申请日2015.09.02
公开(公告)日2015.12.09
IPC分类号C02F9/06
摘要
一种高盐采油废水处理及其循环利用装置，包括化学脱钙系统、膜过滤系统以及脱盐系统;化学脱钙系统包括脱钙反应池、沉淀池以及清水池，膜过滤系统包括过滤膜和过滤产水池，脱盐系统包括一脱盐装置，脱盐装置的浓缩液出口直接排放，脱盐装置的透析液出口连接至锅炉。本发明可以根除膜钙化和防止膜堵塞，降低废水的SS、浊度等指标，脱除水中的金属离子，降低含盐量，实现采油废水50～65%的回收率。
摘要附图
权利要求书
1.一种高盐采油废水处理及其循环利用装置，其特征在于，包括化学脱钙系统、膜过滤系统以及脱盐系统;
所述化学脱钙系统用于脱除采油废水中的钙镁离子、降低水的硬度，化学脱钙系统包括脱钙反应池、沉淀池以及清水池，脱钙反应池的进口连接采油废水排放水出口，脱钙反应池的出口连接沉淀池的进口，沉淀池的出口与清水池的进口连接，清水池的出口连接膜过滤系统的进口;
所述膜过滤系统用于将采油废水中颗粒性杂质去除，膜过滤系统包括过滤膜和过滤产水池，所述过滤膜的进口连接清水池的出口，过滤膜的出口连接过滤产水池的进口，过滤产水池的出口连接脱盐系统的进口;
所述脱盐系统包括一脱盐装置，脱盐装置的进口连接超滤产水池的出口，脱盐装置的浓缩液出口直接排放，脱盐装置的透析液出口连接至锅炉。
2.如权利要求1所述的一种高盐采油废水处理及其循环利用装置，其特征在于：所述脱钙反应池还配设有加药系统，加药系统设有加药罐和加药泵，加药罐出口连接加药泵的进口，加药泵的出口连接脱钙反应池。
3.如权利要求1所述的一种高盐采油废水处理及其循环利用装置，其特征在于：所述化学脱钙系统与膜过滤系统之间还设有一电解系统，所述电解系统设有供水泵和电解机或电气浮装置，所述供水泵的进口连接化学脱钙系统的出口，所述供水泵的出口连接电解机或电气浮装置的进口，电解机或电气浮装置的出口与膜过滤系统的进口连接。
4.如权利要求3所述的一种高盐采油废水处理及其循环利用装置，其特征在于：所述电解机设有电源和电解槽，所述电解槽内的电极为石墨、钛、铁、铝、锌、铜、铅、镍、钼、铬、合金和纳米催化惰性电极中的一种。
5.如权利要求4所述的一种高盐采油废水处理及其循环利用装置，其特征在于：所述纳米催化惰性电极的表层涂覆有晶粒为10～35nm的金属氧化物惰性催化涂层，所述纳米催化惰性电极的基板为钛板或塑料板。
6.如权利要求3所述的一种高盐采油废水处理及其循环利用装置，其特征在于：所述化学脱钙系统与电解系统之间还设有一过滤系统，该过滤系统包括供水泵、过滤器、反冲洗泵和清洗液罐，供水泵的进口连接化学脱钙系统的出口，供水泵的出口连接过滤器的进口，过滤器的出口一路与电解系统连接，另一路依次经反洗泵连接清洗液罐。
7.如权利要求1所述的一种高盐采油废水处理及其循环利用装置，其特征在于：所述过滤膜为微滤膜、超滤膜或MBR中的一种，所述微滤膜为有机膜、金属膜或陶瓷膜中的一种，其孔径介于1μm-10μm之间;所述超滤为浸没式超滤、柱式超滤、管式超滤、卷式超滤或板式超滤中的一种，截留分子量为1000～50000MWCO，工作条件为：常温～45℃，浸没式超滤的工作压力为-1～-50kPa，柱式超滤、管式超滤、卷式超滤和板式超滤的工作压力为3～300kPa;所述MBR膜组件的膜孔径为0.10～0.2μm，工作压力为-1～-50kPa，工作温度为5～45℃。
8.如权利要求1所述的一种高盐采油废水处理及其循环利用装置，其特征在于：所述过滤膜为纳滤膜，纳滤膜采用对硫酸镁截留率为至少98%的纳滤膜，纳滤膜的截留分子量为200MWCO-500MWCO，进压为6bar-45bar，出压为4.5bar-43.5bar，且其膜组件的结构为卷式膜组件或管式膜组件，工作温度为20～45℃。
