油田注入水紫外線復(fù)合殺菌的處理裝置和方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種油田注入水紫外線復(fù)合殺菌的處理裝置，包括臭氧殺菌組件和超聲波?紫外線殺菌組件，油田注入水依次經(jīng)過臭氧殺菌組件和超聲波?紫外線殺菌組件，臭氧殺菌組件包括相互連接的臭氧通道與臭氧發(fā)生器，臭氧通道包括主通道和從主通道延伸的副通道，在主通道和副通道上均設(shè)置有氣孔，主通道和副通道之間的空間內(nèi)填充有臭氧催化劑。本發(fā)明還涉及一種油田注入水紫外線復(fù)合殺菌的處理方法，其使得油田注入水依次經(jīng)過臭氧殺菌組件和超聲波?紫外線殺菌組件。本發(fā)明將臭氧、超聲波和紫外線三種殺菌技術(shù)整合在一起，具有相得益彰、互相補(bǔ)充、相互加強(qiáng)的功效，提高了殺菌速度和殺菌效率，適用于石油工程的技術(shù)領(lǐng)域。
【專利說明】
油田注入水紫外線復(fù)合殺菌的處理裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種油田注入水紫外線復(fù)合殺菌的處理裝置和方法，適用于石油工程 的技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 在注入水采油過程中，注入地下補(bǔ)充地層壓力的水和原油一起產(chǎn)出，經(jīng)過油水分 離后，產(chǎn)生大量的油田廢水。如果把如此大量的采出水直接外排，將造成非常嚴(yán)重的環(huán)境污 染問題，同時又浪費(fèi)了寶貴的水資源。如果把含油廢水處理后，重新回注地層，以補(bǔ)充地層 的壓力，不僅可以避免環(huán)境污染，而且節(jié)約大量的水資源。對采油廢水進(jìn)行處理并回注是油 田實現(xiàn)可持續(xù)開發(fā)和提高油田經(jīng)濟(jì)效益節(jié)約成本的一個重要途徑。由于采油廢水成份復(fù) 雜，如果直接回注地層用于進(jìn)一步的石油開采，不僅對采油設(shè)備和系統(tǒng)造成嚴(yán)重的危害，還 會破壞地下地層。原油廢水在未經(jīng)處理之前，水中懸浮物、含油量與抽取的地下水相比要高 得多，這會直接或間接地引起注入水井和地下油層的堵塞。油田采出水中還含有硫酸鹽還 原菌(SRB)、腐生菌(TGB)、和鐵細(xì)菌(FB)，其危害主要有兩個方面，一是細(xì)菌繁殖產(chǎn)物沉積 導(dǎo)致注入水質(zhì)污染和地層堵塞;二是硫酸鹽還原菌在設(shè)備、管線和地層中繁殖時產(chǎn)生大量 硫化物，導(dǎo)致管線腐蝕和結(jié)垢，影響了正常的注入水作業(yè)。
[0003] 通常情況下，油田采出水的各項指標(biāo)如下:礦化度30-150g/L、比重1.008-1.030g/ cm3、含油率200-300mg/L、懸浮物（機(jī)雜）：200-400mg/L、硫酸鹽還原菌（SRB) :1000-107個/ ml、腐生菌(TGB): 1000-107個/ml、鐵細(xì)菌(FB): 1000-107個/ml。
[0004]對上述三類細(xì)菌的滅殺是油田水處理工作的必要步驟。目前廣泛使用的是化學(xué)藥 品，即殺菌劑進(jìn)行細(xì)菌滅殺。近年來，殺菌劑技術(shù)得到了較大的發(fā)展，其藥品范圍不斷擴(kuò)大， 但仍然存在許多問題。
[0005] 1、殺菌效果不穩(wěn)定
[0006] (1)由于開采層位的不同、細(xì)菌原始含量的不同、細(xì)菌種類比例的不同，都會影響 殺菌劑的使用效果，從而出現(xiàn)殺菌劑廣譜性不好的問題。
[0007] (2)由于SRB、TGB、FB生命周期短暫，因而其突變隨時都在發(fā)生，且隨環(huán)境變化突變 更快、更多，因而產(chǎn)生許多變種，對殺菌劑產(chǎn)生抵抗力，從而出現(xiàn)殺菌劑抗藥性問題。
[0008] (3)由于油田采出水越來越復(fù)雜，水中已存在硫化物等多種成分，對殺菌劑產(chǎn)生抵 消作業(yè)，從而出現(xiàn)殺菌劑的適用性問題。
[0009] 2、殺菌劑的安全環(huán)保風(fēng)險
[0010] 油田水處理用殺菌劑即便是非?；瘜W(xué)品對人體皮膚也是不友好的，其氣味也是不 友好的，存在對人身和環(huán)境的潛在危害。
[0011] 3、殺菌劑成本
