本发明涉及工业废水处理领域，具体说是一种气田产出水的资源化处理方法。尤指利用除硬过滤-臭氧催化氧化-a/o/mbr-高压反渗透-机械式蒸汽再压缩(mvr)技术处理气田产出水的资源化处理方法。
背景技术：
随着社会经济发展和人民生活水平的不断提高，对能源需求量日益加大，气田开采量逐年增加。在气田的开发中，特别是在气田开发的中后期，由于地层水可沿断层及构造裂隙侵入气藏，进入井底，使气藏能量损失增大，井口压力降低，带水能力变差，造成气井减产或水淹停产。为维持天然气的稳定生产，气田大力推行排水采气工艺，使得气井的产水量迅速增加，很多气井因采出废水无法处理而被迫关井，影响了正常的采气生产。
气田产出水在给气田生产造成难题的同时，所引起的社会问题也显露无疑，给自然环境造成了巨大的压力，尤其是西南矿区气田开采过程中产生的大量采出废水，该废水除含有大量硫化氢和硫化物外，还含有大量盐分、有机物、氨氮和悬浮物等。如果得不到有效处理，不仅会对环境产生严重污染，还会对输水管线产生严重腐蚀，存在严重的安全隐患。
对于气田产出水的处理，目前主要有回注地层、处理后达标外排或深度处理后资源化利用等方式。就现有的处理工艺来说，目前主要是进行适度处理后回注，在达标外排和资源化处理方面鲜有报道。目前主要的资源化利用去向是用于循环水补水，根据循环水补水的回用标准，对于气田产出水资源化处理来说，主要的处理目标是去除水中的大部分盐分、有机物、悬浮物以及氨氮。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种气田产出水的资源化处理方法，采用除硬过滤-臭氧催化氧化-a/o/mbr-高压反渗透-mvr工艺，有效去除废水中的硬度、悬浮物、有机物、盐类和氨氮，解决气田产出水资源化处理过程中硬度、悬浮物、有机物、氨氮和氯化物等指标过高的问题，有效减少废水回注量，实现气田产出水的资源化处理。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种气田产出水的资源化处理方法，包括如下步骤：第一步，采用除硬过滤工艺去除气田产出水中的大部分硬度和悬浮物；第二步，采用臭氧催化氧化去除除硬过滤出水中的难降解有机物；第三步，采用a/o/mbr工艺去除臭氧催化氧化出水中的易降解有机物和氨氮；第四步，采用高压反渗透分离浓缩a/o/mbr工艺出水，将a/o/mbr工艺出水中的大部分盐类脱除，形成高压反渗透产水和高压反渗透浓水；第五步，采用mvr工艺将高压反渗透浓水进一步浓缩，形成mvr蒸发产水和mvr母液，mvr母液进行回注处理，高压反渗透产水和mvr蒸发产水回用。
在上述技术方案的基础上，具体包括以下步骤：
步骤1，气田产出水进入除硬过滤单元，加入除硬药剂，反应一定时间后进入澄清池进行澄清过滤，形成除硬过滤出水；滤渣类经固化后集中外运处理；
步骤2，除硬过滤出水进入臭氧催化氧化单元，停留一定时间后，形成臭氧催化氧化出水；
步骤3，臭氧催化氧化出水进入a/o/mbr单元，分别在缺氧a段、好氧o段和mbr膜池停留一定时间后，形成mbr产水；
步骤4，mbr产水进入高压反渗透单元进行分离浓缩，形成高压反渗透产水和高压反渗透浓水，高压反渗透产水回用；
步骤5，高压反渗透浓水进入mvr单元蒸发浓缩，形成mvr母液和mvr蒸发产水，mvr母液进行回注处理，mvr蒸发产水回用。
在上述技术方案的基础上，步骤1中，所述气田产出水的主要水质特征为：进水ph7～8，总溶解性固体10000～22000mg/l，悬浮物300～1500mg/l，油含量0～20mg/l，氨氮50～200mg/l，总硬度(caco3计)1500～3000mg/l，总碱度(caco3计)550-950mg/l，na+4000～10000mg/l，cl-5000～12000mg/l，so42-800～1500mg/l，cod1500～3000mg/l。
