申请日2005.04.14
公开(公告)日2005.11.09
IPC分类号C02F9/08; C02F1/52; C02F1/42
摘要
一种采油污水降矿化度工艺方法，该工艺方法的简要流程为，将油田采出的含油、含聚、高矿化度水，经混凝、沉降、气浮、过滤进行预处理后，送入循环膜设备，在设定的工作压力，流速，清洗周期、清洗药剂以及清洗条件下对高矿化度采油污水进行深度处理，将处理后的处理水送入纳米改性离子交换膜设备，在设定的工作电压下进行降矿化度处理，经脱盐处理后的水送入配聚站作为配制聚合物用水回用。本方法采用的循环膜处理设备可以使清水产率提高到95%以上，膜使用寿命可达到4-6年，膜通量提高20-30%。通过纳米改性的离子交换膜抗污染性强，寿命可延长1-2年，设备的产水率达80%以上，相同产水量的设备费用较反渗透低30-50%。
権利要求書
1.采油污水 降矿化度工艺方法，其特征在于：
a、预处理
将采油污水送入自然沉降罐，经停留10-24小时之后，进入混凝沉降罐， 投加混凝剂进行混凝沉淀处理，有效停留时间5-12小时，混凝沉降罐出水 送入气浮池处理，控制回流比为0.1-0.5，溶气压力为1-5个大气压，气浮 池处理后的水进入一级单层石英砂过滤器，保持滤速3-8米/小时，反冲洗 强度10-15升/秒·平方米，反冲洗周期24-48小时，反冲洗时间10-20分 钟，一级单层石英砂过滤器出水进入二级单层石英砂过滤器过滤，滤速2-6 米/小时，反冲洗强度10-15升/秒·平方米，反冲洗周期24-48小时，反冲 洗时间10-20分钟，将二级单层石英砂过滤器处理水泵入循环膜进行深度处 理，进一步去除剩余的油、浊度及聚合物。
b、循环膜深度处理
来自二级单层石英砂过滤器处理后的水，由提升泵送入循环膜处理设 备，在0.02-0.60兆帕的操作压力、0.1-12米/秒的循环流速下，进一步去 除油、浊度及聚合物，经循环膜设备处理后产生的浓水重新送回到循环膜设 备，再重新进行处理，如此对浓水进行反复处理，经循环膜处理后得到的清 水，送到纳米改性离子交换膜设备中进行脱盐处理，在循环膜运行1-48小 时后，需要对膜设备进行化学清洗，清洗时间0.1-1小时。
c、纳米改性离子交换膜处理
将循环膜处理后的处理水送入纳米改性离子交换膜，在5-200伏特的工 作电压下进行脱盐处理，脱盐后的淡水利用水泵送入配聚站用于配制聚合物 溶液。
2.根据权利要求1所述的采油污水降矿化度工艺方法，其特征在于预处理 混凝剂包括聚合铝，投加量10-100毫克/升;聚合铁，投加量10-100毫克/ 升。
3.根据权利要求1所述的采油污水降矿化度工艺方法，其特征在于循环膜 设备包括循环微滤膜、循环超滤膜及循环纳滤膜。
4.根据权利要求1所述的采油污水降矿化度工艺方法，其特征在于循环膜 设备化学清洗药剂为碱洗液，表面活性剂及酸洗液。清洗过程：首先用表面 活性剂清洗去除膜表面的油污及吸附颗粒，清洗时间5-60分钟，然后用碱 洗液清洗去除膜表面的凝胶层，清洗时间5-60分钟，最后用酸洗液去除膜 表面积及膜孔内的无机污垢，清洗时间5-60分钟。碱洗液为1%(质量百分 比)氢氧化纳，表面活性剂包括：1%(质量百分比)十二烷基苯磺酸钠、1% (体积百分比)非离子表面活性剂-烷基苯酚聚氧乙烯醚(OP-10)，酸洗 液包括1%(质量百分比)草酸、0.5%(体积百分比)盐酸。
5.根据权利要求1所述的采油污水降矿化度工艺方法，其特征在于纳米改 性离子交换膜是在离子交换膜中添加纳米材料AL2O3改性所制得的抗污染离 子交换膜。
说明书
采油污水降矿化度工艺方法
技术领域
本发明属于水处理方法，尤其是涉及油田采油污水降矿化度方法。
背景技术
随着驱油开采技术的发展，我国大部分油田开发逐渐进入成熟期，随 之而来的是油田采出水的大量增加，从开采初期的10-20%增加到现在的 80-90%，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矿化度清水。
