CN104185610B - 回收油或气体并处理所得到的产出水的方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于处理含有高有机物、二氧化硅、硼、硬度以及悬浮和溶解固体的废水的方法或过程。所述方法包括使废水脱气用于除去溶解的气体，以及其后化学软化废水。在化学软化步骤之后，将废水引导通过介质过滤器或膜，其除去另外的固体和沉淀物。其后将废水引导通过进一步软化废水的钠离子交换。将来自离子交换的流出物引导通过筒式过滤器，并将来自筒式过滤器的流出物引导通过一个或多个反渗透单元。在所述过程的所选阶段，在废水到达反渗透单元之前，废水的pH升高并且保持，使得到达反渗透单元的废水的pH为大于10.5的pH。
Description
发明背景
众多类型的废水或产出水具有相对高浓度的有机物、二氧化硅、硼、硬度、悬浮和溶解的固体。例如，油回收操作产生包括高浓度的这些污染物的水。如果将这样的废水或产出水排放或用于高纯度应用，例如通往锅炉或单程通过水蒸汽发生器的进料或过程水，则必须大大降低二氧化硅、总硬度、溶解的固体和有机物。
离子交换过程和反渗透过程已用于使产出水或废水脱盐。涉及操作反渗透系统的一些实践通常保持中性pH条件，其为约6-8的pH。在通过油和气体操作产生的进料水的情况下，跨反渗透系统的回收通常受限于由于二氧化硅的结垢或由于有机物的污损。也就是，进料水中的高浓度的二氧化硅倾向于使反渗透膜结垢，因为二氧化硅的浓度超过溶解度限度。超过溶解度限度的有机物也倾向于污损反渗透膜。由于二氧化硅的结垢和由于有机物的污损可导致反渗透单元的大量停车时间，需要频繁清洁、更换和维护。维护明显昂贵，并且停车时间昂贵且无效。
此外，在产出水的情况下，例如，设计用于除去二氧化硅和硼的过程。这些污染物通常以弱电离的盐、硅酸和硼酸形式存在，并且通常反渗透膜不能有效截留这些弱电离的盐。
因此，需要并且持续需要用于处理废水或产出水的经济的过程，其降低由于有机物的污损，降低由于二氧化硅的结垢，并且有效降低废水或产出水中的二氧化硅、有机物、溶解固体和硬度的浓度。
发明概要
本发明涉及一种用于处理衍生自油或气体回收操作的废物流或产出水的方法。产出水含有有机物、二氧化硅、硬度、溶解固体和悬浮固体。通过化学软化产出水降低产出水的硬度。在软化过程期间，废水的pH升高至超过10.5。随后将废水引向混合槽，在这里将其剧烈混合，以导致在其中形成晶体。使用过滤膜从废水除去游离的油(在一些情况下为乳化的油)和晶体。将至少一部分通过过滤膜产生的截留流再循环至混合槽。将膜流出物引向离子交换单元，在此从中除去残余的钙和镁硬度。将来自离子交换单元的流出物引向至少一个反渗透单元，在此从中除去溶解固体、有机物和硼。
本发明的其它实施方案包括在氨精加工器和/或氧化系统中处理反渗透膜流出物。
本发明的另外的实施方案包括在脱气系统或气体浮选系统中预处理产出水。
由细读以下描述和附图，本发明的其它目的和优点将变得显而易见和明显，附图仅用于说明本发明。
附图简述
图1示意性说明得到产出水流用于本发明中的处理的过程。
图2示意性说明包括双通路反渗透系统的本发明的过程。
图3示意性说明包括氨精加工器的本发明的过程。
图4A-4B示意性说明包括氧化系统的本发明的过程。
图5A-5B示意性说明包括换热器和冷却塔的本发明的过程。
图6A-6B示意性说明包括预处理脱气系统的本发明的过程。
图7A-7B示意性说明包括预处理气体浮选系统的本发明的过程。
发明描述
本发明涉及一种用于处理通常含有有机物、二氧化硅、硼、溶解固体和悬浮固体的废水或产出水的废水处理过程。各种类型的废水可含有这些污染物。例如，在石油工业中，产出水通常包括这些污染物。本文使用的术语“产出水”是指在油或气体回收过程中与油或气体一起产生的水。通常，将油或气体与水分离，经分离的水称为产出水，其为废水的一种类型。本发明提出一种可用于处理各种类型和形式的废水(包括但不限于产出水和冷却塔泄料)的过程。
如本文随后描述的，本发明的过程需要在除去硬度的过程中化学软化废水。其后废水经受膜过滤和离子交换软化。将废水随后引导通过一个或多个反渗透单元。为了防止反渗透单元中膜结垢和污损，在反渗透单元的上游将防垢剂与废水混合，并且废水的pH优选保持超过10.5。废水可在氨精加工器和氧化系统中进一步处理。此外，可将废水引导通过换热器，使得在反渗透单元中处理之前冷却废水的温度。取决于在化学软化之前废水的品质，可在脱气系统或气体浮选系统中预处理废水。
在图1中，本发明的废水处理系统通常用数字10表示。该系统包括化学软化单元20、膜过滤器30、离子交换过滤单元40、筒式过滤器 50和至少一个反渗透单元60。
化学软化单元20包括一系列与彼此相继布置的反应器21、23、25。每一个反应器21、23和25分别包括混合器和入口22、24和26。如本文更详细讨论的，入口22、24和26用于将化学品(例如软化试剂)注入容纳于反应器21、23和25的水中。在反应器21、23、25的下游布置反应器27，其包括垂直管混合器或结晶槽。泵28操作用于将废水从反应器27泵送至下游膜过滤器30。
在一个实施方案中，膜过滤器30为陶瓷超滤膜，并且用于除去经过膜的水中的悬浮固体和沉淀物。通常，陶瓷膜截留尺寸为0.2 μm或更大的颗粒。然而，可设计陶瓷膜使得它们截留尺寸低至0.03 μm的颗粒。随后，在此概要讨论陶瓷膜和它们对于处理具有一种或多种本文讨论的污染物的进料水流的适用性。在另一个实施方案中，膜过滤器30为聚合膜。当处理具有非常高温度的水时，陶瓷膜是期望的。例如，当从中通过的水的温度接近300℉时，陶瓷膜是期望的。
由本公开的随后部分将认识到从膜过滤器30延伸至反应器27的截留再循环管线32。此外，提供了从膜过滤器30延伸至过滤压机36的截留废物管线34。将通过过滤压机36产生的废水通过管线38引导返回至化学软化系统20。膜过滤器30产生渗透物或流出物，将其从膜过滤器30引导经过延伸至离子交换单元40的管线39。此外，膜过滤器产生截留流，其中的一部分经由管线32再循环返回至混合反应器27。
