申請(qǐng)日2015.09.02

　　公開(公告)日2015.10.28

　　IPC分類號(hào)C02F9/06; C02F103/10; C02F9/14

　　摘要

　　一種采油廢水處理及其循環(huán)利用裝置，包括除油系統(tǒng)、化學(xué)脫鈣系統(tǒng)、膜過(guò)濾系統(tǒng)以及脫鹽系統(tǒng);除油系統(tǒng)包括氣浮池或吸附罐，化學(xué)脫鈣系統(tǒng)包括脫鈣反應(yīng)池、沉淀池以及清水池，膜過(guò)濾系統(tǒng)包括過(guò)濾膜和過(guò)濾產(chǎn)水池，脫鹽系統(tǒng)包括一脫鹽裝置，脫鹽裝置的濃縮液出口直接排放，脫鹽裝置的透析液出口連接至鍋爐。本發(fā)明通過(guò)氣浮可有效除油、降低CODcr，根除膜鈣化和防止膜堵塞，降低廢水的SS、濁度等指標(biāo)，脫除水中的金屬離子，降低含鹽量，實(shí)現(xiàn)采油廢水50～65%的回收率。

　　摘要附圖

 

　　權(quán)利要求書

　　1.一種采油廢水處理及其循環(huán)利用裝置，其特征在于，包括除油系統(tǒng)、化學(xué)脫鈣系統(tǒng)、膜過(guò)濾系統(tǒng)以及脫鹽系統(tǒng);

　　所述除油系統(tǒng)用于去除采油廢水中的油污，該除油系統(tǒng)包括氣浮池或吸附罐，氣浮池或吸附罐的進(jìn)口連接采油廢水排放水出口，氣浮池或吸附罐的出口連接化學(xué)脫鈣系統(tǒng);

　　所述化學(xué)脫鈣系統(tǒng)用于脫除采油廢水中的鈣鎂離子、降低水的硬度，化學(xué)脫鈣系統(tǒng)包括脫鈣反應(yīng)池、沉淀池以及清水池，脫鈣反應(yīng)池的進(jìn)口連接氣浮池或吸附罐的出口，脫鈣反應(yīng)池的出口連接沉淀池的進(jìn)口，沉淀池的出口與清水池的進(jìn)口連接，清水池的出口連接膜過(guò)濾系統(tǒng)的進(jìn)口;

　　所述膜過(guò)濾系統(tǒng)用于將采油廢水中顆粒性雜質(zhì)去除，膜過(guò)濾系統(tǒng)包括過(guò)濾膜和過(guò)濾產(chǎn)水池，所述過(guò)濾膜的進(jìn)口連接清水池的出口，過(guò)濾膜的出口連接過(guò)濾產(chǎn)水池的進(jìn)口，過(guò)濾產(chǎn)水池的出口連接脫鹽系統(tǒng)的進(jìn)口;

　　所述脫鹽系統(tǒng)包括一脫鹽裝置，脫鹽裝置的進(jìn)口連接超濾產(chǎn)水池的出口，脫鹽裝置的濃縮液出口直接排放，脫鹽裝置的透析液出口連接至鍋爐。

　　2.如權(quán)利要求1所述的一種采油廢水處理及其循環(huán)利用裝置，其特征在于：所述脫鈣反應(yīng)池還配設(shè)有加藥系統(tǒng)，加藥系統(tǒng)設(shè)有加藥罐和加藥泵，加藥罐出口連接加藥泵的進(jìn)口，加藥泵的出口連接脫鈣反應(yīng)池。

　　3.如權(quán)利要求1所述的一種采油廢水處理及其循環(huán)利用裝置，其特征在于：所述化學(xué)脫鈣系統(tǒng)與膜過(guò)濾系統(tǒng)之間還設(shè)有一電解系統(tǒng)，所述電解系統(tǒng)設(shè)有供水泵和電解機(jī)或電氣浮裝置，所述供水泵的進(jìn)口連接化學(xué)脫鈣系統(tǒng)的出口，所述供水泵的出口連接電解機(jī)或電氣浮裝置的進(jìn)口，電解機(jī)或電氣浮裝置的出口與膜過(guò)濾系統(tǒng)的進(jìn)口連接。

