申请日2008.09.24
公开(公告)日2010.06.02
IPC分类号C02F9/02; C02F1/24; C02F1/52
摘要
采油污水脱盐方法，它涉及一种污水处理工艺。本发明解决了现有技术中膜通量较小、膜易污染、膜清洗频繁和吨水成本高的问题。本发明按以下步骤进行污水处理：预处理、微滤处理、循环超滤膜深度处理和纳滤膜脱盐处理。本发明能有效地提高超滤膜和纳滤膜的通量和延长其运行周期，采用的循环超滤膜设备可以使清水产率提高到90%以上，清洗周期达到14天以上，采用的纳滤膜设备产水率能达到50%以上，清洗周期达到14天以上。本发明脱盐后的污水可以直接用于配制聚合物溶液，其溶液粘度优于相同条件下清水的配聚粘度，可代替清水驱油。
权利要求书
1.采油污水脱盐方法，其特征在于采油污水脱盐方法按以下步骤进行：一、预处理：先将采油污水进行沉降处理，沉降9～25小时后投加混凝剂，进行4～15小时的混凝沉淀处理，再送入气浮池处理，然后依次经一级单层石英砂过滤器和二级单层石英砂过滤器过滤;二、微滤处理：将步骤一处理过的滤后水泵入微滤设备，在0.01～1兆帕的操作压力下，进行死端过滤;三、循环超滤膜深度处理：将步骤二处理过的滤后水送入循环超滤膜设备进行过滤，循环超滤膜设备每运行1～8小时，进行水反冲一次，每运行8～48小时对循环超滤膜设备进行一次碱反洗，每运行14～20天进行一次化学清洗，经循环超滤膜设备处理后产生的浓水重新送回到循环超滤膜设备进行处理，并根据产水率排放2%～10%的浓水;四、纳滤膜脱盐处理：将步骤三处理过的滤后水送入纳滤膜设备进行脱盐，运行温度为1～50℃，操作压差为0.5～3.0兆帕，产水率为50%～60%，每运行14～21天进行一次化学清洗，脱盐后即可出水。
2.根据权利要求1所述的采油污水脱盐方法，其特征在于所述的采油污水为一次采油污水、二次采油污水或三次采油污水。
3.根据权利要求1所述的采油污水脱盐方法，其特征在于步骤一中气浮池中回流比为0.1～0.5，溶气压力为1～6个大气压。
4.根据权利要求1所述的采油污水脱盐方法，其特征在于步骤一中一级单层石英砂过滤器中的滤速为2～8米/小时。
5.根据权利要求1所述的采油污水脱盐方法，其特征在于步骤一中二级单层石英砂过滤器中的滤速为2～6米/小时。
6.根据权利要求1所述的采油污水脱盐方法，其特征在于步骤一中预处理混凝剂为聚合铝或聚合铁;其中混凝剂的投加量为每升污水10～700毫克。
7.根据权利要求1所述的采油污水脱盐方法，其特征在于步骤二中微滤设备包括滤芯、滤袋和滤膜;其中滤芯、滤袋和滤膜的孔径均为0.1～50微米。
8.根据权利要求1所述的采油污水脱盐方法，其特征在于步骤三中循环超滤膜设备中的运行温度为1～49℃、跨膜压差为0.05～0.50兆帕、表面流速为2～6米/秒、产水率为90%～98%。
9.根据权利要求1所述的采油污水脱盐方法，其特征在于步骤三中循环超滤膜为有机超滤膜、改性有机超滤膜、无机超滤膜或改性无机超滤膜。
10.根据权利要求1所述的采油污水脱盐方法，其特征在于步骤四中纳滤膜为有机纳滤膜、改性有机纳滤膜、无机纳滤膜或改性无机纳滤膜。
说明书
采油污水脱盐方法
技术领域
本发明涉及一种污水处理方法。
背景技术
随着油田开采进入中后期，采出的原油含水率高达60%～70%，有的油田已高达90%，其中大庆油田平均每年的油田采出水高达3×108吨，污水主要含有：总悬浮固体为50～200毫克/升，化学需氧量(重铬酸钾)为100～500毫克/升，矿化度为2500～6000毫克/升，总油为100～1000毫克/升。与此同时，人们对环境保护变得越来越重视，使得采出水不能随意排放;另一方面，各油田为挖掘油层潜力，已开始应用多元聚合物驱开采技术，而配制这些药剂需要大量的低含盐清水。目前已有的油田采油污水降矿化度处理方法有预处理加超滤加电渗析方法和超滤加反渗透方法。其中，预处理加超滤加电渗析方法中的预处理方法包括混凝、沉淀、气浮和过滤，该法的缺点是电渗析膜易污染，清洗困难，且耗电量大，吨水处理成本高;超滤加反渗透方法的缺点是超滤膜和反渗透膜通量较小、膜易污染、膜清洗频繁、能耗高，吨水处理成本高。以上两种方法的缺点均限制了其在油田污水处理中推广应用。
