CN1693239A - 采油污水降矿化度工艺方法 - Google Patents

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Abstract

一种采油污水降矿化度工艺方法，该工艺方法的简要流程为，将油田采出的含油、含聚、高矿化度水，经混凝、沉降、气浮、过滤进行预处理后，送入循环膜设备，在设定的工作压力，流速，清洗周期、清洗药剂以及清洗条件下对高矿化度采油污水进行深度处理，将处理后的处理水送入纳米改性离子交换膜设备，在设定的工作电压下进行降矿化度处理，经脱盐处理后的水送入配聚站作为配制聚合物用水回用。本方法采用的循环膜处理设备可以使清水产率提高到95％以上，膜使用寿命可达到4－6年，膜通量提高20－30％。通过纳米改性的离子交换膜抗污染性强，寿命可延长1－2年，设备的产水率达80％以上，相同产水量的设备费用较反渗透低30－50％。

Description

采油污水降矿化度工艺方法
技术领域
本发明属于水处理方法，尤其是涉及油田采油污水降矿化度方法。
背景技术
随着驱油开采技术的发展，我国大部分油田开发逐渐进入成熟期，随之而来的是油田采出水的大量增加，从开采初期的10-20％增加到现在的80-90％，与此同时，人们对环境保护变得越来越重视，使得采出水不能随意排放；另一方面，各油田为挖掘油层潜力，已开始应用多元聚合物驱开采技术，而配制这些药剂需要大量的低矿化度清水。
目前已有的油田采油污水降矿化度处理方法是采用预处理加反渗透。预处理方法包括混凝、沉淀、气浮和过滤，这些预处理方法可以大部分去除采油污水中的油类、聚合物、悬浮颗粒及杂质，为后续的反渗透脱盐处理提供较好的进水水质。反渗透出水水质优良，完全满足配制聚合物驱用水要求，但是其最大不足之处在于处理成本过高，很难在油田污水处理中推广。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术中存在的不足之处，提供一种保证油田可持续开发，节约水资源，保护水环境，保证油田水系统良性循环的采油污水降矿化度工艺方法。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是预处理加循环膜深度处理加纳米改性离子交换膜脱盐处理：
1.采油污水降矿化度工艺方法，其特征在于：
a、预处理
将采油污水送入自然沉降罐，经停留10-24小时之后，进入混凝沉降罐，投加混凝剂进行混凝沉淀处理，有效停留时间5-12小时，混凝沉降罐出水送入气浮池处理，控制回流比为0.1-0.5，溶气压力为1-5个大气压，气浮池处理后的水进入一级单层石英砂过滤器，保持滤速3-8米/小时，反冲洗强度10-15升/秒·平方米，反冲洗周期24-48小时，反冲洗时间10-20分钟，一级单层石英砂过滤器出水进入二级单层石英砂过滤器过滤，滤速2-6米/小时，反冲洗强度10-15升/秒·平方米，反冲洗周期24-48小时，反冲洗时间10-20分钟，将二级单层石英砂过滤器处理水泵入循环膜进行深度处理，进一步去除剩余的油、浊度及聚合物。
b、循环膜深度处理
来自二级单层石英砂过滤器处理后的水，由提升泵送入循环膜处理设备，在0.02-0.60兆帕的操作压力、0.1-12米/秒的循环流速下，进一步去除油、浊度及聚合物，经循环膜设备处理后产生的浓水重新送回到循环膜设备，再重新进行处理，如此对浓水进行反复处理，经循环膜处理后得到的清水，送到纳米改性离子交换膜设备中进行脱盐处理，在循环膜运行1-48小时后，需要对膜设备进行化学清洗，清洗时间0.1-1小时。
c、米改性离子交换膜处理
将循环膜处理后的处理水送入纳米改性离子交换膜，在5-200伏特的工作电压下进行脱盐处理，脱盐后的淡水利用水泵送入配聚站用于配制聚合物溶液。
