CN104276702B - 一种油气田废水脱盐处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种油气田废水脱盐处理方法，包括：含盐原水进行混凝处理并进行沉淀，得到上清液和沉淀污泥；沉淀污泥用板框压滤机进行压滤，得到压滤液和填埋污泥，压滤液送回原水池用于再处理；上清液进行超滤处理得到预处理水；预处理水进行纳滤处理得到纳滤膜产水和浓缩液，浓缩液经过软化处理后送回沉淀池内，用于再次处理；纳滤膜产水进行电渗析膜处理，得到电渗析产水和电渗析浓水，电渗析浓水通过机械式蒸汽再压缩（MVR）蒸发器和结晶器进一步固化、结晶；以及电渗析产水进行反渗透处理，得到达标外排的反渗透产水和反渗透浓水，反渗透浓水送入到纳滤产水池内再次进行处理。本方法能实现对含盐废水的低成本、稳定化处理。
Description
技术领域
本发明涉及油气田废水处理技术领域，具体涉及一种油气田废水脱盐处理方法。
背景技术
天然气气田开发会产生大量的气田水，气田水主要指采气过程中随天然气从气井中带出的地层水以及在集、采气过程中原料气因压力变化由分离器产生的凝析水，其显著特征是含盐量较高，某些地区每升水中盐含量高达上百万毫克。
由于含盐量非常高，处理难度大，以往针对气田废水的处理大多数采用同层回注的办法，但是这种方式由于存在一定的安全隐患，且回注又受地层选位和回注能力有限等因素的影响，故这种处理方式在实际工程应用中难以大规模推广。
对于含盐废水，常见的处理方式主要有反渗透法、蒸馏法，但常规的反渗透法处理的含盐废水，含盐量不超过40000mg/L，且回收率不高，产生大量浓水，存在浓水二次处理的问题。
蒸馏法基本不受水质限制，但是由于气田水中氯离子含量普遍较高，对设备耐腐蚀性能要求高，故蒸馏法的总投资成本较大，且对供热来源有一定要求，占地面积大，运行成本高。
发明内容
本发明的目的是提供一种油气田废水脱盐处理方法，实现对含盐废水的低成本、稳定化处理。
本发明的一个实施例提供了一种油气田废水脱盐处理方法，包括以下步骤：
1）将含盐原水从原水池送到混凝反应池，含盐原水在混凝反应池内进行混凝处理，并在沉淀池内进行沉淀，得到上清液和沉淀污泥；
2）沉淀污泥用板框压滤机进行压滤，得到压滤液和填埋污泥，压滤液送回原水池用于再处理，填埋污泥进行填埋处理；
3）上清液在超滤产水池进行超滤处理，得到预处理水；
4）预处理水在纳滤产水池内进行纳滤处理，得到纳滤膜产水和浓缩液，浓缩液在软化池内经过软化处理后送回沉淀池内，用于再次处理；
5）纳滤膜产水在电渗析产水池内进行电渗析膜处理，得到电渗析产水和电渗析浓水，电渗析浓水通过机械式蒸汽再压缩（MVR）蒸发器和结晶器进一步固化、结晶；以及
6）电渗析产水进行反渗透处理，得到达标外排的反渗透产水和反渗透浓水，反渗透浓水送入到纳滤产水池内再次进行处理。
本发明提供的油气田废水脱盐处理方法，具有如下有益效果：
1.针对气田废水的高硬度特质，采用纳滤工艺除硬，能有效保证后续电渗析与反渗透膜的长期稳定运行，降低结垢风险，且在电渗析将原水含盐量降低到5000mg/L的情况下引入反渗透系统深度脱盐，既能保证最终出水的水质稳定，又能大幅降低总投资成本。
2.通过纳滤系统、电渗析与反渗透系统组合工艺来实现气田废水的减量化，具有稳定性好，低污堵、水回收率高等优点，气田废水脱盐处理回收率可达70%以上。
附图说明
图1所示为采用本发明的实施例1方法的一种油气田废水脱盐处理系统。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。
注：本发明下述的各个实施方式中的反应池、水池、沉淀池均为方形或圆形的防渗水池。
实施例1：油气田废水脱盐处理方法可以包括以下步骤：
1）将含盐原水从原水池送到混凝反应池，含盐原水在混凝反应池内进行混凝处理，并在沉淀池内进行沉淀，得到上清液和沉淀污泥；
2）沉淀污泥用板框压滤机进行压滤，得到压滤液和填埋污泥，压滤液送回原水池用于再处理，填埋污泥进行填埋处理；
3）上清液在超滤产水池进行超滤处理，得到预处理水；
4）预处理水在纳滤产水池内进行纳滤处理，得到纳滤膜产水和浓缩液，浓缩液在软化池内经过软化处理后送回沉淀池内，用于再次处理；