9.如权利要求1所述的一种高盐采油废水处理及其循环利用装置，其特征在于：所述脱盐装置包括一级脱盐装置、一级透析液产水池、二级脱盐装置和二级透析液产水池，一级脱盐装置的进口连接超滤产水池的出口，一级脱盐装置的浓缩液出口直接排放，一级脱盐装置的透析液出口连接一级透析液产水池的进口，一级透析液产水池的出口连接二级脱盐装置的进口，二级脱盐装置的浓缩液出口直接排放，二级脱盐装置的透析液出口连接二级透析液产水池的进口，二级透析液产水池的出口通过一离子交换装置的进口，离子交换装置的出口连接至锅炉。
10.如权利要求1所述的一种高盐采油废水处理及其循环利用装置，其特征在于：所述脱盐装置为反渗透脱盐装置，反渗透脱盐装置中的反渗透膜组件为卷式膜组件，膜材料为有机膜中醋酸纤维膜或复合膜，膜材料的截留分子量为50～200MWCO，进压为6.0～35.0bar，出压为4.5～33.5bar。
11.如权利要求1所述的一种高盐采油废水处理及其循环利用装置，其特征在于：所述脱盐装置为正渗透脱盐装置，正渗透脱盐装置的膜组件为板框式膜组件、卷式膜组件、管式膜组件和包式膜组件中的一种。
12.如权利要求1所述的一种高盐采油废水处理及其循环利用装置，其特征在于：所述脱盐装置为电渗析脱盐装置，电渗析脱盐装置的工作条件是操作电压压力0.5～3.0㎏/㎝2，操作电压50～250V，电流强度1～3A。
13.如权利要求1所述的一种高盐采油废水处理及其循环利用装置，其特征在于：所述脱盐装置为电容吸附脱盐装置，电容吸附脱盐装置的工作条件是直流电压为110V～2×106V。
说明书
一种高盐采油废水处理及其循环利用装置
技术领域
本发明属于环境工程的水污染治理领域，更为具体地说是指一种高盐采油废水处理及其循环利用装置。
背景技术
油田采出水主要是原油在生产处理过程中脱出的污水。油田采出水的处理根据排放或回用不同要求有多种方式，作为蒸汽发生器或锅炉的给水，要严格控制水中的钙离子、镁离子等易结垢的离子含量，总矿化度、水中的含油量等。利用膜分离技术对油田采出水进行脱盐处理，使得产水再生循环利用等方面的报道不少。油田采出水经过一般的预处理去除了大部分的含油量和悬浮物之后的主要污染物指标为:钙离子200～3000mg/L、镁离子20～500mg/L、钠离子200～8000mg/L、氯离子200～10000mg/L、含油30～300mg/L和COD为100～500mg/L。钙离子、镁离子、碳酸氢根离子等含量仍然很高，总硬度过高，直接采用膜分离技术进行脱盐处理，容易造成膜的钙化和污堵，膜材料的孔隙中填满了碳酸钙、碳酸镁等物质，一方面使得膜的出水水质变差，严重影响膜处理系统的稳定运行，另一方面膜的钙化会使得膜材料变脆，容易断丝，导致膜的使用寿命由通常的三年以上，缩短到不到半年，减少膜的运行寿命，频繁更换膜组件，经济上不可行。
发明内容
本发明提供一种高盐采油废水处理及其循环利用装置，其主要目的在于克服现有技术中油田采出水膜法处理过程存在膜钙化、污堵严重、成本高的缺陷。
本发明采用如下技术方案：
一种高盐采油废水处理及其循环利用装置，包括化学脱钙系统、膜过滤系统以及脱盐系统;
所述化学脱钙系统用于脱除采油废水中的钙镁离子、降低水的硬度，化学脱钙系统包括脱钙反应池、沉淀池以及清水池，脱钙反应池的进口连接采油废水排放水出口，脱钙反应池的出口连接沉淀池的进口，沉淀池的出口与清水池的进口连接，清水池的出口连接膜过滤系统的进口;
所述膜过滤系统用于将采油废水中颗粒性杂质去除，膜过滤系统包括过滤膜和过滤产水池，所述过滤膜的进口连接清水池的出口，过滤膜的出口连接过滤产水池的进口，过滤产水池的出口连接脱盐系统的进口;
所述脱盐系统包括一脱盐装置，脱盐装置的进口连接超滤产水池的出口，脱盐装置的浓缩液出口直接排放，脱盐装置的透析液出口连接至锅炉。
