申請日2015.09.16

　　公開(公告)日2015.11.25

　　IPC分類號C02F103/10; C02F9/06

　　摘要

　　本發(fā)明公開了一種基于特種膜的油田廢水處理工藝，包括第一階段除油除懸浮物，第二階段電化學裝置氧化破膠，第三階段利用核心SuperRO系統(tǒng)脫鹽除COD等三個主要工段，采用納米氣浮裝置進行除油和除懸浮物，再利用氧化能力最好的電化學裝置對污廢進行物化，提高了各物質(zhì)間的傳質(zhì)效率，縮短反應時間和降低藥品消耗，從而實現(xiàn)只需較為簡單的預處理即可使廢水直接進入膜系統(tǒng)，保障系統(tǒng)的運行穩(wěn)定和使用壽命，大大降低了環(huán)保的建設成本和污水處理的運行費用。

　　摘要附圖

 

　　權(quán)利要求書

　　1.一種基于特種膜的油田廢水處理工藝，其特征在于，包括如下步驟：

　　(1)將氣田廢水引入調(diào)節(jié)池中匯集;

　　(2)在斜板隔油池中對氣田廢水進行除油預處理，去除的油類物質(zhì)進入疊螺機固化工序;

　　(3)預處理后的出水由納米氣浮裝置進行氣浮處理，去除的油類物質(zhì)和懸浮物也進入疊螺機固化工序;

　　(4)氣浮處理后的出水經(jīng)電化學裝置物化處理;

　　(5)物化處理后的出水在沉淀罐中沉積分離，并經(jīng)多介質(zhì)過濾，沉淀后的固形物也進入疊螺機固化工序;

　　(6)過濾后的出水進入超濾系統(tǒng)進行超濾處理，產(chǎn)生的濃水返回沉淀罐;

　　(7)超濾處理的出水進入納濾系統(tǒng)進行納濾處理，產(chǎn)生的濃水進入濃縮池聚集;

　　(8)納濾處理的出水進入SuperRO系統(tǒng)進行脫鹽和除COD處理，產(chǎn)生的濃水進入濃縮池聚集，其產(chǎn)水經(jīng)保安過濾器后達標排放。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于特種膜的油田廢水處理工藝，其特征在于，所述疊螺機固化工序中，產(chǎn)生的清液返回再經(jīng)多介質(zhì)過濾，產(chǎn)生的殘渣外運處理或填埋處理。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于特種膜的油田廢水處理工藝，其特征在于，所述濃縮池聚集的濃水外運處理，或經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶后再填埋處理。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于特種膜的油田廢水處理工藝，其特征在于，所述SuperRO系統(tǒng)對COD的截留率不低于90%，對無機鹽的截留率不低于97%。

　　說明書

　　基于特種膜的油田廢水處理工藝

　　技術(shù)領域

　　本發(fā)明涉及污廢處理技術(shù)領域，具體地講，涉及的是一種基于特種膜的油田廢水處理工藝。

　　背景技術(shù)

　　油田廢水通常有油田采出水、壓裂返排液、鉆井廢水、礦區(qū)雨水和生活污水等。

　　從地層中隨原油一起開采出來的液體(采出液)，既含有原油又含有污水，而經(jīng)原油脫水分離出來的水稱為“油田采出水”，是油田開發(fā)和生產(chǎn)中最主要的廢水。主要是來自原油脫水站，及聯(lián)合站內(nèi)各種原油儲罐的罐底水、將含鹽量較高的原油用其他清水洗鹽后的污水等。

　　由于原油產(chǎn)地地質(zhì)條件、原油性質(zhì)、注水性質(zhì)以及原油集輸和初加工的整個工藝不盡相同，我國部分油田采出水污水水質(zhì)有較大的差異，但從總體上看，油田采出水都具有以下共同特點：含油量高，一般在1000mg/L以上，其回注堵塞地層，外排造成污染;懸浮物含量高，顆粒細小，沉降緩慢，容易造成地層堵塞;礦化度高，一般在1000mg/L以上，最高可達14×104mg/L，會加速腐蝕，給廢水生化處理造成困難;含有Ca2+、Mg2+、HCO2+、Ba2+、Cr2+等結(jié)垢離子，容易在管道、容器中結(jié)垢;含有原油和采油過程中的各種化學藥劑、有機物，COD高，會利于微生物繁殖，造成腐蝕和堵塞;常見有鐵細菌、腐生菌、硫酸鹽還原菌等微生物，容易腐蝕管線，堵塞地層;污水中溶解有O2、H2S、CO2等多種氣體，易導致管線結(jié)垢，加劇金屬設備的腐蝕。

