CN105084615B - 基于特种膜的油田废水处理工艺 - Google Patents

基于特种膜的油田废水处理工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于特种膜的油田废水处理工艺,包括第一阶段除油除悬浮物,第二阶段电化学装置氧化破胶,第三阶段利用核心SuperRO系统脱盐除COD等三个主要工段,采用纳米气浮装置进行除油和除悬浮物,再利用氧化能力最好的电化学装置对污废进行物化,提高了各物质间的传质效率,缩短反应时间和降低药品消耗,从而实现只需较为简单的预处理即可使废水直接进入膜系统,保障系统的运行稳定和使用寿命,大大降低了环保的建设成本和污水处理的运行费用。

Description

基于特种膜的油田废水处理工艺
技术领域
[0001] 本发明涉及污废处理技术领域,具体地讲,涉及的是一种基于特种膜的油田废水 处理工艺。
背景技术
[0002]油田废水通常有油田采出水、压裂返排液、钻井废水、矿区雨水和生活污水等。 [0003]从地层中随原油一起开采出来的液体(采出液),既含有原油又含有污水,而经原 油脱水分离出来的水称为“油田采出水”,是油田开发和生产中最主要的废水。主要是来自 原油脱水站,及联合站内各种原油储罐的罐底水、将含盐量较高的原油用其他清水洗盐后 的污水等。
[0004]由于原油产地地质条件、原油性质、注水性质以及原油集输和初加工的整个工艺 不尽相同,我国部分油田采出水污水水质有较大的差异,但从总体上看,油田采出水都具有 以下共同特点:含油量高,一般在1000mg/L以上,其回注堵塞地层,外排造成污染;悬浮物含 量高,颗粒细小,沉降缓慢,容易造成地层堵塞;矿化度高,一般在1000mg/L以上,最高可达 14\10411^/1,会加速腐蚀,给废水生化处理造成困难;含有0&2+、1%2+、11〇)2+、332+、&2+等结 垢离子,容易在管道、容器中结垢;含有原油和采油过程中的各种化学药剂、有机物,COD高, 会利于微生物繁殖,造成腐蚀和堵塞;常见有铁细菌、腐生菌、硫酸盐还原菌等微生物,容易 腐蚀管线,堵塞地层;污水中溶解有02、H2S、C02等多种气体,易导致管线结垢,加剧金属设备 的腐蚀。
[0005] 压裂是油气井增产的主要措施之一,为各油田普遍采用。常规压裂施工所采用的 压裂液体系,以水基压裂液为主。压裂返排液是在增产作业返排的过程中产生的,其中不仅 有原油、压入的聚合有机物、陶粒砂(或石英砂)、还含有地层中的渗入水、渗入的岩肩、地层 中的各种腐生菌尤其是危害明显的SRB菌。压裂液废水有以下特点:成分复杂,主要成份是 高浓度胍胶/冻胶、高分子聚合物以及油类,其次是SRB硫酸盐还原菌、硫化物和总铁等,总 铁、总硫含量都在20mg /L左右,C0D浓度高,一般从数千到上万mg/L不等,废液中石油类含 量在10〜1000mg/L之间;粘度大、乳化程度高,返排液的黏度一般是水的3〜10倍,其中放喷 液体的粘度很高,平均为10〜20mpa.s,在其处理过程中,所投加的化学药剂在压裂返排液中 很难扩散,传质作用缓慢,造成反应体系时间很长,处理效果差,若压裂所用为复合型压裂 液,乳化更严重,放出的返排液乌黑、黏稠,静沉出水困难;悬浮物含量高达几千mg/L,由于 压裂返排液组分的复杂性及其性质的独特性决定了其处理难度更大,给油气田生产和环境 带来很大影响;水质水量变化,排放不连续,每口井排放量在100〜200m3之间。
[0006] 在石油、天然气开采钻探过程中,相对于废渣、废气和噪声污染,产生的钻井废液 (包括废钻井液和钻井废水)同样是主要的污染源。钻井废水包括钻井废液及钻井过程产生 的污水。主要有以下特点:污染物成分复杂,主要包括钻屑、石油、粘度控制剂(如粘土)、加 重剂、粘土稳定剂、腐蚀剂、防腐剂、杀菌剂、润滑剂、地层亲和剂、消泡剂、重金属等;污染负 荷高,C㈤高达几万,色度深,悬浮物含量高,并含有多种重金属,若不经处理直接排放,将对 环境造^污染;水质、水量不稳定,由于钻井作业的临时性、分散性、流动性特点,使很多处 理工艺受到限制,钻井废液处理难度很大;废液数量较多,如:四川地区平均每口井有300〜 400 m3〇
[0007]由上述可知,无论是采出水、压裂液,还是钻井废水,成分均较为复杂,主要包含石 油类、悬浮物、胶体、有机物及盐类等,共性特点如下:①石油类物质种类多、含量高,含油量 一般为1000mg/L左右,少部分油田污水含油量高达3000-5000mg/L,污水中含油的存在形式 可分为悬浮状、分散状、乳化状和溶解状四种形态;SS含量高,悬浮颗粒微小,粒径一般为1 〜l〇〇Wn,废水总SS为300〜5000mg/L;有机物含量较高,一般油田废水COD基本在800〜6000 mg/L (钻井及压裂液可能好几万),废水中可能存在一定量环状芳烃类衍生物及聚合物,性 质稳定,不易被氧化去除;矿化度高,无机盐种类多,含多种盐类,采出水高达几万甚至十几 万毫克/升,大量的结垢盐分容易造成管线结垢。
[0008]现有技术中,气田废水治理工艺主要有回注、处理达标外排及资源化回用三种。 [0009] 一、回注工艺
[0010]目前,回注仍是油田废水处理的主要办法。注水水质必须根据注入层物性指标进 行优选确定。通常要求:在运行条件下注入水不应结垢;注入水对水处理设备、注水设备和 输水管线腐蚀性要小;注入水不应携带超标悬浮物,有机淤泥和油;注入水注入油层后不使 粘土发生膨胀和移动,与油层流体配伍性良好。过程主要为采出水依次经原水罐、沉降罐、 一级过滤器、二级过滤器、精细过滤器和净化水罐达到注水标准。其优点在于运行费用相对 较低,管理相对成熟,缺点在于一次性工程投资较高,对周边油田、周边段油藏有直接影响 以及对周边地下水有直接影响,并且随社会经济发展,在政策上也有更多的限制。
