CN102336491A - 含聚采油废水深度处理及回用的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含聚采油废水深度处理及回用的方法，其包括如下步骤：含聚采油废水先经过电絮凝预处理，经过电絮凝预处理后的废水进入双滤料过滤器过滤，双滤料过滤器的出水进入超滤膜处理，超滤膜处理后的出水再进入反渗透进行脱盐处理；本发明的有益效果是：将含聚采油废水进行电絮凝除聚预处理和双膜法深度处理后的出水用来配聚后聚合物溶液的粘度显著优于黄河水和自来水，且略优于蒸馏水，因此，采用该方法处理后的产水完全可代替清水用做油田回注水的配聚用水，实现了水资源的回收利用。

Description

含聚采油废水深度处理及回用的方法

技术领域

本发明用于含聚采油废水深度处理及回用，是将含聚采油废水经过电絮凝、过滤、超滤、反渗透等处理单元处理后的产水代替清水作为配聚母液的一种深度处理及回用方法。

背景技术

国内外大部分油田已进入中后开发期，“三高一低”(即高含水、高采出程度、高采油速度，低储采比)形势严峻。油田稳产基础薄弱，产量递减持续加快。特别是伴随油田进入三次采油期后的深度开发阶段，天然能量、注水、蒸汽吞吐、注聚等多种开发方式并存，一方面加剧了注采不平衡的矛盾，剩余污水矛盾突出；另一方面，产出污水水质变差，含油、含聚增加，处理难度加大。同时边底活跃等地质原因造成污水无法回注，产生大量剩余污水。大量污水无法完全消化，制约了原油的生产，同时还造成了生产成本上升，对环境保护也带来了很大压力。

另一方面，“三次采油”技术已经在各油田得到广泛的应用，注聚开采作为“三次采油”的重要手段之一，在各油田原油开采中占有较大份额。注聚开采需要消耗大量清水用于配聚母液，大量的配聚用清水不仅造成了清水资源的极大消耗，而且还增加了剩余污水的量。因此，若能将含聚采油污水经过深度处理后达到配聚用水的要求实现替代清水配聚，不仅能实现污染物的减排，从源头上减少剩余采油污水的产生量，而且可降低生产成本，节省了大量清水资源，是符合节能减排的一种采油污水处置模式。

目前含聚采油废水深度处理是一个国际性的研究难题，要实现含聚采油污水的深度处理，必须要将废水中的石油类物质、悬浮物、聚合物以及水中的阴阳离子去除到一个合适的指标。目前对含聚合物采油废水深度处理及回用普遍采用的工艺为“预处理+双膜法”，该工艺要求预处理系统将废水中的聚合物、石油类、悬浮物降低到要求的指标，这样才可以维持后续膜处理设备的正常运行。现在预处理一般采用气浮、过滤等工艺，这些工艺对石油类、悬浮物的处理效果很好，可以满足处理要求，但是在聚合物的去除上却达不到要求的指标，因此预处理出水聚合物含量超标，造成后续膜系统堵塞严重，导致整个系统不能正常运行。

发明内容

本发明的目的是解决含聚采油废水深度处理及回用的难题，特别是解决预处理对聚合物的去除难题，本发明可以将预处理后的聚合物含量降到3mg/L以下，最大限度的减少聚合物对后续超滤膜的影响，对含聚采油废水深度处理及回用提供了一种有效可行的处理方法。

为了找到合适的聚合物处理设备，我们筛选了大量的处理工艺及设备，进行了大量的实验，通过大量的实验，我们筛选出的电絮凝装置对聚合物的去除有着非常理想的处理效果，通过对处理前后水质的分析，经过计算得出聚合物的去除率达90％以上。经过对电絮凝产水的成分分析，发现水中短链有机物质数量显著增加，因此判断，电絮凝系统在处理过程中促使大分子聚合物发生化学键的断裂，形成数量众多的小分子有机物，从而起到了去除聚合物的作用。

