申请号CN201911227767.7
申请日2019.12.04
公开(公告)号CN110734174A
公开(公告)日2020.01.31
IPC分类号C02F9/06; C02F9/08
摘要：
本发明公开了一种利用正渗透技术的油气田废水处理系统及方法，该系统包括：沉淀池、超滤设备、原料液池、正渗透膜设备、驱动液池、电渗析设备及蓄水池。本发明的废水处理工艺能够高效处理油气田废水且运行稳定，废水浓缩率超过90%;旋转错流式膜处理设备使浓差极化现象得到缓解，膜污染得到了有效控制，提高了其使用寿命;该系统是一个不仅能够高效处理油气田废水，又能回收利用水资源的自循环工艺。
权利要求书
1.一种利用正渗透技术的油气田废水处理系统，其特征在于，包括：沉淀池、超滤设备、原料液池、正渗透膜设备、驱动液池、电渗析设备及蓄水池;所述沉淀池的出口端与所述超滤设备的入口端相连，用于将沉淀后的油气田废水进行超滤处理;所述原料液池的第一入口端与所述超滤设备的出口端相连，用于接收油气田废水超滤处理后的污水;所述正渗透膜设备的第一入口端与所述原料液池的出口端相连，用于对超滤处理后的污水进行浓缩处理;所述正渗透膜设备的第一出口端与所述原料液池的第二入口端相连，用于将浓缩后的污水输送至原料液池内;所述驱动液池的出口端与所述正渗透膜设备的第二入口端相连;所述电渗析设备的入口端与所述正渗透膜设备的第二出口端相连，用于对正渗透处理后被稀释的驱动液进行浓缩处理;所述驱动液池的入口端与所述电渗析设备的第一出口端相连，用于接收浓缩后的驱动液;所述蓄水池的入口端与所述电渗析设备的第二出口端相连，用于接收电渗析处理后产生的净水。
2.如权利要求1所述的利用正渗透技术的油气田废水处理系统，其特征在于，所述超滤设备包括：超滤池及设置于所述超滤池内的超滤膜组件和紫外线杀菌设备;所述超滤池的入水口与所述沉淀池的出口端相连;所述超滤池的排污口与所述原料液池的第一入口端相连。
3.如权利要求1所述的利用正渗透技术的油气田废水处理系统，其特征在于，所述正渗透膜设备包括：污水处理池及设置在所述污水处理池内的正渗透膜处理装置;所述污水处理池的入口端与所述原料液池的出口端相连，出口端与所述原料液池的第二入口端相连;所述正渗透膜处理装置的入口端与所述驱动液池的出口端相连，出口端与所述电渗析设备的入口端相连。
4.如权利要求3所述的利用正渗透技术的油气田废水处理系统，其特征在于，所述正渗透膜处理装置包括：中空转轴、用于驱动所述中空转轴转动的驱动机构及设置于所述中空转轴上的若干正渗透膜组件;所述中空转轴内设有一隔片，用以将所述中空转轴分隔为第一中空腔体和第二中空腔体;所述第一中空腔体的入口端与所述驱动液池的出口端相连;所述第一中空腔体的出口端与所述正渗透膜组件的入口端相连;所述正渗透膜组件的出口端与所述第二中空腔体的入口端相连;所述第二中空腔体的出口端与所述电渗析设备的入口端相连。
5.如权利要求4所述的利用正渗透技术的油气田废水处理系统，其特征在于，所述正渗透膜组件包括：所述正渗透膜组件包括正渗透膜组元;所述正渗透膜组元为中空结构，其两侧设置有正渗透膜片;所述正渗透膜组元上沿周向设有多个流道;所述流道上设有入膜口、入腔口及回流口;所述入膜口与所述驱动液池的出口端相连;所述入腔口与所述正渗透膜组元的内部连通;所述回流口分别与所述正渗透膜组元的内部和电渗析设备的入口端相连。
6.如权利要求5所述的利用正渗透技术的油气田废水处理系统，其特征在于，所述正渗透膜组元上还设有多个膜盘卡口，用于将所述正渗透膜组元固定在所述中空转轴上。
7.如权利要求1所述的利用正渗透技术的油气田废水处理系统，其特征在于，所述驱动液池上设有加试剂口及电导率自控系统板;所述加试剂口用于添加驱动液;所述电导率自控系统板用于控制电渗析设备的浓缩比来维持驱动液的电导率以及与原料液池内污水的渗透压差。
