基于特種膜的氣田廢水處理工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及污廢處理技術(shù)領(lǐng)域，具體地講，涉及的是一種基于特種膜的氣田廢水 處理工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 氣田廢水通常有地層采出水、壓裂返排液、鉆井廢水、凈化廠廢水及礦區(qū)雨水等。 通常都有以下特點：①石油類物質(zhì)含量高，含油量一般為100_500mg/L左右，石油類物質(zhì)以 懸浮態(tài)存在為主，部分為乳化態(tài)，乳化油分布穩(wěn)定不易分離；②SS含量高，懸浮顆粒微小， 粒徑一般為1-100 μπι，廢水總SS為300 - 5000mg/l;③有機物含量較高，一般氣田廢水COD 基本在800~3000 mg/1 (鉆井可能高達數(shù)萬)，廢水中可能存在一定量環(huán)狀芳烴類衍生物及 聚合物等，性質(zhì)穩(wěn)定，不易被氧化及生物降解；④礦化度高，無機鹽種類多，含多種鹽類，采 出水高達幾萬甚至十幾萬毫克/升，大量的結(jié)垢鹽分容易造成管線結(jié)垢。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中，氣田廢水治理工藝主要有回注、處理達標外排及資源化回用三種。
[0004] 一、回注工藝 目前油氣田廢水的最終處置方法仍以回注地層為主。氣田水回注其主要工作集中在對 氣田水的預處理方面，主要解決氣田水中機械雜質(zhì)對地層的堵塞，控制氣田水中SS的總量 和粒徑。采用工藝為混凝-過濾-精濾的組合，其關(guān)鍵設備為精濾單元，當前采用的精濾組 件主要有陶瓷燒結(jié)管、PE濾棒、改性纖維球等。但是回注工藝存在以下幾個缺點：1) 一次性 工程投資較高；2)無法實現(xiàn)污水資源化利用；3)對周邊油田產(chǎn)生直接影響；4)對周邊段油 藏產(chǎn)生直接影響。
[0005] 二、達標外排 主要有兩種工藝形式，其一是廢水經(jīng)預處理除去油和懸浮物后，直接物化（高級氧化， 如Fe/C微電解、芬頓等），然后排放。其存在的問題有①運行費用太高，依據(jù)不同的水質(zhì)，一 般運行費用高達100元/噸水以上；②對鹽分沒有去除，不能真正達到地方環(huán)保要求；③引 入大量新的化學藥劑，造成二次污染。
[0006] 其二是廢水經(jīng)預處理除去油和懸浮物后，直接物化（高級氧化，如Fe/C微電解、芬 頓等），然后經(jīng)過蒸發(fā)工序，最后排放。其存在的問題是①引入蒸發(fā)可解決鹽分問題，但直接 蒸發(fā)投資和運行費用太高；②蒸發(fā)冷凝液可能COD不達標；③引入大量新的化學藥劑，造成 二次污染。
[0007] 總的來說，達標外排處理均是針對其中的S2、COD等特征污染物。針對氣田水脫 COD研究開發(fā)了中和、絮凝沉降、氧化、Fe/C微電解、H202/Fe2+催化氧化、吸附、多種處理技 術(shù)聯(lián)合工藝。目前全球重視環(huán)境程度的提高，以及淡水資源越來越短缺，未來的發(fā)展方向為 不外排、不浪費，盡量資源化回用。
[0008] 三、資源化回用 針對資源化回用，國外(像美國和加拿大）在電費低，對能耗要求不嚴格的情況下，大部 分氣田廢水都采用資源化回用工藝；國內(nèi)中原油田富余污水經(jīng)深度處理后用于配母液，克 拉瑪依和遼河油田富余污水經(jīng)深度處理后回用注氣鍋爐。四川氣田水是世界上罕見富含 鉀、硼的氣田水，已形成9大含鈉水巖系及21個區(qū)域氣田水層。它常與天然氣伴生，不但氯 化鈉含量高而適宜制取食鹽外，而且富含溴、碘、硼、鉀、鍶、銣等多種元素，其含量通常能達 到或超過工業(yè)指標。隨著越來越嚴苛的環(huán)境治理要求和水資源的短缺，資源化回用工藝勢 必取代回注治理工藝。