2.根据权利要求1所述的采油污水降矿化度工艺方法，其特征在于预处理混凝剂包括聚合铝，投加量10-100毫克/升；聚合铁，投加量10-100毫克/升。
3.根据权利要求1所述的采油污水降矿化度工艺方法，其特征在于循环膜设备包括循环微滤膜、循环超滤膜及循环纳滤膜。
4.根据权利要求1所述的采油污水降矿化度工艺方法，其特征在于循环膜设备化学清洗药剂为碱洗液，表面活性剂及酸洗液。清洗过程：首先用表面活性剂清洗去除膜表面的油污及吸附颗粒，清洗时间5-60分钟，然后用碱洗液清洗去除膜表面的凝胶层，清洗时间5-60分钟，最后用酸洗液去除膜表面积及膜孔内的无机污垢，清洗时间5-60分钟。碱洗液为1％(质量百分比)氢氧化纳，表面活性剂包括：1％(质量百分比)十二烷基苯磺酸钠、1％(体积百分比)非离子表面活性剂-烷基苯酚聚氧乙烯醚(OP-10)，酸洗液包括1％(质量百分比)草酸、0.5％(体积百分比)盐酸。
5.根据权利要求1所述的果油污水降矿化度工艺方法，其特征在于纳米改性离子交换膜是在离子交换膜中添加纳米材料AL2O3改性所制得的抗污染离子交换膜。
本发明的优点是：
1、本发明适用于矿化度在1000-7000毫克/升采油污水降矿化度污水处理回用；
2、本工艺采用的循环膜设备采用浓缩液回流操作，因而清水产率高到95％以上，比中空纤维膜60-85％的产率要高得多，在增加清水产率的同时减少了浓水排放；
3、本工艺采用的循环膜错流操作，通过料液的不断高速(0.1-12米/秒)循环冲刷膜表面，降低污染物在膜表面的沉积，减轻膜污染，膜使用寿命可达到4-6年，并且膜通量提高20-30％；
4、循环膜处理设备为后续的纳米改性离子交换膜提供了很好的保护；
5、纳米改性离子交换膜不仅能减轻油类、聚合物等有机物在膜表面的吸附，提高膜抗污染能力，同时还可以提高膜自身的机械强度，通过纳米改性后的离子交换膜寿命可延长1-2年，设备的产水率达80％以上；
6、本工艺方法，相对反渗透而言，相同产水量的设备费用低30-50％，单位产水量能耗为0.8度/吨水；
7、本工艺方法不产生废气废渣；
8、本工艺方法自动化程度高，运行管理简便；
9、本工艺方法既消除了一个大的污染源，又为聚合物驱油解决了水源问题，实现了采油过程水系统的良性循环，保证了油田的可持续开发。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
每天处理500吨采油污水，将采油污水送入自然沉降罐，经停留10小时之后，进入混凝沉降罐，投加10毫克/升聚合铝进行混凝沉淀处理，有效停留时间5小时，混凝沉降罐出水送入气浮池处理，控制回流比为0.1，溶气压力为1个大气压。气浮池处理后的水进入一级单层石英砂过滤器，保持滤速3米/小时，反冲洗强度10升/秒·平方米，反冲洗周期24小时，反冲洗时间10分钟。一级单层石英砂过滤器出水进入二级单层石英砂过滤器过滤，滤速2米/小时，反冲洗强度10升/秒·平方米，反冲洗周期24小时，反冲洗时间10分钟。将二级单层石英砂过滤器处理水泵入循环膜进行深度处理，进一步去除剩余的油、浊度及聚合物。
来自二级单层石英砂过滤器处理后的水，由提升泵送入循环膜处理设备，在0.25兆帕的操作压力、3.0米/秒的循环流速下，进一步去除油、浊度及聚合物。循环膜设备工作时，经其处理产生的浓水不是直接排走，而是重新送回到循环膜设备进行循环处理，通过不断循环处理，达到提高设备的产水率的目的。在循环膜运行10小时后，需要对膜设备进行化学清洗，清洗时先采用1％氢氧化纳清洗5分钟，然后再采用1％十二烷基苯磺酸钠清洗5分钟，最后用1％草酸清洗5分钟。清洗完毕后的循环膜设备重新运行，进行和上述同样的操作流程。将处理后的处理水送入纳米改性离子交换膜进行脱盐处理。