[0012] 用于殺菌劑的化學(xué)品，大都是價格較高的藥品，無論采取什么技術(shù)，殺菌劑基本上 離不開多元醛、季銨鹽，其單價都在1萬元/噸以上。對人體和環(huán)境友好的殺菌劑，其單價基 本上都在5萬元/噸以上。
[0013] 中國專利CN102372386A公開了一種電化學(xué)氧化協(xié)同紫外線和超聲波技術(shù)的油田 污水滅菌方法，具體公開了 ：（1)電解，可從污水中產(chǎn)生有效氯，所述電流密度為5~3000A/ m2,有效氯的濃度為:0.1~40mg/L; (2)超聲波-紫外線復(fù)合處理，利用有效氯協(xié)同超聲波空 化作用和紫外線照射除菌，所述超聲波的頻率為:20~500KHz，所述紫外線的波長為：100~ 400nm; (3)利用電解產(chǎn)生的氯氣協(xié)同超聲波的機(jī)械清洗效應(yīng)，對石英套管清洗。主要特點： (1)利用電化學(xué)氧化產(chǎn)生有效氯初步滅菌；（2)利用余氯協(xié)同超聲波空化作用和紫外線照射 徹底滅菌；（3)處理后水體中的余氯持續(xù)滅菌；（4)電解產(chǎn)生的氯氣協(xié)同超聲空化作用防止 紫外燈的石英套管表面積垢。該專利中的技術(shù)雖然初步解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù) 問題，但是由于石油工程中的注入水管道等設(shè)備大都采用金屬材質(zhì)，所以采用上述方法后 注入水中殘留的氯氣溶解將會形成鹽酸，進(jìn)而腐蝕金屬材質(zhì)的設(shè)備，從而對石油設(shè)備帶來 巨大的破壞。另外，由于注入水中殘留的氯氣對于人體有強(qiáng)烈的腐蝕作用，因此人員操作時 具有很大風(fēng)險。
[0014] 因此，現(xiàn)有技術(shù)中需要一種對石油設(shè)備和人體無害、殺菌效果顯著的油田注入水 紫外線復(fù)合殺菌的處理裝置和方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015] 本發(fā)明提供了一種油田注入水紫外線復(fù)合殺菌的處理裝置和方法，其將臭氧、超 聲波和紫外線三種殺菌技術(shù)整合在一起，具有相得益彰、互相補(bǔ)充、相互加強(qiáng)的功效，提高 了殺菌速度和殺菌效率。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的油田注入水紫外線復(fù)合殺菌的處理裝置，包括臭氧殺菌組件和超聲 波-紫外線殺菌組件，油田注入水依次經(jīng)過臭氧殺菌組件和超聲波-紫外線殺菌組件，臭氧 殺菌組件包括相互連接的臭氧通道與臭氧發(fā)生器。
[0017] 優(yōu)選地，臭氧通道包括主通道和從主通道延伸的副通道，在主通道和副通道上均 設(shè)置有氣孔，主通道和副通道之間的空間內(nèi)填充有臭氧催化劑。
[0018] 臭氧催化劑可以包括質(zhì)量百分比為1:0 · 15-0 · 2 :0 · 11-0 · 13 :0 · 09-0 · 12 :0 · Οδ?. 07 的活性炭 、二氧化鈦 、三氧化二鐵 、三氧化二鋁和氧化 媽 ， 其制備方法如下：
[0019] (1)將活性炭置于〇. 1-0. l5mol/L的氫氧化鈉溶液中浸泡10-15分鐘，然后用水沖 洗直至PH值為中性，在50-80 °C的熱風(fēng)下干燥；
[0020] (2)配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4-6 %的硝酸錳溶液、5-8 %的硝酸鉀溶液、7-9 %的硝酸鈦溶 液和3-4%的硝酸鎳溶液，然后其按照體積比為1:0.6-0.7:0.8-0.9:1.2-1.4混合均勻；
[0021 ] (3)將活性炭放入上述硝酸鹽的混合溶液中，浸泡1-2小時；
[0022] (4)將活性炭取出，然后將二氧化鈦、三氧化二鐵、三氧化二鋁和氧化鈣的混合粉 末按照上述質(zhì)量比混合均勻后倒入活性炭中并攪拌，使混合粉末均勻地裹在活性炭的外表 面；
[0023] (5)在70-80°C的熱風(fēng)下風(fēng)干后，放入高溫爐中在氮氣的保護(hù)下以500-600°C的高 溫煅燒2-3小時即得。
[0024] 優(yōu)選地，在臭氧殺菌組件的上游，還設(shè)置有初濾設(shè)備和/或初凝設(shè)備；
[0025] 初濾設(shè)備包括初濾容器以及從下到上依次設(shè)置在初濾容器內(nèi)的帶孔濾板、第一無 紡布過濾層、多孔碳過濾層、第二無紡布過濾層和礫石過濾層，初凝設(shè)備包括初凝容器和用 于向注入水中添加助凝劑的助凝劑添加設(shè)備。