5）纳滤膜产水在电渗析产水池内进行电渗析膜处理，得到电渗析产水和电渗析浓水，电渗析浓水通过机械式蒸汽再压缩（MVR）蒸发器和结晶器进一步固化、结晶；以及
6）电渗析产水进行反渗透处理，得到达标外排的反渗透产水和反渗透浓水，反渗透浓水送入到纳滤产水池内再次进行处理。
实施例2：实施例1中的上清液在超滤产水池进行超滤处理，得到预处理水的步骤可以包括：
上清液通过增压泵吸水和高压泵抽水进入超滤产水池进行超滤处理，在沉淀池和超滤产水池之间设有上清液管道，上清液在上清液管道内进行自清洗过滤处理，去除200微米以上的杂质，然后进行杀菌加药处理，防止大量产生生物细菌，粘附超滤系统，影响超滤处理效果。
实施例3：实施例1或2中预处理水在纳滤产水池内进行纳滤处理，得到纳滤膜产水和浓缩液的步骤中可以包括：所述预处理水通过增压泵吸水和高压泵抽水进入纳滤产水池进行纳滤处理，在超滤产水池和纳滤产水池之间设有预处理水管道，预处理水在所述预处理水管道内进行除垢处理，保证预处理水内钙离子的含量不高于50毫克/升，然后进行调节PH值处理，保证预处理水的PH值在6.0~7.5之间。
实施例4：实施例3中的预处理水管道内设有管道混合器，预处理水并在管道混合器内混合均匀以后通过纳滤系统前置的保安过滤器进行过滤处理后进入纳滤系统。
实施例5：实施例1或2中混凝反应所用的混凝剂为聚合氯化铝或氯化铁，添加量为10毫克/升，混凝反应池内设有搅拌装置，启动搅拌装置可以加大含盐废水的反应速度和反应效果。
实施例6：实施例1或2中混凝反应所用的混凝剂为聚合氯化铝或氯化铁，添加量为50毫克/升，混凝反应池内设有搅拌装置，启动搅拌装置可以加大含盐废水的反应速度和反应效果。
实施例7：实施例1或2中软化处理所用的软化剂为氢氧化钠或碳酸钠，添加量为10毫克/升。
实施例8：实施例1或2中软化处理所用的软化剂为氢氧化钠或碳酸钠，添加量为30毫克/升。
实施例9：实施例1或2中纳滤膜产水处理可以采用频繁倒极电渗析的方法进行处理，倒极间隔为0.3h，运行压力为0.005MPa。
实施例10：实施例1或2中纳滤膜产水处理可以采用频繁倒极电渗析的方法进行处理，倒极间隔为0.8h，运行压力为0.20MPa。
实施例11：实施例5中的原水池和混凝反应之间设有管道混合器，含盐原水由原水池经泵提升后投加10ppm聚合氯化铝或氯化铁，利用管道混合器产生的微涡旋使药剂快速、均匀分散到水体。
采用本发明的实施例1方法的一种油气田废水脱盐处理系统如图1所示，本系统的工作过程为：
原水池中的待处理废水经混凝加药系统投加混凝剂后通过管道混合器进入反应池，反应池搅拌均匀的废水进入沉淀池进行澄清，沉淀池上清液经过杀菌加药系统加药调节后进入自清洗过滤器过滤，过滤后的水经过超滤输水泵进入超滤系统，经超滤系统处理后的水进入到超滤产水箱中，超滤产水箱中的水经增压泵送至保安过滤器进行过滤，滤后的水经过高压泵进入到纳滤系统进行深度除硬，纳滤产水进入到纳滤产水箱，纳滤产水箱中的水经增压后进入到电渗析系统进行深度脱盐处理，电渗析少量浓水进入MVR蒸发器实现结晶固化，脱盐水进入电渗析产水箱，电渗析产水再经反渗透系统处理后产水进行回用或者达标排放，少量浓水则进入纳滤产水箱，不产生外排浓水。
使用本方法处理油气田废水的例子如下：
某天然气采集井，气田废水的pH为6.00，电导率为85000us/cm，钙硬度为901mg/L，镁硬度为137mg/L，COD为1800mg/L，水量为60m3/天。该气田废水脱盐工艺选用聚合氯化铝为混凝剂，氢氧化钠和碳酸钠为软化剂。
原水池的进水流量为60m3/天，待处理废水由原水池经泵提升后投加10ppm聚合氯化铝，利用管道混合器产生的微涡旋使药剂快速、均匀分散到水体，有利于絮凝反应的快速进行，絮凝反应后，进入沉淀池，沉淀池上清液通过增压泵输送到超滤系统。
超滤产水流量5m3/h，产水进入超滤产水箱，超滤装置反洗水来自超滤产水箱，反洗水排放至原水池。纳滤前设置保安过滤器，超滤产水经过保安过滤器过滤并经高压泵增压后，进入纳滤系统进行脱盐处理，纳滤系统出力4.5m3/h，渗透液4m3/h，浓水0.5m3/h。纳滤阻垢剂加药量为3ppm。
经纳滤除硬后的渗透液4m3/h进入电渗析系统进行深度脱盐处理，电渗析为频繁倒极电渗析，倒极间隔为30min，运行压力为0.03MPa~0.07MPa，运行电压为25V，电流为32A，3.2m3/h电渗析产水达标排放或回用，0.8m3/h浓水可进入MVR蒸发器进行结晶固化处理。