循环膜处理后的处理水进入纳米改性离子交换膜，在70伏特的工作电压下进行脱盐处理，脱盐后的淡水利用水泵送入配聚站用于配制聚合物溶液。脱盐处理所用的纳米改性离子交换膜，是通过在离子交换膜中添加纳米材料AL2O3改性制得，由于AL2O3是高亲水性无机物，所以对疏水性的油类、聚合物等有机物有很强的抗吸附性，因而能够减轻膜污染，提高膜通量；同时由于纳米材料的加入，提高了膜自身的机械强度，这对于延长膜的使用寿命具有很重要的作用。
实施例2
每天处理1000吨采油污水，将采油污水送入自然沉降罐，经停留15小时之后，进入混凝沉降罐，投加50毫克/升聚合铝进行混凝沉淀处理，有效停留时间7小时，混凝沉降罐出水送入气浮池处理，控制回流比为0.2，溶气压力为2个大气压。气浮池处理后的水进入一级单层石英砂过滤器，保持滤速5米/小时，反冲洗强度12升/秒·平方米，反冲洗周期30小时，反冲洗时间15分钟。一级单层石英砂过滤器出水进入二级单层石英砂过滤器过滤，滤速4米/小时，反冲洗强度12升/秒·平方米，反冲洗周期30小时，反冲洗时间12分钟。将二级单层石英砂过滤器处理水泵入循环膜进行深度处理，进一步去除剩余的油、浊度及聚合物。
来自二级单层石英砂过滤器处理后的水，由提升泵送入循环膜处理设备，在0.35兆帕的操作压力、4.0米/秒的循环流速下，进一步去除油、浊度及聚合物。循环膜设备工作时，经其处理产生的浓水不是直接排走，而是重新送回到循环膜设备进行循环处理，通过不断循环处理，达到提高设备的产水率的目的。在循环膜运行24小时后，需要对膜设备进行化学清洗，清洗时先采用1％氢氧化纳清洗15分钟，然后再采用1％OP-10清洗10分钟，最后用1％草酸清洗10分钟。清洗完毕后的循环膜设备重新运行，进行和上述同样的操作流程。将处理后的处理水送入纳米改性离子交换膜进行脱盐处理。
循环膜处理后的处理水进入纳米改性离子交换膜，在90伏特的工作电压下进行脱盐处理，脱盐后的淡水利用水泵送入配聚站用于配制聚合物溶液。
实施例3
每天处理5000吨采油污水，将采油污水送入自然沉降罐，经停留20小时之后，进入混凝沉降罐，投加50毫克/升聚合铁进行混凝沉淀处理，有效停留时间10小时，混凝沉降罐出水送入气浮池处理，控制回流比为0.4，溶气压力为4个大气压。气浮池处理后的水进入一级单层石英砂过滤器，保持滤速6米/小时，反冲洗强度14升/秒·平方米，反冲洗周期40小时，反冲洗时间20分钟。一级单层石英砂过滤器出水进入二级单层石英砂过滤器过滤，滤速5米/小时，反冲洗强度14升/秒·平方米，反冲洗周期40小时，反冲洗时间15分钟。将二级单层石英砂过滤器处理水泵入循环膜进行深度处理，进一步去除剩余的油、浊度及聚合物。
来自二级单层石英砂过滤器处理后的水，由提升泵送入循环膜处理设备，在0.50兆帕的操作压力、10.0米/秒的循环流速下，进一步去除油、浊度及聚合物。循环膜设备工作时，经其处理产生的浓水不是直接排走，而是重新送回到循环膜设备进行循环处理，通过不断循环处理，达到提高设备的产水率的目的。在循环膜运行40小时后，需要对膜设备进行化学清洗，清洗时先采用1％氢氧化纳清洗25分钟，然后再采用1％十二烷基苯磺酸钠清洗15分钟，最后用0.5％盐酸清洗15分钟。清洗完毕后的循环膜设备重新运行，进行和上述同样的操作流程。将处理后的处理水送入纳米改性离子交换膜进行脱盐处理。
循环膜处理后的处理水进入纳米改性离子交换膜，在110伏特的工作电压下进行脱盐处理，脱盐后的淡水利用水泵送入配聚站用于配制聚合物溶液。
实施例4
每天处理10000吨采油污水，将采油污水送入自然沉降罐，经停留24小时之后，进入混凝沉降罐，投加100毫克/升聚合铁进行混凝沉淀处理，有效停留时间12小时，混凝沉降罐出水送入气浮池处理，控制回流比为0.5，溶气压力为5个大气压。气浮池处理后的水进入一级单层石英砂过滤器，保持滤速8米/小时，反冲洗强度15升/秒·平方米，反冲洗周期48小时，反冲洗时间20分钟。一级单层石英砂过滤器出水进入二级单层石英砂过滤器过滤，滤速6米/小时，反冲洗强度15升/秒·平方米，反冲洗周期48小时，反冲洗时间20分钟。将二级单层石英砂过滤器处理水泵入循环膜进行深度处理，进一步去除剩余的油、浊度及聚合物。