[0026]優(yōu)選地，助凝劑由質(zhì)量比為 1:0 · 5-0 · 6:0 · 7-0 · 8:0 · 2-0 · 3:0 · 1-0 · 12:0 · 06-0 · 08: 0.15-0.17的氯化鈉、硫酸鐵、硅藻土、膨潤土、聚丙烯酰胺、鹽酸胍、聚合氯化鋁混合均勻制 成，其制備方法如下：
[0027] (1)將硅藻土和膨潤土按比例混合均勻，研磨至粒徑均小于200微米，并加熱到150 °c，冷卻備用；
[0028] (2)將氯化鈉、硫酸鐵和聚合氯化鋁按比例混合均勻，研磨至粒徑均小于200微米， 將其加入去離子水中至完全溶解，形成混合溶液，并攪拌均勻；
[0029] (3)將研磨并冷卻后的硅藻土和膨潤土加入上述混合溶液中，同時加入聚丙烯酰 胺和鹽酸胍，制得料漿；
[0030] (4)將料漿干燥后形成顆粒，然后在惰性氣體環(huán)境下升溫到150°C焙燒2-3小時，自 然冷卻后即得。
[0031] 優(yōu)選地，超聲波-紫外線殺菌組件包括柜體和超聲波發(fā)生器，在柜體的周壁外表面 上均勻分布有多排超聲波換能器，超聲波換能器通過電纜與超聲波發(fā)生器相連。優(yōu)選地，柜 體內(nèi)部設(shè)置有多根紫外線燈管，紫外線燈管置于石英套管內(nèi)并通過導(dǎo)線與鎮(zhèn)流器相連。 [0032] 優(yōu)選地，礫石過濾層由質(zhì)量比為1: 2-2.2 :1.5-1.7 :1.2-1.4的粒徑為2-3mm、1-2mm、0.5-lmm和小于0.5mm的爍石顆粒混合均勾形成；多孔碳過濾層由質(zhì)量比為1:1.8-2: 1.7_1.9:0.8_1 的粒徑為 0.4_0.6mm、0.3-0.4mm、0.2_0.3mm 和小于0.2mm的多孔碳顆?；旌?均勻制成。
[0033]本發(fā)明的另一方面，涉及一種油田注入水紫外線復(fù)合殺菌的處理方法，將油田注 入水依次經(jīng)過如上所述的臭氧殺菌組件和超聲波-紫外線殺菌組件，其中超聲波的頻率為 20-30kHz，紫外線的波長為200~275nm。
【附圖說明】
[0034]圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的油田注入水紫外線復(fù)合殺菌的處理裝置的一種實施方式 的示意圖。
[0035]圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的油田注入水紫外線復(fù)合殺菌的處理裝置的另一種實施方 式的示意圖。
[0036]圖3顯示了圖2的處理裝置中的超聲波-紫外線殺菌組件的示意圖。
[0037]圖4顯示了圖2的處理裝置中的超聲波-紫外線殺菌組件的仰視圖。
【具體實施方式】
[0038]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，下文中將結(jié)合附圖對本發(fā)明 的實施例進(jìn)行詳細(xì)說明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中 的特征可以相互任意組合。
[0039]如圖1所示，其中顯示了根據(jù)本發(fā)明的油田注入水紫外線復(fù)合殺菌的處理裝置的 一種實施方式的不意圖。
[0040]如圖1所示，油田注入水紫外線復(fù)合殺菌的處理裝置包括臭氧殺菌組件3和超聲 波-紫外線殺菌組件4，油田注入水依次經(jīng)過臭氧殺菌組件3和超聲波-紫外線殺菌組件4。本 發(fā)明將臭氧、超聲波和紫外線三種殺菌技術(shù)整合在一起，具有相得益彰、互相補(bǔ)充、相互加 強(qiáng)的功效，提高了殺菌速度和殺菌效率。下面分別介紹其殺菌原理：
[0041]臭氧殺菌:臭氧以氧原子的氧化作用破壞微生物膜的結(jié)構(gòu)，以實現(xiàn)殺菌作用。臭氧 對細(xì)菌的滅活反應(yīng)總是進(jìn)行得很迅速，與其它殺菌劑不同的是:臭氧能與細(xì)菌細(xì)胞壁脂類 的雙鍵反應(yīng)，穿入菌體內(nèi)部，作用于蛋白質(zhì)和脂多糖，改變細(xì)胞的通透性，從而導(dǎo)致細(xì)菌死 亡。