本发明的技术方案包括如下步骤：

1.含聚采油废水经电絮凝设备进行预处理，除去废水中的部分石油类物质、悬浮物和大量的聚合物；

2.电絮凝出水经双滤料过滤器处理，该单元主要除去废水中的悬浮物、部分石油类和小部分聚合物；

3.经双滤料过滤器处理后的产水经超滤设备处理，该单元主要除去来水中的绝大部分的悬浮物、部分石油类和少量聚合物；

4.超滤设备处理后的产水进入反渗透设备进行处理，反渗透设备产生的清水去产水箱回收用于回用，浓水直接排入排污管线。

优选的是，所述步骤1中的电絮凝装置的电压为2～5V，电流为30～50A。

优选的是，所述步骤2中的双滤料过滤器采用无烟煤和石英砂作为过滤介质，石英砂直径为1～2mm，无烟煤直径为1～1.5mm，双滤料过滤器反洗周期为12～24小时，反洗水直接排入排污管道。

优选的是，所述步骤3中的超滤设备每运行30分钟反洗3～5分钟，超滤过程中产生的浓水和反洗水直接排入排污管道。

本发明的有益效果是：含聚采油废水经本发明方法处理后的出水用来配聚后聚合物溶液的粘度显著优于黄河水和自来水，且略优于蒸馏水，因此，采用本发明方法处理后的产水完全可代替清水用做油田回注水的配聚用水，实现了水资源的回收利用。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图；

图2为本发明实施例中的各工艺段悬浮物浓度变化曲线图；

图3为本发明实施例中的各工艺段悬浮物累计去除率变化曲线图；

图4为本发明实施例中的各工艺段聚合物浓度变化曲线图；

图5为发明实施例中的各工艺段聚合物累计去除率变化曲线图；

图6为本发明实施例中的各工艺段COD浓度变化曲线图；

图7为发明实施例中的各工艺段COD累计去除率变化曲线图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

本发明一种含聚采油废水深度处理及回用的方法，其包括如下步骤：

1.含聚采油废水经电絮凝设备进行预处理，电絮凝设备最佳电流强度为30～50A，电压随废水电导率变化在2～5V之间波动，具体过程是废水进入电絮凝设备后，在电极作用下，废水中长链的有机大分子聚合物的长链被打断，形成小分子有机物，降低了聚合物的浓度和粘度。同时由于电极采用铁板，所以在电解过程中，形成了许多亚铁离子，遇空气后立即氧化成三价铁离子，三价铁离子在水中水解，形成了氢氧化铁絮体，和混凝剂聚合氯化铝一起吸附废水中悬浮物，降低了废水中的悬浮物浓度，混凝剂的投加浓度一般为10～100ppm。

2.电絮凝出水经双滤料过滤器处理，进一步降低废水中的悬浮物、石油类和聚合物，对后续超滤膜起到保护作用，双滤料过滤器采用无烟煤和石英砂作为过滤介质，无烟煤直径为1～1.5mm，石英砂为1～2mm。

3.双滤料过滤器出水再经中空纤维超滤膜处理，超滤膜过滤精度30nm，进一步降低废水中的悬浮物、石油类和聚合物，减轻后续反渗透膜的压力。

4.超滤系统处理后的产水再进入反渗透工序，反渗透过滤精度0.1nm，脱盐率可达99.8％。

上述双滤料过滤器的反洗出水，超滤的浓水和反洗出水，反渗透的浓水都排入排污管线。

实施例1

2009年10～12月，北京纬纶华业环保科技股份有限公司在某油田某采油厂氧化塘外排口进行了含聚采油废水深度处理及回用实验。

1.实验原水水质

表1实验原水水质表

2.回用水质要求

表2配制聚合物母液用水水质要求

3.试验结果

在试验过程中，对重点污染物进行跟踪监测，评价各工艺段的去除效果。试验重点污染物日常监测分析结果见表3(表内数据为检测数据进行处理后多次监测的平均值)。

表3重点污染物日常监测分析结果

4.各主要污染物去除效果分析

1)石油类去除效果分析

试验期间，经过监测，来水的石油类平均浓度为10.78mg/L，电絮凝工艺段出水的石油类平均浓度为0.60mg/L，双滤料过滤工艺段出水的石油类平均浓度为0.135mg/L，超滤出水的石油类平均浓度为0.041mg/L，反渗透出水的石油类浓度未检出。