来自二级单层石英砂过滤器处理后的水，由提升泵送入循环膜处理设备，在0.60兆帕的操作压力、12.0米/秒的循环流速下，进一步去除油、浊度及聚合物。循环膜设备工作时，经其处理产生的浓水不是直接排走，而是重新送回到循环膜设备进行循环处理，通过不断循环处理，达到提高设备的产水率的目的。在循环膜运行48小时后，需要对膜设备进行化学清洗，清洗时先采用1％氢氧化纳清洗25分钟，然后再采用1％十二烷基苯磺酸钠清洗20分钟，最后用1％草酸清洗20分钟。清洗完毕后的循环膜设备重新运行，进行和上述同样的操作流程。将处理后的处理水送入纳米改性离子交换膜进行脱盐处理。
循环膜处理后的处理水进入纳米改性离子交换膜，在110伏特的工作电压下进行脱盐处理，脱盐后的淡水利用水泵送入配聚站用于配制聚合物溶液。

Claims (5)

1.采油污水降矿化度工艺方法，其特征在于：
a、预处理
将采油污水送入自然沉降罐，经停留10-24小时之后，进入混凝沉降罐，投加混凝剂进行混凝沉淀处理，有效停留时间5-12小时，混凝沉降罐出水送入气浮池处理，控制回流比为0.1-0.5，溶气压力为1-5个大气压，气浮池处理后的水进入一级单层石英砂过滤器，保持滤速3-8米/小时，反冲洗强度10-15升/秒·平方米，反冲洗周期24-48小时，反冲洗时间10-20分钟，一级单层石英砂过滤器出水进入二级单层石英砂过滤器过滤，滤速2-6米/小时，反冲洗强度10-15升/秒·平方米，反冲洗周期24-48小时，反冲洗时间10-20分钟，将二级单层石英砂过滤器处理水泵入循环膜进行深度处理，进一步去除剩余的油、浊度及聚合物。
b、循环膜深度处理
来自二级单层石英砂过滤器处理后的水，由提升泵送入循环膜处理设备，在0.02-0.60兆帕的操作压力、0.1-12米/秒的循环流速下，进一步去除油、浊度及聚合物，经循环膜设备处理后产生的浓水重新送回到循环膜设备，再重新进行处理，如此对浓水进行反复处理，经循环膜处理后得到的清水，送到纳米改性离子交换膜设备中进行脱盐处理，在循环膜运行1-48小时后，需要对膜设备进行化学清洗，清洗时间0.1-1小时。
c、纳米改性离子交换膜处理
将循环膜处理后的处理水送入纳米改性离子交换膜，在5-200伏特的工作电压下进行脱盐处理，脱盐后的淡水利用水泵送入配聚站用于配制聚合物溶液。
2.根据权利要求1所述的采油污水降矿化度工艺方法，其特征在于预处理混凝剂包括聚合铝，投加量10-100毫克/升；聚合铁，投加量10-100毫克/升。
3.根据权利要求1所述的采油污水降矿化度工艺方法，其特征在于循环膜设备包括循环微滤膜、循环超滤膜及循环纳滤膜。
4.根据权利要求1所述的采油污水降矿化度工艺方法，其特征在于循环膜设备化学清洗药剂为碱洗液，表面活性剂及酸洗液。清洗过程：首先用表面活性剂清洗去除膜表面的油污及吸附颗粒，清洗时间5-60分钟，然后用碱洗液清洗去除膜表面的凝胶层，清洗时间5-60分钟，最后用酸洗液去除膜表面积及膜孔内的无机污垢，清洗时间5-60分钟。碱洗液为1％(质量百分比)氢氧化纳，表面活性剂包括：1％(质量百分比)十二烷基苯磺酸钠、1％(体积百分比)非离子表面活性剂-烷基苯酚聚氧乙烯醚(OP-10)，酸洗液包括1％(质量百分比)草酸、0.5％(体积百分比)盐酸。
5.根据权利要求1所述的采油污水降矿化度工艺方法，其特征在于纳米改性离子交换膜是在离子交换膜中添加纳米材料AL2O3改性所制得的抗污染离子交换膜。
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