成本很高，加入的氧化剂常常含有重金属，造成污水和污泥中重金属含量的增加，更重要的是不能实现废水的资源化，另外回注过程，若工程实现不好，容易造成地下水污染，一些地方环保部门已经禁止污水非同层回注。
公开号为CN103214139A，公开日为2013年7月24日的中国发明专利申请公开了一种采气废水综合治理工艺，解决现有废水处理工艺无法彻底去除采气废水中的硫化氢、恶臭，以及无法实现资源利用的问题。本发明包括以下处理工艺：脱硫净化预处理、四效蒸发结晶处理、尾气脱臭处理。通过三个废水处理工艺，解决目前存在的高含硫高含盐含有机物的采气废水的达标处理，且该发明处理工艺流程合理，设备安装紧凑，占地面积小，方便与其他工艺配套使用;另外投资费用少、运行费用低、综合能耗低，环保效益和社会效益明显优于其它技术方案。该方法是先用化学氧化法脱硫，然后通过多效蒸发制盐，仅对废水中无机盐进行了回收处理，没有对废水中硫化氢进行回收处理，仍然采用投加大量化学药剂的方法进行处理。工艺没有蒸发过程中母液的处理技术，没有对蒸馏水进行深度处理，废水尚无法实现回收处理。
公开号为CN103304104A，公开日为2013年9月18日的中国发明专利申请公开了一种天然气气田开发污水零排放的新型工艺，包括如下步骤：将气田内的污水划分为正常生产污水、生活污水、检修污水、事故废液、雨水、生产废水以及气田水，分别进行收集;然后将正常生产污水、生活污水、检修污水、事故废液和初期雨水引入生化处理单元，生产废水引入电渗析处理单元，气田水引入气田水预处理单元;生化处理单元处理后未回用完的达标污水、电渗析处理单元处理后所产生的浓水以及气田水预处理单元处理后的气田水均进入蒸发结晶单元进行深度处理，水质达标后回用为循环冷却水补充水或气田内其他生产用水，污染物以结晶盐的形式从污水中析出，对结晶盐进行填埋处置或回收利用，最终实现污水零排放。该专利申请未涉及含硫气田水的处理，仅适用于非含硫气田水，该专利中也没有蒸发母液的处理方法，没有采气废水中含有的氨氮的处理方法，该专利对含氨氮的采气废水很难实现零排放。
发明内容
为了克服上述现有处理含硫气田采出水的方法存在的处理不全面，无法实现采出水全面回收利用和零排放，本发明提供了一种含硫气田采出水处理系统，通过该处理工艺的作用，能够全面回收含硫气田采出水中的大部分物质，实现零排放，不污染周围的环境。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种含硫气田采出水处理系统，其特征在于：包括天然气汽提塔、一体化硫化氢吹脱装置、空气脱硫塔、预蒸发器、氨氮吹脱装置、多效蒸发器、电解催化氧化装置和结晶器，所述天然气汽提塔通过管道连接在硫化氢吹脱装置上，所述一体化硫化氢吹脱装置通过管道与空气脱硫塔相连，所述一体化硫化氢吹脱装置通过管道与预蒸发器相连，所述预蒸发器通过管道与多效蒸发器相连，所述预蒸发器通过管道与氨氮吹脱装置相连，所述多效蒸发器通过管道与电解催化氧化装置相连，所述多效蒸发器通过管道与结晶器相连，所述结晶器通过管道与电解催化氧化装置相连，所述电解催化氧化装置通过管道与一体化硫化氢吹脱装置相连。
所述一种含硫气田采出水处理系统，还包括一体化混凝过滤装置，一体化混凝过滤装置连接在一体化硫化氢吹脱装置与预蒸发器之间的管道上。
所述氨氮吹脱装置包括吹脱罐、废气处理罐和泵，所述吹脱罐上设置有进气管、进水管、排空管和出水管，所述进气管位于进水管和出水管之间，进水管位于出水管下方，所述吹脱罐内设置有曝气头，曝气头与进气管相连，所述吹脱罐底部设置有加热器，所述吹脱罐顶部设置有集气管，集气管的另一端位于废气处理罐内，所述泵的进水口连接在废气处理罐的底部，所述泵的出水口连接有水管，水管的另一端连接有布水器，布水器位于废气处理罐的顶部内。
所述吹脱罐上还设置有窥视镜和玻管液位，窥视镜安装在吹脱罐的中部位置，玻管液位底部伸入到吹脱罐的底部位置，玻管液位顶部伸入到吹脱罐的顶部位置。
所述吹脱罐设置有保温层。
所述废气处理罐内设置有两块多孔板，两块多孔板之间填充有填料。
