专利名称：一种油田废水的处理方法
技术领域：
本发明涉及一种废水处理方法，具体地涉及一种油田废水的处理方法。
背景技术：
油田废水主要包括原油脱出水(又名油田采油废水)、钻井废水及站内其它类型的含油废水。油田废水的处理依据油田生产、环境等因素可以有多种方式。当油田需要注水时，油田废水经处理后回注地层，此时要对水中的悬浮物、油等多种指标进行严格控制， 防止其对地层产生伤害。采油废水又称油田采出水，是油田在采油的过程中随原油一同采出的地层水。由于地层不同，采油过程不同，因此采出水的成分十分复杂，一般不能直接排放或回注。油田采出水中含有原油、各种盐类、有机物、无机物及微生物等。含油约1000 2000mg/L，高的可达5000mg/L以上，存在形式根据油的颗粒大小而分为浮油、分散油、乳化油和溶解油。水中含盐约几千到几万甚至十几万mg/L，无机盐离子主要有Ca2+、Mg2+、K+、Na+、Fe2+、Cr、HC0_3、 αν3等。含有的有机物，有脂肪烃、芳香烃、酚类、有机硫化物、脂肪酸、表面活性剂、聚合物等。无机物主要有溶解&S、FeS颗粒、粘土颗粒、粉砂和细砂等。油田采出水中的微生物主要有硫酸盐还原菌、腐生菌和铁细菌等。目前，中国大部分油田已进入石油开发的中期和后期，油层压力下降程度很大，其通过注水采油是用来维持油层压力的重要手段。采出的油中含水量一般为70% 80%，有的油田甚至高达90%，因此造成采油含废水的排放量非常大，如果不经处理直接排放，不仅会造成土壤、水源的污染，甚至会引起污油火灾事故。反之，如果对采油废水进行处理，用于回注油田，则不仅可满足油田开采过程中注水量日益增长的要求，同时还可以节省水资源， 减少环境污染，有利于油田的可持续发展，提高油田的经济效益。目前，油田普遍采用的采油废水处理工艺为自然除油-混凝除油-压力除油三段处理工艺，再辅以其它生化等方法处理。这种“老三套”工艺方法虽有一定效果，但处理后存在很多问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于油田废水中油水分离的方法，该方法可以使原油脱出水、钻井废水及站内其它类型的含油废水得到有效的油水分离，降低含油废水中的悬浮物和含油量。当油田需要注水时，油田废水经处理后可以回注地层，经处理的回注水可以防止其对地层的伤害。为了达成上述目的，本发明的解决方案是一种用于油田废水中油水分离的方法，其特征在于，包括以下步骤油田废水经过气浮处理后，进入碳管膜分离系统。废水中的油和悬浮物被碳管膜吸附和截留于系统中。当透析液中悬浮物和含油量达到要求时，获得透析液产品。气浮法是向水中注入或通过电解的方法产生大量的微气泡，微气泡与在水中悬浮的油粒或悬浮物粘附，形成密度小于水的气浮体，在浮力作用下上浮至水面形成浮渣而被除去。气浮法主要用于从油田废水中除去相对密度小于1的悬浮物、油类等。还可投加浮选剂使油粒发生聚凝，提高浮选效果，浮选剂一方面具有破乳作用和起泡作用；另一方面还有吸附架桥作用，可以使胶体粒子聚集随气泡一起上浮。所述的气浮法为现有技术。膜是具有选择性透过功能的薄膜层材料，利用膜的选择性和透过性可实现料液中的不同组分的分离、纯化和浓缩，这一过程被称为膜分离。膜分离以筛分原理为主，即以不同截留孔径或不同截留分子量的膜，使得颗粒或分子量较大的物质被截留，而颗粒或分子量较小的物质透过膜，以达到分离目的。不同的膜分离又附加一些其它不同分离原理。常见的膜分离过程有微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)、反渗透(RO)、电渗析(ED)、渗透蒸发(PV) 等。