8.如权利要求1所述的利用正渗透技术的油气田废水处理系统，其特征在于，所述沉淀池的出口端与所述超滤设备的入口端之间设有第一泵和第一阀;所述原料液池的出口端与所述正渗透膜设备的第一入口端之间设有第二泵及第二阀;所述驱动液池的出口端与所述正渗透膜设备的第二入口端之间设有第三泵及第三阀。
9.一种基于如权利要求1-8任意一项所述的利用正渗透技术的油气田废水处理系统的处理油气田废水的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将油气田废水通入沉淀池进行沉淀，再通入超滤设备进行处理;
步骤2：将步骤1处理后的废水通入正渗透膜设备进行处理，利用驱动液与废水的渗透压差对废水进行浓缩;
步骤3：将步骤2中被稀释的驱动液通入电渗析设备进行浓缩处理，电渗析设备处理后的净水排入蓄水池。
10.如权利要求9所述的利用正渗透技术的油气田废水处理系统的处理油气田废水的方法，其特征在于，油气田废水通入沉淀池后，按照6-8g/L的量加入聚合氯化铝，以加快絮凝沉淀。
说明书
一种利用正渗透技术的油气田废水处理系统及方法
技术领域
本发明涉及废水处理领域，具体涉及一种利用正渗透技术的油气田废水处理系统及方法。
背景技术
随着我国经济的快速发展，天然油气的需求越来越大，对于开采油气田产生的废水就会越来越多，那么如何不断改进和优化油气田废水处理方法是一个重要的问题。
目前油气田废水的处理方法主要包括蒸发法、传统膜分离技术、化学催化分解法等。这些处理方法在处理废水过程中，会遇到能耗高、膜污染严重、工艺操作复杂等问题。例如中国专利CN107935248A“油气田废水处理工艺”公布了一种多药剂配合使用为核心的废水处理方法，主要包括缓冲罐、气浮除汞装置、吸附过滤装置等装置来处理废水，该方法在处理废水过程中需要不断配制和添加不同药剂，同时需要精准控制药剂量，手续繁琐。专利CN106315960A“一种油气田废水的处理方法”公布了一种采用电催化氧化和絮凝沉淀相结合的废水处理方法，主要通过电催化氧化处理后再添加絮凝剂发生絮凝沉淀，最后进行固液分离处理。该方法运行起来能耗较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用正渗透技术的油气田废水处理系统及方法，能够减缓浓差极化现象对膜工作效率的影响，提高水资源回用效率和出水水质，使废水达标排放。
为达到上述目的，本发明提供了一种利用正渗透技术的油气田废水处理系统，其包括：沉淀池、超滤设备、原料液池、正渗透膜设备、驱动液池、电渗析设备及蓄水池;所述沉淀池的出口端与所述超滤设备的入口端相连，用于将沉淀后的油气田废水进行超滤处理;所述原料液池的第一入口端与所述超滤设备的出口端相连，用于接收油气田废水超滤处理后的污水;所述正渗透膜设备的第一入口端与所述原料液池的出口端相连，用于对超滤处理后的污水进行浓缩处理;所述正渗透膜设备的第一出口端与所述原料液池的第二入口端相连，用于将浓缩后的污水输送至原料液池内;所述驱动液池的出口端与所述正渗透膜设备的第二入口端相连;所述电渗析设备的入口端与所述正渗透膜设备的第二出口端相连，用于对正渗透处理后被稀释的驱动液进行浓缩处理;所述驱动液池的入口端与所述电渗析设备的第一出口端相连，用于接收浓缩后的驱动液;所述蓄水池的入口端与所述电渗析设备的第二出口端相连，用于接收电渗析处理后产生的净水。
上述的利用正渗透技术的油气田废水处理系统，其中，所述超滤设备包括：超滤池及设置于所述超滤池内的超滤膜组件和紫外线杀菌设备;所述超滤池的入水口与所述沉淀池的出口端相连;所述超滤池的排污口与所述原料液池的第一入口端相连。