目前已有的油田采油污水降矿化度处理方法是采用预处理加反渗 透。预处理方法包括混凝、沉淀、气浮和过滤，这些预处理方法可以大 部分去除采油污水中的油类、聚合物、悬浮颗粒及杂质，为后续的反渗 透脱盐处理提供较好的进水水质。反渗透出水水质优良，完全满足配制 聚合物驱用水要求，但是其最大不足之处在于处理成本过高，很难在油 田污水处理中推广。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术中存在的不足之处，提供一种保证 油田可持续开发，节约水资源，保护水环境，保证油田水系统良性循环 的采油污水降矿化度工艺方法。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是预处理加循环膜深度 处理加纳米改性离子交换膜脱盐处理：
1.采油污水降矿化度工艺方法，其特征在于：
a、预处理
将采油污水送入自然沉降罐，经停留10-24小时之后，进入混凝沉 降罐，投加混凝剂进行混凝沉淀处理，有效停留时间5-12小时，混凝沉 降罐出水送入气浮池处理，控制回流比为0.1-0.5，溶气压力为1-5个 大气压，气浮池处理后的水进入一级单层石英砂过滤器，保持滤速3-8 米/小时，反冲洗强度10-15升/秒·平方米，反冲洗周期24-48小时， 反冲洗时间10-20分钟，一级单层石英砂过滤器出水进入二级单层石英 砂过滤器过滤，滤速2-6米/小时，反冲洗强度10-15升/秒·平方米， 反冲洗周期24-48小时，反冲洗时间10-20分钟，将二级单层石英砂过 滤器处理水泵入循环膜进行深度处理，进一步去除剩余的油、浊度及聚 合物。
b、循环膜深度处理
来自二级单层石英砂过滤器处理后的水，由提升泵送入循环膜处理 设备，在0.02-0.60兆帕的操作压力、0.1-12米/秒的循环流速下，进 一步去除油、浊度及聚合物，经循环膜设备处理后产生的浓水重新送回 到循环膜设备，再重新进行处理，如此对浓水进行反复处理，经循环膜 处理后得到的清水，送到纳米改性离子交换膜设备中进行脱盐处理，在 循环膜运行1-48小时后，需要对膜设备进行化学清洗，清洗时间0.1-1 小时。
c、米改性离子交换膜处理
将循环膜处理后的处理水送入纳米改性离子交换膜，在5-200伏特 的工作电压下进行脱盐处理，脱盐后的淡水利用水泵送入配聚站用于配 制聚合物溶液。
2.根据权利要求1所述的采油污水降矿化度工艺方法，其特征在于预处 理混凝剂包括聚合铝，投加量10-100毫克/升;聚合铁，投加量10-100 毫克/升。
3.根据权利要求1所述的采油污水降矿化度工艺方法，其特征在于循环 膜设备包括循环微滤膜、循环超滤膜及循环纳滤膜。
4.根据权利要求1所述的采油污水降矿化度工艺方法，其特征在于循环 膜设备化学清洗药剂为碱洗液，表面活性剂及酸洗液。清洗过程：首先 用表面活性剂清洗去除膜表面的油污及吸附颗粒，清洗时间5-60分钟， 然后用碱洗液清洗去除膜表面的凝胶层，清洗时间5-60分钟，最后用酸 洗液去除膜表面积及膜孔内的无机污垢，清洗时间5-60分钟。碱洗液为 1%(质量百分比)氢氧化纳，表面活性剂包括：1%(质量百分比)十二烷 基苯磺酸钠、1%(体积百分比)非离子表面活性剂-烷基苯酚聚氧乙烯醚 (OP-10)，酸洗液包括1%(质量百分比)草酸、0.5%(体积百分比) 盐酸。
5.根据权利要求1所述的果油污水降矿化度工艺方法，其特征在于纳米 改性离子交换膜是在离子交换膜中添加纳米材料AL2O3改性所制得的抗 污染离子交换膜。
本发明的优点是：
1、本发明适用于矿化度在1000-7000毫克/升采油污水降矿化度污 水处理回用;
