一种高含盐气田水低成本处理及资源化方法技术

本发明专利技术属于电渗析脱盐技术，具体是一种高含盐气田水的低成本处理及资源化方法。将高含盐气田水通过电渗析将废水中的盐和COD废水分开；采用纳滤‑电渗析，将废水中易结垢盐复分解生成易溶盐；或采用一二价选择性电渗析将废水中混盐析分并浓缩；上述各种方式提取出来的盐水进一步采用膜蒸馏、机械式蒸汽再压缩或多效蒸发浓缩结晶回收工业盐，提取的COD废水采用生化法进一步去除COD后回用和排放。本发明专利技术工艺避免直接采用膜蒸馏、机械式蒸汽再压缩或多效蒸发浓缩结晶回收的盐有机物含量高无法销售，避免了回收的盐是混盐，成为固体废弃物，也避免了盐度过高，影响生化系统稳定运行的不足。本发明专利技术不仅仅解决了废水问题，而且将废水中的水回用和盐资源化，应用潜力巨大。

【技术实现步骤摘要】
一种高含盐气田水低成本处理及资源化方法
本专利技术属于电渗析脱盐技术，具体是一种高含盐气田水的低成本处理及资源化方法。
技术介绍
气田水是天然气开采过程中随天然气从气井带出的地层水以及在集气和采气过程中产生的凝析水。不同地区的气田水组成差别很大，即便是同一个气田，不同时间气田水的水质和水量差别也很大，一般矿化度为几万至十几万mg/L，COD值为几十到几千mg/L。气田水回注是目前主要的处理方法，它包括混凝、过滤和精滤单元。气田水回注井需要具备如下条件：(1)储水空间大；注入后不窜至地面；(3)地面裂缝、孔洞发育、渗透性能好；(4)距离出水井较近，地面建设投资较小。目前越来越难以找到合适的回注井，尤其是新采气田。有研究人员采用混凝沉淀，气浮，过滤，催化氧化，高锰酸钾、次氯酸钠、Fenton等氧化，吸附，生物处理等组合工艺处理气田水，但目前由于成本高或者技术不成熟未能实现工业化。另一方面，由于气田水是一种综合性的液矿资源，有潜在的经济效益，很多研究者开发气田水综合利用技术。前苏联率先实现采用气田水提I2；日本后来居上，实现气田水提I2、Br2；后来美国、前苏联、日本和意大利等国相继开发了气田水提I2、Br2、B、K、Li等技术。随着科学技术的发展，气田水中将有越来越多的化学元素将会被开发利用。我国气田水的综合利用主要是蒸发制盐，包括自然蒸发、加热蒸发(机械式蒸汽再压缩、多效蒸发等)，前者由于产生很多废盐，面临的环保压力越来越大，而后者由于投资成本和操作成本高难以采用。申请号为201010148428.2的中国专利技术专利公开一种油气田废水处理方法，首先将贵金属盐与硅酸盐矿物一起研磨造粒煅烧制备催化剂，然后在废水中加入该催化剂，硫酸亚铁或硫酸铝，使其形成聚铁或聚铝沉淀析出，将20-80g/L的氯离子降低至500-1000mg/L,将10g/L以上的COD降低至2g/L。申请号为201110022282.1的中国专利技术专利公开一种石油、天然气勘探、采输中油气田高盐废水脱盐的方法，包括首先采用碱和碳酸盐除去硬度，然后加入絮凝剂使有机物凝结，再使用超滤除去有机物和胶体，最后通过反渗透膜，过滤后的水达标排放。申请号为201310273856.1的中国专利技术专利公开了一种天然气气田开发污水零排放的新型工艺，包括将气田污水进行详细分类，含COD的污水引入生化处理单元，盐水引入电渗析单元，气田水引入预处理单元；电渗析浓水以及预处理单元处理后的气田水进入蒸发结晶单元进行深度处理，结晶盐进行填埋或回收利用实现零排放。