离子交换单元40包括化学入口41，用于在耗尽后再生离子交换树脂。再循环管线44在离子交换单元40与化学软化单元20之间操作连接。离子交换单元40也与废物管线46操作连接，废物管线46将离子交换单元40中产生的废物引向处置。苛性碱入口45在离子交换单元40的下游布置，并且用于将苛性碱溶液注入通过离子交换单元40产生的废物流中。离子交换单元40还包括从离子交换单元40延伸至筒式过滤器50的经处理流出物管线43。如随后讨论的，离子交换单元40用于从废水除去残余的硬度，而且在本文公开的实施方案的情况下，离子交换单元40以钠模式操作。
筒式过滤器50进一步过滤由经过滤水管线52离开筒式过滤器50的水。防垢剂入口47在筒式过滤器50的上游布置，如图1所示，其在管线43将防垢剂注入水中。加入防垢剂为跨越下游反渗透单元60的形成污垢的化合物提供可溶化学平衡。然而，在另一个实施方案中，防垢剂入口可在筒式过滤器50的下游和反渗透单元60的上游布置。泵54在筒式过滤器50与反渗透单元60之间操作互连。管线52将流出物从筒式过滤器50引向反渗透单元60的入口。
截留管线61从反渗透单元60延伸，并且与废物管线46操作连接，废物管线46将反渗透单元60中产生的废物引向处置。经处理流出物管线62从反渗透单元60延伸至排放区域或延伸至使经处理的水经受另外处理的点。二氧化碳入口63在反渗透单元60的下游布置，并且用于将二氧化碳注入经处理的流出物中。认识到，反渗透单元60产生引导至管线61中的截留流和引导至管线62中的渗透流。在该实施方案和在所有随后的实施方案中，经处理的流出物可用作水源用于蒸汽产生装置例如锅炉或单程蒸汽发生器。在一个实例中，经处理的流出物用于产生蒸汽，将其注入携带油和/或气体的地层，以从中提取油和/或气体。
如上所述，本发明的废水处理系统10可用于处理各种类型和形式的流入废水流例如产出水流或冷却塔泄料流。图1说明本发明用于处理产出水流。在这种情况下，油/水混合物或气体/水混合物向上泵送通过油井或集气井，并且将混合物送至分离器，在油/水混合物的情况下，所述分离器将油与水分离，以得到油产物和称为产出水的经分离的水。产出水变为引导进入废水处理系统10的进料流。在气体/水混合物的情况下，分离器将气体与水分离，以形成气体产物和产出水。产出水变为废水处理系统10的进料流。
虽然图1公开了废水处理系统的一个基本实施方案，应认识到，示于图1-7的用于废水处理系统10的任何实施方案可用于处理产出水、冷却塔泄料或其它废物流。
参考图2，废水处理系统10还可包括第二反渗透单元70。该实施方案通常称为双通路反渗透系统，因为来自筒式过滤器50的经过滤的水在两个相继的反渗透单元60、70中处理。苛性碱入口64在第一反渗透单元60的下游和第二反渗透单元的上游布置。苛性碱入口64用于在管线62中将苛性碱溶液注入经处理的流出物。泵65在第一反渗透单元60与第二反渗透单元70之间操作连接。将通过第一反渗透单元60产生的渗透物通过泵65从第一反渗透单元60泵送至第二反渗透单元70。
第二反渗透单元70产生渗透流和截留流。将截留流引导进入管线72并且再循环至第一反渗透单元60的上游的点。将通过第二反渗透单元70产生的渗透物引导进入管线74。在该实施方案中，二氧化碳入口63在反渗透单元70的下游布置，并且用于将二氧化碳注入经过管线74的渗透物。
图3说明具有化学软化单元20、膜过滤器30、离子交换单元40、第一反渗透单元60、第二反渗透单元70和氨精加工器80的废水处理系统10的一个实施方案。在该实施方案中，经处理流出物管线74从第二反渗透单元70延伸至氨精加工器80。氨精加工器80包括化学入口管线82和再循环管线88，化学入口管线82用于在耗尽后再生离子交换树脂，再循环管线88操作用于将废物从氨精加工器80再循环至化学软化单元20。氨精加工器80也与废物管线46操作连接，废物管线46将氨精加工器80中产生的废物引向处置。氨精加工器80还包括经处理流出物管线84，其从氨精加工器80延伸至排放区域或延伸至使经处理的水经受另外处理的点。苛性碱入口89在氨精加工器80的下游布置，并且在管线84中将苛性碱溶液注入经处理的流出物。
图4A-4B说明具有化学软化单元20、膜过滤器30、离子交换单元40、第一反渗透单元60和第二反渗透单元70、氨精加工器80和氧化系统90的废水处理系统10的一个实施方案。图4A说明化学软化单元20、膜过滤器30和离子交换单元40，如上在图1中所述。图4B说明筒式过滤器50、第一反渗透单元60、第二反渗透单元70和氨精加工器80，如上在图2和图3中所述。图4B还包括氧化系统90。在该实施方案中，经处理流出物管线84从氨精加工器80延伸至在氧化系统90中的紫外线单元92。氧化系统90包括过氧化氢(H2O2)入口91，其在紫外线单元92上游的管线84中将H2O2溶液注入经处理的流出物。氧化系统90还包括经辐照和处理流出物管线93，所述管线93从紫外线单元92延伸至排放区域或使经处理的水经受另外处理的点。硫酸氢钠(NaHSO4)入口94和苛性碱入口95在紫外线单元92的下游布置，并且在管线93中将NaHSO4和苛性碱溶液分别注入经辐照和处理的流出物。
图5A-5B说明具有化学软化单元20、膜过滤器30、离子交换单元40、第一反渗透单元60和第二反渗透单元70、氨精加工器80、氧化系统90和换热器100的废水处理系统10的一个实施方案。图5A说明化学软化单元20、膜过滤器30和离子交换单元40，如上在图1中所述。图5B说明筒式过滤器50、第一反渗透单元60和第二反渗透单元70、氨精加工器80和氧化系统90，如以上在图2、图3和图4B中所述。
在图5A-5B描述的过程中，提供了通常在离子交换单元40与筒式过滤器50之间布置的换热器100。在流出物到达一个或多个反渗透单元之前，换热器使通过离子交换单元40产生的流出物冷却。如在图5B中所见，换热器100利用的冷却介质或水通过管线104从换热器100引向冷却塔102。在那里将冷却介质或水冷却，并且经由返回管线103再循环返回至换热器100。有时，可能需要提供补充水供换热器100使用。因此，补充水取自反渗透单元70的渗透物，在图5B实施例中，通过管线108引向冷却塔 102。此外，有时，从冷却塔102除去一些水，并且引导进入废物管线46。
