水处理方法技术

一种通过增强多步骤电凝聚方法从水中增强移除杂质的方法，包括电凝聚、固体分离、硬度移除、结晶和任选的反渗透和蒸发净化。本发明专利技术的实施方案可在显著节约时间、能量和化学品使用下移除多种杂质。还报道了零液体排放选项。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】 相关申请的交叉引用 本申请要求于2012年12月7日提交的美国临时专利申请第61/734, 606号和于 2013年9月27日提交的印度专利申请第2873/DEL/2013号的优先权。这两篇申请通过引 用并入本文。 专利技术背景 专利
本专利技术的实施方案涉及用于水处理的方法和装置。优选实施方案利用了电凝聚和 一种或多种其它处理选项的组合。 相关技术背景 "采出水"是用于油、气或其它烃开采中的水。对采出的水进行处理以除去杂质通 常涉及各种预处理方法。通常实施杂质移除，从而能通过锅炉产生蒸汽和再循环。在常规 处理方法中，将处于高PH下且包含显著量溶解和沉淀杂质（包括但不限于二氧化硅、硬度、 硼、碱度、有机物和颜色）的采出水引入蒸发器中。如果不进行处理，则这些杂质将在水于 蒸发器中浓缩并回收馏出液时产生结垢、起泡、沉淀和其它不希望的效果。由常规蒸发方法 产生的盐水难以处理。这是因为在中和期间产生凝胶状胶态二氧化硅混合物。在使用常规 技术下，所述盐水无法在零液体排放方法中借助结晶器转化成固体，这是因为大量有机物 的存在会使得其呈焦油状且难以处理。 取决于包括采出水的初始来源、用于烃的开采方法和烃移除的场所在内的因素， 采出水可包含不同的污染物。典型地，二氧化硅、硬度、油和有色有机物被认为是采出水中 的主要污染物。例如，油砂抽提方法（通常称为蒸汽辅助重力泄油或"SAGD"）中所用的采 出水为已用于通过将蒸汽注入具有油砂的区域中而采油的水。SAGD方法包括回收蒸汽和油 流二者。在初始油分离之后，通常对水进行处理。所存在的导致结垢、沉淀或盐水处理问题 的主要污染物包括硼、二氧化硅、硬度、油和赋予颜色的天然存在的成分和有机物。 常规水净化方法典型地围绕包括控制一种或多种污染物以容纳结垢或沉淀的处 理设计。这些方法不能完全解决所有污染物的移除、调节和处理以使得所述方法就操作可 靠性而言稳健和由于停车时间造成的生产率损失的问题。常规方法还需要用于操作的昂贵 化学品和频繁清洁以克服结垢问题。现有常规方法均未总体上解决二氧化硅、硬度和结垢 离子如硼和锶，或赋予颜色的化合物和总有机碳（TOC)的移除。这导致需要后续处理和消 耗显著量的化学品。常规方法还需要用于化学品处理和储存的设施。一些方法进一步要求 固体储存、处理和卸载系统。 出于许多原因，采出水，尤其是油砂采出水难以通过反渗透（"R0"）方法处理。这 些包括例如在预处理工艺发挥作用所经历的难度水平，这同样是由于存在大量污染物和所 需的不同处理的复杂度所致。即使在大量预处理且在使用不同化学品后，仍不能将二氧化 硅、硬度、油和有机物处理至正确的水平，同时还使得浊度和SDI处于可通过RO处理的正确 范围内。因此不认为RO方法适用于采出水，尤其是油砂采出水。 专利技术简述 我们提出了一种全面的水处理方案，其包括处理污染物，包括但不限于二氧化硅、 硬度、硼、磷酸盐、碱度、颜色、胶体、油和有机物。处理依赖于随后的浓缩和渗透或馏出液回 收方法和质量要求。所述方案可进一步解决盐水处理和中和问题，且应进一步允许实现零 液体排放（ZLD)，从而具有最低的环境影响。 我们的方案可包括膜方法，其可导致资金成本的有益降低。如果采用所述选项，则 可以以较低成本回收90 %的可用水，而10 %的水则需要使用蒸发器，尤其是在要求ZLD方 法时。 其它实施方案可提供连续的电凝聚步骤。例如，可实施2个、3个、4个或更多电凝 聚步骤以连续除去杂质。 附图简介 图1显示了本专利技术一个实施方案的流程图，其中首先通过多污染物移除电凝聚 (EC)方法，然后通过固体分离器，随后通过硬度移除单元（HRU)移除硬度和蒸发器处理采 出水。