油气田高含盐废水无害化处理技术

摘要：随着工业化进程的提高，用气量增加导致油气田废水产生量大大增加。传统的处理方法对废水中的高含盐量无法去除。近年来发展了低温多效蒸馏除盐技术，但还未应用于油气田高含盐废水的处理中。文章首次报道了将低温多效蒸馏脱盐技术用于油气田高含盐废水的处理。在大量调研的基础上，我们确定了实验方法以及设备工艺参数。低温多效蒸馏系统处理性能良好，经低温多效蒸馏系统处理的油气田高含盐废水中氯化物含量达到排放要求，并且经过四效蒸馏处理的废水各项指标均优于三效蒸馏处理的效果。

关键词：低温多效蒸馏；油气田；高含盐废水

中图分类号：X741 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）25-0082-02

随着科学技术的发展和工业化进程的不断提高，各行各业用气量不断增加，油气田废水的产生量也大大增加。油气田废水中含有大量的有机物，COD的含量高达数千甚至上万；通过一般的物理化学方法降解COD后，废水中仍含有大量的Na、K、Cl等离子，其含盐量大大超过了农田灌溉水的标准。如果直接排放，必将对江河湖泊、饮用水及农田造成极大的污染，甚至导致农作物的减产。现有的化学处理方法脱盐难度较大，即使脱了废水中的盐，但产生了新的污染物，还是不能直接排放。而采用简单的蒸馏方法脱盐，虽然能够达到理想的脱盐效果，但能耗太高，废水处理成本高。寻找一种经济有效的治理办法势在

必行。

淡化常用的方法有蒸馏法和膜分离法，还有冷冻法、水合物法、溶剂萃取法、离子交换法等。蒸馏法又分多级闪蒸（MSF）、多效蒸发（MED）、压汽蒸馏（VC）和太阳能蒸馏（SD）；膜分离法分反渗透法（RO）和电渗析法（ED）。而常用的适用于大型的水质淡化方法主要有反渗透（RO）法、多级闪蒸（MSF）法和多效蒸发（MED）法。反渗透和电渗析法投资大，运行费用较高。

低温多效蒸馏技术是在低温压汽蒸馏技术的基础上发展起来的，早期主要用于海水淡化，在国外，该技术已经成功地用于锅炉废水的处理，但在油气田高含盐废水处理上的应用还是空白。

低温多效技术是指盐水的最高蒸发温度低于70℃的淡化技术，其特征是将一系列的水平管喷淋降膜蒸发器串联起来，用一定量的蒸汽输入，通过多次的蒸发和冷凝，后面一效的蒸发温度均低于前面一效，从而得到多倍于蒸汽量的蒸馏水的淡化过程。相比于高含盐水淡化的其他技术，如膜技术中较先进的反渗透，蒸馏技术中的多级闪蒸技术，其在投资、后期运行和维护、处理效果、运行成本及对废水来水水质的要求严格程度等多方面，具有其他技术不可比拟的综合优势。本研究首次将低温多效蒸馏技术用于油气田高含盐废水脱盐处理中。

1 实验方法

在油气田高氯废水中加入石膏，石膏加入量为每升废水加入15～40g。

（1）本实验原料废水中含有一定量的硫酸钙（0.57g/L），蒸发过程中容易在管壁上结垢，结垢层不但影响传热，而且可能导致被迫停车，造成大量热能、电能浪费。若采用化学方法除钙，虽然能减轻结垢，达到长周期运行的目的，但要增加废水预处理装置及增加生产费用，在此仅采用石膏晶种防垢法生产即能满足产品要求。石膏晶种防垢法是蒸发过程中，只要控制罐内石膏含量15～40g/L，固液比15%～20%，即可达到较长周期运行，减少刷罐次数的目的。

（2）废水预热后进入低温多效蒸馏室，低温多效蒸馏室根据废水浓缩要求确定使用效数，第一效低温多效蒸馏室通过蒸汽热源对废水进行蒸馏，控制蒸发温度在100℃～105℃，真空度0.09～0.12MPa。

（3）将第一效蒸馏室产生的蒸汽输送到第二效蒸馏室对废水进行蒸馏，控制第二效蒸馏室蒸发温度比第一效蒸馏室蒸发温度降低18℃～22℃，真空度为第一效低温多效蒸馏室的一半，依此类推，后一效低温多效蒸馏室利用前一效低温多效蒸馏室产生的蒸汽，控制蒸发温度比前一效蒸发温度降18℃～22℃，真空度为前一效低温多效蒸馏室的一半。

（4）末效蒸汽被冷凝后回收，末效低温多效蒸馏室中未蒸馏的废水利用离心分离装置实现废水和盐类的分离。

2 实验结果与讨论

采用四效低温多效蒸馏室，用2吨蒸汽锅炉供蒸汽，在废水中，石膏加入量为每升废水加10.49g，相应处理过程中各参数及性能指标如表1。

处理后废水各项性能指标如表2。

采用三效低温多效蒸馏室，用1吨蒸汽锅炉供蒸汽，在废水中，石膏加入量为每升废水加8.56g，相应处理过程中各参数及性能指标如表3：

经三效和四效蒸馏的实验比较，其效果性能如表4显示，低温三效蒸馏的效果优于四效蒸馏的效果。

在本研究方案中第一效低温多效蒸馏室产生的二次蒸汽再输送到第二效低温多效蒸馏室对废水进行蒸馏，第二效低温多效蒸馏室产生的蒸汽再输送到第三效低温多效蒸馏室对废水进行蒸馏，依此类推达到节约能源的目的。同时控制每一效蒸馏室真空度，使其后一效为前一效的一半，相应废水的蒸发温度逐效降低，达到节约能源的目的。在反复的蒸发、冷凝过程下，得到多倍于蒸汽量的蒸馏水。蒸馏水通过降温冷凝后，作为工业蒸馏水回收利用。由于原料废水中大多含有一定量的硫酸钙，蒸发过程中容易在管壁上结垢，结垢层不但影响传热，而且可能导致被迫停车，造成大量热能、电能浪费。若采用化学方法除钙，能减轻结垢和达到长周期运行的目的，但要增加废水预处理装置及增加生产费用。本实验为从环保和节能角度出发，采用在废水中加入石膏，可防止蒸发管壁上结垢，达到较长周期运行，减少刷罐次数的目的。

3 结语

本方法利用低温多效蒸馏室前效的蒸汽输送到后效进一步利用，同时控制每一效蒸馏室真空度，使其后一效为前一效的一半，相应废水的蒸发温度逐效降低，达到节约能源的目的，比现有简单的蒸馏废水方法大大节约能源。并可实现废水和盐类的分离，废水再经澄清、过滤，其中的石膏、有机物等杂质进行高温焚烧，液体进行回注处理。分离后的盐类作为工业盐被回收利用，石膏、有机物等杂质进入高温焚烧，未被蒸发液体进行回注再蒸馏处理，实现了废水无害化处理。

参考文献

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