实验效果：原水经超滤处理后COD为1500mg/L，浊度为0.3NTU，钙硬度为901mg/L，镁硬度为137mg/L，电导率为82000us/cm；经纳滤处理后的废水，COD为400mg/L，钙的硬度为82mg/L，镁硬度为11mg/L，电导率为75680us/cm；电渗析产水电导率为700us/cm，浓水电导率为126135us/cm，电渗析脱盐率为60%，MVR蒸发器出料浓度为70%，料液进入结晶器实现完全结晶。
本发明的油气田废水脱盐处理方法采用纳滤、电渗析与反渗透深度脱盐组合工艺能够稳定运行，结垢风险小，膜系统清洗周期长，针对高含盐废水系统回收率能够稳定保持在60%以上，MVR蒸发与结晶系统则最终解决膜系统浓水去向，从根本上实现气田废水的完全脱盐。
虽然以上述较佳的实施例对本发明做出了详细的描述，但并非用上述实施例限定本发明。本领域的技术人员应当意识到在不脱离本发明技术方案所给出的技术特征和范围的情况下，对技术特征所作的增加、以本领域一些同样内容的替换，均应属本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种油气田废水脱盐处理方法，其特征是，包括：
1）将含盐原水从原水池送到混凝反应池，含盐原水在混凝反应池内进行混凝处理，并在沉淀池内进行沉淀，得到上清液和沉淀污泥；
2）所述沉淀污泥用板框压滤机进行压滤，得到压滤液和填埋污泥，所述压滤液送回原水池用于再处理，所述填埋污泥进行填埋处理；
3）所述上清液在超滤产水池进行超滤处理，得到预处理水；
4）所述预处理水在纳滤产水池内进行纳滤处理，得到纳滤膜产水和浓缩液，所述浓缩液在软化池内经过软化处理后送回沉淀池内，用于再次处理；
5）所述纳滤膜产水在电渗析产水池内进行电渗析膜处理，得到电渗析产水和电渗析浓水，所述电渗析浓水通过机械式蒸汽再压缩（MVR）蒸发器和结晶器进一步固化、结晶；以及
6）所述电渗析产水进行反渗透处理，得到达标外排的反渗透产水和反渗透浓水，所述反渗透浓水送入到纳滤产水池内再次进行处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述上清液通过增压泵吸水和高压泵抽水进入超滤产水池进行超滤处理，在沉淀池和超滤产水池之间设有上清液管道，上清液在所述上清液管道内进行自清洗过滤处理，去除200微米以上的杂质，然后进行杀菌加药处理。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是，所述预处理水通过增压泵吸水和高压泵抽水进入纳滤产水池进行纳滤处理，在超滤产水池和纳滤产水池之间设有预处理水管道，预处理水在所述预处理水管道内进行除垢处理，保证预处理水内钙离子的含量不高于50毫克/升，然后进行调节pH值处理，保证预处理水的pH值在6.0~7.5之间。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征是，所述预处理水在进入纳滤产水池之前进行过滤处理，所述预处理水管道内设有管道混合器。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是，所述混凝反应所用的混凝剂为聚合氯化铝或氯化铁，添加量为10~50毫克/升，所述混凝反应池内设有搅拌装置。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是，所述软化处理所用的软化剂为氢氧化钠或碳酸钠，添加量为10~30毫克/升。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是，所述纳滤膜产水处理采用频繁倒极电渗析的方法进行处理，倒极间隔为0.3-0.8h，运行压力为0.005MPa~0.20MPa。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征是，所述原水池和混凝反应之间设有管道混合器，含盐原水由原水池经泵提升后投加10ppmPAC，利用管道混合器产生的微涡旋使药剂快速、均匀分散到水体。
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