[0042]超聲波殺菌:超聲波是一種頻率高于20000赫茲的聲波，它由于方向性好，穿透能 力強(qiáng)，易于獲得較集中的聲能，在水中傳播距離遠(yuǎn)。工作原理是超聲波發(fā)生器能產(chǎn)生10~ 40kHz的電功率信號，經(jīng)換能器將脈沖電信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的機(jī)械振動，產(chǎn)生定向傳播的縱 波，各質(zhì)點形成稠密與稀疏相間的交變波形，分子間原有的吸引力被破壞而下降。超聲波傳 播速度隨著介質(zhì)的變化而產(chǎn)生速度差，從而在界面上形成剪切應(yīng)力，導(dǎo)致垢晶體與管壁間 結(jié)合力減弱，因此可以將容器的內(nèi)表面徹底清洗。對液體施足夠功率的超聲波時，產(chǎn)生空化 現(xiàn)象，空化的氣泡數(shù)可達(dá)50 X 103/s，局部增壓峰值可達(dá)數(shù)百甚至上千大氣壓。對微生物的 作用是它能使微生物細(xì)胞受到劇烈震蕩而使細(xì)胞破壞。在水溶液內(nèi)，由于超聲波的作用，能 產(chǎn)生過氧化氫自由基，具有殺菌能力，同時，微生物細(xì)胞液受高頻聲波作用時，其中溶解的 氣體變?yōu)樾馀?，小氣泡的沖擊可使細(xì)胞破裂，因此，超聲波對微生物有一定的殺滅效應(yīng)。 影響殺菌效果的因素主要包括聲強(qiáng)、頻率、時間和波形等。不足之處在于:消毒不徹底，不能 完全破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)。
[0043] 紫外線殺菌:通過紫外線照射來達(dá)到殺菌的目的。微生物細(xì)胞中的核糖核酸(RNA) 和脫氧核糖核酸(DNA)吸收光譜的范圍在240-280nm，對波長255-260nm的紫外線有最大 吸收，而紫外線消毒燈產(chǎn)生的波長剛好在此范圍，紫外光被微生物的核酸所吸收，一方面可 使核酸突變阻礙其復(fù)制、轉(zhuǎn)錄，封鎖蛋白質(zhì)的合成;另一方面，產(chǎn)生的自由基引起光電離，從 而導(dǎo)致細(xì)胞死亡，由此達(dá)到殺菌的目的。紫外線殺菌的效果是以照射后存活的菌體數(shù)量決 定的，殺菌能力則是由253.7nm的紫外線照射劑量所決定的。不足之處在于:紫外線殺菌作 用較強(qiáng)，但對物體的穿透能力弱，對于污水殺菌來說，水中的雜質(zhì)容易粘附在套管外，遮蔽 紫外線，降低透射率。
[0044] 如圖1所示，本發(fā)明的臭氧殺菌組件3包括臭氧發(fā)生器31和臭氧通道32,臭氧發(fā)生 器31可以位于臭氧殺菌容器的外部，例如可以位于臭氧殺菌容器的底端，臭氧通道32與臭 氧發(fā)生器31相連。優(yōu)選地，臭氧通道32包括主通道和從主通道延伸的副通道，主通道和副通 道呈框架布置。在主通道和副通道上均設(shè)置有氣孔，以便于臭氧的擴(kuò)散。主通道和副通道之 間的空間內(nèi)填充有臭氧催化劑33。優(yōu)選地，臭氧殺菌容器的頂端還可以設(shè)有臭氧回收室34， 以收集多余的臭氧。注入水從臭氧殺菌容器的上端流進(jìn)，經(jīng)過臭氧殺菌組件殺菌的注入水 夾雜著臭氧進(jìn)入超聲波-紫外線殺菌組件4中。
[0045] 具體地，臭氧發(fā)生器由臭氧發(fā)生室、電源、冷卻裝置、控制裝置與儀表等組成，并設(shè) 置有流量、壓力、溫度等檢測儀表和閥門等，實現(xiàn)臭氧化氣流量的調(diào)節(jié)。臭氧發(fā)生單元的介 電體應(yīng)采用絕緣強(qiáng)度高、耐臭氧氧化的玻璃、搪瓷、陶瓷等材料。裸露于放電環(huán)境中的臭氧 發(fā)生單元金屬電極應(yīng)采用奧氏體不銹鋼、鈦等耐臭氧氧化材料。臭氧發(fā)生室、管道、控制閥 門、測量儀表等接觸臭氧的零部件應(yīng)采用耐氧化材料。臭氧發(fā)生器連接用的密封圈、墊片等 接觸臭氧部件可使用聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、全氟橡膠等耐臭氧氧化材 料。優(yōu)選地，臭氧發(fā)生室內(nèi)設(shè)有臭氧發(fā)生管，臭氧發(fā)生管通過高壓放電，將其中通入的氧氣 電離，從而產(chǎn)生臭氧。
[0046] 本發(fā)明采用的臭氧催化劑是基于臭氧的高級氧化技術(shù)，它將臭氧的強(qiáng)氧化性和催 化劑的吸附、催化特性結(jié)合起來，能較為有效地解決有機(jī)物降解不完全等問題。對于催化臭 氧的氧化技術(shù)，催化劑的選擇是該技術(shù)是否具有高效氧化效能的關(guān)鍵。
[0047] 本發(fā)明提供了一種臭氧催化劑，其包括質(zhì)量百分比為1:0.15-0.2:0.11-0.13: 0.09-0.12:0.05-0.07的活性炭、二氧化鈦、三氧化二鐵、三氧化二鋁和氧化鈣，其制備方法 如下：