　　4.如權(quán)利要求3所述的一種采油廢水處理及其循環(huán)利用裝置，其特征在于：所述電解機(jī)設(shè)有電源和電解槽，所述電解槽內(nèi)的電極為石墨、鈦、鐵、鋁、鋅、銅、鉛、鎳、鉬、鉻、合金和納米催化惰性電極中的一種。

　　5.如權(quán)利要求4所述的一種采油廢水處理及其循環(huán)利用裝置，其特征在于：所述納米催化惰性電極的表層涂覆有晶粒為10～35nm的金屬氧化物惰性催化涂層，所述納米催化惰性電極的基板為鈦板或塑料板。

　　6.如權(quán)利要求3所述的一種采油廢水處理及其循環(huán)利用裝置，其特征在于：所述化學(xué)脫鈣系統(tǒng)與電解系統(tǒng)之間還設(shè)有一過(guò)濾系統(tǒng)，該過(guò)濾系統(tǒng)包括供水泵、過(guò)濾器、反沖洗泵和清洗液罐，供水泵的進(jìn)口連接化學(xué)脫鈣系統(tǒng)的出口，供水泵的出口連接過(guò)濾器的進(jìn)口，過(guò)濾器的出口一路與電解系統(tǒng)連接，另一路依次經(jīng)反洗泵連接清洗液罐。

　　7.如權(quán)利要求1所述的一種采油廢水處理及其循環(huán)利用裝置，其特征在于：所述過(guò)濾膜為微濾膜、超濾膜或MBR中的一種，所述微濾膜為有機(jī)膜、金屬膜或陶瓷膜中的一種，其孔徑介于1μm -10μm之間;所述超濾為浸沒(méi)式超濾、柱式超濾、管式超濾、卷式超濾或板式超濾中的一種，截留分子量為1000～50000MWCO，工作條件為：常溫～45℃，浸沒(méi)式超濾的工作壓力為-1～-50kPa，柱式超濾、管式超濾、卷式超濾和板式超濾的工作壓力為3～300kPa;所述MBR膜組件的膜孔徑為0.10～0.2μm，工作壓力為-1～-50kPa，工作溫度為5～45℃。

　　8.如權(quán)利要求1所述的一種采油廢水處理及其循環(huán)利用裝置，其特征在于：所述過(guò)濾膜為納濾膜，納濾膜采用對(duì)硫酸鎂截留率為至少98%的納濾膜，納濾膜的截留分子量為200MWCO-500MWCO，進(jìn)壓為6bar-45bar，出壓為4.5bar-43.5bar，且其膜組件的結(jié)構(gòu)為卷式膜組件或管式膜組件，工作溫度為20～45℃。

　　9.如權(quán)利要求1所述的一種采油廢水處理及其循環(huán)利用裝置，其特征在于：所述脫鹽裝置包括一級(jí)脫鹽裝置、一級(jí)透析液產(chǎn)水池、二級(jí)脫鹽裝置和二級(jí)透析液產(chǎn)水池，一級(jí)脫鹽裝置的進(jìn)口連接超濾產(chǎn)水池的出口，一級(jí)脫鹽裝置的濃縮液出口直接排放，一級(jí)脫鹽裝置的透析液出口連接一級(jí)透析液產(chǎn)水池的進(jìn)口，一級(jí)透析液產(chǎn)水池的出口連接二級(jí)脫鹽裝置的進(jìn)口，二級(jí)脫鹽裝置的濃縮液出口直接排放，二級(jí)脫鹽裝置的透析液出口連接二級(jí)透析液產(chǎn)水池的進(jìn)口，二級(jí)透析液產(chǎn)水池的出口連接一離子交換裝置的進(jìn)口，離子交換裝置的出口連接至鍋爐。