所述电解催化氧化装置包括直流电源、电极和电解反应槽 ，电极插入到电解反应槽中，直流电源与电极相连，电解反应槽用于装入母液，电解反应槽设置有出气口、进液口、次氯酸钠出口和出液口，出气口设置在电解反应槽顶部，出液口设置在电解反应槽底部，次氯酸钠出口设置在电解反应槽侧面。
所述一体化硫化氢吹脱装置与氨氮吹脱装置的吹脱罐的结构完全相同，其包括吹脱罐，在吹脱罐上设置有进气管、进水管、排空管和出水管，所述进气管位于进水管和出水管之间，进水管位于出水管下方，所述吹脱罐内设置有曝气头，曝气头与进气管相连，所述吹脱罐底部设置有加热器，所述吹脱罐顶部设置有集气管，集气管的另一端连接在空气脱硫塔上。
含硫气田采出水通入天然气汽提塔中，然后往天然气汽提塔中通入天然气，天然气的通入量为含硫气田采出水量的60～100倍，汽提后的气体导入到天然气净化厂低压原料气管线进行脱硫处理，生成高附加值的硫磺产品，汽提后的液体导入到一体化硫化氢吹脱装置中进行硫化氢吹脱处理，产生的气体加入脱硫剂再经过空气脱硫塔作用即可得到单质硫，而剩下的液体中硫化氢转变成单质硫或者硫化物沉淀，经过滤可得到单质硫和硫化物的回收物，通入一体化硫化氢吹脱装置的空气量为通入的液体量的600～1000倍;剩下的液体通入到预蒸发器中进行预蒸发，预蒸发的温度为110～115℃，当剩下的液体预蒸发量到20%～300%时，转入到多效蒸发器中进行多效蒸发，多效蒸发的温度为90℃～110℃，预蒸发产生的蒸馏水中通入到氨氮吹脱装置中进行氨氮吹脱，吹脱出来的氨氮用稀硫酸吸收，生成硫酸铵，而吹脱后的蒸馏水和多效蒸发后的蒸馏水可回用，多效蒸发产生的母液导入到电解催化氧化装置进行电解催化氧化处理后回流至一体化硫化氢吹脱装置进行硫化氢吹脱处理，这样就可以减少空气的使用量和减少这些氧化剂的排放量，多效蒸发得到的盐浆经过干燥结晶结晶出工业盐，剩下的液体为母液，导入到电解催化氧化装置进行电解催化氧化。真正的到达了无污染零排放的目的，而且对采出水中的物质进行了全方位的回收利用。
本发明的原理为：含硫气田废水经过汽提处理，气体处理后得到硫磺产品，液体经过空气吹脱处理得到单质硫，经过这两个步骤处理后，废水中的的硫被除去，且转化成工业产品;除硫后再经过预蒸发，产生的蒸馏水经过氨氮吹脱处理，就能除去废水中的氨氮，用稀硫酸吸收后得到硫酸铵，不仅不会污染环境，还能得到工业产品;多效蒸发产生的母液经过电解催化氧化处理后回流第二步中，可以减少空气的通入量，帮助硫化氢吹脱，合理利用了母液，经过硫化氢吹脱后的母液再次进行预蒸发、多效蒸发和电解催化氧化，如此循环下去，对母液进行了有效处理，不需要排出母液污染环境;而经过氨氮吹脱处理后的蒸馏水和多效蒸发后的蒸馏水作为循环冷却水补充水回用，这就达到了循环利用的目的，产生的废水少，消耗的水少，达到了节能减排的目的。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明无废水排放，减少了对环境的危害;与现有污水回注技术相比本方法将水中的硫化氢变成了硫磺产品，氨氮变成了硫酸铵肥料、无机盐变成了工业盐、水变成循环回用水，实现废水回收利用资源化;本方法没有投加大量化学氧化剂，降低了对环境的危害，避免了一些含重金属脱硫剂的引入。
本发明通过除去含硫气田采出水中的部分硫化氢，然后通过空气吹脱除硫法除去液体中的硫化氢，通过这两部的作用将采出水中的硫化氢全部处理，然后在通过预蒸发和多效蒸发的作用将液体中的无机盐回收，同时对蒸馏水进行氨氮吹脱处理，除去氨氮，且回收为硫酸铵，而母液经过氧化处理后生产的诸如氯气、二氧化氯和次氯酸钠等氧化剂被引入到一体化硫化氢吹脱装置中实现硫化氢的氧化处理，减少了吹脱空气用量，实现了“以废治废”。同时也避免了氯气、二氧化氯和次氯酸钠的排放，经过氧化处理的母液再回流至多效蒸发器中进行多效蒸发，结晶出无机盐，通过这些处理，蒸馏水可以回收利用，基本达到了采出水中的物质的全面回收利用，达到了零排放的目的，不会对周围环境产生污染。
在经过第二步后的液体中加入氢氧化钠和碳酸钠，除去液体中的钙镁和悬浮物后再进行第三步。其目的是除去液体中的钙镁和悬浮物防止在预蒸发和多效蒸发时产生结垢污染预蒸发器和多效蒸发器。
