申請(qǐng)日2015.09.02

　　公開(公告)日2015.11.18

　　IPC分類號(hào)C02F9/06; C02F9/14; C02F103/10; C01D3/14; C02F9/10

　　摘要

　　一種采油廢水處理及其循環(huán)利用方法，包括如下步驟：(1)將預(yù)處理后的采油廢水經(jīng)過除油工藝除去油污;(2)投加石灰乳、碳酸鈉并配合混凝劑、絮凝劑使生成碳酸鈣、碳酸鎂，經(jīng)過沉淀分離去除碳酸鈣、碳酸鎂沉淀，根除膜鈣化和防止膜堵塞;(3)過濾澄清后，經(jīng)過微濾、超濾或納濾膜過濾，去除顆粒性雜質(zhì);(4)反滲透、正滲透、電滲析、電容吸附處理得循環(huán)利用的再生水和濃縮液。本發(fā)明可有效除油、降低CODcr，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)利用方法，其特征在于，包括如下步驟：

　　(1)除油：將含鈣離子200～3000mg/L、鎂離子20～500mg/L、鈉離子200～8000mg/L、氯離子200～10000mg/L、含油30～300mg/L和COD為100～500mg/L的采油廢水經(jīng)過除油工藝除去油污，所述除油工藝是氣浮、活性炭吸附、粘土吸附或硅藻土吸附中的一種;

　　(2)脫硬度：往經(jīng)過步驟(1)除油后的采油廢水中投加石灰乳、碳酸鈉并配合混凝劑、絮凝劑使生成碳酸鈣、碳酸鎂沉淀，經(jīng)過沉淀分離去除碳酸鈣、碳酸鎂沉淀，從而將鈣、鎂離子濃度控制在小于80mg/L;

　　(3)膜過濾：將步驟(2)脫硬度后的采油廢水經(jīng)過過濾澄清后，經(jīng)過膜過濾處理，去除顆粒性雜質(zhì);

　　(4)脫鹽：將步驟(3)膜過濾所得的采油廢水經(jīng)過反滲透、正滲透、電滲析、電容吸附處理得循環(huán)利用的再生水和濃縮液。

　　2.如權(quán)利要求1所述的一種采油廢水處理及其循環(huán)利用方法，其特征在于：所述步驟(2)脫硬度還包括一個(gè)碳酸鈣沉淀處理工序，通過這個(gè)工序?qū)⑻妓徕}加熱氧化分解成氧氣鈣。

　　3.如權(quán)利要求1所述的一種采油廢水處理及其循環(huán)利用方法，其特征在于：在步驟(2)的脫硬度和步驟(3)的膜過濾之間，還包括一個(gè)去除COD的步驟，該去除COD步驟是電解、電氣浮或芬頓反應(yīng)的一種，通過去除COD使廢水中的COD濃度下降到50mg/L以下。

　　4.如權(quán)利要求1所述的一種采油廢水處理及其循環(huán)利用方法，其特征在于：在步驟(2)的脫硬度和步驟(3)的膜過濾之間，還包括沉淀分離和過濾工序，所述沉淀分離為沉淀池沉淀、斜管沉淀或離心沉淀分離的一種;所述過濾為砂濾、多介質(zhì)過濾或纖維濾芯過濾，除去較大顆粒雜質(zhì)，保證膜過濾效果。

　　5.如權(quán)利要求1所述的一種采油廢水處理及其循環(huán)利用方法，其特征在于：步驟(3)的膜過濾為微濾膜過濾、超濾膜過濾或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℃。

　　6.如權(quán)利要求1所述的一種采油廢水處理及其循環(huán)利用方法，其特征在于：步驟(3)的膜過濾為納濾膜過濾，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℃，納濾不僅可以去除顆粒沉淀，還可以除去40～70%的鹽。

　　7.如權(quán)利要求1所述的一種采油廢水處理及其循環(huán)利用方法，其特征在于：步驟(4)的脫鹽為反滲透脫鹽，反滲透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4.5～33.5bar。

　　8.如權(quán)利要求1所述的一種采油廢水處理及其循環(huán)利用方法，其特征在于：步驟(4)的脫鹽為正滲透，正滲透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。

　　9.如權(quán)利要求1所述的一種采油廢水處理及其循環(huán)利用方法，其特征在于：步驟(4)的脫鹽為電滲析，電滲析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。

　　10.如權(quán)利要求1所述的一種采油廢水處理及其循環(huán)利用方法，其特征在于：步驟(4)的脫鹽為電容吸附，電容吸附的工作條件是直流電壓為110V～2×106V。