在上述技术方案的基础上，经步骤1～5处理后的气田产出水，mvr母液中，油含量＜5mg/l，悬浮物＜1mg/l，满足气田回注水标准；高压反渗透产水和mvr蒸发产水电导率＜1200μs/cm，cod＜60mg/l，cl-＜200mg/l，氨氮＜10mg/l，总油＜0.5mg/l，满足循环水补水回用标准。
在上述技术方案的基础上，步骤1中，所述除硬过滤单元中的除硬药剂为氢氧化钠和碳酸钠，除硬药剂的配比为氢氧化钠：碳酸钠为6～8:1，药剂反应时间为15～30min，除硬ph控制在10.8～11.5，除硬后进入澄清池过滤，停留时间为30min～90min。
在上述技术方案的基础上，步骤2中，在除硬过滤出水进入臭氧催化氧化单元前，设置管道加药泵，药剂为次氯酸钠；当除硬过滤出水中的氨氮含量高于50mg/l时，加入次氯酸钠，加药量为废水中的氨氮和次氯酸钠质量比为1：8～9。
在上述技术方案的基础上，步骤2中所述臭氧催化氧化单元的进水ph为7～8，停留时间为1～2h，臭氧浓度为125-135mg/l；臭氧投加量为800～1500mg/l。
在上述技术方案的基础上，步骤3中所述a/o/mbr单元，缺氧a段停留时间为4～6h，好氧o段及mbr膜池总停留时间27～32h，污泥回流量300～400％，排泥量1～2％，污泥浓度10～12g/l；
在此条件下，mbr膜通量控制在10～12l/m2·h。
在上述技术方案的基础上，步骤4中所述高压反渗透单元采用碟管式反渗透膜组件，膜组件形式为多个碟片式膜片串联在一个中心管上构成碟片式膜柱；高压反渗透单元的运行条件为：操作压力为5～7mpa，进水ph为7～10。
在此条件下，高压反渗透单元的膜通量控制在7～10l/m2·h，高压反渗透浓水的tds(溶解性固体总量)为40000～60000mg/l。
在上述技术方案的基础上，步骤5中所述mvr单元采用现有市售mvr蒸发器，mvr母液的tds控制在150000mg/l，mvr蒸发产水和高压反渗透产水混合后回用于循环水补水。
本发明所述的气田产出水的资源化处理方法，采用除硬过滤-臭氧催化氧化-a/o/mbr-高压反渗透-mvr工艺，有效去除废水中的硬度、悬浮物、有机物、盐类和氨氮，解决气田产出水资源化处理过程中硬度、悬浮物、有机物、氨氮、氯化物等指标过高的问题，有效减少废水回注量，实现了气田产出水的资源化处理。
本发明与现有技术的实质性区别在于：针对现有技术的技术缺陷，本发明采用除硬过滤-臭氧催化氧化-a/o/mbr-高压反渗透-mvr工艺处理气田产出水。通过采用该技术，实现了气田产出水的高效、快捷、低成本资源化处理。和现有技术相比，本发明涉及的技术设备简单、运行维护容易、运行成本大大降低，技术经济性好。对于气田产出水，本发明涉及的资源化处理技术更为经济、合理、可行。
有益效果：
1、本发明通过对气田产出水的除硬过滤，去除了气田产出水中的大部分硬度、悬浮物和少量有机物，避免了后续臭氧催化氧化过程中催化剂的结垢，延长了臭氧催化氧化单元的清洗周期；
2、本发明采用臭氧催化氧化去除除硬过滤出水中的难降解有机物，降低了后续a/o/mbr工艺的处理负荷，保证了后续反渗透膜系统的产水水质，延长了膜系统的清洗周期，保证了膜系统的长期稳定运行；
3、本发明通过采用a/o/mbr工艺去除废水中的易降解有机物和氨氮，培养了高盐条件下的耐盐微生物菌，提高了高盐条件下的有机物去除效果；
4、本发明中除硬过滤-臭氧催化氧化-a/o/mbr的工艺组合，适用于处理高硬度、高有机物的气田产出水；
5、本发明通过采用高压反渗透和mvr工艺的组合，在降低运行成本的前期下，实现了气田产出水的最深度浓缩，最大限度的减少了气田产出水的回注量，并实现了废水的资源化利用。
附图说明
本发明有如下附图：
图1本发明的工艺流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明所述的一种气田产出水的资源化处理方法，包括如下步骤：第一步，采用除硬过滤工艺去除气田产出水中的大部分硬度和悬浮物；第二步，采用臭氧催化氧化去除除硬过滤出水中的难降解有机物；第三步，采用a/o/mbr工艺去除臭氧催化氧化出水中的易降解有机物和氨氮；第四步，采用高压反渗透分离浓缩a/o/mbr工艺出水，将a/o/mbr工艺出水中的大部分盐类脱除，形成高压反渗透产水和高压反渗透浓水；第五步，采用mvr工艺将高压反渗透浓水进一步浓缩，形成mvr蒸发产水和mvr母液，mvr母液进行回注处理，高压反渗透产水和mvr蒸发产水回用。