图6A-6B说明具有化学软化单元20、膜过滤器30、离子交换单元40、第一反渗透单元60和第二反渗透单元70、氨精加工器80、氧化系统90、换热器100和预处理脱气系统110的废水处理系统10的一个实施方案。图6A说明预处理脱气系统110。在该实施方案中，预处理脱气系统110在化学软化单元20的上游布置，并且包括酸入口112和水出口114。酸入口112在脱气室113的上游布置，并且在水进入脱气室113之前将酸性溶液注入进料水。在一个实施方案中，脱气室113为强制通风脱气器室。脱气系统110还包括与脱气室113和化学软化单元20的第一反应器21操作连接的水出口114。
图7A-7B说明具有化学软化单元20、膜过滤器30、离子交换单元40、第一反渗透单元60和第二反渗透单元70、氨精加工器80、氧化系统90、换热器100和预处理气体浮选系统120的废水处理系统10的一个实施方案。图7A说明预处理气体浮选系统120。在该实施方案中，预处理气体浮选系统120在化学软化单元20的上游布置，并且包括酸入口121和氯化铁(FeCl3)(例如)入口122。在水进入气体浮选室124之前，酸入口121和FeCl3入口122分别将酸性溶液和FeCl3注入进料水或废水。气体浮选室124包括混合器、聚合物入口123和气体入口125。气体浮选系统120还包括与气体浮选室124和化学软化单元20的第一反应器21操作连接的水出口126。再循环管线127从水出口126延伸至气体浮选室124。泵128沿着再循环管线127布置，并且用于将水泵送通过再循环管线127并进入气体浮选室124。
参考图中说明的具体过程，将进料水或废水流入物引向化学软化单元20。化学软化过程的目的是降低进料水的总硬度至溶解度限度，以CaCO3计通常低于约55 mg/l。此外，在化学软化单元20中进行的软化过程从进料水除去至少一部分二氧化硅。
如图所示，第一碱基反应物通过入口22加入到在反应器21中的废水中。在一个实施方案中，第一碱基反应物为氢氧化钙(Ca(OH)2)。当Ca(OH)2与废水混合时，分散遍布废水的二氧化碳(CO2)、碳酸氢钙(Ca(HCO3)2和碳酸氢镁(Mg(HCO3)2与Ca(OH)2反应，以沉淀一些碳酸钙(CaCO3)和一些氢氧化镁(Mg(OH)2)。Ca(OH)2也与废水中的硫酸镁(MgSO4)和氯化镁(MgCl2)反应，以沉淀氢氧化镁(Mg(OH)2)。
在一个实施方案中，也将氧化镁(MgO)加入到废水中。在水进入反应器21之前，可将MgO加入到水中，或者可在处于反应器21中时将MgO加入到水中。当MgO与水混合时，其转化为充当吸附剂的氢氧化镁(Mg(OH)2)。通过加入Ca(OH)2和/或MgO产生的水中的Mg(OH)2吸附分散遍布水中的二氧化硅。
将废水从反应器21转移至反应器23，其中第二碱基反应物通过入口24加入到水中。在一个实施方案中，第二碱基反应物为碳酸钠(Na2CO3)。当Na2CO3与水混合时，Na2CO3与水中的硫酸钙(CaSO4)和氯化钙(CaCl2)反应，以沉淀CaCO3。
加入这些试剂，例如Ca(OH)2、MgO和Na2CO3，导致硬度化合物从待处理的废水流中沉淀。沉淀后，这些沉淀物可通过过滤除去，例如使用过滤膜和筒式过滤器。
在反应器23中处理废水后，将废水引向反应器25，在这里可将第三碱基反应物通过入口26加入到水中。在一个实施方案中，第三碱基反应物为苛性碱溶液，例如氢氧化钠(NaOH)。第三碱基反应物提高水的pH至超过10.5。如以下更详细讨论的，通常优选保持水的pH在10.5-11.5。
以上描述包括加入若干碱性试剂和苛性碱试剂。然而，注意到，加入以上试剂中的每一种仅为本发明的示例性实施方案。此外，本发明包括将仅一种或两种碱性试剂和苛性碱试剂加入到水中的实施方案。例如，向水中加入仅一种碱性试剂和一种苛性碱试剂可以有效从水中除去硬度和有效提高水的pH。
在水已在反应器23中处理后，将水引向混合反应器27，其中在垂直混合器中将废水剧烈混合。在混合反应器27中混合导致沉淀物生长得更大，这使得下游膜过滤器30更容易截留沉淀物。如下所讨论的，将膜过滤器30的截留流经由管线32再循环至混合反应器27。反应器27中垂直管混合器的混合作用与来自膜过滤器30的固体或沉淀物的再循环结合，引起结晶过程，其中固体形成晶体，而且在反应器27中实现的混合作用导致晶体生长得更大。注意到，在混合反应器27中，垂直管混合器包括在反应器中布置的管状结构和一个或多个在两个结构内布置的混合器。在混合各种试剂和沉淀物时，将反应器27中的废物诱导进入管的顶部，并且使其向下移动通过管和从管的底部出来。该连续混合作用导致废水与沉淀物或晶体一起在管外向着反应器顶部向上移动返回。其后废水再次进入管的顶部。从而，该连续混合作用导致废水被下吸通过管，从管出来，并在反应器侧向上，且向下返回通过管。这种类型的混合作用促进有效的结晶过程，其中沉淀物倾向于生长得更大。在晶体或沉淀物的尺寸增大以后，将来自混合反应器27的流出物经由泵28引向膜过滤器30。通常，在约30psi-约60 psi压力下将来自混合反应器27的流出物引导通过膜过滤器30。
膜过滤器30除去悬浮的固体和颗粒。本发明的废水处理系统和过程有效处理通常包括游离的油和甚至乳化的油的产出水。参见图1。膜过滤器30有效除去游离的油和乳化的油两者。使用膜过滤器30除去游离的油和乳化的油提高下游反渗透单元60、70的寿命。通常，反渗透单元的制造商建议反渗透单元的截留流其中应具有不大于1 ppm的游离的油。因此，在反渗透单元中处理之前，优选从废水或产出水除去尽可能多的游离的油和乳化的油。因此，在一个实施方案中，期望通过膜过滤器30产生的滤液的总硬度低于50 mg/l CaCO3，游离的油浓度低于0.50 mg/l，并且浊度低于0.5。如上所述，膜过滤器30产生截留流，其中将至少一部分截留流通过再循环管线32引向混合反应器27，在这里将其与混合反应器27中的废水混合。将另一部分截留流引向废物管线34，其将截留流从膜过滤器30引向过滤压机36。过滤压机36从引向再循环管线38和引向化学软化单元20的截留流除去过量的水。将由过滤压机36回收的剩余的固体引向处置。