对于石油类，电絮凝设备的去除率为94.4％，双滤料过滤设备的去除率为77.5％，双滤料过滤设备的去除效果比较明显。超滤设备去除率为69.63％，反渗透设备去除率为100％，整个系统对石油类的总去除率为100％。

试验期间，经过监测汇总分析，各个工艺段石油类的累积去除率分别为：电絮凝工艺段为94.4％，双滤料过滤工艺段为98.7％，超滤工艺段为99.2％；反渗透工艺段为100％。

试验来水含油量本来就非常低，经过电絮凝设备的处理，出水含油量有所下降，整个预处理阶段对石油类的去除率达到98.7％，处理效果明显，对后续工艺可以起到很好的保护作用。

2)悬浮物去除效果分析

试验期间，经过监测，来水的悬浮物平均浓度为74mg/L，电絮凝工艺段出水的悬浮物平均浓度为19.70mg/L，双滤料过滤工艺段出水的悬浮物平均浓度为5.5mg/L，超滤工艺段出水的悬浮物平均浓度为2.88mg/L，反渗透出水的悬浮物浓度未检出。

参见图2，对于悬浮物，电絮凝设备的去除率为73.38％，双滤料过滤设备的去除率为72.08％，电絮凝和双滤料过滤设备的去除效果都比较好。超滤设备去除率为47.64％，反渗透设备去除率为100％，整个系统对悬浮物的总去除率为100％。

试验期间，经过监测汇总分析，参见图3，各个工艺段悬浮物的累积去除率分别为：电絮凝工艺段为73.38％；双滤料过滤工艺段为92.57％；超滤工艺段为96.11％；反渗透工艺段为100％。

试验表明：电絮凝与双滤料过滤两工艺段对于悬浮物的去除效果优异，双滤料过滤器出水的悬浮物含量已经低于6mg/L。

3)聚合物去除效果分析

试验期间，经过监测，来水的聚合物平均浓度为19.79mg/L，双滤料过滤出水的聚合物平均浓度为3.18mg/L，超滤出水的聚合物平均浓度为1.78mg/L，反渗透出水的聚合物平均浓度为0.73mg/L。

参见图4，对于聚合物，电絮凝设备的去除率为83.93％，双滤料过滤设备的去除率为38.99％，超滤设备去除率为8.25％，反渗透设备去除率为58.99％，整个系统对悬浮物的总去除率为96.31％。

试验期间，经过监测汇总分析，参见图5，各个工艺段聚合物的累积去除率分别为：电絮凝工艺段为83.93％；双滤料过滤工艺段为90.20％；超滤工艺段为91.01％；反渗透工艺段为96.31％。

电絮凝和双滤料过滤两工艺段对于聚合物的去除效果非常理想，去除率超过了90％。进入超滤工艺段的水中聚合物含量已经低于2mg/L，完全满足处理要求中要求聚合物含量低于3mg/L的要求。这将大大减轻聚合物对超滤和反渗透膜的不良影响。

4)COD去除效果分析

试验期间，经过监测，氧化塘水的COD平均浓度为97.0mg/L，电絮凝工艺段出水的COD平均浓度为95.3mg/L，双滤料过滤工艺段出水的COD平均浓度为90.0mg/L，超滤工艺段出水的COD平均浓度为85.8mg/L，反渗透工艺段出水的COD平均浓度为5.5mg/L。

参见图6，对于COD，电絮凝设备的去除率为1.75％，双滤料过滤器的去除率为5.56％，超滤设备去除率为4.67％，反渗透设备去除率为93.59％，去除效果明显，COD主要在反渗透工段被去除，整个系统对COD的总去除率为94.33％。

试验期间，经过监测汇总分析，参见图7，各个工艺段COD的累积去除率分别为：电絮凝工艺段为1.75％；双滤料过滤工艺段为7.22％；超滤工艺段为11.55％；反渗透工艺段为94.33％。

