CN104961287A

CN104961287A - 含油污水零排放处理方法及系统

Info

Publication number: CN104961287A
Application number: CN201510417574.3A
Authority: CN
Inventors: 周英杰; 聂晓炜; 冀延民; 王建; 陈光辉; 杜发录; 谢健; 杜元亭; 王莉; 邹文祥; 钟庆利; 李美荣; 方丽; 郝宏兴; 林俊芳
Original assignee: SHANDONG JIETONG ENVIRONMENTAL PROTECTION EQUIPMENT Co Ltd
Current assignee: Yantai Jietong Water Treatment Technology Co., Ltd.
Priority date: 2015-07-16
Filing date: 2015-07-16
Publication date: 2015-10-07

Abstract

本发明提供一种含油污水零排放处理方法及系统。该方法将油田采出水絮凝沉淀后，依次进行三级过滤处理，树脂脱油处理，纳滤膜脱盐、脱硬处理，反渗透膜脱盐处理，产生的纯水进入产水箱，产生的一级浓水进行化学除硬处理、保安过滤器、精密过滤器进行过滤、高盐水淡化反渗透装置进行脱盐处理，纯水进入产水箱，二级浓水经过真空除氧、除二氧化碳处理后进入MVR蒸馏系统，产生的蒸馏水进入产水箱，MVR蒸馏系统中剩余的浓盐水进入强制循环结晶器结晶后生成成品盐和淡水，淡水进入产水箱；产水箱的水经过精脱硬处理或者经过精脱盐处理、脱氧处理后进入注汽锅炉。本发明实现油田采出水的零排放、资源化、对环境无污染。

Description

含油污水零排放处理方法及系统

技术领域

本发明涉及油田污水处理领域。

背景技术

目前我国大部分油田己进入石油开采的中期和后期阶段，主要采用注汽开发方式，存在注采不平衡问题，采出液中含水量为70-80%，有的油田甚至高达90%，而且随着开采时间的增加，含水量不断的增加，因此在我国油田所产生的污水量非常巨大，且处理难度较大。这些污水是重要的工业污染源之一，其中所含的大量的油类、悬浮物、重金属等物质对土壤、水生生物、人体健康和农作物生长危害很大。如果把如此大量的采出水直接外排，将造成非常严重的环境污染问题，同时又浪费了宝贵的水资源，而注汽又需要大量经过处理的清水。因此，油田污水的处理对环境保护保至关重要，同时也关系到油田企业未来的生存与发展，是油田实现可持续开发和提高油田经济效益节约成本的一个重要途径。

目前国内外相关的研究部门都在研究油田采出水零排放有关的项目，但是没有成功的综合性应用案例。

在国内油田生产中，大部分油田采出水经处理后回注地层，有少量排出。采用此方法回注后，可以补充地层的压力，减少环境污染，节约水资源。但是回注无法解决以下问题：由于采出水的含油量高、成分复杂、矿化度高、悬浮物含量高、水温较高，传统的处理方法工艺复杂，占地大，且往往不能满足低渗透油田回注水要求；回注补充的压力无法达到原油的开采压力，需要继续注汽以实现开采；回注水处理过程中仍有少量矿化度高、悬浮物含量高的浓缩液排放，污染环境；回注水需要购置大量相关设备，且后期设备维护费用较高；油田前期注汽需要大量经过处理的清水，离居民区较近的地区可以直接采用自来水，偏远地区必须采用车拉清水的运输方式，回注水无法减少清水的输送量和高昂的运输成本。

针对油田回注方案存在的缺点，国内油田也在进行污水资源化利用方面的进一步探索，将污水处理成注汽锅炉用水，但其技术方案产水率为60%，其余40%的污水还是要进行地层回灌处理。而污水回灌本身会受地层吸收能力、回灌井寿命短、维护成本高、安全隐患大等不利因素限制，同时，随着国家对环保要求越来越严，污水处理技术的最终发展趋势将会是完全实现零排放。