膜过滤器30还产生通过滤液管线39引向离子交换单元40的滤液。当滤液经过离子交换单元40时，通过阳离子交换过程除去滤液中的Ca2+和Mg2+。例如，在一个实施方案中，离子交换单元40包括基于Na+的阳离子树脂。滤液中的Ca2+和Mg2+与树脂中的Na+交换。此外，存在于滤液中的其它金属阳离子与树脂中的Na+交换。因此，离子交换单元40进一步降低废水的总硬度和降低其它可溶性金属在水中的浓度。
当离子交换单元40中的树脂变得被Ca2+和Mg2+和其它金属离子饱和时，树脂需要再生以保持其有效性。为了使树脂再生，将通过入口41加入到离子交换单元40中的酸溶液引导通过树脂。将通过树脂再生产生的一部分废物通过再循环废物管线44再循环至化学软化单元20。通过入口45将苛性碱溶液加入到废物管线44内的废物流中。该加入降低酸性废物流的pH。将通过树脂再生产生的另一部分废物流引向废物管线46并且送至处置。
将来自离子交换单元40的经软化的流出物通过管线43从离子交换单元40引向筒式过滤器50，其除去存在于流出物中的细颗粒。通过在筒式过滤器50上游的入口47，将防垢剂加入到流出物中，为跨越下游反渗透单元60、70的形成污垢的化合物保持可溶化学平衡。在例如本文描述的过程中，难以通过化学软化和在离子交换单元40中软化消除与反渗透单元相关的膜结垢或污损。出于该原因，将防垢剂加入到在第一反渗透单元60前面的进料水或废水流中。在另一个实施方案中，防垢剂入口47也可在筒式过滤器50的下游和反渗透单元60的上游布置。经过滤的水由经过滤水管线52离开筒式过滤器50，并且经由泵54引向第一反渗透单元60。为了确保下游反渗透单元不经历广泛的污损或结垢，在一个实施方案中，期望来自筒式过滤器50的经过滤水的总硬度低于0.20 mg/l CaCO3，游离的油浓度低于0.50 mg/l，并且淤泥密度指数低于4.0。
第一反渗透单元60降低存在于水中的有机物、二氧化硅、硼和总溶解固体。因此，第一反渗透单元60产生具有相对高浓度的污染物的截留流和具有相对低浓度的污染物的经处理流出物流。将截留流通过截留管线61引向废物管线46用于处置。将经处理的流出物或渗透物通过经处理流出物管线62引向排放区域或使经处理的流出物经受另外处理的点。在一个实施方案中，期望第一反渗透单元60的经处理的流出物或渗透物的传导率低于1,000 μS/cm。在经处理流出物管线62中，通过入口63将二氧化碳(CO2)注入经处理的流出物。加入CO2降低废水的pH。如上所讨论的，来自反渗透单元60的经处理的流出物通常具有高pH。当将CO2加入到水中时，其溶解并且形成碳酸H2CO3，通常为弱酸。因此，当经处理的流出物排放或经受下游处理并且需要向下调节pH时，加入CO2是有益的。
以下出现的表1为上述过程中处理的冷却塔泄料进料水的示例性数据的汇总。注意到，钙硬度在化学软化单元20中从500 ppm降低至8 ppm。此外，镁硬度在化学软化单元中从100 ppm降低至2 ppm。此外，二氧化硅在化学软化单元中从150 ppm降低至80 ppm。再者，在化学软化过程中pH升高至10.7。下表涉及游离的油、乳化的油和可溶性油。如本文使用，如果油颗粒为30 μm或更大，则其称为游离的油。如果油颗粒为1-30 μm，则其称为乳化的油。如果油颗粒小于1 μm，则其称为可溶性油。
注意到，化学软化单元20不降低进料水的总碱度。而化学软化单元实际上提高进料水的碱度。例如，在初步测试中并且如下描述的，进料水的总碱度以CaCO3计为150 ppm。在化学软化单元中处理后，流出物的总碱度以CaCO3计为400 ppm。仅在RO系统中处理后出现总碱度降低。在水中保持高碱度提高经过RO系统的水中的有机物的截留率。
表1
| 冷却塔泄料进料水 | 化学软化流出物 | 陶瓷膜滤液 | 离子交换流出物 | RO系统渗透物 | 经处理的流出物 | |
| pH(S.U.) | 6.5-8.5 | 10.7 | 10.7 | 10.7 | 10.2 | 7.5 |
| 总碱度(ppm，以CaCO3计) | 150 | 400 | 400 | 400 | <75 | <75 |
| Ca-硬度(ppm，以CaCO3计) | 500 | 8.0 | 8.0 | 0.08 | 未检测 | 未检测 |
| Mg-硬度(ppm，以CaCO3计) | 100 | 2.0 | 2.0 | 0.02 | 未检测 | 未检测 |
| 溶解的二氧化硅(ppm) | 150 | 80 | 80 | 80 | <0.5 | <0.5 |
| 游离的油(ppm) | 10.0 | 10.0 | <0.2 | <0.2 | 未检测 | 未检测 |
| 乳化的油(ppm) | 5.0 | 5.0 | <0.2 | <0.2 | 未检测 | 未检测 |
| 可溶性油(ppm) | 10.0 | 10.0 | 10.0 | 10.0 | <0.5 | <0.5 |
| TSS(ppm) | 30 | 1,000 | <0.2 | <0.2 | 未检测 | 未检测 |
| TDS(ppm) | 4,000 | 4,500 | 4,500 | 4,500 | 150 | 150 |
| 硼(ppm) | 5.0 | 5.0 | 5.0 | 5.0 | <0.5 | <0.5 |
| 总有机碳(ppm) | 30 | 30 | 30 | 30 | <0.5 | <0.5 |
在示于图2的另一个实施方案中，采用双通路反渗透系统。在该实施方案中，将经处理的流出物引向第二反渗透单元70，以进一步降低存在于水中的有机物、二氧化硅、硼和总溶解固体。当使用双通路反渗透系统时，在两个反渗透单元之间可能需要调节经处理流出物的pH，以促进在水中剩余的硼的提高截留。因此，可通过在第一反渗透单元60的下游和第二反渗透单元70的上游布置的入口64将苛性碱溶液注入经处理的流出物。计算注入的苛性碱的量，以保持pH大于10.5，并优选pH为11。