电絮凝、双滤料过滤和超滤各工艺段对于COD的去除效果不明显，COD的去除主要集中在反渗透工艺段。

5.试验产水配聚效果分析

为了探讨反渗透产水配聚的可行性，试验针对反渗透出水、黄河水、蒸馏水开展配聚效果比对，试验结果见表4。

表4配聚效果对比表

注：表中数据为技术检测中心质检所出具。测试条件：2#转子转速：30r/min浓度：1500mg/L

由配聚试验结果可以看出，经过反渗透工艺处理后的产水的矿化度明显降低，根据离子分析数据，经处理后反渗透水的矿化度较低，所配聚合物的粘度明显强于黄河水所配聚合物的粘度，并略优于蒸馏水所配聚合物粘度；溶液表观粘度较高，溶液抗剪切、抗吸附性能较好，同时滤过性能也较好。由此可以看出，利用反渗透工艺处理后的采油污水完全可以满足替代清水配聚合物的要求。

6.制水成本

表5总制水成本一览表(单位：元/方水)

7.经济效益、环境效益、社会效益分析

目前胜利油田采油污水的出路主要为回灌和外排。跟回灌相比，回灌处理的费用：仅电费约(4.0～6.0)元/方水，加上管线配套、作业等费用，回灌每方水费用可达(8.0～10.0)元。如用处理后水替代清水配聚，从经济上，每方水可节省(8.0～10.0)元的注水费用以及4.8元/吨水的清水费用，对于5.96元/吨水的处理成本，其经济优势明显；另外，采油污水替代清水可以减少与注入清水量相当的剩余采油污水量，并提供了剩余采油污水的新出路，对保障油田正常生产具有重要意义。

本实施例处理对象为孤东外排水。与外排相比，外排所需费用：污水处理厂处理成本约为(0.7～2.0)元/方水，达标排放时尚需交纳0.2元/方水的排污费，超标加倍征收排污费。若用处理后水替代清水配聚，与外排采油废水相比：每方水外排处理费、排污费和配聚用清水合计为5.7元，与回用水5.96元/吨水的处理成本相比，污水回用与达标排放基本相当。从国家的节能减排政策看，排污总量的控制和“十一五”期间污染物总量的削减都将给外排工作带来很大的压力；从业主角度来看，外排水处理后用作配聚用水，不仅可以减少业主采油污水外排量，而且可以提高回注率，达到业主要求的回注指标。从长远发展趋势看，排污费缴纳额度达到回用处理成本是将来的必然趋势，届时外排在经济上将处于劣势，因此本发明为含聚采油废水的深度处理及回用提供了新的出路。

Claims (4)

1.一种含聚采油废水深度处理及回用的方法，其包括如下步骤：

1)含聚采油废水经电絮凝设备进行预处理，除去废水中的部分石油类物质、悬浮物和大量的聚合物；

2)电絮凝出水经双滤料过滤器处理，该单元主要除去废水中的悬浮物、部分石油类和小部分聚合物；

3)经双滤料过滤器处理后的产水经超滤设备处理，该单元主要除去来水中的绝大部分的悬浮物、部分石油类和少量聚合物；

4)超滤设备处理后的产水进入反渗透设备进行处理，反渗透设备产生的清水去产水箱回收用于回用，浓水直接排入排污管线。

2.根据权利要求1所述的含聚采油废水深度处理及回用的方法，其特征是：所述步骤1中的电絮凝装置的电压为2～5V，电流为30～50A。

3.根据权利要求1所述的含聚采油废水深度处理及回用的方法，其特征是：所述步骤2中的双滤料过滤器采用无烟煤和石英砂作为过滤介质，石英砂直径为1～2mm，无烟煤直径为1～1.5mm，双滤料过滤器反洗周期为12～24小时，反洗水直接排入排污管道。

4.根据权利要求1所述的含聚采油废水深度处理及回用的方法，其特征是：所述步骤3中的超滤设备每运行30分钟反洗3～5分钟，超滤过程中产生的浓水和反洗水直接排入排污管道。

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