在上述技术方案的基础上，具体包括以下步骤：
步骤1，气田产出水进入除硬过滤单元，加入除硬药剂，反应一定时间后进入澄清池进行澄清过滤，形成除硬过滤出水；滤渣类经固化后集中外运处理；
步骤2，除硬过滤出水进入臭氧催化氧化单元，停留一定时间后，形成臭氧催化氧化出水；
步骤3，臭氧催化氧化出水进入a/o/mbr单元，分别在缺氧a段、好氧o段和mbr膜池停留一定时间后，形成mbr产水；
步骤4，mbr产水进入高压反渗透单元进行分离浓缩，形成高压反渗透产水和高压反渗透浓水，高压反渗透产水回用；
步骤5，高压反渗透浓水进入mvr单元蒸发浓缩，形成mvr母液和mvr蒸发产水，mvr母液进行回注处理，mvr蒸发产水回用。
在上述技术方案的基础上，步骤1中，所述气田产出水的主要水质特征为：进水ph7～8，总溶解性固体10000～22000mg/l，悬浮物300～1500mg/l，油含量0～20mg/l，氨氮50～200mg/l，总硬度(caco3计)1500～3000mg/l，总碱度(caco3计)550-950mg/l，na+4000～10000mg/l，cl-5000～12000mg/l，so42-800～1500mg/l，cod1500～3000mg/l。
在上述技术方案的基础上，经步骤1～5处理后的气田产出水，mvr母液中油含量＜5mg/l，悬浮物＜1mg/l，满足气田回注水标准；高压反渗透产水和mvr蒸发产水电导率＜1200μs/cm，cod＜60mg/l，cl-＜200mg/l，氨氮＜10mg/l，总油＜0.5mg/l，满足循环水补水回用标准。
在上述技术方案的基础上，步骤1中所述除硬过滤单元中的除硬药剂为氢氧化钠和碳酸钠，除硬药剂的配比为氢氧化钠：碳酸钠为6～8:1，药剂反应时间为15～30min，除硬ph控制在10.8～11.5，除硬后进入澄清池过滤，停留时间为30min～90min。
在上述技术方案的基础上，步骤2中，在除硬过滤出水进入臭氧催化氧化单元前，设置管道加药泵，药剂为次氯酸钠；当除硬过滤出水中的氨氮含量高于50mg/l时，加入次氯酸钠，加药量为废水中的氨氮和次氯酸钠质量比为1：8～9。
在上述技术方案的基础上，步骤2中所述臭氧催化氧化单元的进水ph为7～8，停留时间为1～2h，臭氧浓度为125-135mg/l；臭氧投加量为800～1500mg/l。
在上述技术方案的基础上，步骤3中所述a/o/mbr单元，缺氧a段停留时间为4～6h，好氧o段及mbr膜池总停留时间27～32h，污泥回流量300～400％，排泥量1～2％，污泥浓度10～12g/l；
在此条件下，mbr膜通量控制在10～12l/m2·h。
在上述技术方案的基础上，步骤4中所述高压反渗透单元采用碟管式反渗透膜组件，膜组件形式为多个碟片式膜片串联在一个中心管上构成碟片式膜柱；高压反渗透单元的运行条件为：操作压力为5～7mpa，进水ph为7～10。
在此条件下，高压反渗透的膜通量控制在7～10l/m2·h，高压反渗透浓水的tds为40000～60000mg/l。
在上述技术方案的基础上，步骤5中所述mvr单元采用现有市售mvr蒸发器，mvr母液的tds控制在150000mg/l，mvr蒸发产水和高压反渗透产水混合后回用于循环水补水。
以下为具体实施例。
实施例1
某气田产出水的主要水质特征为：进水ph7，总溶解性固体10000mg/l，悬浮物300mg/l，氨氮50mg/l，总硬度(caco3计)1500mg/l，总碱度(caco3计)550mg/l，na+4000mg/l，cl-5000mg/l，so42-800mg/l，cod1500mg/l。
处理步骤如下：