　　10.如權(quán)利要求1所述的一種采油廢水處理及其循環(huán)利用裝置，其特征在于：所述脫鹽裝置為反滲透脫鹽裝置，反滲透脫鹽裝置中的反滲透膜組件為卷式膜組件，膜材料為有機(jī)膜中醋酸纖維膜或復(fù)合膜，膜材料的截留分子量為50～200MWCO，進(jìn)壓為6.0～35.0bar，出壓為4.5～33.5 bar。

　　11.如權(quán)利要求1所述的一種采油廢水處理及其循環(huán)利用裝置，其特征在于：所述脫鹽裝置為正滲透脫鹽裝置，正滲透脫鹽裝置的膜組件為板框式膜組件、卷式膜組件、管式膜組件和包式膜組件中的一種。

　　12.如權(quán)利要求1所述的一種采油廢水處理及其循環(huán)利用裝置，其特征在于：所述脫鹽裝置為電滲析脫鹽裝置，電滲析脫鹽裝置的工作條件是操作電壓壓力0.5～3.0㎏/㎝2，操作電壓50～250V，電流強(qiáng)度1～3A。

　　13.如權(quán)利要求1所述的一種采油廢水處理及其循環(huán)利用裝置，其特征在于：所述脫鹽裝置為電容吸附脫鹽裝置，電容吸附脫鹽裝置的工作條件是直流電壓為110V～2×106V。

　　說(shuō)明書

　　一種采油廢水處理及其循環(huán)利用裝置

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明屬于環(huán)境工程的水污染治理領(lǐng)域，更為具體地說(shuō)是指一種采油廢水處理及其循環(huán)利用裝置。

　　背景技術(shù)

　　油田采出水主要是原油在生產(chǎn)處理過(guò)程中脫出的污水。油田采出水的處理根據(jù)排放或回用不同要求有多種方式，作為蒸汽發(fā)生器或鍋爐的給水，要嚴(yán)格控制水中的鈣離子、鎂離子等易結(jié)垢的離子含量，總礦化度、水中的含油量等。利用膜分離技術(shù)對(duì)油田采出水進(jìn)行脫鹽處理，使得產(chǎn)水再生循環(huán)利用等方面的報(bào)道不少。油田采出水經(jīng)過(guò)一般的預(yù)處理去除了大部分的含油量和懸浮物之后的主要污染物指標(biāo)為:鈣離子200～3000mg/L、鎂離子20～500mg/L、鈉離子200～8000mg/L、氯離子200～10000mg/L、含油30～300 mg/L和COD為100～500mg/L。鈣離子、鎂離子、碳酸氫根離子等含量仍然很高，總硬度過(guò)高，直接采用膜分離技術(shù)進(jìn)行脫鹽處理，容易造成膜的鈣化和污堵，膜材料的孔隙中填滿了碳酸鈣、碳酸鎂等物質(zhì)，一方面使得膜的出水水質(zhì)變差，嚴(yán)重影響膜處理系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，另一方面膜的鈣化會(huì)使得膜材料變脆，容易斷絲，導(dǎo)致膜的使用壽命由通常的三年以上，縮短到不到半年，減少膜的運(yùn)行壽命，頻繁更換膜組件，經(jīng)濟(jì)上不可行。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明提供一種采油廢水處理及其循環(huán)利用裝置，其主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中油田采出水膜法處理過(guò)程存在膜鈣化、污堵嚴(yán)重、成本高的缺陷。

　　本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

　　一種采油廢水處理及其循環(huán)利用裝置，包括除油系統(tǒng)、化學(xué)脫鈣系統(tǒng)、膜過(guò)濾系統(tǒng)以及脫鹽系統(tǒng);

　　所述除油系統(tǒng)用于去除采油廢水中的油污，該除油系統(tǒng)包括氣浮池或吸附罐，氣浮池或吸附罐的進(jìn)口連接采油廢水排放水出口，氣浮池或吸附罐的出口連接化學(xué)脫鈣系統(tǒng);