第二反渗透单元70也产生具有相对高浓度的污染物的截留流和具有相对低浓度的污染物的渗透物或经处理流出物流。截留流通过可再循环的废物管线72引向第一反渗透单元60。通过在第二反渗透单元70的下游布置的入口76将CO2注入经处理的流出物。如上所提及的，加入CO2降低水的pH，因此，如果经处理的流出物要排放或经受需要向下调节pH的下游处理，则加入CO2是有益的。图2显示经处理的流出物通过经处理流出物管线74引向排放区域或使经处理的流出物经受另外处理的点。在一个实施方案中，期望来自第二反渗透单元70的经处理的流出物或渗透物具有低于75 μS/cm的传导率和低于0.83 mg/l的硼浓度。
本发明过程的目的是将经过一个或多个反渗透单元60、70的废水的pH控制在超过10.5。保持水的高pH大大降低反渗透单元中膜的有机污损和二氧化硅结垢。此外，有机物的溶解度通常随着pH而提高。例如，在pH超过10时，有机物的溶解度为约350 mg/l。然而，在pH为6时，有机物的溶解度仅大于50 mg/l。对于二氧化硅的溶解度，存在同样的关系。例如，在pH为约10.5时，二氧化硅的溶解度为几乎900 mg/l。然而，在pH为8时，二氧化硅的溶解度为约100 mg/l。通过保持进料水的pH超过10.5，这些特定的结垢和污损污染物保留在溶液中，并且可被一个或多个反渗透单元60或70截留，而没有结垢或污损。
还可修改上述过程以包括其它过程。例如，如图3所示，将来自双通路反渗透系统的经处理的流出物经由经处理流出物管线74引向氨精加工器80。氨精加工器80包括阳离子交换树脂。当经处理的流出物经过阳离子交换树脂时，阳离子交换树脂中的H+与经处理的流出物中的NH4 +交换。在一些情况下，离开反渗透单元70的经处理流出物的氢氧化铵(NH4OH)浓度如果排放则可能对环境具有毒性。然而，在氨精加工器80中NH4 +交换为H+后，离开氨精加工器80的经处理的水具有显著较小浓度的NH4OH。在一个实施方案中，期望氨精加工器80将水中的氨降低至低于0.3 mg/l，以N计。
当氨精加工器80中的树脂被NH4 +饱和时，树脂需要再生，以保持其有效性。为了使树脂再生，将酸溶液通过入口82加入到离子交换单元40中。将通过树脂再生产生的一部分废物通过可再循环废物管线88再循环至化学软化单元20。将通过树脂再生产生的另一部分废物流引向废物管线46并且送至处置。在氨精加工器80中处理水后，在经处理水管线84中，通过在氨精加工器80下游布置的入口89，将苛性碱溶液加入到经处理的水中。如果离开氨精加工器80的经处理的水具有总体上低的pH，则优选加入苛性碱溶液。通常，将苛性碱溶液加入到经处理的水中，以将经处理的水的pH提高到约6.5-约9，以满足环境规范。接着，将经处理水管线84中经处理的水引导向排放区域或使经处理的水经受另外处理的点。
在示于图4A-4B的实施方案中，将经处理的水通过经处理水管线84引向氧化系统90。过氧化氢溶液通过入口91注入经处理的水。随后将经处理的水和过氧化氢(H2O2)溶液引向紫外线单元95，在这里其经受紫外线辐照。通过紫外线辐照将水中的H2O2转化为羟基自由基(HO)。这些自由基氧化水中的有机内含物。在一个实施方案中，期望氧化系统90将水中的碳生物需氧(CBOD)去除至低于25 mg/l的浓度。
经辐照的水通过管线93离开紫外线单元92，随后通过入口94将NaHSO4溶液注入。NaHSO4溶液从水中除去残余的H2O2。还可通过入口95将苛性碱溶液注入经辐照的水。如果经辐照的水具有总体上低的pH，则优选加入苛性碱溶液。如上所述，将苛性碱溶液加入到水中，以提高水的pH至约6.5-约9，以满足环境规范。接着，将管线93中的经照射的水引导向排放区域或使经处理的水经受另外处理的点。
在示于图5A-5B的另一个实施方案中，通过使用换热器100和冷却塔102将离开离子交换单元40的经处理流出物的温度冷却。在典型的产出水应用中，产出水流入物的温度为约160℉-约200℉。有益的是在反渗透单元中处理之前将水冷却。因此，将管线43中的经处理流出物引向换热器100，在这里将其冷却至约95℉温度。冷却水通过管线103从冷却塔102引向换热器100。来自换热器100的冷却水随后经由管线104引导返回至冷却塔102。一部分冷却水也可从冷却塔102引向废物管线46并且送至处置。
此外，在经处理的流出物在第一反渗透单元60和第二反渗透单元70中处理后，将来自第二反渗透单元70的一部分经处理的水通过管线108引向冷却塔102。该水用作补充冷却水用于换热器100。
以下出现的表2和表3为在上述过程中处理的油田产出水的示例性数据的汇总。注意到，钙硬度(用CaCO3表示)在化学软化单元20中从400 ppm降低至8 ppm。此外，镁硬度(用CaCO3表示)在化学软化单元中从100 ppm降低至2 ppm。此外，二氧化硅在化学软化单元中从300 ppm降低至80 ppm。在化学软化过程中pH升高至10.7。同样，注意到化学软化单元不降低进料水的总碱度。而化学软化单元实际上提高进料水的碱度。例如，在以下描述的初步测试中，进料水的总碱度为300 ppm，以CaCO3计。在化学软化单元中处理后，流出物的总碱度为400 ppm，以CaCO3计。总碱度仅在RO系统中处理后出现降低。保持水的高碱度提高经过RO系统的水中有机物的截留率。
表2
| 油田产出水 | 化学软化流出物 | 陶瓷膜滤液 | 离子交换流出物 | |
| pH(S.U.) | 6.5-8.5 | 10.7 | 10.7 | 10.7 |
| 总碱度(ppm，以CaCO3计) | 300 | 400 | 400 | 400 |
| Ca-硬度(ppm，以CaCO3计) | 400 | 8.0 | 8.0 | 0.08 |
| Mg-硬度(ppm，以CaCO3计) | 100 | 2.0 | 2.0 | 0.02 |
| 溶解的二氧化硅(ppm) | 300 | 80 | 80 | 80 |
| 游离的油(ppm) | 100.0 | 100.0 | <0.2 | <0.2 |
| 乳化的油(ppm) | 10.0 | 10.0 | <0.2 | <0.2 |
| 可溶性油(ppm) | 100.0 | 100.0 | 100.0 | 100.0 |
| TSS(ppm) | 50 | 1,000 | <0.2 | <0.2 |