步骤1，气田产出水进入除硬过滤单元，除硬药剂为氢氧化钠和碳酸钠，除硬药剂配比为氢氧化钠：碳酸钠为6:1，药剂反应时间为15min，除硬ph控制在10.8，除硬后进入澄清池沉淀过滤，停留时间为30min，形成除硬过滤出水；滤渣类经固化后集中外运处理；
在此条件下，除硬过滤出水硬度小于100mg/l，总油小于1mg/l；
步骤2，除硬过滤出水进入臭氧催化氧化单元，形成臭氧催化氧化出水；进水ph为7，停留时间为1h，臭氧浓度为125mg/l；
在此条件下，臭氧投加量为800mg/l；臭氧催化氧化出水中的cod约为700mg/l，氨氮约为47mg/l。
步骤3，臭氧催化氧化出水进入a/o/mbr单元，形成mbr产水。其中，缺氧a段停留时间为4h，好氧o段及mbr膜池总停留时间27h，污泥回流量300％，排泥量1％，污泥浓度10g/l；
在此条件下，mbr膜通量控制在10l/m2·h；mbr产水cod约210mg/l，氨氮约25mg/l。
步骤4，mbr产水进入高压反渗透单元进行分离浓缩，形成高压反渗透产水和高压反渗透浓水，高压反渗透产水回用；高压反渗透单元采用碟管式反渗透膜组件，膜组件形式为多个碟片式膜片串联在一个中心管上构成碟片式膜柱；高压反渗透单元的运行条件为：操作压力为5mpa，进水ph7；
在此条件下，高压反渗透的膜通量控制在7l/m2·h，高压反渗透浓水的tds为40000mg/l；高压反渗透产水电导率＜1200μs/cm，cod＜60mg/l，cl-＜200mg/l，氨氮＜10mg/l，总油小于0.5mg/l，满足循环水补水回用标准。
步骤5，高压反渗透浓水进入mvr单元蒸发浓缩，形成mvr母液和mvr蒸发产水。mvr单元采用现有市售mvr蒸发器，mvr母液的tds控制在150000mg/l，mvr蒸发产水也满足循环水补水标准，和高压反渗透产水混合后回用于循环水补水；
经过上述步骤处理后的气田产出水，mvr母液中油含量＜5mg/l，悬浮物＜1mg/l，满足气田回注水标准；高压反渗透产水和mvr蒸发产水的电导率＜1200μs/cm，cod＜60mg/l，cl-＜200mg/l，氨氮＜10mg/l，总油＜0.5mg/l，满足循环水补水回用标准。
实施例2
某气田产出水的主要水质特征为：进水ph7.5，总溶解性固体16000mg/l，悬浮物700mg/l，油含量10mg/l，氨氮120mg/l，总硬度(caco3计)2000mg/l，总碱度(caco3计)720mg/l，na+7000mg/l，cl-9000mg/l，so42-1100mg/l，cod2200mg/l。
处理步骤如下：
步骤1，气田产出水进入除硬过滤单元，除硬药剂为氢氧化钠和碳酸钠，除硬药剂配比为氢氧化钠：碳酸钠为7:1，药剂反应时间为20min，除硬ph控制在11，除硬后进入澄清池沉淀过滤，停留时间为60min，形成除硬过滤出水；滤渣类经固化后集中外运处理；
在此条件下，除硬过滤出水硬度小于100mg/l，总油小于1mg/l，氨氮120mg/l。
步骤2，除硬过滤出水进入臭氧催化氧化单元前，管道设置管道加药泵，加入次氯酸钠去除废水中剩余少量氨氮，加药量为除硬过滤出水中的氨氮和次氯酸钠质量比1：9。加药后出水进入臭氧催化氧化单元，形成臭氧催化氧化出水；进水ph为7.5，停留时间为1.5h，臭氧浓度为130mg/l；
在此条件下，臭氧投加量为1200mg/l；臭氧催化氧化出水中的cod约为910mg/l，氨氮约为32mg/l。
步骤3，臭氧催化氧化出水进入a/o/mbr单元，形成mbr产水。其中，缺氧a段停留时间为5h，好氧o段及mbr膜池总停留时间30h，污泥回流量350％，排泥量1.5％，污泥浓度11g/l；
在此条件下，mbr膜通量控制在11l/m2·h；mbr产水cod约300mg/l，氨氮约9mg/l。
步骤4，mbr产水进入高压反渗透单元进行分离浓缩，形成高压反渗透产水和高压反渗透浓水，高压反渗透产水回用；高压反渗透单元采用碟管式反渗透膜组件，膜组件形式为多个碟片式膜片串联在一个中心管上构成碟片式膜柱；高压反渗透单元的运行条件为：操作压力为6mpa，进水ph10；
