申请日2017.05.10
公开(公告)日2017.07.25
IPC分类号B01D63/00; B01D61/00; C02F1/40; C02F1/44; C02F103/10
摘要
本发明提供了一种正渗透膜组件、采油废水处理装置及基于正渗透分离的采油废水深度处理回用方法，其采油废水深度处理回用方法包括如下步骤：正渗透过程、采油废水循环过程、汲取液循环过程和汲取液利用过程，正渗透过程以渗透压为驱动力不需要外加动力，以经过预处理的采油废水为原水，以汲取液粉末作为汲取液，通过正渗透过程回收水资源，稀释汲取液，用于驱油剂的配制。本发明将汲取液用于驱油剂配制，节省了大量配制驱油剂所需的淡水，还使汲取液在循环后得到有效的再利用;另外，本发明提供了一种节能、低污染倾向和可持续性更强的正渗透分离法采油废水深度处理回用工艺。
权利要求书
1.一种正渗透膜组件，其特征在于：其包括采油废水流道和汲取液流道，所述采油废水流道和所述汲取液流道相间排列，所述采油废水流道和所述汲取液流道由正渗透膜隔开;
所述采油废水流道中进水口设置在上方，出水口设置在下方;
所述汲取液流道中进水口设置在下方，出水口设置在上方;
所述采油废水流道和所述汲取液流道内均设有导流板;
所述正渗透膜为可拆卸式。
2.根据权利要求1所述的正渗透膜组件，其特征在于：所述采油废水流道的长度为400‐1500mm，宽度为200‐1200mm，厚度为10‐50mm;和/或，
所述汲取液流道的长度为400‐1500mm，宽度为200‐1200mm，厚度为10‐50mm;和/或，优选地，所述采油废水流道和所述汲取液流道分别设有2‐10对。
3.根据权利要求1所述的正渗透膜组件，其特征在于：所述正渗透膜组件内的正渗透膜包括活性层和支撑层;和/或，
所述活性层的材料为聚酰胺;和/或，
所述支撑层的材料选自聚醚砜或聚丙烯腈;和/或，
所述正渗透膜的厚度为80‐150μm;和/或，
所述正渗透膜的形状为板框式。
4.一种采油废水处理装置，其特征在于：其包括采油废水池、采油废水罐、浓水罐、第一泵、第二泵、第三泵、第四泵、第五泵、第六泵、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第一流量计、第二流量计、如权利要求1所述的正渗透膜组件、粉末投加装置、汲取液罐、稀释汲取液罐和驱油剂罐;
采油废水池通过第一泵、第一阀门和采油废水罐相连;
采油废水罐通过第二泵、第二阀门和浓水罐相连;
采油废水罐通过第三泵、第三阀门、第一流量计和采油废水流道的进水口相连，采油废水流道的出水口通过管道和采油废水罐相连;
粉末投加装置通过管道和汲取液罐相连;
汲取液罐通过第四泵、第四阀门、第二流量计和汲取液流道的进水口相连，汲取液流道的出水口通过管道和汲取液罐相连;
汲取液罐通过第五泵、第五阀门和稀释汲取液罐相连;
稀释汲取液罐通过第六泵、第六阀门和驱油剂罐相连。
5.一种基于正渗透分离的采油废水深度处理回用方法，其特征在于：其包括如下步骤：
(1)、正渗透过程：采油废水中的水分通过渗透压差从采油废水流道内进入汲取液流道内;
(2)、采油废水循环过程：采油废水池中的预采油废水流入通过第一泵、第一阀门和采油废水池相连的采油废水罐中，采油废水罐中的采油废水流入通过第三泵、第三阀门、第一流量计和采油废水罐相连的采油废水流道的进水口中，经浓缩的采油废水流入通过管道和采油废水流道的出水口相连的采油废水罐内，浓缩后的采油废水在搅拌装置和温控装置的作用下，一部分流入正渗透膜组件内的采油废水流道进行循环反应，剩余部分流入通过第二泵、第二阀门和采油废水罐相连的浓水罐内;