[0048] 1.將活性炭置于0.1-0.15mol/L的氫氧化鈉溶液中浸泡10-15分鐘，然后用水沖洗 直至PH值為中性，在50-80 °C的熱風(fēng)下干燥；
[0049] 2.配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4-6 %的硝酸錳溶液、5-8 %的硝酸鉀溶液、7-9 %的硝酸鈦溶液 和3-4%的硝酸鎳溶液，然后其按照體積比為1:0.6-0.7:0.8-0.9:1.2-1.4混合均勻；
[0050] 3.將活性炭放入上述硝酸鹽的混合溶液中，浸泡1-2小時；
[0051 ] 4.將活性炭取出，然后將二氧化鈦、三氧化二鐵、三氧化二鋁和氧化|丐的混合粉末 按照上述質(zhì)量比混合均勻后倒入活性炭中并攪拌，使混合粉末均勻地裹在活性炭的外表 面；
[0052] 5.在70-80 °C的熱風(fēng)下風(fēng)干后，放入高溫爐中在氮氣的保護(hù)下以500-600 °C的高溫 煅燒2-3小時即得。
[0053] 臭氧催化劑的制備方法實施例1
[0054] 1.將活性炭置于0. lmol/L的氫氧化鈉溶液中浸泡15分鐘，然后用水沖洗直至PH值 為中性，在80 °C的熱風(fēng)下干燥；
[0055] 2.配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6 %的硝酸錳溶液、5.6 %的硝酸鉀溶液、7.5 %的硝酸鈦溶液和 3 %的硝酸鎳溶液，然后其按照體積比為1:0.6:0.8:1.3混合均勻；
[0056] 3.將活性炭放入上述硝酸鹽的混合溶液中，浸泡2小時；
[0057] 4.將活性炭取出，然后將二氧化鈦、三氧化二鐵、三氧化二鋁和氧化|丐的混合粉末 按照質(zhì)量比0.2:0.12:0.1:0.05混合均勻后倒入質(zhì)量份數(shù)為1的活性炭中并攪拌，使混合粉 末均勻地裹在活性炭的外表面；
[0058] 5.在80 °C的熱風(fēng)下風(fēng)干后，放入高溫爐中在氮氣的保護(hù)下以600 °C的高溫煅燒3小 時即得。
[0059] 臭氧催化劑的制備方法實施例2
[0060] 1.將活性炭置于0.15mol/L的氫氧化鈉溶液中浸泡15分鐘，然后用水沖洗直至PH 值為中性，在70 °C的熱風(fēng)下干燥；
[0061 ] 2.配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5 %的硝酸錳溶液、5 %的硝酸鉀溶液、8 %的硝酸鈦溶液和4% 的硝酸鎳溶液，然后其按照體積比為1: 〇. 65:0.85:1.25混合均勻；
[0062] 3.將活性炭放入上述硝酸鹽的混合溶液中，浸泡2小時；
[0063] 4.將活性炭取出，然后將二氧化鈦、三氧化二鐵、三氧化二鋁和氧化|丐的混合粉末 按照質(zhì)量比0.18:0.11:0.1:0.06混合均勻后倒入質(zhì)量份數(shù)為1的活性炭中并攪拌，使混合 粉末均勻地裹在活性炭的外表面；
[0064] 5.在80 °C的熱風(fēng)下風(fēng)干后，放入高溫爐中在氮氣的保護(hù)下以580 °C的高溫煅燒3小 時即得。
[0065] 優(yōu)選地，在臭氧殺菌組件3的上游，還可以設(shè)置初濾設(shè)備1和初凝設(shè)備2。如圖1所 示，初濾設(shè)備1包括初濾容器以及從下到上依次設(shè)置在初濾容器內(nèi)的帶孔濾板11、第一無紡 布過濾層、多孔碳過濾層12、第二無紡布過濾層和礫石過濾層13,注入水從初濾容器的頂部 注入、從底部流出。
[0066] 更優(yōu)選地，還可以在初濾設(shè)備1的上游設(shè)置離心分離器，用于將注入水中的油質(zhì)去 除；還可以在超聲波-紫外線殺菌組件4的下游設(shè)置薄膜過濾器，薄膜過濾器中薄膜的孔徑 為0.7-1.5微米（圖中均未示出）。即，油田注入水依次經(jīng)過離心分離器、初濾設(shè)備、初凝設(shè) 備、臭氧殺菌組件、超聲波-紫外線殺菌組件和薄膜過濾器。
[0067] 初濾設(shè)備主要用于對注入水中混有的較大顆粒介質(zhì)進(jìn)行初步過濾，例如混有的泥 沙、碎石、浮游生物等。其中的無紡布過濾層用于防止過濾層中的顆?；烊胱⑷胨?。
[0068] 礫石過濾層 13 由質(zhì)量比為 1:2-2.2:1.5-1.7:1.2-1.4 的粒徑為 2-3mm、1-2_、0.5-lmm和小于0.5mm的爍石顆粒混合均勾形成。多孔碳過濾層12由質(zhì)量比為1:1.8-2:1.7-1.9: 0 · 8-1的粒徑為0 · 4-0 · 6mm、0 · 3-0 · 4mm、0 · 2-0 · 3mm和小于0 · 2mm的多孔碳顆?；旌暇粗?成。對于數(shù)值范圍a_b，通常理解為包含a，而不包含b。