在此条件下，高压反渗透的膜通量控制在9l/m2·h，高压反渗透浓水的tds为50000mg/l；高压反渗透产水电导率＜1200μs/cm，cod＜60mg/l，cl-＜200mg/l，氨氮＜10mg/l，总油小于0.5mg/l，满足循环水补水回用标准。
步骤5，高压反渗透浓水进入mvr单元蒸发浓缩，形成mvr母液和mvr蒸发产水。mvr单元采用现有市售mvr蒸发器，mvr母液的tds控制在150000mg/l，mvr蒸发产水也满足循环水补水标准，和高压反渗透产水混合后回用于循环水补水；
经过上述步骤处理后的气田产出水，mvr母液中油含量＜5mg/l，悬浮物＜1mg/l，满足气田回注水标准；高压反渗透产水和mvr蒸发产水电导率＜1200μs/cm，cod＜60mg/l，cl-＜200mg/l，氨氮＜10mg/l，总油＜0.5mg/l，满足循环水补水回用标准。
实施例3
气田产出水的主要水质特征为：进水ph8，总溶解性固体22000mg/l，悬浮物1500mg/l，油含量20mg/l，氨氮200mg/l，总硬度(caco3计)3000mg/l，总碱度(caco3计)950mg/l，na+10000mg/l，cl-12000mg/l，so42-1500mg/l，cod3000mg/l。
处理步骤如下：
步骤1，气田产出水进入除硬过滤单元，除硬药剂为氢氧化钠和碳酸钠，除硬药剂配比为氢氧化钠：碳酸钠为8:1，药剂反应时间为30min，除硬ph控制在11.5，除硬后进入澄清池沉淀过滤，停留时间为90min，形成除硬过滤出水；滤渣类经固化后集中外运处理；
在此条件下，除硬过滤出水硬度小于100mg/l，总油小于1mg/l，氨氮200mg/l。
步骤2，除硬过滤出水进入臭氧催化氧化单元前，管道设置管道加药泵，加入次氯酸钠去除废水中剩余少量氨氮，加药量为除硬过滤出水中的氨氮和次氯酸钠质量比1：8。加药后出水进入臭氧催化氧化单元，形成臭氧催化氧化出水；进水ph为8，停留时间为2h，臭氧浓度为135mg/l；
在此条件下，臭氧投加量为1500mg/l；臭氧催化氧化出水中的cod约为1050mg/l，氨氮约为62mg/l。
步骤3，臭氧催化氧化出水进入a/o/mbr单元，形成mbr产水。其中，缺氧a段停留时间为6h，好氧o段及mbr膜池总停留时间32h，污泥回流量400％，排泥量2％，污泥浓度12g/l；
在此条件下，mbr膜通量控制在12l/m2·h；mbr产水cod约470mg/l，氨氮约18mg/l。
步骤4，mbr产水进入高压反渗透单元进行分离浓缩，形成高压反渗透产水和高压反渗透浓水，高压反渗透产水回用；高压反渗透单元采用碟管式反渗透膜组件，膜组件形式为多个碟片式膜片串联在一个中心管上构成碟片式膜柱；高压反渗透单元的运行条件为：操作压力为7mpa，进水ph9；
在此条件下，高压反渗透的膜通量控制在10l/m2·h，高压反渗透浓水的tds为60000mg/l；高压反渗透产水电导率＜1200μs/cm，cod＜60mg/l，cl-＜200mg/l，氨氮＜10mg/l，总油小于0.5mg/l，满足循环水补水回用标准。
步骤5，高压反渗透浓水进入mvr单元蒸发浓缩，形成mvr母液和mvr蒸发产水。mvr单元采用现有市售mvr蒸发器，mvr母液的tds控制在150000mg/l，mvr蒸发产水也满足循环水补水标准，和高压反渗透产水混合后回用于循环水补水；
经过上述步骤处理后的气田产出水，mvr母液中油含量＜5mg/l，悬浮物＜1mg/l，满足气田回注水标准；高压反渗透产水和mvr蒸发产水电导率＜1200μs/cm，cod＜60mg/l，cl-＜200mg/l，氨氮＜10mg/l，总油＜0.5mg/l，满足循环水补水回用标准。
以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，并非因此局限本发明的专利范围，故凡是运用本发明说明书及附图内容所作的等效变化，均包含于本发明的保护范围。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。