(3)、汲取液循环过程：粉末投加装置中的汲取液粉末流入通过管道和粉末投加装置相连的汲取液罐内，汲取液罐内的汲取液流入通过第四泵、第四阀门、第二流量计和汲取液罐相连的汲取液流道的进水口中，经稀释后的汲取液流入通过管道和汲取液流道的出水口相连的汲取液罐内，稀释后的汲取液在搅拌装置和温控装置的作用下，一部分流入正渗透膜组件内的汲取液流道内进行循环反应，剩余部分流入通过第五泵、第五阀门和汲取液罐相连的稀释汲取液罐中，稀释汲取液罐中的汲取液流入通过第六泵、第六阀门和稀释汲取液罐相连的驱油剂罐内;
(4)、汲取液利用过程：稀释的汲取液流入驱油剂罐内而作为驱油剂使用。
6.根据权利要求5所述的基于正渗透分离的采油废水深度处理回用方法，其特征在于：在步骤(1)中，所述采油废水的水通量为2‐40LMH。
7.根据权利要求5所述的基于正渗透分离的采油废水深度处理回用方法，其特征在于：在步骤(2)中，所述采油废水的含油量在100mg/L以上，渗透压为30‐150mOsm/kgH2O，矿化度为500‐5000mg/L，温度为20‐50℃，PH值为7‐11;和/或，
所述采油废水流道一侧的正渗透膜面流速为5‐20cm/s;和/或，
所述搅拌的转速为60‐80r/min;和/或，
所述采油废水含有第一聚合物或第一表面活性剂中的一种以上;和/或，
所述第一聚合物为聚丙烯酰胺;和/或，
所述第一表面活性剂为烷基苯磺酸钠或石油磺酸钠;和/或，
所述第一聚合物的浓度在200mg/L以上;和/或，
所述第一表面活性剂的浓度在300mg/L以上。
8.根据权利要求5所述的基于正渗透分离的采油废水深度处理回用方法，其特征在于：在步骤(3)中，所述汲取液流道一侧的正渗透膜面流速为5‐15cm/s;和/或，
所述搅拌的转速为60‐80r/min;和/或，
所述汲取液的浓度为30‐60g/L，渗透压在500mOsm/kg H2O以上;和/或，
所述汲取液的分子量为600万‐1500万;和/或，
所述稀释的汲取液的浓度为5‐10g/L。
9.根据权利要求5所述的基于正渗透分离的采油废水深度处理回用方法，其特征在于：在步骤(3)中，所述汲取液粉末由第二聚合物、第二表面活性剂和碱液的一种以上组成;和/或，
所述第二聚合物为聚丙烯酰胺;和/或，
所述第二表面活性剂选自十二烷基苯环酸钠或木质素磺酸钠;和/或，
所述碱液选自氢氧化钠或氢氧化钾;和/或，
所述第二聚合物的浓度为1‐70g/L;和/或，
所述第二表面活性剂的浓度为5‐500g/L;和/或，
所述碱液的PH值为10‐11。
说明书
一种正渗透膜组件、采油废水处理装置及基于正渗透分离的采油废水深度处理回用方法
技术领域
本发明属于膜分离技术领域，具体涉及一种正渗透膜组件、采油废水处理装置及基于正渗透分离的采油废水深度处理回用方法。
背景技术
随着我国工业的快速发展，石油的需求量大幅上升，随着一次采油和二次采油的进行，我国有多个油田相继进入石油开发的中后阶段。为了保证一定的开采效率，聚驱采油技术和三元复合驱等三次采油技术得到了广泛的应用。而三次采油废水具有含油量大，含聚合物较多，含悬浮物较多，含有一定矿化度等特点，对其处理会造成较大的困难。