　　壓裂是油氣井增產(chǎn)的主要措施之一，為各油田普遍采用。常規(guī)壓裂施工所采用的壓裂液體系，以水基壓裂液為主。壓裂返排液是在增產(chǎn)作業(yè)返排的過程中產(chǎn)生的，其中不僅有原油、壓入的聚合有機物、陶粒砂(或石英砂)、還含有地層中的滲入水、滲入的巖屑、地層中的各種腐生菌尤其是危害明顯的SRB菌。壓裂液廢水有以下特點：成分復雜，主要成份是高濃度胍膠/凍膠、高分子聚合物以及油類，其次是SRB硫酸鹽還原菌、硫化物和總鐵等，總鐵、總硫含量都在20mg/L左右，COD濃度高，一般從數(shù)千到上萬mg/L不等，廢液中石油類含量在10～1000mg/L之間;粘度大、乳化程度高，返排液的黏度一般是水的3～10倍,其中放噴液體的粘度很高，平均為10~20mpa.s，在其處理過程中，所投加的化學藥劑在壓裂返排液中很難擴散，傳質(zhì)作用緩慢，造成反應體系時間很長，處理效果差，若壓裂所用為復合型壓裂液，乳化更嚴重，放出的返排液烏黑、黏稠，靜沉出水困難;懸浮物含量高達幾千mg/L，由于壓裂返排液組分的復雜性及其性質(zhì)的獨特性決定了其處理難度更大，給油氣田生產(chǎn)和環(huán)境帶來很大影響;水質(zhì)水量變化，排放不連續(xù)，每口井排放量在100～200m3之間。

　　在石油、天然氣開采鉆探過程中，相對于廢渣、廢氣和噪聲污染，產(chǎn)生的鉆井廢液(包括廢鉆井液和鉆井廢水)同樣是主要的污染源。鉆井廢水包括鉆井廢液及鉆井過程產(chǎn)生的污水。主要有以下特點：污染物成分復雜，主要包括鉆屑、石油、粘度控制劑(如粘土)、加重劑、粘土穩(wěn)定劑、腐蝕劑、防腐劑、殺菌劑、潤滑劑、地層親和劑、消泡劑、重金屬等;污染負荷高，COD高達幾萬，色度深，懸浮物含量高，并含有多種重金屬，若不經(jīng)處理直接排放，將對環(huán)境造成污染;水質(zhì)、水量不穩(wěn)定，由于鉆井作業(yè)的臨時性、分散性、流動性特點，使很多處理工藝受到限制，鉆井廢液處理難度很大;廢液數(shù)量較多，如：四川地區(qū)平均每口井有300～400m3。

　　由上述可知，無論是采出水、壓裂液，還是鉆井廢水，成分均較為復雜，主要包含石油類、懸浮物、膠體、有機物及鹽類等，共性特點如下：①石油類物質(zhì)種類多、含量高，含油量一般為1000mg/L左右，少部分油田污水含油量高達3000-5000mg/L，污水中含油的存在形式可分為懸浮狀、分散狀、乳化狀和溶解狀四種形態(tài);SS含量高，懸浮顆粒微小，粒徑一般為1～100μm，廢水總SS為300～5000mg/L;有機物含量較高，一般油田廢水COD基本在800~6000mg/L(鉆井及壓裂液可能好幾萬)，廢水中可能存在一定量環(huán)狀芳烴類衍生物及聚合物，性質(zhì)穩(wěn)定，不易被氧化去除;礦化度高，無機鹽種類多，含多種鹽類，采出水高達幾萬甚至十幾萬毫克/升，大量的結(jié)垢鹽分容易造成管線結(jié)垢。

　　現(xiàn)有技術(shù)中，氣田廢水治理工藝主要有回注、處理達標外排及資源化回用三種。

　　一、回注工藝

　　目前，回注仍是油田廢水處理的主要辦法。注水水質(zhì)必須根據(jù)注入層物性指標進行優(yōu)選確定。通常要求：在運行條件下注入水不應結(jié)垢;注入水對水處理設備、注水設備和輸水管線腐蝕性要小;注入水不應攜帶超標懸浮物，有機淤泥和油;注入水注入油層后不使粘土發(fā)生膨脹和移動，與油層流體配伍性良好。過程主要為采出水依次經(jīng)原水罐、沉降罐、一級過濾器、二級過濾器、精細過濾器和凈化水罐達到注水標準。其優(yōu)點在于運行費用相對較低，管理相對成熟，缺點在于一次性工程投資較高，對周邊油田、周邊段油藏有直接影響以及對周邊地下水有直接影響，并且隨社會經(jīng)濟發(fā)展，在政策上也有更多的限制。

