基于特种膜的气田废水处理工艺的制作方法
【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气田废水 处理工艺。
【背景技术】
[0002] 气田废水通常有地层采出水、压裂返排液、钻井废水、净化厂废水及矿区雨水等。 通常都有以下特点：①石油类物质含量高，含油量一般为100_500mg/L左右，石油类物质以 悬浮态存在为主，部分为乳化态，乳化油分布稳定不易分离；②SS含量高，悬浮颗粒微小， 粒径一般为1-100 μπι，废水总SS为300 - 5000mg/l;③有机物含量较高，一般气田废水COD 基本在800~3000 mg/1 (钻井可能高达数万)，废水中可能存在一定量环状芳烃类衍生物及 聚合物等，性质稳定，不易被氧化及生物降解；④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。
[0003] 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。
[0004] 一、回注工艺 目前油气田废水的最终处置方法仍以回注地层为主。气田水回注其主要工作集中在对 气田水的预处理方面，主要解决气田水中机械杂质对地层的堵塞，控制气田水中SS的总量 和粒径。采用工艺为混凝-过滤-精滤的组合，其关键设备为精滤单元，当前采用的精滤组 件主要有陶瓷烧结管、PE滤棒、改性纤维球等。但是回注工艺存在以下几个缺点：1) 一次性 工程投资较高；2)无法实现污水资源化利用；3)对周边油田产生直接影响；4)对周边段油 藏产生直接影响。
[0005] 二、达标外排 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，直接物化（高级氧化， 如Fe/C微电解、芬顿等），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。
[0006] 其二是废水经预处理除去油和悬浮物后，直接物化（高级氧化，如Fe/C微电解、芬 顿等），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。
[0007] 总的来说，达标外排处理均是针对其中的S2、COD等特征污染物。针对气田水脱 COD研究开发了中和、絮凝沉降、氧化、Fe/C微电解、H202/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。
[0008] 三、资源化回用 针对资源化回用，国外(像美国和加拿大）在电费低，对能耗要求不严格的情况下，大部 分气田废水都采用资源化回用工艺；国内中原油田富余污水经深度处理后用于配母液，克 拉玛依和辽河油田富余污水经深度处理后回用注气锅炉。四川气田水是世界上罕见富含 钾、硼的气田水，已形成9大含钠水岩系及21个区域气田水层。它常与天然气伴生，不但氯 化钠含量高而适宜制取食盐外，而且富含溴、碘、硼、钾、锶、铷等多种元素，其含量通常能达 到或超过工业指标。随着越来越严苛的环境治理要求和水资源的短缺，资源化回用工艺势 必取代回注治理工艺。
[0009] 气田废水资源化回用主要是将废水中的有用物质如盐或微量元素提出回收，而且 把水处理到可以回用在锅炉补给水、配置油井回注顶油或灌溉等。因此主要工艺路线就是 把水和溶解物质分离、浓缩过程。常见的脱盐除硬工艺有：化学软化(加药沉淀软化)，离子 交换软化(大孔弱酸交换树脂软化)，热法脱盐(低温多效蒸发（MEE)、多效蒸馏（MED)、机械 压缩蒸发（MVC)、射流栗负压抽吸蒸汽蒸发技术)，膜法脱盐(双膜脱盐（UF/MF+R0)、电渗析 脱盐（EDR))，吸附脱盐（电吸附脱盐（EST))等。
[0010] 其中，"化学沉淀软化+离子交换"除硬技术只能去除水中的硬度和二氧化硅，溶解 性固体总量基本不去除，对比油田污水资源化需求水质，适于矿化度小于7000mg/L的油田 污水软化，该技术在辽河、河南油田处理较低矿化度（TDS = 3000-5000 mg/L)油田污水资 源化用作注汽锅炉用水得到广泛应用，并取得可观的经济效益，但是此工艺对于矿化度高 达数万的气田废水不适宜。而且沉淀物属于更难处置物质，只能作为危固处理；离子交换树 脂存在一个饱和情况，需要药剂清洗，剩余大量的废酸废碱难以处置。
[0011] 热法脱盐工艺处理后的水可达到净化厂循环冷却水要求，产水率为70% - 80%。对 原水矿化度适应范围广。同时，在预处理方面较双膜工艺要求宽松。目前来说应该是治理各 类废水最根本的工艺。但对加压二次蒸汽用的生蒸汽要求较高，需要量较大，因此运行成本 居高不下。热法脱盐除硬工艺吨水运行高达150元左右。油气田一般处于偏远山区地带， 污水处理站交通极不方便，现场建设一个相当规模的蒸汽设备不是很现实。某些气田废水 含有低沸点、小分子量物质，在蒸发过程中极易混入冷凝液中，最后导致处理水无法达到循 环冷却水要求，需要进一步的去除。
[0012] 膜技术是环境保护和环境治理的首选技术，特别是排水水质要求高的场合。膜是 一种具有特殊选择性分离功能的无机或高分子材料，它能把流体分隔成不相通的两个部 分，使其中的一种或几种物质能透过，而将其他物质分离出来。膜分离与传统过滤的不同在 于是一种物理过程，不需发生相的变化和添加助剂。依据其孔径的不同（或称为截留分子 量)，可将膜分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜。其中反渗透膜分离等级最高，脱盐效 果好。但是采用膜法脱盐，膜污染问题是工业化应用的瓶颈。经调研，从卷式反渗透法处理 采出水现场试验分析，尽管反渗透可以得到矿化度非常低的清水，但要求严格的化学或生 物预处理（SDK5,还有其他诸如COD的苛刻要求）；膜本身成本高，污染后膜通量降低明显， 即使清洗后通量恢复也较难，同时化学清洗会产生化学清洗废液，使其在气田污水资源化 的工程应用难以突破。
【发明内容】
[0013] 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气田废水处理工艺。
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