| TDS(ppm) | 7,000 | 7,500 | 7,500 | 7,500 |
| 硼(ppm) | 26.0 | 26.0 | 26.0 | 26.0 |
| 总有机碳(ppm) | 100 | 100 | 100 | 100 |
| 总氨(ppm) | 20.0 | 20.0 | 20.0 | 20.0 |
表3
| RO系统渗透物 | 氨精加工器流出物 | 高级氧化流出物 | 经处理的流出物 | |
| pH(S.U.) | 10.2 | 4.5 | 6.5 | 7.5 |
| 总碱度(ppm，以CaCO3计) | <75 | 未检测 | 20 | 20 |
| Ca-硬度(ppm，以CaCO3计) | 未检测 | 未检测 | 未检测 | 未检测 |
| Mg-硬度(ppm，以CaCO3计) | 未检测 | 未检测 | 未检测 | 未检测 |
| 溶解的二氧化硅(ppm) | <0.5 | <0.5 | <0.5 | <0.5 |
| 游离的油(ppm) | 未检测 | 未检测 | 未检测 | 未检测 |
| 乳化的油(ppm) | 未检测 | 未检测 | 未检测 | 未检测 |
| 可溶性油(ppm) | <0.5 | <0.5 | <0.5 | <0.5 |
| TSS(ppm) | 未检测 | 未检测 | 未检测 | 未检测 |
| TDS(ppm) | 150 | <10 | <20 | <20 |
| 硼(ppm) | <0.5 | <0.5 | <0.5 | <0.5 |
| 总有机碳(ppm) | <0.5 | <0.5 | 未检测 | 未检测 |
| 总氨(ppm) | 20.0 | <0.1 | <0.1 | <0.1 |
本发明的其它实施方案包括在化学软化单元20中处理之前预处理进料水。例如，在图6A中，在化学软化单元20中处理之前，在脱气系统110中使进料水经受脱气过程。脱气过程特别可用于含有挥发性有机碳和溶解的气体的进料水。在这些情况下，将酸通过入口112注入，并且与进料水混合，以将存在于进料水中的碳酸氢盐部分转化为CO2并且保持硫化氢或其它溶解的气体为气态。存在于水中的气体通过脱气器从系统抽出，并且使用活性炭罐洗涤。在一个实施方案中，脱气过程利用强制通风脱气器或DOx汽提塔来降低存在于进料水中的CO2和硫化氢。其它类型的脱气器例如真空、膜或净化器类型脱气器也可用于该应用。通常，在脱气器的前面，将pH降低至4.5-6.5的，并且来自脱气器的流出物通常为5.0-7.0的pH。经脱气的水通过出口114离开脱气系统110，并且随后引向化学软化单元20，在这里其经历上述处理。
本发明还可包括预处理气体浮选系统120。例如，在图7中，在化学软化单元20中处理之前，进料水经受气体浮选。气体浮选系统通常可用于从进料水除去游离的油和降低进料水中的浊度和有机浓度。在一个实施方案中，通过酸入口121将酸性溶液投料到水中，并且例如通过入口122将FeCl3投料到水中。通常，用于COD去除的FeCl3剂量为100-200 mg/l。在已将酸性溶液和FeCl3注入进料水后，将进料水引导进入气体浮选室124。随后通过入口123加入聚合物并且与气体浮选室124中的水混合。将气体例如氮(N2)或甲烷(CH4)通过入口125引导通过气体浮选室124中的水。气泡促进除去游离的油和不溶性有机颗粒，它们升高至水的顶部，在这里将它们作为废物撇去。经处理的水通过出口126离开气体浮选系统120。将一部分经处理的水引向化学软化单元20，在这里其经历如上所述的处理。离开气体浮选系统120的水的剩余部分通过再循环管线127经由泵128引导返回至气体浮选室124。
还注意到，本发明不局限于上述或示于附图的要素的具体组合。而本发明包含不全包括所有上述元件的实施方案。例如，示于图6和7的实施方案不必需使用氨精加工器、氧化系统和/或换热器。同样，示于图5的实施方案不必需使用氨精加工器和/或氧化系统。
然而，在本发明中每一个实施方案包括膜过滤单元。如上所述，膜过滤单元可包含陶瓷膜。本文不涉及陶瓷膜的具体细节，因为这样的膜的细节本身不是本发明的材料，此外，陶瓷膜为本领域已知的。回顾通用的陶瓷膜技术，参考在美国专利号6,165,553和5,611,931中所见的公开内容，其内容通过引用明确结合到本文中。可用于本文公开的过程的这些陶瓷膜可为各种类型。在一些情况下，陶瓷膜可为产生渗透流和截留流两者的类型。另一方面，陶瓷膜可为死端类型，其仅产生渗透流，并且有时保留物被回洗或者从膜除去。例如，当处理产出水时，陶瓷膜可能需要通过将渗透物反脉冲经过膜来清洁。然而，当跨过陶瓷膜的跨膜压力达到显著高压力(例如约40 psi-45 psi)时，进行“原位清洁”陶瓷膜可能是期望的。
陶瓷膜的结构和材料以及陶瓷膜的流动特性变化。当陶瓷膜用于纯化产出水时，陶瓷膜设计为承受相对高的温度，因为常见的是，通过陶瓷膜过滤的产出水具有约90℃或更高的温度。
陶瓷膜通常具有由至少两种、主要为三种不同孔隙率水平组成的不对称结构。实际上，在涂敷活性微孔顶层之前，中间层的孔尺寸在载体和微过滤分离层之间。大孔载体确保过滤器的机械抗性。
陶瓷膜通常形成为不对称的多通道元件。使这些元件在外壳中聚集在一起，在外壳中的单一元件或在外壳中的多个元件，并且这些膜模块可承受高温、极端酸度或碱度和高操作压力，使得它们适用于不可使用聚合的许多应用。可得到数种膜孔尺寸，以适应覆盖从1微米低到250道尔顿分子量截留的微滤、超滤和纳滤范围的具体过滤要求。
当今的陶瓷膜涉及材料的全部范围(从α氧化铝到碳化硅)。最常见的膜由Al、Si、Ti或Zr氧化物制成，其中Ti和Zr氧化物比Al或Si氧化物更稳定。在一些较不常见的情况下，Sn或Hf用作基体元素。每一种氧化物在溶液中具有不同的表面电荷。其它膜可由两种前面的元素的混合氧化物组成，或者通过以较少浓度存在的一些另外的化合物建立。非氧化物膜也是可得的，例如氮化硅或碳化硅，其中碳化硅膜最普遍。用于陶瓷膜的低污损聚合涂层也是可得的。
陶瓷膜通常以错流过滤模式操作。与常规过滤器的直接流动过滤模式相比，该模式的益处是保持膜过滤器的高过滤速率。错流过滤为连续过程，其中进料流平行(切向)于膜过滤表面流动，并且产生两个输出流。