2、本工艺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95%以上，比中空纤维膜60-85%的产率要高得多，在增加清水产率的 同时减少了浓水排放;
3、本工艺采用的循环膜错流操作，通过料液的不断高速(0.1-12 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4-6年，并且膜通量提高20-30%;
4、循环膜处理设备为后续的纳米改性离子交换膜提供了很好的保 护;
5、纳米改性离子交换膜不仅能减轻油类、聚合物等有机物在膜表面 的吸附，提高膜抗污染能力，同时还可以提高膜自身的机械强度，通过 纳米改性后的离子交换膜寿命可延长1-2年，设备的产水率达80%以上;
6、本工艺方法，相对反渗透而言，相同产水量的设备费用低30-50%， 单位产水量能耗为0.8度/吨水;
7、本工艺方法不产生废气废渣;
8、本工艺方法自动化程度高，运行管理简便;
9、本工艺方法既消除了一个大的污染源，又为聚合物驱油解决了水 源问题，实现了采油过程水系统的良性循环，保证了油田的可持续开发。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
每天处理500吨采油污水，将采油污水送入自然沉降罐，经停留10 小时之后，进入混凝沉降罐，投加10毫克/升聚合铝进行混凝沉淀处理， 有效停留时间5小时，混凝沉降罐出水送入气浮池处理，控制回流比为 0.1，溶气压力为1个大气压。气浮池处理后的水进入一级单层石英砂过 滤器，保持滤速3米/小时，反冲洗强度10升/秒·平方米，反冲洗周期 24小时，反冲洗时间10分钟。一级单层石英砂过滤器出水进入二级单 层石英砂过滤器过滤，滤速2米/小时，反冲洗强度10升/秒·平方米， 反冲洗周期24小时，反冲洗时间10分钟。将二级单层石英砂过滤器处 理水泵入循环膜进行深度处理，进一步去除剩余的油、浊度及聚合物。
来自二级单层石英砂过滤器处理后的水，由提升泵送入循环膜处理 设备，在0.25兆帕的操作压力、3.0米/秒的循环流速下，进一步去除 油、浊度及聚合物。循环膜设备工作时，经其处理产生的浓水不是直接 排走，而是重新送回到循环膜设备进行循环处理，通过不断循环处理， 达到提高设备的产水率的目的。在循环膜运行10小时后，需要对膜设备 进行化学清洗，清洗时先采用1%氢氧化纳清洗5分钟，然后再采用1% 十二烷基苯磺酸钠清洗5分钟，最后用1%草酸清洗5分钟。清洗完毕后 的循环膜设备重新运行，进行和上述同样的操作流程。将处理后的处理 水送入纳米改性离子交换膜进行脱盐处理。
循环膜处理后的处理水进入纳米改性离子交换膜，在70伏特的工作 电压下进行脱盐处理，脱盐后的淡水利用水泵送入配聚站用于配制聚合 物溶液。脱盐处理所用的纳米改性离子交换膜，是通过在离子交换膜中 添加纳米材料AL2O3改性制得，由于AL2O3是高亲水性无机物，所以对疏 水性的油类、聚合物等有机物有很强的抗吸附性，因而能够减轻膜污染， 提高膜通量;同时由于纳米材料的加入，提高了膜自身的机械强度，这 对于延长膜的使用寿命具有很重要的作用。
实施例2
每天处理1000吨采油污水，将采油污水送入自然沉降罐，经停留 15小时之后，进入混凝沉降罐，投加50毫克/升聚合铝进行混凝沉淀处 理，有效停留时间7小时，混凝沉降罐出水送入气浮池处理，控制回流 比为0.2，溶气压力为2个大气压。气浮池处理后的水进入一级单层石 英砂过滤器，保持滤速5米/小时，反冲洗强度12升/秒·平方米，反冲 洗周期30小时，反冲洗时间15分钟。一级单层石英砂过滤器出水进入 二级单层石英砂过滤器过滤，滤速4米/小时，反冲洗强度12升/秒·平 方米，反冲洗周期30小时，反冲洗时间12分钟。将二级单层石英砂过 滤器处理水泵入循环膜进行深度处理，进一步去除剩余的油、浊度及聚 合物。