发明内容
本发明解决了现有膜技术对采油污水脱盐的膜通量较小、膜易污染、膜清洗频繁和吨水成本高的问题，而提供了一种采油污水脱盐方法。
采油污水脱盐方法，该方法按以下步骤进行：一、预处理：先将采油污水进行沉降处理，沉降9～25小时后投加混凝剂，进行4～15小时的混凝沉淀处理，再送入气浮池处理，然后依次经一级单层石英砂过滤器和二级单层石英砂过滤器过滤;二、微滤处理：将步骤一处理过的滤后水泵入微滤设备，在0.01～1兆帕的操作压力下，进行死端过滤;三、循环超滤膜深度处理：将步骤二处理过的滤后水送入循环超滤膜设备进行过滤，循环超滤膜设备每运行1～8小时，进行水反冲一次，每运行8～48小时对循环超滤膜设备进行一次碱反洗，每运行14～20天进行一次化学清洗，经循环超滤膜设备处理后产生的浓水重新送回到循环超滤膜设备进行处理，并根据产水率排放2%～10%的浓水;四、纳滤膜脱盐处理：将步骤三处理过的滤后水送入纳滤膜设备进行脱盐，运行温度为1～50℃，操作压差为0.5～3.0兆帕，产水率为50%～60%，每运行14～21天进行一次化学清洗，脱盐后即可出水。
本发明采用的微滤设备采用死端过滤操作方式，无浓水排放，产水率为100%，微滤处理设备为后续的循环超滤膜设备提供了很好的保护，使循环超滤膜的化学清洗周期可以延长到7天以上，比直接处理污水的化学清洗周期4～6小时延长30倍以上;本发明采用的循环膜设备采用浓缩液回流操作，因而清水产率高到90%以上，比中空纤维膜60%～85%的产率要高5%～30%，在增加清水产率的同时减少了浓水排放;本发明采用的循环膜错流操作，通过采油污水的不断高速(2～6米/秒)循环冲刷膜表面，降低污染物在膜表面的沉积，减轻膜污染，膜使用寿命可达到3～5年，并且膜通量提高30%～40%，相对于单纯的超滤工艺而言，相同产水量的费用低30%～50%;循环超滤膜处理设备为后续的纳滤膜设备提供了很好的保护，使得纳滤膜能减轻油类、聚合物等有机物在膜表面的吸附，提高膜抗污染能力，设备的产水率达50%以上;本发明清洗周期可达到14天以上，吨水处理成本低于2.4度/吨水，相对于预处理加超滤加电渗析方法，清洗周期提高了100%以上，吨水处理成本降低了20%～30%。相对于超滤加反渗透方法，清洗周期提高了150%以上，吨水处理成本降低了30%～40%。
本发明不产生废气废渣、自动化程度高并且运行管理简便。本工艺方法可以避免油田污水带来的环境污染问题，同时又为油田聚合物驱油解决了水源问题，实现了采油过程水系统的循环利用，保证了油田的可持续开发，具有重大的意义。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式采油污水脱盐方法按以下步骤进行：一、预处理：先将采油污水进行沉降处理，沉降9～25小时后投加混凝剂，进行4～15小时的混凝沉淀处理，再送入气浮池处理，然后依次经一级单层石英砂过滤器和二级单层石英砂过滤器过滤;二、微滤处理：将步骤一处理过的滤后水泵入微滤设备，在0.01～1兆帕的操作压力下，进行死端过滤;三、循环超滤膜深度处理：将步骤二处理过的滤后水送入循环超滤膜设备进行过滤，循环超滤设备膜每运行1～8小时，进行水反冲一次，每运行8～48小时对超滤膜设备进行一次碱反洗，每运行14～20天进行一次化学清洗，经循环膜设备处理后产生的浓水重新送回到循环超滤膜设备进行处理，并根据产水率排放2%～10%的浓水;四、纳滤膜脱盐处理：将步骤三处理过的滤后水送入纳滤膜设备进行脱盐，运行温度为1～50℃，操作压差为0.5～3.0兆帕，产水率为50%～60%，每运行14～21天进行一次化学清洗，脱盐后即可出水。