进料中的小部分称为渗透物或滤液，作为经过膜的纯化的液体分离出。称为保留物或浓缩物的剩余部分进料含有被膜截留的材料。
通过跨膜压差或跨膜压力来驱动分离。进料流的平行流动与由错流速度产生的边界层湍流组合，连续清扫掉颗粒和其它材料，否则它们在膜表面上累积。
本发明的过程具有许多应用。该过程可用于油田产出水处理，用于表面排放或用于蒸汽产生装置，以产生用于油回收的蒸汽。同样，该过程可用于气田产出水处理，用于表面排放。此外，本发明的过程可用于处理精炼厂废水，用于再利用，具有零液体排放。此外，本发明的过程适用于处理冷却塔泄料以及FGD洗涤器泄料。此外，本发明的过程适用于处理工业废水，例如汽车废水。
Claims (26)
1.一种由油井或气井回收油或气体并处理所得到的产出水的方法，所述方法包括：
a. 由所述油井或气井回收油/水或气体/水混合物；
b. 将油从所述油/水混合物中分离或将气体从所述气体/水混合物中分离，以产生油或气体产物和所述产出水，并且其中所述产出水包括有机物、二氧化硅、硬度、溶解固体和悬浮固体；
c. 通过化学软化所述产出水降低所述产出水的硬度，这导致形成硬度沉淀物；
d. 将所述产出水的pH提高至10.5和以上；
e. 将具有所述10.5和以上pH的所述产出水引向混合槽，并且在所述混合槽中混合所述产出水和导致所述沉淀物在所述产出水内结晶；
f. 在结晶后，通过将所述产出水引导通过陶瓷膜，从所述产出水除去游离的油和晶体，并且产生陶瓷膜流出物和含有游离的油和所述晶体的截留流；
g. 将至少一部分所述截留流再循环至混合槽并导致截留流中的晶体生长得更大；
h. 将所述陶瓷膜流出物引向离子交换单元，通过从中除去残余的钙和镁硬度进一步软化所述膜流出物，并产生离子交换流出物和废物流；和
i. 在进一步软化所述陶瓷膜流出物之后，将所述离子交换流出物引向至少一个反渗透单元，并且从所述离子交换流出物除去溶解固体，并产生渗透流和截留流，
j. 其中所述至少一个反渗透单元包括第一反渗透单元和第二反渗透单元，并且其中所述方法包括将所述渗透流从所述第一反渗透单元引向所述第二反渗透单元，并且其中所述两个反渗透单元从所述产出水除去有机物、溶解固体和硼；
k. 降低所述产出水流中氢氧化铵的浓度；以及
l. 降低所述产出水流中氢氧化铵的浓度包括引导来自所述第二反渗透单元的第二渗透流通过阳离子交换树脂，使得所述阳离子交换树脂中的氢离子与所述氢氧化铵中的铵离子交换。
2.权利要求1的方法，其中化学软化所述产出水包括将氧化镁(MgO)与所述产出水混合，以形成氢氧化镁(Mg(OH)2)，使得所述产出水中的二氧化硅被吸附到所述Mg(OH)2上。
3.权利要求1的方法，其中化学软化所述产出水包括通过使氢氧化钙(Ca(OH)2)与所述产出水混合，降低所述产出水的硬度，使得所述产出水中的二氧化碳(CO2)、碳酸氢钙(Ca(HCO3)2)和碳酸氢镁(Mg(HCO3)2)与所述Ca(OH)2反应，以沉淀碳酸钙(CaCO3)和氢氧化镁(Mg(OH)2)。
4.权利要求1的方法，其中化学软化所述产出水包括通过以下降低所述产出水的硬度：
a. 使Ca(OH)2与所述产出水混合，使得所述产出水中的硫酸镁(MgSO4)和氯化镁(MgCl2)与所述Ca(OH)2反应，以沉淀氢氧化镁(Mg(OH)2)；和
b. 使Na2CO3与所述产出水混合，使得所述产出水中的硫酸钙(CaSO4)和氯化钙(CaCl2)与所述Na2CO3反应，以沉淀CaCO3。
5.权利要求1的方法，其中化学软化所述产出水包括向所述产出水中加入苛性碱。
6.权利要求5的方法，其中向所述产出水中加入所述苛性碱包括向所述产出水中加入氢氧化钠(NaOH)。
7.权利要求1的方法，所述方法还包括使来自所述至少一个反渗透单元的渗透流中的有机内含物氧化。
8.权利要求7的方法，其中氧化所述有机内含物包括将过氧化氢(H2O2)与所述渗透流混合和使用紫外辐射辐照所述H2O2，以产生使所述渗透流中的有机内含物氧化的羟基自由基(HO•)。
9.权利要求8的方法，所述方法还包括在氧化所述有机内含物之后向所述渗透流中加入硫酸氢盐溶液，以从所述经处理的水流除去残余的H2O2。
10.权利要求1的方法，所述方法还包括通过将所述产出水引导通过在所述过滤膜下游和所述反渗透单元上游布置的换热器，冷却所述产出水。
11.权利要求10的方法，其中冷却所述产出水还包括将所述经处理的水流的温度降低至95℉或更低。
12.权利要求1的方法，所述方法还包括在化学软化所述产出水之前，将所述产出水引向脱气单元和除去所述产出水中的溶解气体。
13.权利要求1的方法，所述方法还包括在化学软化所述产出水之前，将所述产出水引向气体浮选单元和除去所述产出水中的总有机碳。
14.权利要求13的方法，所述方法还包括，在化学软化所述产出水之前：
a. 向所述产出水中加入酸，使得所述产出水中的碳酸盐和碳酸氢盐转化为CO2；
b. 向所述产出水中加入氯化铁(FeCl3)，以形成Fe(OH)3，使得所述产出水中的碳被吸附到Fe(OH)3上；
c. 向所述产出水中加入聚合物；
d. 引导气体向上通过所述产出水，使得所述产出水中的悬浮固体朝向所述产出水的表面向上移动；和
e. 从所述产出水除去所述悬浮固体。
15.权利要求1的方法，所述方法还包括在所述混合槽中将游离的油吸附到所述晶体上。
16.权利要求1的方法，所述方法还包括：
在引导所述产出水通过所述阳离子交换树脂之后，通过以下氧化所述产出水中的有机内含物：使过氧化氢(H2O2)与所述产出水混合，和使用紫外辐射辐照所述H2O2，以产生使所述经处理的水流中的有机内含物氧化的羟基自由基(HO•)。
17.权利要求16的方法，所述方法还包括在氧化所述有机内含物之后向所述产出水中加入硫酸氢盐溶液，以从所述产出水除去残余的H2O2。
18.权利要求16的方法，所述方法还包括通过将所述产出水引导通过在所述过滤膜下游和所述反渗透单元上游布置的换热器，冷却所述产出水。
19.权利要求18的方法，其中冷却所述产出水还包括将所述经处理的水流的温度降低至95℉或更低。