　　所述化學(xué)脫鈣系統(tǒng)用于脫除采油廢水中的鈣鎂離子、降低水的硬度，化學(xué)脫鈣系統(tǒng)包括脫鈣反應(yīng)池、沉淀池以及清水池，脫鈣反應(yīng)池的進(jìn)口連接氣浮池或吸附罐的出口，脫鈣反應(yīng)池的出口連接沉淀池的進(jìn)口，沉淀池的出口與清水池的進(jìn)口連接，清水池的出口連接膜過(guò)濾系統(tǒng)的進(jìn)口;

　　所述膜過(guò)濾系統(tǒng)用于將采油廢水中顆粒性雜質(zhì)去除，膜過(guò)濾系統(tǒng)包括過(guò)濾膜和過(guò)濾產(chǎn)水池，所述過(guò)濾膜的進(jìn)口連接清水池的出口，過(guò)濾膜的出口連接過(guò)濾產(chǎn)水池的進(jìn)口，過(guò)濾產(chǎn)水池的出口連接脫鹽系統(tǒng)的進(jìn)口;

　　所述脫鹽系統(tǒng)包括一脫鹽裝置，脫鹽裝置的進(jìn)口連接超濾產(chǎn)水池的出口，脫鹽裝置的濃縮液出口直接排放，脫鹽裝置的透析液出口連接至鍋爐。

　　進(jìn)一步地，所述脫鈣反應(yīng)池還配設(shè)有加藥系統(tǒng)，加藥系統(tǒng)設(shè)有加藥罐和加藥泵，加藥罐出口連接加藥泵的進(jìn)口，加藥泵的出口連接脫鈣反應(yīng)池。

　　進(jìn)一步地，所述化學(xué)脫鈣系統(tǒng)與膜過(guò)濾系統(tǒng)之間還設(shè)有一電解系統(tǒng)，所述電解系統(tǒng)設(shè)有供水泵和電解機(jī)或電氣浮裝置，所述供水泵的進(jìn)口連接化學(xué)脫鈣系統(tǒng)的出口，所述供水泵的出口連接電解機(jī)或電氣浮裝置的進(jìn)口，電解機(jī)或電氣浮裝置的出口與膜過(guò)濾系統(tǒng)的進(jìn)口連接。

　　進(jìn)一步地，所述電解機(jī)設(shè)有電源和電解槽，所述電解槽內(nèi)的電極為石墨、鈦、鐵、鋁、鋅、銅、鉛、鎳、鉬、鉻、合金和納米催化惰性電極中的一種。

　　進(jìn)一步地，所述納米催化惰性電極的表層涂覆有晶粒為10～35nm的金屬氧化物惰性催化涂層，所述納米催化惰性電極的基板為鈦板或塑料板。

　　進(jìn)一步地，所述化學(xué)脫鈣系統(tǒng)與電解系統(tǒng)之間還設(shè)有一過(guò)濾系統(tǒng)，該過(guò)濾系統(tǒng)包括供水泵、過(guò)濾器、反沖洗泵和清洗液罐，供水泵的進(jìn)口連接化學(xué)脫鈣系統(tǒng)的出口，供水泵的出口連接過(guò)濾器的進(jìn)口，過(guò)濾器的出口一路與電解系統(tǒng)連接，另一路依次經(jīng)反洗泵連接清洗液罐。

　　進(jìn)一步地，所述過(guò)濾膜為微濾膜、超濾膜或MBR中的一種，所述微濾膜為有機(jī)膜、金屬膜或陶瓷膜中的一種，其孔徑介于1μm -10μm之間;所述超濾為浸沒(méi)式超濾、柱式超濾、管式超濾、卷式超濾或板式超濾中的一種，截留分子量為1000～50000MWCO，工作條件為：常溫～45℃，浸沒(méi)式超濾的工作壓力為-1～-50kPa，柱式超濾、管式超濾、卷式超濾和板式超濾的工作壓力為3～300kPa;所述MBR膜組件的膜孔徑為0.10～0.2μm，工作壓力為-1～-50kPa，工作溫度為5～45℃。