进一步地，所述脱钙反应池还配设有加药系统，加药系统设有加药罐和加药泵，加药罐出口连接加药泵的进口，加药泵的出口连接脱钙反应池。
进一步地，所述化学脱钙系统与膜过滤系统之间还设有一电解系统，所述电解系统设有供水泵和电解机或电气浮装置，所述供水泵的进口连接化学脱钙系统的出口，所述供水泵的出口连接电解机或电气浮装置的进口，电解机或电气浮装置的出口与膜过滤系统的进口连接。
进一步地，所述电解机设有电源和电解槽，所述电解槽内的电极为石墨、钛、铁、铝、锌、铜、铅、镍、钼、铬、合金和纳米催化惰性电极中的一种。
进一步地，所述纳米催化惰性电极的表层涂覆有晶粒为10～35nm的金属氧化物惰性催化涂层，所述纳米催化惰性电极的基板为钛板或塑料板。
进一步地，所述化学脱钙系统与电解系统之间还设有一过滤系统，该过滤系统包括供水泵、过滤器、反冲洗泵和清洗液罐，供水泵的进口连接化学脱钙系统的出口，供水泵的出口连接过滤器的进口，过滤器的出口一路与电解系统连接，另一路依次经反洗泵连接清洗液罐。
进一步地，所述过滤膜为微滤膜、超滤膜或MBR中的一种，所述微滤膜为有机膜、金属膜或陶瓷膜中的一种，其孔径介于1μm-10μm之间;所述超滤为浸没式超滤、柱式超滤、管式超滤、卷式超滤或板式超滤中的一种，截留分子量为1000～50000MWCO，工作条件为：常温～45℃，浸没式超滤的工作压力为-1～-50kPa，柱式超滤、管式超滤、卷式超滤和板式超滤的工作压力为3～300kPa;所述MBR膜组件的膜孔径为0.10～0.2μm，工作压力为-1～-50kPa，工作温度为5～45℃。
进一步地，所述过滤膜为纳滤膜，纳滤膜采用对硫酸镁截留率为至少98%的纳滤膜，纳滤膜的截留分子量为200MWCO-500MWCO，进压为6bar-45bar，出压为4.5bar-43.5bar，且其膜组件的结构为卷式膜组件或管式膜组件，工作温度为20～45℃。
进一步地，所述脱盐装置包括一级脱盐装置、一级透析液产水池、二级脱盐装置和二级透析液产水池，一级脱盐装置的进口连接超滤产水池的出口，一级脱盐装置的浓缩液出口直接排放，一级脱盐装置的透析液出口连接一级透析液产水池的进口，一级透析液产水池的出口连接二级脱盐装置的进口，二级脱盐装置的浓缩液出口直接排放，二级脱盐装置的透析液出口连接二级透析液产水池的进口，二级透析液产水池的出口通过一离子交换装置的进口，离子交换装置的出口连接至锅炉。
进一步地，所述脱盐装置为反渗透脱盐装置，反渗透脱盐装置中的反渗透膜组件为卷式膜组件，膜材料为有机膜中醋酸纤维膜或复合膜，膜材料的截留分子量为50～200MWCO，进压为6.0～35.0bar，出压为4.5～33.5bar。
进一步地，所述脱盐装置为正渗透脱盐装置，正渗透脱盐装置的膜组件为板框式膜组件、卷式膜组件、管式膜组件和包式膜组件中的一种。
进一步地，所述脱盐装置为电渗析脱盐装置，电渗析脱盐装置的工作条件是操作电压压力0.5～3.0㎏/㎝2，操作电压50～250V，电流强度1～3A。
进一步地，所述脱盐装置为电容吸附脱盐装置，电容吸附脱盐装置的工作条件是直流电压为110V～2×106V。
本发明的化学脱钙系统涉及如下化学反应式：
CaO+HCO3-→CaCO3↓+H2O
Ca2++CO32-→CaCO3↓
Mg2++CO32-→MgCO3↓
本发明和现有技术相比，具有如下优点：
1、采油废水中钙、镁含量高，容易造成膜钙化和污堵，在预处理过程，通过投加石灰乳、碳酸钠并配合混凝剂、絮凝剂将钙、镁离子去除，并去除一部分硫酸根离子，从而将钙镁离子的浓度控制在小于80mg/L。
2、经过化学方法处理后的废水再经过膜过滤，降低废水的SS、浊度等指标，以满足反渗透的进膜要求。
3、膜过滤处理后的采油废水经过脱盐处理，脱除水中的金属离子，降低含盐量。
4、通过本发明装置，实现对采油废水50～65%的回收率。