申请号为201510270918.2的中国专利技术专利公开了一种高含盐、高含氨氮及COD气田水的处理方法，首先添加NaOH和碳酸钠沉淀钙镁离子，然后分段蒸发氧化去除氨氮，最后电解催化氧化去除COD。申请号为201510553613.2的中国专利技术专利公开了一种高含盐压裂返排液及气田水回收利用处理系统及工艺，首先采用斜板除油器去除油和悬浮物，然后氧化分解聚合物和部分有机物，气浮固液分离，加入碳酸盐、硫酸盐去除钙、镁、锶、钡及镭等有害金属离子，最后进入陶瓷膜过滤后回用。申请号为201510557355.5的中国专利技术专利公开了一种高含盐压裂返排液及气田水地表排放系统及工艺，包括斜板除油器去除油和悬浮物，氧化分解聚合物和部分有机物，气浮固液分离，四效蒸发结晶盐，膜生物反应器去除COD。综上所述，气田水矿化度很高，COD值为几十到几千mg/L，越来越难以找到合适的回注井；而采用蒸发结晶产生大量的混盐基本上只能填埋，而用碱、碳酸盐和硫酸盐除去钙镁离子由于钙镁离子浓度很高产渣过多难以采用，催化氧化，高锰酸钾、次氯酸钠、Fenton等氧化又面临成本过高的限制。随着环境保护的要求越来越严格，气田水的处理成了制约天然气开采企业发展的不利因素，影响新气田的开发，更影响已建气田的生产。
技术实现思路
为了克服气田水处理存在的问题，本专利技术通过引入电渗析技术将废水中的盐与COD分开，将废水中的盐进行析分进而提供一种高含盐气田水低成本处理及资源化技术。为实现上述目的，本专利技术采用技术方案为：一种高含盐气田水低成本处理并资源化方法，将高含盐气田水通过电渗析将废水中的盐和COD废水分开；采用纳滤-电渗析，将废水中易结垢盐复分解生成易溶盐；或采用一二价选择性电渗析将废水中混盐析分并浓缩；上述各种方式提取出来的盐水进一步采用膜蒸馏、机械式蒸汽再压缩或多效蒸发浓缩结晶回收工业盐，提取的COD废水采用生化法进一步去除COD后回用和排放。所述提取的COD废水采用生化法进一步去除COD后达标排放，或返回到电渗析装置中回用。所述电渗析过程中采用的阴或阳离子交换膜为均相膜或异相膜。所述高盐度高COD待处理气田水废水通过电渗析的方式，使废水进入电渗析淡室，使气田水废水(淡室)中的盐在电场的作用下通过电渗析的阴阳离子交换膜进行脱盐，盐水进入内含有电导率为100μs/cm-80ms/cm的浓室，进而将废水中的盐和COD废水分开得以处理。所述电渗析由阴阳离子交换膜交替排列形成浓室和淡室。所述结垢趋势强的待处理气田水废水进入纳滤膜，使废水分为一价盐溶液和一价二价混合盐溶液两股，两股溶液分别进入电渗析的淡室进一步复分解，在电场的作用下SO42-、S2-等易结垢阴离子与钠离子结合，Ca2+、Mg2+等易结垢阳离子与氯离子结合进而均生成易溶盐溶液；使废水得到处理。所述电渗析由阴阳离子交换膜交替排列形成浓室和淡室。所述高盐低COD气田水废水进入一二价选择性电渗析淡室，在电场的作用下气田水(淡室)中的盐通过电渗析的离子交换膜和一二价选择性离子交换膜使混盐析分并浓缩，使废水得到处理。所述一二价选择性电渗析由2n张阳离子交换膜和n张阴离子交换膜，其中，阳离子交换膜中包括阳离子交换膜和一二价选择性阳离子交换膜，或2n张阴离子交换膜和n张阳离子交换膜交替排列，其中，阴离子交换膜包括阴离子交换膜和一二价选择性阴离子交换膜，形成2n个淡室，n个浓室。