为了解决聚驱采油废水和三元复合驱采油废水处理和回用的问题，传统技术有三大类：物理方法、化学方法和生物方法。物理方法如吸附、气浮等可以完成对水中乳化油、聚合物等大分子的去除，无法达到回注和回用的标准。化学方法如混凝沉淀、高级氧化、电化学方法等在其达到水质标准的前提下，往往投资和运行成本较高。生物方法对小分子有机物处理效果较好，对无机物、矿物质和高分子有机物处理能力较低。
由于采油废水难以得到有效利用，配置驱油剂消耗了大量洁净的水。为了从采油废水中回收水资源，近年来，膜技术在采油废水处理中逐渐得到应用。用于采油废水处理的膜技术有超滤、纳滤、反渗透和电渗析等。膜技术处理后的水质可以较好地满足回用和回注的要求，但是传统膜过程需要一定的驱动力，如电压等，这使得传统膜技术处理采油废水时会消耗大量的电能。另外，由于采油废水含有大量的聚合物、油、矿物质、微生物等污染物，会使膜形成较严重的有机、无机、微生物膜污染物，从而影响膜的使用寿命。
因此需要一种更加节能，低污染倾向，可持续性更强的膜技术应用于从采油废水中回收水资源。
然而，正渗透技术用于采油废水处理时，汲取液的再生将成为主要问题。正渗透系统需要渗透压高于采油废水渗透压的汲取液，这要求汲取液具备一定的浓度以保证渗透压，传统汲取液有挥发性汲取液和非挥发性汲取液。挥发性汲取液如碳酸氢铵溶液，可以通过加热再生，如若应用于采油废水处理，势必大幅提高处理成本。非挥发性汲取液如氯化钠和氯化镁，其再生过程复杂，也难以得到有效的再利用，还会降低驱油剂的粘度，且在驱油剂中常加入一定量的碱液(如镁离子)，会使其形成沉淀。选择合适的汲取液，保证汲取液易再生或得到有效的利用是需要解决的一个技术难点。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，目的是提供一种正渗透膜组件、采油废水处理装置及基于正渗透分离的采油废水深度处理回用方法。
为达到上述目的，本发明的解决方案是：
一种正渗透膜组件，其包括采油废水流道和汲取液流道，采油废水流道和汲取液流道相间排列，采油废水流道和汲取液流道由正渗透膜隔开。
其中，采油废水流道中进水口设置在上方，出水口设置在下方;汲取液流道中进水口设置在下方，出水口设置在上方。
采油废水流道和汲取液流道内均设有导流板，正渗透膜为可拆卸式。
优选地，采油废水流道的长度为400‐1500mm，宽度为200‐1200mm，厚度为10‐50mm。
优选地，汲取液流道的长度为400‐1500mm，宽度为200‐1200mm，厚度为10‐50mm。
优选地，采油废水流道和汲取液流道分别设有2‐10对。
优选地，正渗透膜组件内的正渗透膜包括活性层和支撑层;其中，活性层的材料为聚酰胺，支撑层的材料选自聚醚砜或聚丙烯腈。
正渗透膜的厚度为80‐150μm，正渗透膜的形状为板框式。
一种采油废水处理装置，其包括采油废水池、采油废水罐、浓水罐、第一泵、第二泵、第三泵、第四泵、第五泵、第六泵、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第一流量计、第二流量计、如上述的正渗透膜组件、粉末投加装置、汲取液罐、稀释汲取液罐和驱油剂罐。