[0011] 二、达标外排
[0012]要实现达标排放,主要的处理任务是去除悬浮颗粒、油类、盐分和有机物。主要有 两种工艺形式,其一是废水经预处理除去油和悬浮物后,采用高级氧化,如Fe/C微电解、芬 顿等直接物化,然后排放。其存在的问题有①运行费用太高,依据不同的水质,一般运行费 用高达100元/吨水以上;②对盐分没有去除,不能真正达到地方环保要求;③引入大量新的 化学药剂,造成二次污染。
[0013] 其二是废水经预处理除去油和悬浮物后,采用高级氧化,如Fe/C微电解、芬顿等直 接物化,然后经过蒸发工序,最后排放。其存在的问题是①引入蒸发可解决盐分问题,但直 接蒸发投资和运行费用太高;②蒸发冷凝液可能COD不达标;③引入大量新的化学药剂,造 成二次污染。
[0014] 总的来说,达标外排处理均是针对其中的S2_、C0D等特征污染物。针对油田水脱 ⑶D研究开发了中和、絮凝沉降、氧化、Fe/C微电解、H2〇2/Fe2+催化氧化、吸附、多种处理技 术联合工艺。目前全球重视环境程度的提高,以及淡水资源越来越短缺,未来的发展方向为 不外排、不浪费,尽量资源化回用。
发明内容
[0015] 为克服现有技术存在的上述问题,本发明提供一种高效、不易污堵、使用寿命长、 使用方便成本低的基于特种膜的油田废水处理工艺。
[0016] 为了实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:
[0017] 一种基于特种膜的油田废水处理工艺,包括如下步骤:
[0018] ⑴将气田废水引入调节池中汇集;
[0019] (2)在斜板隔油池中对气田废水进行除油预处理,去除的油类物质进入叠螺机固 化工序;
[0020] (3)预处理后的出水由纳米气浮装置进行气浮处理,去除的油类物质和悬浮物也 进入叠螺机固化工序;
[0021] (4)气浮处理后的出水经电化学装置物化处理;
[0022] (5)物化处理后的出水在沉淀罐中沉积分离,并经多介质过滤,沉淀后的固形物也 进入叠螺机固化工序;
[0023] (6)过滤后的出水进入超滤系统进行超滤处理,产生的浓水返回沉淀罐;
[0024] (7)超滤处理的出水进入纳滤系统进行纳滤处理,产生的浓水进入浓缩池聚集;
[0025] (8)纳滤处理的出水进入SuperRO系统进行脱盐和除C0D处理,产生的浓水进入浓 缩池聚集,其产水经保安过滤器后达标排放。
[0026] 其中,所述叠螺机固化工序中,产生的清液返回再经多介质过滤,产生的残渣外运 处理或填埋处理。
[0027]并且,所述浓缩池聚集的浓水外运处理,或经蒸发结晶后再填埋处理。
[0028]具体地,所述纳米气浮装置为加压射流溶气平流式组合气浮机。所述SuperRO系统 对C0D的截留率不低于90%,对无机盐的截留率不低于97%。
[0029]与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
[0030]本发明采用纳米气浮装置进行除油和除悬浮物,再利用氧化能力最好的电化学装 置对污废进行物化,提高了各物质间的传质效率,缩短反应时间和降低药品消耗,从而实现 只需较为简单的预处理即可使废水直接进入膜系统,保障系统的运行稳定和使用寿命,大 大降低了环保的建设成本和污水处理的运行费用,而且本发明构思新颖,设计巧妙,简单易 用,具有广泛的应用前景,适合推广应用。
附图说明
[0031]图1为本发明的流程图。
具体实施方式
[0032]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明,本发明的实施方式包括但不限于 下列实施例。 实施例
[0033]如图1所示,该基于特种膜的油田废水处理工艺,包括如下步骤:
[0034] ⑴将气田废水引入调节池中汇集;
[0035] (2)在斜板隔油池中对气田废水进行除油预处理,去除的油类物质进入叠螺机固 化工序;
[0036] (3)预处理后的出水由纳米气浮装置进行气浮处理,去除的油类物质和悬浮物也 进入叠螺机固化工序;
[0037] (4)气浮处理后的出水经电化学装置物化处理;
[0038] (5)物化处理后的出水在沉淀罐中沉积分离,并经多介质过滤,沉淀后的固形物也 进入叠螺机固化工序;其中,叠螺机固化工序中,产生的清液返回再经多介质过滤,产生的 残渣外运处理或填埋处理;
[0039] (6)过滤后的出水进入超滤系统进行超滤处理,产生的浓水返回沉淀罐;
[0040] (7)超滤处理的出水进入纳滤系统进行纳滤处理,产生的浓水进入浓缩池聚集;
[0041] (8)纳滤处理的出水进入SuperRO系统进行脱盐和除C0D处理,该SuperRO系统对 C0D的截留率不低于90%,对无机盐的截留率不低于97%,产生的浓水进入浓缩池聚集,其产 水经保安过滤器后达标排放。所述浓缩池聚集的浓水外运处理,或经蒸发结晶后再填埋处 理。本发明中所使用的设备和系统均为现有技术,不再赘述。
[0042] 某地油田的混合废水采用本发明工艺的处理情况:进水水质指标为COD 6000mg/ 1,电导率27000us/cm,出水水质为COD<100mg/l,电导率<6000us/cm。可见,本发明在水 处理效果上具有优良的效果。
[0043] 上述实施例仅为本发明的优选实施例,并非对本发明保护范围的限制,但凡采用 本发明的设计原理,以及在此基础上进行非创造性劳动而作出的变化,均应属于本发明的 保护范围之内。