在蒸发器中，回收馏出液，并处理盐水或将其送至结晶器中以进一步回收盐。固体分 离器可例如为（但不限于）澄清器、压滤机、压带机或离心机。 图2显示了本专利技术的一个实施方案，其中通过多污染物移除电凝聚（EC)方法处理 采出水，然后进一步通过硬度移除单元和超滤或微滤系统（"UF/MF"）处理，并进一步通过 反渗透（"R0"）膜基系统处理。进一步的馏出液可通过使RO截留水通过蒸发器/结晶器 而回收。这提供了 ZLD方案。 图3显示了本专利技术的一个实施方案，其中通过多污染物移除电凝聚（EC)方法，随 后借助固体分离器和硬度移除单元（HRU)处理采出水。 图4显示了本专利技术的一个实施方案，其中在通过多污染物移除EC、HRU和UF/MF系 统处理采出水之后，将膜蒸馏（MD)系统用于RO单元的盐水浓缩。任选使MD产生的盐水进 一步通过结晶器以使得所述方法为ZLD方法。 图5显示了本专利技术的一个实施方案，其包括多污染物移除EC、HRU和UF/MF以及二 级RO系统。任选进一步通过软化器或电离子化进一步处理二级RO渗出物以生产超纯水。 图6显示了高温多污染物移除增强EC方法，其以单级或多级方法使用，随后为过 滤器，从而除了移除其它污染物之外，还有效移除二氧化硅和硬度，以作为给水的温/热石 灰软化的替代方案。如在其它实例中那样，所述给水可为采出水。 图7显示了水在不同条件下经受多阶段电凝聚的流程图。所述多阶段电凝聚方法 可用于替代先前图中所示的任何单步电凝聚方法。 图8(包括图8A和图8B两部分）显示了处理重油开采用水的实施方案的流程图， 包括将获自第一注入井的油水混合物分离成油和采出水的单独的混合物；将采出水作为电 凝聚给水送至电凝聚系统的集管；（c)通过在第一组条件下电凝聚而处理采出水；（d)通过 在第二组条件下电凝聚而处理采出水，其中第二组条件不同于第一组条件；(e)在通过电 凝聚处理采出水的步骤之后，从采出水中移除固体；(f)从采出水中移除硬度；（g)通过至 少一种选自如下组的方法处理采出水：反渗透、结晶、蒸发和膜过滤；(h)用所述采出水产 生蒸汽；和（i)将所述蒸汽送入第二注入井，其中所述注入井可与第一注入井相同或不同。 专利技术详述 本专利技术的实施方案涉及一种用于全面处理水中的多种污染物的集成方法。在优选 实施方案中，所述水为来自烃开采的采出水。优选实施方案可（但并非必须）克服上文所 述的一个或多个缺点，并允许零液体排放（"ZLD"）方案。所述ZLD方案可无任何盐水处理 问题地提供。所述集成包括增强多污染共沉淀EC方法，随后为HRU以用于蒸发 方法。尽管本文所述的实施方案涉及采出水，然而本文所报道的方法还可有用地用于各种 方法和情形，包括但不限于当水流为选自如下组的水的输入或产物时：海上采油水、海上采 气水、油聚合物注采水、经温石灰软化的水、煤制化学品（"CTX"）工艺水、煤层气（"CSG"） 水、煤床甲烷水、烟道气脱硫水、陆上采油水、陆上采气水、水力压裂水、页岩气开采水、包含 大量生物含量的水、电厂水、低盐度采油水、海上低盐度采出水和冷却塔排污水。 在本专利技术的一个实施方案中，我们提供了一种用于净化水力压裂或"压裂"用水的 系统和方法。"压裂"通常使用大量水，所述水可包含例如大量生物组分和/或二氧化硅。 使用多阶段电凝聚方法可有效移除这些和其它污染物，从而允许有利地将所述水再利用于 进一步的压裂或其它操作中。 尽管本文已就方法描述了本专利技术的实施方案，然而本领域技术人员应理解的是还 考虑系统和装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种净化水流的方法，包括：通过电凝聚处理水流；通过硬度移除单元处理所述水流；通过如下组的至少一个成员处理所述水流：反渗透、纳滤、结晶器和蒸发器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·齐达姆巴兰，N·S·比施特，P·莱纳，
申请(专利权)人：水技术国际公司，
类型：发明
国别省市：美国;US