[0009] 氣田廢水資源化回用主要是將廢水中的有用物質(zhì)如鹽或微量元素提出回收，而且 把水處理到可以回用在鍋爐補給水、配置油井回注頂油或灌溉等。因此主要工藝路線就是 把水和溶解物質(zhì)分離、濃縮過程。常見的脫鹽除硬工藝有：化學軟化(加藥沉淀軟化)，離子 交換軟化(大孔弱酸交換樹脂軟化)，熱法脫鹽(低溫多效蒸發(fā)（MEE)、多效蒸餾（MED)、機械 壓縮蒸發(fā)（MVC)、射流栗負壓抽吸蒸汽蒸發(fā)技術(shù))，膜法脫鹽(雙膜脫鹽（UF/MF+R0)、電滲析 脫鹽（EDR))，吸附脫鹽（電吸附脫鹽（EST))等。
[0010] 其中，"化學沉淀軟化+離子交換"除硬技術(shù)只能去除水中的硬度和二氧化硅，溶解 性固體總量基本不去除，對比油田污水資源化需求水質(zhì)，適于礦化度小于7000mg/L的油田 污水軟化，該技術(shù)在遼河、河南油田處理較低礦化度（TDS = 3000-5000 mg/L)油田污水資 源化用作注汽鍋爐用水得到廣泛應用，并取得可觀的經(jīng)濟效益，但是此工藝對于礦化度高 達數(shù)萬的氣田廢水不適宜。而且沉淀物屬于更難處置物質(zhì)，只能作為危固處理；離子交換樹 脂存在一個飽和情況，需要藥劑清洗，剩余大量的廢酸廢堿難以處置。
[0011] 熱法脫鹽工藝處理后的水可達到凈化廠循環(huán)冷卻水要求，產(chǎn)水率為70% - 80%。對 原水礦化度適應范圍廣。同時，在預處理方面較雙膜工藝要求寬松。目前來說應該是治理各 類廢水最根本的工藝。但對加壓二次蒸汽用的生蒸汽要求較高，需要量較大，因此運行成本 居高不下。熱法脫鹽除硬工藝噸水運行高達150元左右。油氣田一般處于偏遠山區(qū)地帶， 污水處理站交通極不方便，現(xiàn)場建設一個相當規(guī)模的蒸汽設備不是很現(xiàn)實。某些氣田廢水 含有低沸點、小分子量物質(zhì)，在蒸發(fā)過程中極易混入冷凝液中，最后導致處理水無法達到循 環(huán)冷卻水要求，需要進一步的去除。
[0012] 膜技術(shù)是環(huán)境保護和環(huán)境治理的首選技術(shù)，特別是排水水質(zhì)要求高的場合。膜是 一種具有特殊選擇性分離功能的無機或高分子材料，它能把流體分隔成不相通的兩個部 分，使其中的一種或幾種物質(zhì)能透過，而將其他物質(zhì)分離出來。膜分離與傳統(tǒng)過濾的不同在 于是一種物理過程，不需發(fā)生相的變化和添加助劑。依據(jù)其孔徑的不同（或稱為截留分子 量)，可將膜分為微濾膜、超濾膜、納濾膜和反滲透膜。其中反滲透膜分離等級最高，脫鹽效 果好。但是采用膜法脫鹽，膜污染問題是工業(yè)化應用的瓶頸。經(jīng)調(diào)研，從卷式反滲透法處理 采出水現(xiàn)場試驗分析，盡管反滲透可以得到礦化度非常低的清水，但要求嚴格的化學或生 物預處理（SDK5,還有其他諸如COD的苛刻要求）；膜本身成本高，污染后膜通量降低明顯， 即使清洗后通量恢復也較難，同時化學清洗會產(chǎn)生化學清洗廢液，使其在氣田污水資源化 的工程應用難以突破。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明提供一種高效、不易污堵、使用壽命長、 使用方便成本低的基于特種膜的氣田廢水處理工藝。
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