具体实施方式二：本实施方式的采油污水为一次采油污水、二次采油污水或三次采油污水。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中气浮池中回流比为0.1～0.5，溶气压力为1～6个大气压。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中一级单层石英砂过滤器中的滤速为2～8米/小时。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中二级单层石英砂过滤器中的滤速为2～6米/小时。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中预处理混凝剂为聚合铝或聚合铁。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一或六不同的是混凝剂的投加量为每升污水10～700毫克。其它与具体实施方式一或六相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤二中微滤设备包括滤芯、滤袋和滤膜;其中滤芯、滤袋和滤膜的孔径均为0.1～50微米。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤三中循环超滤膜设备中的运行温度为1～49℃。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤三中循环超滤膜设备中的跨膜压差为0.05～0.50兆帕。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤三中循环超滤膜设备中的表面流速为2～6米/秒。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤三中循环超滤膜设备中的产水率为90%～98%。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式十三：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤三中水反冲的反冲强度为0.01～2升/秒·平方米，反冲时间为1～300秒。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式十四：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤三中碱反洗的时间0.1～2小时。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式十五：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤三中化学清洗的清洗时间0.5～6小时。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式十六：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤三中循环超滤膜为有机超滤膜、改性有机超滤膜、无机超滤膜或改性无机超滤膜。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式十七：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤四中纳滤膜为有机纳滤膜、改性有机纳滤膜、无机纳滤膜或改性无机纳滤膜。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式十八：本实施方式采油污水脱盐方法按以下步骤进行污水处理：一、预处理：先将400吨采油污水进行沉降处理，沉降9～25后投加混凝剂，进行4～15小时的混凝沉淀处理，再送入气浮池处理，然后依次经一级单层石英砂过滤器和二级单层石英砂过滤器进行过滤;二、微滤处理：将步骤一处理过的滤后水泵入微滤设备，在0.1兆帕的操作压力下，进行死端过滤;三、循环超滤膜深度处理：将步骤二处理过的滤后水送入循环超滤膜设备进行过滤，循环超滤设备膜每运行1小时，进行水反冲一次，每运行24小时对超滤膜设备进行一次碱反洗，每运行14天进行一次化学清洗，经循环膜设备处理后产生的浓水重新送回到循环超滤膜设备进行处理，并根据产水率排放5%的浓水;四、将步骤三处理过的滤后水送入纳滤膜设备进行脱盐，运行温度为15～40℃，操作压差为1.2兆帕，产水率为40%，每运行14天进行一次化学清洗，脱盐后即可出水。