各种膜分离过程，具有不同的分离机理，适用于不同的分离对象和分离要求，但都具有共同的特点1)分离过程是物理过程，通常没有相变；2)分离过程通常在5°C 40°C范围内进行，这对热敏性进行分离非常有效，这在食品、医药、生化技术等领域有其独特的适用性；3)分离过程不引入其他物质，对分离物料不会形成二次污染；4)分离过程简单，基本没有体力劳动力)可以从中试试验直接放大到工业生产，安全可靠；6)可以批次运行，也可以连续运行。由上述特点可以看出，膜分离技术的特点是可根据废水中油粒子的大小合理地确定膜截留分子量，且处理过程中一般无相变化，直接实现油水分离；不需投加药剂，所以二次污染小；后处理费用低，分离过程耗能少；分离出水含油量低，处理效果好。膜分离完全可以应用于含油废水的油水分离当中。分离过程可根据实际情况选择批次式或连续式运行。在膜分离技术中，与有机膜相比，无机膜具有耐高温、耐化学侵蚀；机械强度好、抗生物能力强、渗透量大、可清洗性强、使用寿命长等特点。尤其在油水分离的应用中，相关研究表明有机膜与无机膜对油水分离的效果都能达到油田回注水的要求。然而有机膜通量相对较小，污染后不易清洗等不足制约了其应用。本发明中所述的碳管膜是以SiC为原材料制备而得的一种陶瓷膜元件，如丹麦 CoMeTas公司提供的C025/304膜。SiC碳管膜的主要制备方法有化学气相沉积(CVD)/化学气相渗透(CVI)法，聚合物先驱体高温分解法和溶胶-凝胶法(Sol-Gel Approach) 0与一般无机陶瓷膜相比，这种膜的通量更大。更易清洗和恢复通量，并且兼有优异的热传导性、 断裂韧性、抗热震性和生物相容性等。被认为是一种有望取代各种无机膜的新型分离膜。在本发明中，膜分离系统中使用的碳管膜芯的膜孔径大小为0. 01-0. 2 μ m，可截留住大部分较大的油粒和悬浮物。而一小部分尺寸较小的油粒随渗透液进入产水中。本发明的进一步实施例中，碳管膜分离系统温度在5 40°C，操作压力在1 :3bar。可以采用死端过滤或者错流过滤的方法，收率控制在50% 90%。本发明的进一步实施例中，当采用死端过滤的方法时，间隔一定的时间需要进行碳管膜的反冲洗，反冲洗压力在3 ^ar。本发明的进一步实施例中，当达到目标收率或者膜通量下降至达不到最低通量要求时，包括以下膜清洗步骡采用风压设备对碳管膜芯进行气体反冲洗，然后配置的氢氧化钠溶液，对膜芯进行低压高流速循环清洗，流速在2 5m/s，温度在5 40°C，压力在 0. 5 2bar。浓缩液和清洗液则排放至污水处理系统。
除非特别指明，这里所使用的所有技术和科学术语的含义与本发明所属技术领域一般技术人员通常所理解的含义相同。本发明采用气浮法和碳管膜过滤法结合，气浮法除去油田废水中的大量悬浮物与油，碳管膜再过滤除去剩余部分的大部分悬浮物与油，既解决大量油田废水的排放问题，又能提供良好的水质用以回注地层，防止其对地层的伤害。本发明的方法效果好，且步骤极为简单，费用低。
图1为本发明的流程示意图；图2为本发明碳管膜的清洗对比图。
具体实施例方式实施例1如图1所示，油水分离装置包括一个料罐，一个碳管膜系统和一个换热器。碳管膜的膜孔径为0.01-0. 2 μ m。该料罐具有一个进料口和一个出料口，出料口通过第一管道连通碳管膜分离系统的进料口，该第一管道上设置一加压泵，碳管膜分离系统的出料口则通过第二管道连通料罐的进料口，该第二管道上设置有一个调压阀及一个换热器。本实施例中，采用的是陕西太阳景环保科技有限公司提供的经气浮处理后的油田废水，采取死端过滤方式运行。将该废水投入到料罐中，检查各阀门、开关是否处于正常状态；启动设备，以加压泵4为驱动，温度控制在5 40°C，操作压力控制在1 :3bar。在一定的压力差下，利用碳管膜分离系统2对不同物质截留率的不同，废水中的油和悬浮物被碳管膜吸附和截留于系统中。