專利名稱：一種油田廢水的處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種廢水處理方法，具體地涉及一種油田廢水的處理方法。
背景技術(shù)：
油田廢水主要包括原油脫出水(又名油田采油廢水)、鉆井廢水及站內(nèi)其它類型的含油廢水。油田廢水的處理依據(jù)油田生產(chǎn)、環(huán)境等因素可以有多種方式。當油田需要注水時，油田廢水經(jīng)處理后回注地層，此時要對水中的懸浮物、油等多種指標進行嚴格控制， 防止其對地層產(chǎn)生傷害。采油廢水又稱油田采出水，是油田在采油的過程中隨原油一同采出的地層水。由于地層不同，采油過程不同，因此采出水的成分十分復(fù)雜，一般不能直接排放或回注。油田采出水中含有原油、各種鹽類、有機物、無機物及微生物等。含油約1000 2000mg/L，高的可達5000mg/L以上，存在形式根據(jù)油的顆粒大小而分為浮油、分散油、乳化油和溶解油。水中含鹽約幾千到幾萬甚至十幾萬mg/L，無機鹽離子主要有Ca2+、Mg2+、K+、Na+、Fe2+、Cr、HC0_3、 αν3等。含有的有機物，有脂肪烴、芳香烴、酚類、有機硫化物、脂肪酸、表面活性劑、聚合物等。無機物主要有溶解&S、FeS顆粒、粘土顆粒、粉砂和細砂等。油田采出水中的微生物主要有硫酸鹽還原菌、腐生菌和鐵細菌等。目前，中國大部分油田已進入石油開發(fā)的中期和后期，油層壓力下降程度很大，其通過注水采油是用來維持油層壓力的重要手段。采出的油中含水量一般為70% 80%，有的油田甚至高達90%，因此造成采油含廢水的排放量非常大，如果不經(jīng)處理直接排放，不僅會造成土壤、水源的污染，甚至會引起污油火災(zāi)事故。反之，如果對采油廢水進行處理，用于回注油田，則不僅可滿足油田開采過程中注水量日益增長的要求，同時還可以節(jié)省水資源， 減少環(huán)境污染，有利于油田的可持續(xù)發(fā)展，提高油田的經(jīng)濟效益。目前，油田普遍采用的采油廢水處理工藝為自然除油-混凝除油-壓力除油三段處理工藝，再輔以其它生化等方法處理。這種“老三套”工藝方法雖有一定效果，但處理后存在很多問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于油田廢水中油水分離的方法，該方法可以使原油脫出水、鉆井廢水及站內(nèi)其它類型的含油廢水得到有效的油水分離，降低含油廢水中的懸浮物和含油量。當油田需要注水時，油田廢水經(jīng)處理后可以回注地層，經(jīng)處理的回注水可以防止其對地層的傷害。為了達成上述目的，本發(fā)明的解決方案是一種用于油田廢水中油水分離的方法，其特征在于，包括以下步驟油田廢水經(jīng)過氣浮處理后，進入碳管膜分離系統(tǒng)。廢水中的油和懸浮物被碳管膜吸附和截留于系統(tǒng)中。當透析液中懸浮物和含油量達到要求時，獲得透析液產(chǎn)品。氣浮法是向水中注入或通過電解的方法產(chǎn)生大量的微氣泡，微氣泡與在水中懸浮的油粒或懸浮物粘附，形成密度小于水的氣浮體，在浮力作用下上浮至水面形成浮渣而被除去。氣浮法主要用于從油田廢水中除去相對密度小于1的懸浮物、油類等。還可投加浮選劑使油粒發(fā)生聚凝，提高浮選效果，浮選劑一方面具有破乳作用和起泡作用；另一方面還有吸附架橋作用，可以使膠體粒子聚集隨氣泡一起上浮。所述的氣浮法為現(xiàn)有技術(shù)。膜是具有選擇性透過功能的薄膜層材料，利用膜的選擇性和透過性可實現(xiàn)料液中的不同組分的分離、純化和濃縮，這一過程被稱為膜分離。膜分離以篩分原理為主，即以不同截留孔徑或不同截留分子量的膜，使得顆?；蚍肿恿枯^大的物質(zhì)被截留，而顆粒或分子量較小的物質(zhì)透過膜，以達到分離目的。不同的膜分離又附加一些其它不同分離原理。常見的膜分離過程有微濾(MF)、超濾(UF)、納濾(NF)、反滲透(RO)、電滲析(ED)、滲透蒸發(fā)(PV) 等。各種膜分離過程，具有不同的分離機理，適用于不同的分離對象和分離要求，但都具有共同的特點1)分離過程是物理過程，通常沒有相變；2)分離過程通常在5°C 40°C范圍內(nèi)進行，這對熱敏性進行分離非常有效，這在食品、醫(yī)藥、生化技術(shù)等領(lǐng)域有其獨特的適用性；3)分離過程不引入其他物質(zhì)，對分離物料不會形成二次污染；4)分離過程簡單，基本沒有體力勞動力)可以從中試試驗直接放大到工業(yè)生產(chǎn)，安全可靠；6)可以批次運行，也可以連續(xù)運行。