高含盐废水的处理方法及其应用技术

本发明专利技术提供了一种高含盐废水的处理方法及其应用。高含盐废水的总含盐量为10000～30000mg/L，该处理方法包括：将高含盐废水进行预过滤，得到初级净化水，其中预过滤过程采用的过滤装置为陶瓷膜或超滤膜，陶瓷膜的材质为碳化硅，超滤膜选自亲水性有机金属膜；使初级净化水进行第二过滤过程，得到二级净化水，第二过滤过程采用的过滤装置为纳滤膜，且纳滤膜的材质为聚酰胺；将二级净化水进行电渗析过程，得到净化水。本发明专利技术提供的处理方法特别适用于污水排放指标中对TDS(总含盐量)、Cl

【技术实现步骤摘要】
高含盐废水的处理方法及其应用


[0001]本专利技术涉及油气开采与炼油化工领域，具体而言，涉及一种高含盐废水的处理方法及其应用。

技术介绍

[0002]油气开采与炼油化工行业是用水和污水排放大户，这些企业大多处于缺水地区和流域水环境敏感地区，企业用水成本不断提高，也已经制约着油气开采、石化工业的持续健康发展，特别是在四川省、上海市、北京市等地区，增加了TDS(总含盐量)或者氯根作为达标外排的指标，所以脱盐、浓缩技术作为重要储备技术，可以有效提高出水水质、实现污水减量化，并降低污水处理成本。
[0003]油气开采与炼油化工行业均有含盐量较高的废水，如页岩气采出水、炼化企业反渗透浓水等。目前针对压裂返排液的处理比较简单，主要是杀菌、化学絮凝、过滤等简单技术处理至回用，部分无法回用的污水需要拉运到污水处理厂处理，拉运成本较高。现场缺少低成本可移动原位污水减量化工艺。针对炼化企业反渗透浓水，企业少有单独处理，因其水量在总外排量中占据比例较少，常做混合后达标排放处理。
[0004]常规的脱盐技术有：1)蒸发技术：如多效蒸发技术、机械压缩蒸发技术等，现在已经发展成为较为成熟的海水淡化技术，解决了结垢严重的问题，逐步应用于高含盐水处理方向，但是处理成本一直偏高；2)反渗透技术：在高流速下具有较高的盐截留率，能在中低操作压力下实现物料的分离，产品水水质比较好，技术发展较为成熟，在化工领域、海水淡化领域均有工程案例，但是反渗透对进水水质的要求相对较高；3)纳滤技术：是一种低压反渗透膜，它以压力差为推动力，膜孔径介于反渗透和超滤之间，能够截留水中粒径为纳米级颗粒物的一种膜分离技术，其优点是比反渗透操作压力更低，能耗也更低，但膜对分子的截留效果不如反渗透；4)正渗透技术：利用膜两侧溶液中水的化学势差对物质进行分离，不需要外加压力，对膜的污染少，能耗更低。但是缺乏高水通量、高截盐率及机械性能优越的正渗透膜和高渗透压且易于回收的汲取液是限制其工业化应用的主要障碍。5)电吸附技术：是指在外加电压的作用下，电极表面带电，污水中的离子就会向电极表面移动，形成双电层，从而使出水中离子浓度降低的过程。该技术能耗低，具有再生性，不需要添加化学试剂，无二次污染，切脱盐效率高，缺点是适用于含盐量较低的污水处理。6)冷结晶法：其基本原理是将高含盐(或饱和)的热溶液冷却，这是该盐溶液由于温度下降，溶解度降低而析出结晶状盐类，产品盐纯度较高。从该方法的基本原理不难看出，它只适用于溶解度对温度较敏感的盐类，工艺能耗、占地都较大，生产效率低。
[0005]电渗析技术在水处理中的应用较为广泛，在直流电场作用下，以电位差为动力，利用离子交换膜的选择透过性，把电解质从溶液中分离出来，从而实现溶液的浓缩、淡化、精制和提纯。电渗析技术具有操作简便、设备简单、出水效果好等优点，但也具有膜易污染、检修维护工作量大、处理水量小、只能除去带电离子、抗结垢性能差的缺点。