20.权利要求18的方法，所述方法还包括在化学软化所述产出水之前，将所述产出水引向气体浮选单元和除去所述产出水中的总有机碳。
21.权利要求18的方法，所述方法还包括在化学软化所述产出水之前，将所述产出水引向脱气单元和除去所述产出水中的溶解气体。
22.权利要求1的方法，所述方法包括将所述产出水的pH提高至10.5-11.5。
23.一种由油井或气井回收油或气体并处理所得到的产出水的方法，所述方法包括：
a. 由所述油井或气井回收油/水或气体/水混合物；
b. 将油从所述油/水混合物中分离或将气体从所述气体/水混合物中分离，以产生油或气体产物和所述产出水，并且其中所述产出水包括有机物、二氧化硅、硬度、溶解固体和悬浮固体；
c. 通过化学软化所述产出水降低所述产出水的硬度，这导致形成硬度沉淀物；
d. 将所述产出水的pH提高至10.5和以上；
e. 将具有所述10.5和以上pH的所述产出水引向混合槽，并且在所述混合槽中混合所述产出水和导致所述沉淀物在所述产出水内结晶；
f. 在结晶后，通过将所述产出水引导通过陶瓷膜，从所述产出水除去游离的油和晶体，并且产生陶瓷膜流出物和含有游离的油和所述晶体的截留流；
g. 将至少一部分所述截留流再循环至混合槽并导致截留流中的晶体生长得更大；
h. 将所述陶瓷膜流出物引向离子交换单元，通过从中除去残余的钙和镁硬度进一步软化所述膜流出物，并产生离子交换流出物和废物流；和
i. 在进一步软化所述陶瓷膜流出物之后，将所述离子交换流出物引向至少一个反渗透单元，并且从所述离子交换流出物除去溶解固体，并产生渗透流和截留流；
j. 使渗透流中的有机内含物氧化，该氧化通过以下步骤进行：将过氧化氢(H2O2)与所述渗透流混合和使用紫外辐射辐照所述H2O2，以产生使所述渗透流中的有机内含物氧化的羟基自由基(HO•)。
24.权利要求23的方法，所述方法还包括在氧化所述有机内含物之后向所述渗透流中加入硫酸氢盐溶液，以从所述经处理的水流除去残余的H2O2。
25.一种由油井或气井回收油或气体并处理所得到的产出水的方法，所述方法包括：
a. 由所述油井或气井回收油/水或气体/水混合物；
b. 将油从所述油/水混合物中分离或将气体从所述气体/水混合物中分离，以产生油或气体产物和所述产出水，并且其中所述产出水包括有机物、二氧化硅、硬度、溶解固体和悬浮固体；
c. 通过化学软化所述产出水降低所述产出水的硬度，这导致形成硬度沉淀物；
d. 将所述产出水的pH提高至10.5和以上；
e. 将具有所述10.5和以上pH的所述产出水引向混合槽，并且在所述混合槽中混合所述产出水和导致所述沉淀物在所述产出水内结晶；
f. 在结晶后，通过将所述产出水引导通过陶瓷膜，从所述产出水除去游离的油和晶体，并且产生陶瓷膜流出物和含有游离的油和所述晶体的截留流；
g. 将至少一部分所述截留流再循环至混合槽并导致截留流中的晶体生长得更大；
h. 将所述陶瓷膜流出物引向离子交换单元，通过从中除去残余的钙和镁硬度进一步软化所述膜流出物，并产生离子交换流出物和废物流；
i. 在进一步软化所述陶瓷膜流出物之后，将所述离子交换流出物引向至少一个反渗透单元，并且从所述离子交换流出物除去溶解固体，并产生第一渗透流和第一截留流，其中所述至少一个反渗透单元包括第一反渗透单元和第二反渗透单元，并且其中所述方法包括将所述渗透流从所述第一反渗透单元引向所述第二反渗透单元，并且其中所述两个反渗透单元从所述产出水除去有机物、溶解固体和硼；
j.降低所述产出水流中氢氧化铵的浓度，其中所述降低所述产出水流中氢氧化铵的浓度包括引导来自所述第二反渗透单元的第二渗透流通过阳离子交换树脂，使得所述阳离子交换树脂中的氢离子与所述氢氧化铵中的铵离子交换；和
k.在化学软化所述产出水之前，将所述产出水引向气体浮选单元和除去来自所述产出水的总有机碳。
26.一种由油井或气井回收油或气体并处理所得到的产出水的方法，所述方法包括：
a. 由所述油井或气井回收油/水或气体/水混合物；
b. 将油从所述油/水混合物中分离或将气体从所述气体/水混合物中分离，以产生油或气体产物和所述产出水，并且其中所述产出水包括有机物、二氧化硅、硬度、溶解固体和悬浮固体；
c. 通过化学软化所述产出水降低所述产出水的硬度，这导致形成硬度沉淀物；
d. 将所述产出水的pH提高至10.5和以上；
e. 将具有所述10.5和以上pH的所述产出水引向混合槽，并且在所述混合槽中混合所述产出水和导致所述沉淀物在所述产出水内结晶；
f. 在结晶后，通过将所述产出水引导通过陶瓷膜，从所述产出水除去游离的油和晶体，并且产生陶瓷膜流出物和含有游离的油和所述晶体的截留流；
g. 将至少一部分所述截留流再循环至混合槽并导致截留流中的晶体生长得更大；
h. 将所述陶瓷膜流出物引向离子交换单元，通过从中除去残余的钙和镁硬度进一步软化所述膜流出物，并产生离子交换流出物和废物流；
i. 在进一步软化所述陶瓷膜流出物之后，将所述离子交换流出物引向至少一个反渗透单元，并且从所述离子交换流出物除去溶解固体，并产生第一渗透流和第一截留流，其中所述至少一个反渗透单元包括第一反渗透单元和第二反渗透单元，并且其中所述方法包括将所述渗透流从所述第一反渗透单元引向所述第二反渗透单元，并且其中所述两个反渗透单元从所述产出水除去有机物、溶解固体和硼；
j.降低所述产出水流中氢氧化铵的浓度，其中所述降低所述产出水流中氢氧化铵的浓度包括引导来自所述第二反渗透单元的第二渗透流通过阳离子交换树脂，使得所述阳离子交换树脂中的氢离子与所述氢氧化铵中的铵离子交换；和
k. 在化学软化所述产出水之前，将所述产出水引向气体浮选单元和除去来自所述产出水的总有机碳，该除去通过以下步骤进行：
i. 向所述产出水中加入酸，使得所述产出水中的碳酸盐和碳酸氢盐转化为CO2；
ii. 向所述产出水中加入氯化铁(FeCl3)，以形成Fe(OH)3，使得所述产出水中的碳被吸附到Fe(OH)3上；
iii. 向所述产出水中加入聚合物；
iv. 引导气体向上通过所述产出水，使得所述产出水中的悬浮固体朝向所述产出水的表面向上移动；和
v. 从所述产出水除去所述悬浮固体。
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