由上述特點可以看出，膜分離技術(shù)的特點是可根據(jù)廢水中油粒子的大小合理地確定膜截留分子量，且處理過程中一般無相變化，直接實現(xiàn)油水分離；不需投加藥劑，所以二次污染??；后處理費用低，分離過程耗能少；分離出水含油量低，處理效果好。膜分離完全可以應(yīng)用于含油廢水的油水分離當中。分離過程可根據(jù)實際情況選擇批次式或連續(xù)式運行。在膜分離技術(shù)中，與有機膜相比，無機膜具有耐高溫、耐化學(xué)侵蝕；機械強度好、抗生物能力強、滲透量大、可清洗性強、使用壽命長等特點。尤其在油水分離的應(yīng)用中，相關(guān)研究表明有機膜與無機膜對油水分離的效果都能達到油田回注水的要求。然而有機膜通量相對較小，污染后不易清洗等不足制約了其應(yīng)用。本發(fā)明中所述的碳管膜是以SiC為原材料制備而得的一種陶瓷膜元件，如丹麥 CoMeTas公司提供的C025/304膜。SiC碳管膜的主要制備方法有化學(xué)氣相沉積(CVD)/化學(xué)氣相滲透(CVI)法，聚合物先驅(qū)體高溫分解法和溶膠-凝膠法(Sol-Gel Approach) 0與一般無機陶瓷膜相比，這種膜的通量更大。更易清洗和恢復(fù)通量，并且兼有優(yōu)異的熱傳導(dǎo)性、 斷裂韌性、抗熱震性和生物相容性等。被認為是一種有望取代各種無機膜的新型分離膜。在本發(fā)明中，膜分離系統(tǒng)中使用的碳管膜芯的膜孔徑大小為0. 01-0. 2 μ m，可截留住大部分較大的油粒和懸浮物。而一小部分尺寸較小的油粒隨滲透液進入產(chǎn)水中。本發(fā)明的進一步實施例中，碳管膜分離系統(tǒng)溫度在5 40°C，操作壓力在1 :3bar。可以采用死端過濾或者錯流過濾的方法，收率控制在50% 90%。本發(fā)明的進一步實施例中，當采用死端過濾的方法時，間隔一定的時間需要進行碳管膜的反沖洗，反沖洗壓力在3 ^ar。本發(fā)明的進一步實施例中，當達到目標收率或者膜通量下降至達不到最低通量要求時，包括以下膜清洗步騾采用風壓設(shè)備對碳管膜芯進行氣體反沖洗，然后配置的氫氧化鈉溶液，對膜芯進行低壓高流速循環(huán)清洗，流速在2 5m/s，溫度在5 40°C，壓力在 0. 5 2bar。濃縮液和清洗液則排放至污水處理系統(tǒng)。
除非特別指明，這里所使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語的含義與本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域一般技術(shù)人員通常所理解的含義相同。本發(fā)明采用氣浮法和碳管膜過濾法結(jié)合，氣浮法除去油田廢水中的大量懸浮物與油，碳管膜再過濾除去剩余部分的大部分懸浮物與油，既解決大量油田廢水的排放問題，又能提供良好的水質(zhì)用以回注地層，防止其對地層的傷害。本發(fā)明的方法效果好，且步驟極為簡單，費用低。


圖1為本發(fā)明的流程示意圖；圖2為本發(fā)明碳管膜的清洗對比圖。
具體實施例方式實施例1如圖1所示，油水分離裝置包括一個料罐，一個碳管膜系統(tǒng)和一個換熱器。碳管膜的膜孔徑為0.01-0. 2 μ m。該料罐具有一個進料口和一個出料口，出料口通過第一管道連通碳管膜分離系統(tǒng)的進料口，該第一管道上設(shè)置一加壓泵，碳管膜分離系統(tǒng)的出料口則通過第二管道連通料罐的進料口，該第二管道上設(shè)置有一個調(diào)壓閥及一個換熱器。本實施例中，采用的是陜西太陽景環(huán)?？萍加邢薰咎峁┑慕?jīng)氣浮處理后的油田廢水，采取死端過濾方式運行。將該廢水投入到料罐中，檢查各閥門、開關(guān)是否處于正常狀態(tài)；啟動設(shè)備，以加壓泵4為驅(qū)動，溫度控制在5 40°C，操作壓力控制在1 :3bar。在一定的壓力差下，利用碳管膜分離系統(tǒng)2對不同物質(zhì)截留率的不同，廢水中的油和懸浮物被碳管膜吸附和截留于系統(tǒng)中。間隔10 30min對碳管膜作反沖洗。反沖洗溫度控制在5 40°C，操作壓力控制在3 ^ar。收率控制在50% 90%。