[0069] 優(yōu)選地，爍石過濾層13中粒徑為2_3mm、l_2mm、0.5-lmm和小于0.5mm的爍石顆粒的 質(zhì)量百分比為1 :2:1.6:1.4，多孔碳過濾層12中粒徑為0.4-0.6臟、0.3-0.4臟、0.2-0.3臟和 小于0.2mm的多孔碳顆粒的質(zhì)量百分比為1:2:1.8:0.8。
[0070] 初凝設(shè)備2包括初凝容器和助凝劑添加設(shè)備21，助凝劑添加設(shè)備21用于向注入水 中添加助凝劑。優(yōu)選地，助凝劑由質(zhì)量比為1 :0.5-0.6:0.7-0.8:0.2-0.3:0.1-0.12:0.06-0.08:0.15-0.17的氯化鈉、硫酸鐵、硅藻土、膨潤土、聚丙烯酰胺、鹽酸胍、聚合氯化鋁混合 均勻制成，能夠?qū)ψ⑷胨M(jìn)行初步的絮凝并殺菌。優(yōu)選地，所述助凝劑可以由質(zhì)量比為1: 0.5:0.7:0.26:0.12:0.06:0.15的氯化鈉、硫酸鐵、硅藻土、膨潤土、聚丙烯酰胺、鹽酸胍、聚 合氯化鋁混合均勻制成。優(yōu)選地，助凝劑中各組分的粒徑均小于200微米，根據(jù)本發(fā)明的上 述助凝劑，其制備方法如下：
[0071] 1.將硅藻土和膨潤土按比例混合均勻，研磨至粒徑均小于200微米，并加熱到150 °c，冷卻備用；
[0072] 2.將氯化鈉、硫酸鐵和聚合氯化鋁按比例混合均勻，研磨至粒徑均小于200微米， 將其加入去離子水中至完全溶解，形成混合溶液，并攪拌均勻；
[0073] 3.將研磨并冷卻后的硅藻土和膨潤土加入上述混合溶液中，同時加入聚丙烯酰胺 和鹽酸胍，制得料漿；
[0074] 4.將料漿干燥后形成顆粒，然后在惰性氣體環(huán)境下升溫到150°C焙燒2-3小時，自 然冷卻后即得。
[0075]如圖2所示，其中顯示了根據(jù)本發(fā)明的油田注入水紫外線復(fù)合殺菌的處理裝置的 另一種實施方式的示意圖。如圖所示，油田注入水從進(jìn)口51直接進(jìn)入處理裝置，在進(jìn)口端設(shè) 有臭氧發(fā)生器31，其產(chǎn)生的臭氧直接與油田注入水混合并殺菌。注入水進(jìn)入超聲波-紫外線 殺菌組件4的柜體中，超聲波-紫外線殺菌組件4包括超聲波發(fā)生器(圖中未示出），在柜體的 周壁外表面上均勻分布有多排超聲波換能器42,超聲波換能器42通過電纜與超聲波發(fā)生器 相連。圖2中以虛線示出了設(shè)置于柜體下部外表面的一排超聲波換能器42。需要說明的是， 超聲波換能器42還可以根據(jù)需要設(shè)置在柜體的其他外表面上，并且每個外表面上可以設(shè)置 有一排或多排。柜體內(nèi)部設(shè)置有多根紫外線燈管41，紫外線燈管41置于石英套管內(nèi)并通過 導(dǎo)線與鎮(zhèn)流器相連。注入水經(jīng)過超聲波-紫外線殺菌組件4的柜體后，由出口 52排出。如圖2 所示，在連通進(jìn)口 51和出口 52的通道上還可以設(shè)置有沖洗栗5,用于對整個組件進(jìn)行沖洗。 圖3和4顯示了該實施方式中的超聲波-紫外線殺菌組件的示意圖。
[0076]此裝置在油田污水的處理過程中，首先在污水中注入了臭氧，含有臭氧的污水流 入柜體內(nèi)，在超聲波的作用下使臭氧氣泡粉碎成微氣泡，提高了溶解速度，增加了臭氧的濃 度，迅速殺滅細(xì)菌。在臭氧殺菌的同時，容器內(nèi)的紫外線照射也起到殺菌的作用，由于超聲 波的空化效用，使紫外線燈的石英套管起到了動態(tài)清洗、分割破碎懸浮物顆粒、產(chǎn)生大量空 化氣泡，提高了紫外線的透光率和殺菌率。此裝置超聲波的空化效應(yīng)對容器內(nèi)的紫外線和 臭氧都起到了增強(qiáng)殺菌的效果，在經(jīng)過臭氧氧化后污水的色度和濁度都有相應(yīng)的改善，更 加提高了其中紫外線的殺菌效果，三者配合使殺菌效果更加顯著。
[0077]具體地，其協(xié)同殺菌效果表現(xiàn)在以下幾個方面：
[0078] 1、提高了紫外線的接觸面
[0079]超聲波產(chǎn)生的"空化"作用可殺滅細(xì)菌，但殺菌率只能達(dá)到70%;紫外線殺菌速度 快，殺菌率可達(dá)100%，但其照射不到的地方則無殺菌效果。超聲波產(chǎn)生的氣泡、水體擾動均 提高了水體與紫外線的接觸面和時間，大大提高了殺菌效果。