发明内容

本发明的目的在于：解决油田采出水的深度处理困难、注汽又需要大量经过处理的清水问题。

本发明的技术解决方案是：

含油污水零排放处理方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

1】油田采出水絮凝沉淀后，依次进行三级过滤处理，树脂脱油处理，纳滤膜脱盐、脱硬处理，反渗透膜脱盐处理；产生的纯水进入产水箱，产生的一级浓水进入步骤2】；

2】对步骤1】产生的一级浓水进行化学除硬处理，再依次经过保安过滤器、精密过滤器进行过滤，高盐水淡化反渗透装置进行脱盐处理，经过除硬、过滤、脱盐处理后的纯水进入产水箱，产生的二级浓水进入步骤3】；

3】步骤2】中产生的二级浓水，经过真空除氧、除二氧化碳处理后进入MVR蒸馏系统，产生的蒸馏水进入产水箱，MVR蒸馏系统中剩余的浓盐水进入步骤4】；

4】步骤3】中MVR蒸馏系统剩余的浓盐水经过强制循环结晶器结晶后生成成品盐和淡水，淡水进入产水箱；

5】产水箱的水依次经过精脱硬处理、脱氧处理后，进入注汽锅炉，或者依次经过精脱盐处理、脱氧处理后进入注汽锅炉。

上述步骤1】中的三级过滤中的一级过滤和二级过滤为机械过滤，三级过滤为碳化硅超滤。

上述步骤5】中的精脱硬处理为阳离子交换装置，精脱盐处理为二级反渗透+EDI装置。

含油污水零排放处理系统，其特殊之处在于：包括与沉淀池依次联通的三级过滤器、树脂除油器、纳滤膜设备、反渗透膜脱盐设备，所述反渗透膜脱盐设备的净水输出端依次联通产水箱、精脱硬设备或精脱盐设备、脱氧设备、注汽锅炉；

所述反渗透膜脱盐设备的一级浓水输出端与化学除硬设备连接，化学除硬设备的输出端通过高盐水增压泵与保安过滤器、精密过滤器依次连接，精密过滤器的输出端通过高盐水淡化高压泵与高盐水淡化反渗透装置连接，高盐水淡化反渗透装置的净水输出端与产水箱连接；

所述高盐水淡化反渗透装置的二级浓水输出端通过真空除氧、除二氧化碳设备与MVR蒸馏系统连接，MVR蒸馏系统的蒸馏水输出端与产水箱连接；

所述MVR蒸馏系统的浓盐水排出口通过强制循环结晶器后，产生的淡水连接至产水箱。

上述三级过滤器依次是一级机械过滤器、二级机械过滤器、碳化硅超滤过滤器。

上述精脱硬设备为阳离子交换装置，精脱盐设备为二级反渗透+EDI装置。

本发明的优点是：

1、本发明实现油田采出水零排放、资源化、高效利用，对环境无污染，不但能很好解决污水排放带来的环境问题，而且还能节约大量的自来水，带来很大的经济效益。

2、采用了碳化硅超滤、树脂脱油、纳滤膜三道除油，除油率高达99.99%，出水含油量接近于0ppm。采用了纳滤膜、反渗透膜、高盐水淡化反渗透装置、MVR蒸馏系统除盐，能将水中的盐除掉95%。高品质的脱盐产水，再经过精脱硬、脱氧处理，可以直接进锅炉，能够提高锅炉蒸汽干度15-20%，达到80%以上；或经过精脱盐、除氧处理，将蒸汽干度提高到95%以上。

附图说明

图1为本发明步骤1和5的技术路线图；

图2为本发明步骤2的技术路线图；

图3为本发明步骤3的技术路线图；

图4为本发明步骤4的技术路线图；

具体实施方式

含油污水零排放处理方法，包括以下步骤：

1】油田采出水（原水）絮凝沉淀后，依次经过一级机械过滤、二级机械过滤、碳化硅超滤处理，树脂脱油处理，纳滤膜脱盐、脱硬处理，反渗透膜脱盐处理后，产生的纯水进入产水箱，产生的一级浓水进入步骤2】；