　　11.如權(quán)利要求1所述的一種采油廢水處理及其循環(huán)利用方法，其特征在于：還包括從一個(gè)濃縮液中回收鹽的步驟，所述從濃縮液中回收鹽的步驟是將濃縮液經(jīng)過多效蒸發(fā)濃縮后結(jié)晶分離得氯化鈉和蒸餾水，或者將濃縮液排入晾曬池中經(jīng)過自然蒸發(fā)或強(qiáng)制蒸發(fā)后結(jié)晶分離得氯化鈉。

　　說明書

　　一種采油廢水處理及其循環(huán)利用方法

　　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，更為具體地說是指一種采油廢水處理及其循環(huán)利用方法。

　　背景技術(shù)

　　油田采出水主要是原油在生產(chǎn)處理過程中脫出的污水。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30～300mg/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�？傆捕冗^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，縮短到不到壹年，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)利用方法，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)利用方法，包括如下步驟：

　　(1)除油：將含鈣離子200～3000mg/L、鎂離子20～500mg/L、鈉離子200～8000mg/L、氯離子200～10000mg/L、含油30～300mg/L和COD為100～500mg/L的采油廢水經(jīng)過除油工藝除去油污，所述的除油工藝是氣浮、活性炭吸附、粘土吸附或硅藻土吸附的一種;

　　(2)脫硬度：往經(jīng)過步驟(1)除油后含鈣離子200～3000mg/L、鎂離子20～500mg/L、鈉離子200～8000mg/L、氯離子200～10000mg/L和COD為30～150mg/L的采油廢水中投加石灰乳、碳酸鈉并配合混凝劑、絮凝劑使生成碳酸鈣、碳酸鎂沉淀，經(jīng)過沉淀分離去除碳酸鈣、碳酸鎂沉淀，從而將鈣鎂離子濃度控制在小于80mg/L;

　　(3)膜過濾：將步驟(2)脫硬度后的采油廢水經(jīng)過過濾澄清后，經(jīng)過微濾、超濾或納濾膜過濾，去除顆粒性雜質(zhì);

　　(4)脫鹽：將步驟(3)膜過濾所得的采油廢水經(jīng)過反滲透、正滲透、電滲析、電容吸附處理得循環(huán)利用的再生水和濃縮液。

　　進(jìn)一步地，步驟(2)的脫硬度還包括一個(gè)碳酸鈣沉淀處理工序，通過這個(gè)工序?qū)⑻妓徕}加熱氧化分解成氧氣鈣。

　　進(jìn)一步地，在步驟(2)的脫硬度和步驟(3)的膜過濾之間，還包括一個(gè)去除COD的步驟，該去除COD步驟是電解、電氣浮或芬頓反應(yīng)的一種，通過去除COD使廢水中的COD濃度下降到50mg/L以下。

　　進(jìn)一步地，在步驟(2)的脫硬度和步驟(3)的膜過濾之間，還包括沉淀分離和過濾工序，所述沉淀分離為沉淀池沉淀、斜管沉淀或離心沉淀分離的一種;所述過濾為砂濾、多介質(zhì)過濾或纖維濾芯過濾，除去較大顆粒雜質(zhì)，保證膜過濾效果。

　　進(jìn)一步地，上述步驟(3)的膜過濾是微濾膜過濾、超濾膜過濾或MBR;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，上述步驟(3)的膜過濾是納濾膜過濾，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℃，納濾不僅可以去除顆粒沉淀，還可以除去40～70%的鹽。

　　進(jìn)一步地，上述步驟(4)的脫鹽為反滲透脫鹽，反滲透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4.5～33.5bar。

　　進(jìn)一步地，上述步驟(4)的脫鹽為正滲透，正滲透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，上述步驟(4)的脫鹽為電滲析，電滲析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，上述步驟(4)的脫鹽為電容吸附，電容吸附的工作條件是直流電壓為110V～2×106V。

　　進(jìn)一步地，上述一種采油廢水處理及其循環(huán)利用方法，還包括從一個(gè)濃縮液中回收鹽的步驟，所述從濃縮液中回收鹽的步驟是將濃縮液經(jīng)過多效蒸發(fā)濃縮后結(jié)晶分離得氯化鈉和蒸餾水，或者將濃縮液排入晾曬池中經(jīng)過自然蒸發(fā)或者強(qiáng)制蒸發(fā)后結(jié)晶分離得氯化鈉。

　　經(jīng)過以上工序處理后的效果如下表1：

　　表1采油廢水各處理工序的效果

　　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)處理過程，通過投加石灰乳、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，不僅解決了膜鈣化和污堵問題，而且降低了廢水滲透壓。

　　3、經(jīng)過化學(xué)方法處理后的廢水再經(jīng)過膜過濾，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、膜過濾處理后的采油廢水經(jīng)過脫鹽處理，脫除水中的金屬離子，降低含鹽量。

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