上述的利用正渗透技术的油气田废水处理系统，其中，所述正渗透膜设备包括：污水处理池及设置在所述污水处理池内的正渗透膜处理装置;所述污水处理池的入口端与所述原料液池的出口端相连，出口端与所述原料液池的第二入口端相连;所述正渗透膜处理装置的入口端与所述驱动液池的出口端相连，出口端与所述电渗析设备的入口端相连。
上述的利用正渗透技术的油气田废水处理系统，其中，所述正渗透膜处理装置包括：中空转轴、用于驱动所述中空转轴转动的驱动机构及设置于所述中空转轴上的若干正渗透膜组件;所述中空转轴内设有一隔片，用以将所述中空转轴分隔为第一中空腔体和第二中空腔体;所述第一中空腔体的入口端与所述驱动液池的出口端相连;所述第一中空腔体的出口端与所述正渗透膜组件的入口端相连;所述正渗透膜组件的出口端与所述第二中空腔体的入口端相连;所述第二中空腔体的出口端与所述电渗析设备的入口端相连。
上述的利用正渗透技术的油气田废水处理系统，其中，所述正渗透膜组件包括：所述正渗透膜组件包括正渗透膜组元;所述正渗透膜组元为中空结构，其两侧设置有正渗透膜片;所述正渗透膜组元上沿周向设有多个流道;所述流道上设有入膜口、入腔口及回流口;所述入膜口与所述驱动液池的出口端相连;所述入腔口与所述正渗透膜组元的内部连通;所述回流口分别与所述正渗透膜组元的内部和电渗析设备的入口端相连。
上述的利用正渗透技术的油气田废水处理系统，其中，所述正渗透膜组元上还设有多个膜盘卡口，用于将所述正渗透膜组元固定在所述中空转轴上。
上述的利用正渗透技术的油气田废水处理系统，其中，所述驱动液池上设有加试剂口及电导率自控系统板;所述加试剂口用于添加驱动液;所述电导率自控系统板用于控制电渗析设备的浓缩比来维持驱动液的电导率以及与原料液池内污水的渗透压差。
上述的利用正渗透技术的油气田废水处理系统，其中，所述沉淀池的出口端与所述超滤设备的入口端之间设有第一泵和第一阀;所述原料液池的出口端与所述正渗透膜设备的第一入口端之间设有第二泵及第二阀;所述驱动液池的出口端与所述正渗透膜设备的第二入口端之间设有第三泵及第三阀。
本发明还提供了一种上述的利用正渗透技术的油气田废水处理系统的处理油气田废水的方法，其包括以下步骤：
步骤1：将油气田废水通入沉淀池进行沉淀，再通入超滤设备进行处理;
步骤2：将步骤1处理后的废水通入正渗透膜设备进行处理，利用驱动液与废水的渗透压差对废水进行浓缩;
步骤3：将步骤2中被稀释的驱动液通入电渗析设备进行浓缩处理，电渗析设备处理后的净水排入蓄水池。
上述的利用正渗透技术的油气田废水处理系统的处理油气田废水的方法，其中，油气田废水通入沉淀池后，按照6-8g/L的量加入聚合氯化铝，以加快絮凝沉淀。
与现有技术相比，本发明的技术效果和优点：
(1)本发明采用膜分离技术处理废水，可不经过破乳工程，直接实现油水分离。
(2)本发明中超滤膜和正渗透膜均采用旋转错流式膜组件，较传统的膜组件其能够降低膜污染速度和减缓浓差极化现象对膜工作效率的影响;本发明的废水出水能够达到《陆上石油天然气开采工业污染物排放标准》和《污水综合排放标准》(GB8978-1996)，且电渗析浓缩出水可供人们生产生活使用。
(3)本发明中正渗透膜组件在无压条件下运行，膜污染缓慢且能耗低，同时其驱动液通过正渗透膜片外侧六个不同方向的流道进入正渗透膜片内侧，能够有效避免形成内部液体短路，提高正渗透膜工作效率。
(4)本发明中电渗析浓缩驱动液时产生的净水一部分可以用于冲洗膜组件，另一部分用去其他地方。
(5)本发明整个工艺可以自动化控制，循环运行，能够避免带来二次污染，整个工艺构造简单，运行稳定，便于操作。（发明人：储鑫;耿安朝;廖德祥;周子璇 ）