　　進(jìn)一步地，所述過(guò)濾膜為納濾膜，納濾膜采用對(duì)硫酸鎂截留率為至少98%的納濾膜，納濾膜的截留分子量為200MWCO-500MWCO，進(jìn)壓為6bar-45bar，出壓為4.5bar-43.5bar，且其膜組件的結(jié)構(gòu)為卷式膜組件或管式膜組件，工作溫度為20～45℃。

　　進(jìn)一步地，所述脫鹽裝置包括一級(jí)脫鹽裝置、一級(jí)透析液產(chǎn)水池、二級(jí)脫鹽裝置和二級(jí)透析液產(chǎn)水池，一級(jí)脫鹽裝置的進(jìn)口連接超濾產(chǎn)水池的出口，一級(jí)脫鹽裝置的濃縮液出口直接排放，一級(jí)脫鹽裝置的透析液出口連接一級(jí)透析液產(chǎn)水池的進(jìn)口，一級(jí)透析液產(chǎn)水池的出口連接二級(jí)脫鹽裝置的進(jìn)口，二級(jí)脫鹽裝置的濃縮液出口直接排放，二級(jí)脫鹽裝置的透析液出口連接二級(jí)透析液產(chǎn)水池的進(jìn)口，二級(jí)透析液產(chǎn)水池的出口連接一離子交換裝置的進(jìn)口，離子交換裝置的出口連接至鍋爐。

　　進(jìn)一步地，所述脫鹽裝置為反滲透脫鹽裝置，反滲透脫鹽裝置中的反滲透膜組件為卷式膜組件，膜材料為有機(jī)膜中醋酸纖維膜或復(fù)合膜，膜材料的截留分子量為50～200MWCO，進(jìn)壓為6.0～35.0bar，出壓為4.5～33.5 bar。

　　進(jìn)一步地，所述脫鹽裝置為正滲透脫鹽裝置，正滲透脫鹽裝置的膜組件為板框式膜組件、卷式膜組件、管式膜組件和包式膜組件中的一種。

　　進(jìn)一步地，所述脫鹽裝置為電滲析脫鹽裝置，電滲析脫鹽裝置的工作條件是操作電壓壓力0.5～3.0㎏/㎝2，操作電壓50～250V，電流強(qiáng)度1～3A。

　　進(jìn)一步地，所述脫鹽裝置為電容吸附脫鹽裝置，電容吸附脫鹽裝置的工作條件是直流電壓為110V～2×106V。

　　本發(fā)明的化學(xué)脫鈣系統(tǒng)涉及如下化學(xué)反應(yīng)式：

　　CaO + HCO3- →CaCO3 ↓+ H2O

　　Ca2+ + CO32-→CaCO3↓

　　Mg2++ CO32-→MgCO3↓

　　本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

　　1、采油廢水中油含量較高，本發(fā)明通過(guò)氣浮可有效除油、降低CODcr，此外，還可以采用活性炭吸附、粘土吸附等方法除去少量的油。

　　2、采油廢水中鈣、鎂含量高，容易造成膜鈣化和污堵，在預(yù)處理過(guò)程，通過(guò)投加石灰乳、碳酸鈉并配合混凝劑、絮凝劑將鈣、鎂離子去除，并去除一部分硫酸根離子，從而將鈣鎂離子的濃度控制在小于80mg/L。

　　3、經(jīng)過(guò)化學(xué)方法處理后的廢水再經(jīng)過(guò)膜過(guò)濾，降低廢水的SS、濁度等指標(biāo)，以滿足反滲透的進(jìn)膜要求。

　　4、膜過(guò)濾處理后的采油廢水經(jīng)過(guò)脫鹽處理，脫除水中的金屬離子，降低含鹽量。

　　5、通過(guò)本發(fā)明裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)采油廢水50～65%的回收率。