[0080] 2、延長紫外線的殺菌周期
[0081] 超聲波產(chǎn)生的氣泡和"空化"作用，可使紫外線燈管外壁不易產(chǎn)生污垢，從而保證 紫外線的照射強(qiáng)度不受影響，延長了紫外線殺菌效果，提高了有效期和可靠性。
[0082] 3、提尚臭氧的溶解性
[0083]臭氧是難溶于水的，通過超聲波產(chǎn)生的氣泡和"空化"作用，大幅度的提高了臭氧 與水體的接觸面和溶解性，保證了極低濃度的臭氧即可產(chǎn)生有效的殺菌效果。
[0084] 4、適用范圍廣
[0085]本發(fā)明的殺菌技術(shù)不但對清水有效，對油田采出水也是有效的。用于清水殺菌時， 啟動超聲波和紫外線兩項功能就可以達(dá)到滿意的殺菌效果，臭氧發(fā)生器可以關(guān)閉。當(dāng)用于 油田注入水殺菌時，由于水體顏色較深，還存在油污的影響，對紫外線殺菌效果影響較大， 此時開啟臭氧發(fā)生器，利用臭氧保證殺菌效果。臭氧還能分解水體中的有色物質(zhì)，提高水的 透明度，增紫外線的殺菌效果。
[0086]本發(fā)明還涉及一種油田注入水紫外線復(fù)合殺菌的處理方法，其使得油田注入水依 次經(jīng)過上述的臭氧殺菌組件和超聲波-紫外線殺菌組件。
[0087]為了驗證本發(fā)明的臭氧、紫外線和超聲波的組合殺菌技術(shù)，設(shè)計了如下測試方案：
[0089] 檢測方法采用SY/T 0532-2012《油田注入水細(xì)菌分析方法絕跡稀釋法》
[0090]標(biāo)準(zhǔn)。
[0091] 1、試驗參數(shù)如下：
[0092] 超聲波參數(shù):頻率20-30kHz;功率1500W。
[0093] 紫外線參數(shù):波長UVC(200~275nm);單根有效輸出功率150W;
[0094] 臭氧發(fā)生量:0-100g/h
[0095] 2、試驗結(jié)果
[0096] (1)注入清水殺菌效果
[0098] (2)注入回注污水殺菌效果
[0100] 3、結(jié)果分析
[0101] (1)在清水殺菌試驗中，單純用超聲波進(jìn)行殺菌效果有限，但超聲波協(xié)同紫外線殺 菌率可達(dá)到100 % ;
[0102] (2)對于水質(zhì)較差的回注污水，采用超聲波+紫外線+臭氧的聯(lián)合殺菌方式殺菌率 可達(dá)到100 %。
[0103] 4、設(shè)備參數(shù)及評價方法
[0105] 采用SY/T 0532-2012《油田注入水細(xì)菌分析方法絕跡稀釋法》標(biāo)準(zhǔn)，在本發(fā)明的殺 菌裝置的進(jìn)口和出口分別取樣，檢測SRB、TGB、FB三種細(xì)菌含量，計算殺菌率，達(dá)到Q/SY 49-2010《油田用殺菌劑技術(shù)要求》標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定（對TGB、FB殺菌率達(dá)到97%，對SRB殺菌率達(dá)到 99%，即為合格）。
[0106] 雖然本發(fā)明所揭露的實施方式如上，但所述的內(nèi)容只是為了便于理解本發(fā)明而采 用的實施方式，并非用以限定本發(fā)明。任何本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員，在不脫離本 發(fā)明所揭露的精神和范圍的前提下，可以在實施的形式上及細(xì)節(jié)上作任何的修改與變化， 但本發(fā)明的專利保護(hù)范圍，仍須以所附的權(quán)利要求書所界定的范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項】
1. 一種油田注入水紫外線復(fù)合殺菌的處理裝置，其特征在于，包括臭氧殺菌組件(3)和 超聲波-紫外線殺菌組件(4)，油田注入水依次經(jīng)過所述臭氧殺菌組件和所述超聲波-紫外 線殺菌組件，所述臭氧殺菌組件包括相互連接的臭氧通道(32)與臭氧發(fā)生器(31)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理裝置，其特征在于，所述臭氧通道包括主通道和從主通道 延伸的副通道，在主通道和副通道上均設(shè)置有氣孔，主通道和副通道之間的空間內(nèi)填充有 臭氧催化劑(33)。