步骤1】中，一级机械过滤将原水中粒径为200微米以上的微粒过滤掉。二级机械过滤将原水中粒径为50微米以上微粒的过滤掉。碳化硅超滤将原水中粒径为0.04微米以上的微粒过滤掉。经过三级过滤后产水浊度小于1NTU，SDI₁₅小于3，含油量小于5ppm；

步骤1】中，树脂脱油处理是利用树脂的性能来破乳吸油的新型高效除油装置。除油器内装树脂，对油脂具有萃取吸附功能。当含油浓水上行流经树脂充填区时，油类乳液及微滴被萃取捕获；当油聚集到一定量（即油膜增厚）时，形成大油滴，被水流带走，大油滴上行至油水分离区，油浮在液体表层，水从底部流出。顶部集结的油可通过自动控制从顶部排出；树脂无需再生；除油后出水含油在1ppm以下。

工艺特点：除油效果好，过滤精度高（出水浊度0～5NTU）；操作简单（自动控制），处理能力高；不加破乳剂、不引入其他化学杂质、低能耗、低成本；除油器无需化学再生，油膜自动解析；树脂运行周期长，低压运行，设备本体几乎免维修；分离后的油、水可以回收利用，为企业创造绿色经济效益。

纳滤膜是一种允许溶剂分子或某些低分子量溶质或低价离子透过的一种功能性的半透膜。纳滤膜因能截留物质的大小约为1纳米（0.001微米）而得名，能截留有机物的分子量大约为200～400左右，截留溶解性盐的能力为20～98%之间，对单价阴离子盐溶液的脱出率低于高价阴离子盐溶液，如氯化钠及氯化钙的脱除率为20～80%，而硫酸镁及硫酸钠的脱除率为90～98%。纳滤膜占地面积小、运行压力低、能耗低、对二价离子具有选择性去除等优点。

反渗透膜是一种允许溶剂分子透过而不允许溶质分子透过的一种功能性的半透膜。反渗透是最精密的膜法液体分离技术，它能阻挡所有溶解性盐及分子量大于100的有机物，但允许水分子透过，反渗透复合膜脱盐率一般大于98%。广泛用于海水及苦咸水淡化，锅炉给水、工业纯水及电子级超纯水制备，饮用纯净水生产，浓水处理及特种分离等过程，在离子交换前使用反渗透可大幅度地降低操作费用和浓水排放量。反渗透具有占地面积小、操作压力低、能耗低、去除率高等优点。

经过步骤1】处理得到的纯水占原水水量的65%左右，即水利用率为65%左右。

2】对步骤1】产生的一级浓水（约占原水水量的35%）进行化学除硬处理，再依次经过保安过滤器、精密过滤器进行过滤，高盐水淡化反渗透装置进行脱盐处理，经过除硬、过滤、脱盐处理后的纯水进入产水箱，产生的二级浓水进入步骤3】；

步骤2】中，化学除硬处理是通过向步骤1】产生的一级浓水中加入化学药剂将溶液中的钙镁离子生成沉淀进而除硬的过程。化学除硬可将溶液的硬度降至100ppm以下，大大降低了溶液在高盐水淡化反渗透装置结垢污堵的风险。

接下来依次经过保安过滤器、精密过滤器，用于去除水中的悬浮物、胶体等，如悬浮物浓度过高，容易堵塞反渗透膜，由于反渗透膜的厚度约为10微米左右，如悬浮物的粒径过大，在悬浮物高速经过膜表面时，极易划伤反渗透膜表面的脱盐表皮层。因此必须保证没有大颗粒的悬浮物进入反渗透膜。

高盐水淡化反渗透装置采用海水淡化反渗透膜，是常用的一种反渗透膜，同前面介绍的反渗透膜。

经过步骤2】处理得到的纯水占原水水量的17.5%左右，即水利用率为17.5%左右。

3】步骤2】中产生的二级浓水（约占原水水量的17.5%），经过真空除氧、除二氧化碳处理后进入MVR蒸馏系统，产生的蒸馏水进入产水箱，MVR蒸馏系统中剩余的浓盐水进入步骤4】；