在實驗過程中定時記錄實驗時間、壓力、溫度、PH值等相關(guān)數(shù)據(jù)，并定時測定過濾速度(計算膜通量)。在試驗結(jié)束后，排出濃縮液，用清水沖洗系統(tǒng)，并采用風壓設(shè)備對碳管膜芯進行氣體反沖洗，然后配置1 %的氫氧化鈉溶液，對膜芯進行低壓高流速循環(huán)清洗，溫度在5 40°C，壓力在0. 5 2bar，再用清水沖洗至PH值中性，檢測水通量。1)油水分離情況從表1中可以看出，碳管膜采用死端過濾，間隔固定時間反沖洗濃排，平均通量約在483LMH。通過碳管膜芯的處理，可以去除進水中大部分的的懸浮物和油，懸浮物的含量從 40mg/L降到5mg/L，含油量也由進水的1. 78mg/L降到0. 746mg/L，平均通量為483LMH。表1油水分離效果
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運行時間運行通量(LMH)懸浮物(mg/L) 含油量(mg/L) (min) 起始結(jié)束平均進水產(chǎn)水進水產(chǎn)水
701250 375 4834051. 78 0. 746 從水樣中可以更加明顯地看出廢水經(jīng)碳管膜處理后的效果。處理之前為烏黑混濁狀、處理之后為透明澄清狀。顯然，采用碳管膜芯處理油田廢水對懸浮物和油均可以較好的去除。2)碳管膜的清洗狀況從圖2的清洗通量變化圖看，采用氣體反沖洗+1%堿液清洗劑清洗，碳管膜芯的通量可以得到很好的恢復(fù)。圖2備注說明同等操作條件下，測試了實驗前(如圖2柱1)、實驗后(如圖2柱 2)、清洗后(如圖2柱3)的測試通量。從圖中可以看出，實驗后通量衰減比較大，由實驗前的3750LMH下降到750LMH，但是通過氣體反沖洗和1 %堿液清洗，膜通量基本恢復(fù)到實驗前通量即3750LMH。
權(quán)利要求
1.一種油田廢水的處理方法，包括以下步驟油田廢水經(jīng)過氣浮處理，除去大部分油后，進入碳管膜分離系統(tǒng)，廢水中的油和懸浮物被碳管膜吸附和截留于系統(tǒng)中，透析液用于油田回注。
2.如權(quán)利要求1所述的一種油田廢水的處理方法，其特征在于所述的碳管膜分離系統(tǒng)使用的碳管膜芯的膜孔徑大小為0. 01-0. 2 μ m，操作溫度5 40°C，操作壓力1 !Bbar。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2中所述的一種油田廢水的處理方法，其特征在于碳管膜分離系統(tǒng)采用死端過濾或者錯流過濾處理廢水。
4.根據(jù)權(quán)利要求3中所述的一種油田廢水的處理方法，其特征在于碳管膜分離系統(tǒng)采用死端過濾處理廢水，間隔固定的時間進行碳管膜的反沖洗，反沖洗壓力在3 ^ar。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2中所述的一種油田廢水的處理方法，其特征在于還包括以下的清洗步驟，當達到目標收率或者膜通量下降至達不到最低通量要求時，采用風壓設(shè)備對碳管膜芯進行氣體反沖洗，然后用堿性溶液進行反沖洗。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種油田廢水的處理方法，其特征在于所述的堿性溶液為的氫氧化鈉溶液，對膜芯進行循環(huán)清洗，清洗溫度在5 40°C，壓力在0. 5 2bar。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種油田廢水的處理方法。油田廢水經(jīng)過氣浮處理后進入碳管微濾膜分離系統(tǒng)。在系統(tǒng)運行中，廢水中的油和懸浮物被碳管膜吸附和截留于系統(tǒng)中，系統(tǒng)經(jīng)一段時間間隔后進行反洗，被吸附和截留的油和懸浮物隨反洗液排出。經(jīng)過膜處理的透析液作為處理后的產(chǎn)水用于回注采油地層。上述方法能夠減少回注水中含有懸浮物、油等對地層產(chǎn)生傷害。
文檔編號C02F9/02GK102249435SQ201110124930
公開日2011年11月23日 申請日期2011年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月13日
發(fā)明者林麗華, 藍偉光 申請人:三達膜科技(廈門)有限公司