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的處理裝置，其特征在于，所述臭氧催化劑包括質(zhì)量百分比為1: 0.15-0.2:0.11-0.13:0.09-0.12:0.05-0.07的活性炭、二氧化鈦、三氧化二鐵、三氧化二鋁 和氧化鈣，其制備方法如下： (1) 將活性炭置于0.1-0.15mol/L的氫氧化鈉溶液中浸泡10-15分鐘，然后用水沖洗直 至PH值為中性，在50-80 °C的熱風(fēng)下干燥； (2) 配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4-6 %的硝酸錳溶液、5-8 %的硝酸鉀溶液、7-9 %的硝酸鈦溶液和 3-4%的硝酸鎳溶液，然后其按照體積比為1:0.6-0.7:0.8-0.9:1.2-1.4混合均勻； (3) 將活性炭放入上述硝酸鹽的混合溶液中，浸泡1-2小時； (4) 將活性炭取出，然后將二氧化鈦、三氧化二鐵、三氧化二鋁和氧化鈣的混合粉末按 照上述質(zhì)量比混合均勻后倒入活性炭中并攪拌，使混合粉末均勻地裹在活性炭的外表面； (5) 在70-80°C的熱風(fēng)下風(fēng)干后，放入高溫爐中在氮氣的保護(hù)下以500-600°C的高溫煅 燒2-3小時即得。4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的處理裝置，其特征在于，在所述臭氧殺菌組件的上 游，還設(shè)置有初濾設(shè)備(1)和/或初凝設(shè)備(2); 所述初濾設(shè)備包括初濾容器以及從下到上依次設(shè)置在初濾容器內(nèi)的帶孔濾板（11)、第 一無紡布過濾層、多孔碳過濾層(12 )、第二無紡布過濾層和礫石過濾層(13)， 所述初凝設(shè)備包括初凝容器和用于向注入水中添加助凝劑的助凝劑添加設(shè)備(21)。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的處理裝置，其特征在于，所述助凝劑由質(zhì)量比為1:0.5-0.6: 0.7-0.8:0.2-0.3:0.1-0.12:0.06-0.08:0.15-0.17 的氯化鈉、硫酸鐵、硅藻土、膨潤土、聚 丙烯酰胺、鹽酸胍、聚合氯化鋁混合均勻制成，其制備方法如下： (1) 將硅藻土和膨潤土按比例混合均勻，研磨至粒徑均小于200微米，并加熱到150°C， 冷卻備用； (2) 將氯化鈉、硫酸鐵和聚合氯化鋁按比例混合均勻，研磨至粒徑均小于200微米，將其 加入去離子水中至完全溶解，形成混合溶液，并攪拌均勻； (3) 將研磨并冷卻后的硅藻土和膨潤土加入上述混合溶液中，同時加入聚丙烯酰胺和 鹽酸胍，制得料漿； (4) 將料漿干燥后形成顆粒，然后在惰性氣體環(huán)境下升溫到150°C焙燒2-3小時，自然冷 卻后即得。6. 根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的處理裝置，其特征在于，所述超聲波-紫外線殺菌 組件包括柜體和超聲波發(fā)生器，在柜體的周壁外表面上均勻分布有多排超聲波換能器 (42)，超聲波換能器(42)通過電纜與超聲波發(fā)生器相連。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的處理裝置，其特征在于，所述柜體內(nèi)部設(shè)置有多根紫外線燈管 (41)，所述紫外線燈管置于石英套管內(nèi)并通過導(dǎo)線與鎮(zhèn)流器相連。8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的處理裝置，其特征在于，所述礫石過濾層（13)由質(zhì)量比為1:2_ 2.2:1.5-1.7:1.2-1.4的粒徑為2-3mm、l-2mm、0.5-lmm和小于0.5mm的爍石顆粒混合均勾形 成;所述多孔碳過濾層（12)由質(zhì)量比為1:1.8-2:1.7-1.9:0.8-1的粒徑為0.4-0.6臟、0.3- 0.4mm、0.2_0.3mm和小于0.2mm的多孔碳顆粒混合均勾制成。9. 一種油田注入水紫外線復(fù)合殺菌的處理方法，其特征在于，將油田注入水依次經(jīng)過 如權(quán)利要求7中所述的臭氧殺菌組件(3)和超聲波-紫外線殺菌組件(4)，其中超聲波的頻率 為20-30kHz，紫外線的波長為200~275nm。
【文檔編號】C02F103/10GK106045149SQ201610517356
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月4日
【發(fā)明人】張瀚瀾
【申請人】慶陽弘安工程技術(shù)有限責(zé)任公司