Claims (1)

1. 一种基于特种膜的油田废水处理工艺,其特征在于,包括如下步骤: (1) 将气田废水引入调节池中汇集; (2) 在斜板隔油池中对气田废水进行除油预处理,去除的油类物质进入叠螺机固化工 序; (3) 预处理后的出水由纳米气浮装置进行气浮处理,去除的油类物质和悬浮物也进入 叠螺机固化工序; (4) 气浮处理后的出水经电化学装置物化处理; (5) 物化处理后的出水在沉淀罐中沉积分离,并经多介质过滤,沉淀后的固形物也进入 叠螺机固化工序; (6) 过滤后的出水进入超滤系统进行超滤处理,产生的浓水返回沉淀罐; (7) 超滤处理的出水进入纳滤系统进行纳滤处理,产生的浓水进入浓缩池聚集; (8) 纳滤处理的出水进入SuperRO系统进行脱盐和除⑶D处理,产生的浓水进入浓缩池 聚集,其产水经保安过滤器后达标排放; 其中,所述叠螺机固化工序中,产生的清液返回再经多介质过滤,产生的残渣外运处理 或填埋处理; 所述浓缩池聚集的浓水外运处理,或经蒸发结晶后再填埋处理; 所述SuperRO系统对COD的截留率不低于90%,对无机盐的截留率不低于97%。
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