来自二级单层石英砂过滤器处理后的水，由提升泵送入循环膜处理 设备，在0.35兆帕的操作压力、4.0米/秒的循环流速下，进一步去除 油、浊度及聚合物。循环膜设备工作时，经其处理产生的浓水不是直接 排走，而是重新送回到循环膜设备进行循环处理，通过不断循环处理， 达到提高设备的产水率的目的。在循环膜运行24小时后，需要对膜设备 进行化学清洗，清洗时先采用1%氢氧化纳清洗15分钟，然后再采用1%OP -10清洗10分钟，最后用1%草酸清洗10分钟。清洗完毕后的循环膜设 备重新运行，进行和上述同样的操作流程。将处理后的处理水送入纳米 改性离子交换膜进行脱盐处理。
循环膜处理后的处理水进入纳米改性离子交换膜，在90伏特的工作 电压下进行脱盐处理，脱盐后的淡水利用水泵送入配聚站用于配制聚合 物溶液。
实施例3
每天处理5000吨采油污水，将采油污水送入自然沉降罐，经停留 20小时之后，进入混凝沉降罐，投加50毫克/升聚合铁进行混凝沉淀处 理，有效停留时间10小时，混凝沉降罐出水送入气浮池处理，控制回流 比为0.4，溶气压力为4个大气压。气浮池处理后的水进入一级单层石 英砂过滤器，保持滤速6米/小时，反冲洗强度14升/秒·平方米，反冲 洗周期40小时，反冲洗时间20分钟。一级单层石英砂过滤器出水进入 二级单层石英砂过滤器过滤，滤速5米/小时，反冲洗强度14升/秒·平 方米，反冲洗周期40小时，反冲洗时间15分钟。将二级单层石英砂过 滤器处理水泵入循环膜进行深度处理，进一步去除剩余的油、浊度及聚 合物。
来自二级单层石英砂过滤器处理后的水，由提升泵送入循环膜处理 设备，在0.50兆帕的操作压力、10.0米/秒的循环流速下，进一步去除 油、浊度及聚合物。循环膜设备工作时，经其处理产生的浓水不是直接 排走，而是重新送回到循环膜设备进行循环处理，通过不断循环处理， 达到提高设备的产水率的目的。在循环膜运行40小时后，需要对膜设备 进行化学清洗，清洗时先采用1%氢氧化纳清洗25分钟，然后再采用1% 十二烷基苯磺酸钠清洗15分钟，最后用0.5%盐酸清洗15分钟。清洗完 毕后的循环膜设备重新运行，进行和上述同样的操作流程。将处理后的 处理水送入纳米改性离子交换膜进行脱盐处理。
循环膜处理后的处理水进入纳米改性离子交换膜，在110伏特的工 作电压下进行脱盐处理，脱盐后的淡水利用水泵送入配聚站用于配制聚 合物溶液。
实施例4
每天处理10000吨采油污水，将采油污水送入自然沉降罐，经停留 24小时之后，进入混凝沉降罐，投加100毫克/升聚合铁进行混凝沉淀 处理，有效停留时间12小时，混凝沉降罐出水送入气浮池处理，控制回 流比为0.5，溶气压力为5个大气压。气浮池处理后的水进入一级单层 石英砂过滤器，保持滤速8米/小时，反冲洗强度15升/秒·平方米，反 冲洗周期48小时，反冲洗时间20分钟。一级单层石英砂过滤器出水进 入二级单层石英砂过滤器过滤，滤速6米/小时，反冲洗强度15升/秒· 平方米，反冲洗周期48小时，反冲洗时间20分钟。将二级单层石英砂 过滤器处理水泵入循环膜进行深度处理，进一步去除剩余的油、浊度及 聚合物。
来自二级单层石英砂过滤器处理后的水，由提升泵送入循环膜处理 设备，在0.60兆帕的操作压力、12.0米/秒的循环流速下，进一步去除 油、浊度及聚合物。循环膜设备工作时，经其处理产生的浓水不是直接 排走，而是重新送回到循环膜设备进行循环处理，通过不断循环处理， 达到提高设备的产水率的目的。在循环膜运行48小时后，需要对膜设备 进行化学清洗，清洗时先采用1%氢氧化纳清洗25分钟，然后再采用1% 十二烷基苯磺酸钠清洗20分钟，最后用1%草酸清洗20分钟。清洗完毕 后的循环膜设备重新运行，进行和上述同样的操作流程。将处理后的处 理水送入纳米改性离子交换膜进行脱盐处理。
循环膜处理后的处理水进入纳米改性离子交换膜，在110伏特的工 作电压下进行脱盐处理，脱盐后的淡水利用水泵送入配聚站用于配制聚 合物溶液。