油田二、三次采油階段 都要注水補充能量。因此注水是十分主要的問題。產出的污水必須進行處理,然后再回注到油層,這也是對水源需求的很好補充。隨著新油田的發現,由于埋藏深度增加,低滲油藏的比例越來越大,這對注入水的水質要求更高。因此對污水處理的質量標準要求更加嚴格。在處理油田污水時,因污水中的細菌含量比較高,其中一項處理工藝中,用傳統的投加化學藥劑方法長期使用成本較高,也易產生抗菌性,且有二次污染。隨著電解法生產次氯酸鈉消毒設備的技術得以應用,在水處理中作為一種現場制備活性消毒殺菌劑的方法,前景很大。
一、作用機理
作用大致如下:
通過電解2-5%氯化鈉溶液,產生次氯酸鈉溶液。用下式表達如下:
NaCl→Na++Cl-
2Na++2H2O→2NaOH+H2?
2NaOH+Cl2→NaClO+NaCl+H2O
這種電解法生產出的次氯酸鈉濃度一般不超過10000ppm,按比例進行投加使用。次氯酸鈉溶液不穩定,一般高濃度的溶液衰減速度非???,儲存不當的話易失去活性。用這種電解法現場制備生產的低濃度次氯酸鈉溶液能較大程度的保持消毒物質的活性成分。當現場制備的次氯酸鈉溶液投加到水中時,水解成次氯酸、次氯酸再進一步分解成新生態氧和氯化氫。
NaClO+H2O NaOH+HClO
HClO→HCl+[O]?
這種PPM級濃度的次氯酸鈉在水里幾乎完全水解成次氯酸 , 消毒殺菌效率基本高于 99 .99 %。
二、工藝流程
食鹽(或海水)溶解后,稀釋為2-5%的氯化鈉溶液進入希鹽水罐體中,經過循環泵進入到次氯酸鈉電解槽中,電解槽中的鈦電極板在直流電作用下,經鹽水電解為次氯酸鈉溶液,并由出口流入次氯酸鈉儲存罐中,電解式產生的氫氣一部分隨著高速流動的溶液排出或溶于水中,一部分由排氣口排出,這種低濃度的次氯酸鈉電解槽產生的氫氣一般在安全范圍內。如使員工的大型裝置則必要時安裝排氫裝置以確保安全。整個次氯酸鈉溶液生產過程完畢,之后溶液會通過加藥泵加壓后進入到投加流程。
三、成本分析
電解式次氯酸鈉發生器為一次性投入,根據規格和流量大小及配置不同,價格各異,大約小型裝置2-5W,中大型裝置五到二三十萬不等。耗材只需購買電解需要的鹽即可。前期一次性投入,后期需要維護保養電解槽。與傳統的投加化學藥劑方法一年的成本相比來看,一般采用電解式次氯酸鈉設備,一年(或短期)即可回本。以后每年會節約很大一筆化學藥劑費用。且沒有儲存化學藥劑的風險,安全和經濟效益可觀。
四、現場應用和維護分析
電解法生產的PPM級濃度的次氯酸鈉在水里幾乎完全水解成次氯酸 , 消毒殺菌效率基本高于 99 .99 %。將處理后的油田產出污水能夠滿足油田注水水質的要求。
該設備的主要維護成本為電解槽中的鈦電極板材料,因長時間使用,電解時水中的鈣、鎂離子會沉積在陰極板上,長時間不清理則會電極板造成不良影響,甚至影響正常運行。為了緩解和減少維護成本,可在前端加上水質軟化過濾系統,經過處理后的進水水質會減少電極板的結垢現象?;蛘呖梢詮S家可以設計倒極使用的次氯酸鈉電解槽,定期極性互換,可減少這一現象,減少維護時間和成本。另外在使用的過程中,當作業完成時,可用清水走一遍系統,將一些在管道彎頭處或易藏污納垢的地方進行全面清洗,這樣會減少電極清洗頻率,也能延長電解槽使用壽命。
總之,隨著電解法技術的不斷應用和改進,這種結構緊湊、操作方便、安全性較高的電解次氯酸鈉發生器設備,不僅是在油田污水處理中,也在其他廢水處理、自來水廠等領域有著良好的應用前景。