　　二、達標外排

　　要實現(xiàn)達標排放，主要的處理任務是去除懸浮顆粒、油類、鹽分和有機物。主要有兩種工藝形式，其一是廢水經(jīng)預處理除去油和懸浮物后，采用高級氧化，如Fe/C微電解、芬頓等直接物化，然后排放。其存在的問題有①運行費用太高，依據(jù)不同的水質(zhì)，一般運行費用高達100元/噸水以上;②對鹽分沒有去除，不能真正達到地方環(huán)保要求;③引入大量新的化學藥劑，造成二次污染。

　　其二是廢水經(jīng)預處理除去油和懸浮物后，采用高級氧化，如Fe/C微電解、芬頓等直接物化，然后經(jīng)過蒸發(fā)工序，最后排放。其存在的問題是①引入蒸發(fā)可解決鹽分問題，但直接蒸發(fā)投資和運行費用太高;②蒸發(fā)冷凝液可能COD不達標;③引入大量新的化學藥劑，造成二次污染。

　　總的來說，達標外排處理均是針對其中的S2-、COD等特征污染物。針對油田水脫COD研究開發(fā)了中和、絮凝沉降、氧化、Fe/C微電解、H2O2/Fe2+催化氧化、吸附、多種處理技術(shù)聯(lián)合工藝。目前全球重視環(huán)境程度的提高，以及淡水資源越來越短缺，未來的發(fā)展方向為不外排、不浪費，盡量資源化回用。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明提供一種高效、不易污堵、使用壽命長、使用方便成本低的基于特種膜的油田廢水處理工藝。

　　為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

　　一種基于特種膜的油田廢水處理工藝，包括如下步驟：

　　(1)將氣田廢水引入調(diào)節(jié)池中匯集;

　　(2)在斜板隔油池中對氣田廢水進行除油預處理，去除的油類物質(zhì)進入疊螺機固化工序;

　　(3)預處理后的出水由納米氣浮裝置進行氣浮處理，去除的油類物質(zhì)和懸浮物也進入疊螺機固化工序;

　　(4)氣浮處理后的出水經(jīng)電化學裝置物化處理;

　　(5)物化處理后的出水在沉淀罐中沉積分離，并經(jīng)多介質(zhì)過濾，沉淀后的固形物也進入疊螺機固化工序;

　　(6)過濾后的出水進入超濾系統(tǒng)進行超濾處理，產(chǎn)生的濃水返回沉淀罐;

　　(7)超濾處理的出水進入納濾系統(tǒng)進行納濾處理，產(chǎn)生的濃水進入濃縮池聚集;

　　(8)納濾處理的出水進入SuperRO系統(tǒng)進行脫鹽和除COD處理，產(chǎn)生的濃水進入濃縮池聚集，其產(chǎn)水經(jīng)保安過濾器后達標排放。

　　其中，所述疊螺機固化工序中，產(chǎn)生的清液返回再經(jīng)多介質(zhì)過濾，產(chǎn)生的殘渣外運處理或填埋處理。

　　并且，所述濃縮池聚集的濃水外運處理，或經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶后再填埋處理。

　　具體地，所述納米氣浮裝置為加壓射流溶氣平流式組合氣浮機。所述SuperRO系統(tǒng)對COD的截留率不低于90%，對無機鹽的截留率不低于97%。

　　與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

　　本發(fā)明采用納米氣浮裝置進行除油和除懸浮物，再利用氧化能力最好的電化學裝置對污廢進行物化，提高了各物質(zhì)間的傳質(zhì)效率，縮短反應時間和降低藥品消耗，從而實現(xiàn)只需較為簡單的預處理即可使廢水直接進入膜系統(tǒng)，保障系統(tǒng)的運行穩(wěn)定和使用壽命，大大降低了環(huán)保的建設成本和污水處理的運行費用，而且本發(fā)明構(gòu)思新穎，設計巧妙，簡單易用，具有廣泛的應用前景，適合推廣應用。