技术实现思路

[0006]本专利技术的主要目的在于提供一种高含盐废水的处理方法及其应用，以解决现有的电渗析技术存在膜易污染、检修工作量大、处理水量小、只能除去带电离子、抗结垢性能差的问题。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术一方面提供了一种高含盐废水的处理方法，高含盐废水的总含盐量为10000～30000mg/L，该处理方法包括：将高含盐废水进行预过滤，得到初级净化水，其中预过滤过程采用的过滤装置为陶瓷膜或超滤膜，陶瓷膜的材质为碳化硅，超滤膜选自亲水性有机金属膜；使初级净化水进行第二过滤过程，得到二级净化水，第二过滤过程采用的过滤装置为纳滤膜，且纳滤膜的材质为聚酰胺；将二级净化水进行电渗析过程，得到净化水。
[0008]进一步地，陶瓷膜的孔径为40～50nm，有效过滤面积为0.43～0.56m2，膜通道数量为19～37，运行流速为2.5～4m/s。
[0009]进一步地，超滤膜的孔径为2～5nm，有效膜面积为0.8～1.9m2，膜通量为20～200L/m2/h。
[0010]进一步地，纳滤膜的孔径为1～2nm，有效膜面积为1.1～1.9m2。
[0011]进一步地，电渗析过程中采用的膜组件为均相膜，膜堆对数为25，电渗析过程中极液选自硫酸钠，流量为400～1000L/h。
[0012]进一步地，处理方法还包括：当高含盐废水中化合价≥2的离子的浓度低于800mg/L时，高含盐废水不进行预过滤过程直接进行第二过滤过程，得到二级净化水。
[0013]进一步地，处理方法还包括：对陶瓷膜进行反冲洗过程，反冲洗过程为水-气联合反冲洗；优选地，上述反冲洗过程中，空气反洗的频率为5～10s/次，水反洗的频率为10～20s/次。
[0014]本申请的另一方面还提供了一种上述处理方法在油气开采与炼油化工领域的应用。
[0015]应用本专利技术的技术方案，上述废水处理方法中，在电渗析步骤之前，先采用陶瓷膜或超滤有机膜以及纳滤膜对高含盐废水依次进行预处理过程和第二过滤过程能够大大提高电渗析过程中装置的抗结垢性能。利用电渗析对二级净化水进行适度浓缩，实现污水减量化处理，并有效降低后续机械压缩蒸发、多效蒸发工艺处理规模，降低投资成本。同时采用上述工艺的同时将陶瓷膜、超滤膜和纳滤膜的材质限定在上述范围内能够提高最终得到的净化水的净化效果。本专利技术提供的处理方法特别适用于污水排放指标中对TDS(总含盐量)、Cl-有约束的地区，其淡水出水中的离子浓度可以实现有效控制，有效提升油气开采、炼化企业污水减排能力及并实现污水减量化。
附图说明
[0016]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0017]图1示出了根据本专利技术的一种典型的实施方式提供的高含盐废水的处理工艺的流程框图；
[0018]图2示出了本专利技术的实施例1提供的预处理过程的工艺流程图；
[0019]图3示出了本专利技术的实施例1提供的第二过滤过程的工艺流程图；
[0020]图4示出了本专利技术的实施例1提供的电渗析过程的工艺流程图。
具体实施方式
[0021]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本专利技术。
[0022]正如
技术介绍
所描述的，现有的电渗析技术存在膜易污染、检修工作量大、处理水量小、只能除去带电离子、抗结垢性能差的问题。为了解决上述技术问题，本申请提供了一种高含盐废水的处理方法，高含盐废水的总含盐量TDS为10000～30000mg/L，该处理方法包括：将高含盐废水进行预过滤，得到初级净化水，其中预过滤过程采用的过滤装置为陶瓷膜或超滤膜，陶瓷膜的材质为碳化硅，超滤膜为亲水性有机金属膜；使初级净化水进行第二过滤过程，得到二级净化水，第二过滤过程采用的过滤装置为纳滤膜，且纳滤膜的材质为聚酰胺；将二级净化水进行电渗析过程，得到净化水。
[0023]上述废水处理方法中，在电渗析步骤之前，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高含盐废水的处理方法，其特征在于，所述高含盐废水的总含盐量为10000～30000mg/L，所述处理方法包括：将所述高含盐废水进行预过滤，得到初级净化水，其中所述预过滤过程采用的过滤装置为陶瓷膜或超滤膜，陶瓷膜的材质为碳化硅，所述超滤膜选自亲水性有机金属膜；使所述初级净化水进行第二过滤过程，得到二级净化水，所述第二过滤过程采用的过滤装置为纳滤膜，且所述纳滤膜的材质为聚酰胺；将所述二级净化水进行电渗析过程，得到净化水。2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述陶瓷膜的孔径为40～50nm，有效过滤面积为0.43～0.56m2，膜通道数量为19～37，运行流速为2.5～4m/s。3.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述超滤膜的孔径为2～5nm，有效膜面积为0.8～1.9m2，膜通量为20～200L/m2/h。4.根据权利要求2或3所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王毅霖，张晓飞，李兴春，杨雪莹，罗臻，李婷，王梓先，
申请(专利权)人：中国石油集团安全环保技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：