所述在电渗析的两极板间施加电压，单膜对电压为0.1-5.0V，两极内电解液均为浓度0.01-2M的Na2SO4溶液；电渗析浓室和淡室进水温度为10-60℃，流速为1-100cm/s。所述电渗析浓室为自来水、再生水或低浓度盐水；其中，浓室进水电导率为100μs/cm-80ms/cm。其中，电渗析浓室进水为低浓度盐水时，其浓度低于相应待处理的气田水浓度。上述电渗析过程中阴离子交换膜为季铵型阴离子交换膜，阳离子交换膜为磺酸型阳离子交换膜，以及一二价选择性离子交换膜(市购)厚度均约为0.05-0.75mm，电阻为0.5-40Ω.cm2；隔板和流道厚度约为0.1-1mm。本专利技术具有如下优点：本专利技术采用电渗析技术将盐和COD分开，采用纳滤-电渗析工艺将易结垢盐复分解生成易溶盐，采用一二价选择性电渗析将混盐析分并浓缩，提取出来的盐水进一步采用膜蒸馏、机械式蒸汽再压缩或多效蒸发浓缩结晶回收工业盐，剩余的COD废水采用生化法进一步去除COD后回用和排放。避免采用自然蒸发、多效蒸发等得到的盐有机物含量高和盐为混盐无法销售，成为固体废弃物，也避免了盐度过高，影响生化系统稳定运行的不足；本专利技术不仅仅解决了废水问题，而且将废水中的水回用和盐资源化，应用潜力巨大，同时，本专利技术可以实现工本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高含盐气田水低成本处理并资源化方法，其特征在于：将高含盐气田水通过电渗析将废水中的盐和COD废水分开；采用纳滤‑电渗析，将废水中易结垢盐复分解生成易溶盐；或采用一二价选择性电渗析将废水中混盐析分并浓缩；上述各种方式提取出来的盐水进一步采用膜蒸馏、机械式蒸汽再压缩或多效蒸发浓缩结晶回收工业盐，提取的COD废水采用生化法进一步去除COD后回用和排放。

【技术特征摘要】
1.一种高含盐气田水低成本处理并资源化方法，其特征在于：将高含盐气田水通过电渗析将废水中的盐和COD废水分开；采用纳滤-电渗析，将废水中易结垢盐复分解生成易溶盐；或采用一二价选择性电渗析将废水中混盐析分并浓缩；上述各种方式提取出来的盐水进一步采用膜蒸馏、机械式蒸汽再压缩或多效蒸发浓缩结晶回收工业盐，提取的COD废水采用生化法进一步去除COD后回用和排放。2.按权利要求1所述的高含盐气田水低成本处理并资源化方法，其特征在于：所述提取的COD废水采用生化法进一步去除COD后达标排放，或返回到电渗析装置中回用。3.按权利要求1所述的高含盐气田水低成本处理并资源化方法，其特征在于：所述电渗析过程中采用的阴或阳离子交换膜为均相膜或异相膜。4.按权利要求1所述的高含盐气田水低成本处理并资源化方法，其特征在于：所述高盐度高COD待处理气田水废水通过电渗析的方式，使废水进入电渗析淡室，使气田水废水(淡室)中的盐在电场的作用下通过电渗析的阴阳离子交换膜进行脱盐，盐水进入内含有电导率为100μs/cm-80ms/cm的浓室，进而将废水中的盐和COD废水分开得以处理。5.按权利要求1所述的高含盐气田水低成本处理并资源化方法，其特征在于：所述结垢趋势强的待处理气田水废水进入纳滤膜，使废水分为一价盐溶液和一价二价混合盐溶液两股，两...

【专利技术属性】
技术研发人员：张杨，谭明，刘茹，孙小寒，史元腾，张宇菲，
申请(专利权)人：中国科学院青岛生物能源与过程研究所，
类型：发明
国别省市：山东,37