真空除氧、除二氧化碳处理是为了防止进入MVR蒸馏系统中的浓水造成MVR蒸馏系统腐蚀和结垢。

MVR蒸汽机械压缩蒸馏系统是重新利用它自身产生的二次蒸汽的能量，从而减少对外界能源的需求的一项技术。二次蒸汽，经过压缩机的压缩，压力和温度得以升高，热焓随之增加，被送到蒸发器的加热室当作加热蒸汽即生蒸汽使用，使料液维持蒸发状态，而加热蒸汽本身将热量传递给物料本身冷凝成水。这样，原来要废弃的蒸汽就得到了充分的利用，回收了潜热，提高了热效率。

MVR的优点在于热功效率高。一般情况下，MVR的等效造水比可以达到15～24，具有设备简单紧凑，节能效益明显的特点，是蒸馏制纯水增长速度最快的技术之一。同时又具有对原水水质适应强，产水稳定等特点。

MVR蒸汽机械压缩蒸馏系统广泛应用于化工、制药、造纸、污水处理、海水淡化等行业。

强制外循环结晶器简称FC结晶器，由结晶室、循环管、循环泵、换热器等组成，是一种晶浆循环式连续结晶器。晶浆进入结晶室后沸腾，使溶液达到过饱和状态，于是部分溶质沉积在悬浮晶粒表面上，使晶体长大。作为产品的晶浆从循环管上部排出。强制循环结晶器生产能力大，但产品的粒度分布较宽。

5】产水箱的水经过精脱硬处理或精脱盐处理、脱氧处理后，进入注汽锅炉。

步骤5】中，精脱硬处理为阳离子交换装置，精脱盐设备为二级反渗透+EDI装置。精脱硬处理是利用阳离子交换树脂中的钠离子置换水中钙镁离子达到完全除硬的过程。

产水箱的水经过精脱硬、脱氧处理后达到高干注汽锅炉的进水要求，蒸汽干度可达到80%以上。精脱盐处理是利用二级反渗透和EDI装置将水中离子完全去除制得超纯水，再经脱氧处理达到超临界注汽锅炉的进水要求，蒸汽干度可达到95%以上。脱氧处理可采用真空脱氧或化学除氧方法去除水中的溶解氧达到锅炉防腐的效果。

步骤1-5】中，步骤1】+步骤5】将65%的油田污水处理成满足注汽锅炉的进水水质要求的产水，而步骤2】+步骤3】+步骤4】将步骤1】产生的35%浓水处理成和步骤1】产水相同的水质和固体盐，从而达到零排放。

一种含油污水零排放处理系统，包括与沉淀池依次联通的三级过滤器、树脂除油器、纳滤膜设备、反渗透膜脱盐设备，所述反渗透膜脱盐设备的净水输出端依次联通产水箱、精脱硬设备或精脱盐设备、脱氧设备、注汽锅炉；

Claims

1.含油污水零排放处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的含油污水零排放处理方法，其特征在于，步骤1】中的三级过滤中的一级过滤和二级过滤为机械过滤，三级过滤为碳化硅超滤。

3.根据权利要求1或2所述的含油污水零排放处理方法，其特征在于，步骤5】中的精脱硬处理为阳离子交换装置，精脱盐处理为二级反渗透+EDI装置。

4.含油污水零排放处理系统，其特征在于：包括与沉淀池依次联通的三级过滤器、树脂除油器、纳滤膜设备、反渗透膜脱盐设备，所述反渗透膜脱盐设备的净水输出端依次联通产水箱、精脱硬设备或精脱盐设备、脱氧设备、注汽锅炉；

5.根据权利要求4所述的含油污水零排放处理系统，其特征在于：所述三级过滤器依次是一级机械过滤器、二级机械过滤器、碳化硅超滤过滤器。

6.根据权利要求4或5所述的含油污水零排放处理系统，其特征在于：所述精脱硬设备为阳离子交换装置，精脱盐设备为二级反渗透+EDI装置。