间隔10 30min对碳管膜作反冲洗。反冲洗温度控制在5 40°C，操作压力控制在3 ^ar。收率控制在50% 90%。在实验过程中定时记录实验时间、压力、温度、PH值等相关数据，并定时测定过滤速度(计算膜通量)。在试验结束后，排出浓缩液，用清水冲洗系统，并采用风压设备对碳管膜芯进行气体反冲洗，然后配置1 %的氢氧化钠溶液，对膜芯进行低压高流速循环清洗，温度在5 40°C，压力在0. 5 2bar，再用清水冲洗至PH值中性，检测水通量。1)油水分离情况从表1中可以看出，碳管膜采用死端过滤，间隔固定时间反冲洗浓排，平均通量约在483LMH。通过碳管膜芯的处理，可以去除进水中大部分的的悬浮物和油，悬浮物的含量从 40mg/L降到5mg/L，含油量也由进水的1. 78mg/L降到0. 746mg/L，平均通量为483LMH。表1油水分离效果
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运行时间运行通量(LMH)悬浮物(mg/L) 含油量(mg/L) (min) 起始结束平均进水产水进水产水
701250 375 4834051. 78 0. 746 从水样中可以更加明显地看出废水经碳管膜处理后的效果。处理之前为乌黑混浊状、处理之后为透明澄清状。显然，采用碳管膜芯处理油田废水对悬浮物和油均可以较好的去除。2)碳管膜的清洗状况从图2的清洗通量变化图看，采用气体反冲洗+1%碱液清洗剂清洗，碳管膜芯的通量可以得到很好的恢复。图2备注说明同等操作条件下，测试了实验前(如图2柱1)、实验后(如图2柱 2)、清洗后(如图2柱3)的测试通量。从图中可以看出，实验后通量衰减比较大，由实验前的3750LMH下降到750LMH，但是通过气体反冲洗和1 %碱液清洗，膜通量基本恢复到实验前通量即3750LMH。
权利要求
1.一种油田废水的处理方法，包括以下步骤油田废水经过气浮处理，除去大部分油后，进入碳管膜分离系统，废水中的油和悬浮物被碳管膜吸附和截留于系统中，透析液用于油田回注。
2.如权利要求1所述的一种油田废水的处理方法，其特征在于所述的碳管膜分离系统使用的碳管膜芯的膜孔径大小为0. 01-0. 2 μ m，操作温度5 40°C，操作压力1 !Bbar。
3.根据权利要求1或2中所述的一种油田废水的处理方法，其特征在于碳管膜分离系统采用死端过滤或者错流过滤处理废水。
4.根据权利要求3中所述的一种油田废水的处理方法，其特征在于碳管膜分离系统采用死端过滤处理废水，间隔固定的时间进行碳管膜的反冲洗，反冲洗压力在3 ^ar。
5.根据权利要求1或2中所述的一种油田废水的处理方法，其特征在于还包括以下的清洗步骤，当达到目标收率或者膜通量下降至达不到最低通量要求时，采用风压设备对碳管膜芯进行气体反冲洗，然后用碱性溶液进行反冲洗。
6.根据权利要求5所述的一种油田废水的处理方法，其特征在于所述的碱性溶液为的氢氧化钠溶液，对膜芯进行循环清洗，清洗温度在5 40°C，压力在0. 5 2bar。
全文摘要
本发明公开了一种油田废水的处理方法。油田废水经过气浮处理后进入碳管微滤膜分离系统。在系统运行中，废水中的油和悬浮物被碳管膜吸附和截留于系统中，系统经一段时间间隔后进行反洗，被吸附和截留的油和悬浮物随反洗液排出。经过膜处理的透析液作为处理后的产水用于回注采油地层。上述方法能够减少回注水中含有悬浮物、油等对地层产生伤害。
文档编号C02F9/02GK102249435SQ201110124930
公开日2011年11月23日 申请日期2011年5月13日 优先权日2011年5月13日
发明者林丽华, 蓝伟光 申请人:三达膜科技(厦门)有限公司