其中，采油废水池通过第一泵、第一阀门和采油废水罐相连;采油废水罐通过第二泵、第二阀门和浓水罐相连;采油废水罐通过第三泵、第三阀门、第一流量计和采油废水流道的进水口相连，采油废水流道的出水口通过管道和采油废水罐相连;粉末投加装置通过管道和汲取液罐相连;汲取液罐通过第四泵、第四阀门、第二流量计和汲取液流道的进水口相连，汲取液流道的出水口通过管道和汲取液罐相连;汲取液罐通过第五泵、第五阀门和稀释汲取液罐相连;稀释汲取液罐通过第六泵、第六阀门和驱油剂罐相连。
一种基于正渗透分离的采油废水深度处理回用方法，其包括如下步骤：
(1)、正渗透过程：采油废水中的水分通过渗透压差从采油废水流道内进入汲取液流道内;
(2)、采油废水循环过程：采油废水池中的预采油废水流入通过第一泵、第一阀门和采油废水池相连的采油废水罐中，采油废水罐中的采油废水流入通过第三泵、第三阀门、第一流量计和采油废水罐相连的采油废水流道的进水口中，经浓缩的采油废水流入通过管道和采油废水流道的出水口相连的采油废水罐内，浓缩后的采油废水在搅拌装置和温控装置的作用下，一部分流入正渗透膜组件内的采油废水流道进行循环反应，剩余部分流入通过第二泵、第二阀门和采油废水罐相连的浓水罐内;
(3)、汲取液循环过程：粉末投加装置中的汲取液粉末流入通过管道和粉末投加装置相连的汲取液罐内，汲取液罐内的汲取液流入通过第四泵、第四阀门、第二流量计和汲取液罐相连的汲取液流道的进水口中，经稀释后的汲取液流入通过管道和汲取液流道的出水口相连的汲取液罐内，稀释后的汲取液在搅拌装置和温控装置的作用下，一部分流入正渗透膜组件内的汲取液流道内进行循环反应，剩余部分流入通过第五泵、第五阀门和汲取液罐相连的稀释汲取液罐中，稀释汲取液罐中的汲取液流入通过第六泵、第六阀门和稀释汲取液罐相连的驱油剂罐内;
(4)、汲取液利用过程：稀释的汲取液流入驱油剂罐内而作为驱油剂使用。
优选地，在步骤(1)中，采油废水的水通量为2‐40LMH。
优选地，在步骤(2)中，采油废水的含油量在100mg/L以上，渗透压为30‐150mOsm/kgH2O，矿化度为500‐5000mg/L，温度为20‐50℃，PH值为7‐11，搅拌的转速为60‐80r/min，采油废水流道一侧的正渗透膜面流速为5‐20cm/s。
优选地，采油废水含有第一聚合物或第一表面活性剂中的一种以上;其中，第一聚合物为聚丙烯酰胺，第一表面活性剂为烷基苯磺酸钠或石油磺酸钠。
优选地，第一聚合物的浓度在200mg/L以上，第一表面活性剂的浓度在300mg/L以上。
优选地，在步骤(3)中，汲取液流道一侧的正渗透膜面流速为5‐15cm/s，搅拌的转速为60‐80r/min;汲取液的浓度为30‐60g/L，渗透压在500mOsm/kg H2O以上，汲取液的分子量为600万‐1500万。
优选地，稀释的汲取液的浓度为5‐10g/L。
优选地，在步骤(3)中，汲取液粉末由第二聚合物、第二表面活性剂和碱液的一种以上组成;其中，第二聚合物为聚丙烯酰胺，第二表面活性剂选自十二烷基苯环酸钠或木质素磺酸钠，碱液选自氢氧化钠或氢氧化钾。
优选地，第二聚合物的浓度为1‐70g/L，第二表面活性剂的浓度为5‐500g/L，碱液的PH值为10‐11。
由于采用上述方案，本发明的有益效果是：
本发明的采油废水深度处理回用工艺具有节能、膜污染倾向小、污染物易清洗、汲取液可再利用等特点。
总之，本发明将汲取液用于驱油剂配制，节省了大量配制驱油剂所需的淡水，还使汲取液在循环后得到有效的再利用;另外，本发明提供了一种节能、低污染倾向和可持续性更强的正渗透分离法采油废水深度处理回用工艺。