納濾水處理方法及系統的製作方法
2023-10-07 06:01:29 1
專利名稱：納濾水處理方法及系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種水處理方法及系統，尤其涉及一種納濾水處理方法及系統。
背景技術：
在油田開採的過程中，油田注水站將會向地層注入大量的水，但是由於注水量較大，很容易在注入地層產生結垢，造成堵塞或者注水不便，在實際工作中這一直是一個很難解決的問題。
發明內容
為了解決背景技術中所提出的技術問題，本發明提出了一種納濾水處理系統。本發明的技術解決方案是:1.一種納濾水處理方法，其特殊之處在於:包括步驟如下:1預處理:將源水泵入預處理超濾單元，去除水中懸浮顆粒物，再進入第一緩衝水箱；2一次納濾處理:待第一緩衝水箱水量充足穩定後，將水送至納濾單元；產出的清水送至清水罐，產出的濃水送至第二緩衝水箱；3二次納濾濃縮處理:待第二緩衝水箱水量充足穩定後，將水送至二次納濾濃縮單元；產出的清水送至清水罐，產出的濃水送至濃水罐。上述預處理步驟中去除水中懸浮顆粒物是採用超濾膜進行去除。上述一次納濾處理步驟包括阻垢劑添加、納濾清洗、納濾衝洗和納濾膜組過濾步驟。上述二次納濾濃縮處理步驟包括阻垢劑添加、納濾清洗、納濾衝洗和納濾膜組過濾步驟。上述阻垢劑濃度為3.0ppm02.一種納濾水處理系統，其特殊之處在於:包括電氣控制單元、依次連接的源水罐、預處理超濾單元、一次納濾單元、第一緩衝水箱、二次納濾濃縮單元、第二緩衝水箱、二次納濾濃縮單元、濃水罐以及分別與一次納濾單元和二次納濾濃縮單元連接的清水罐；所述預處理超濾單元、一次納濾單元、二次納濾濃縮單元均與電氣控制單元連接；所述電氣控制單元包括可編程控制器與上位機。上述預處理超濾單元包括依次連接的超濾膜組件、超濾膜反洗系統、超濾自動閥門及第一高壓泵，還包括超濾控制系統及第一監測單元；所述超濾控制系統、第一高壓泵、第一監測單元分別與電氣控制單元連接。上述一次納濾單元包括依次連接的第一阻垢劑添加單元、第二高壓泵、納濾清洗單元、納濾衝洗單元和納濾膜，還包括第二監測單元；所述第二高壓泵、第二監測單元分別與電氣控制單元連接。上述二次納濾單元包括依次連接的第二阻垢劑添加單元、第三高壓泵、納濾清洗單元、納濾衝洗單元和納濾膜，還包括第三監測單元；所述第三高壓泵、第三監測單元分別與電氣控制單元連接。本發明的優點是:1.結構簡單。2.節水。3.提高水質。4.物理處理，不添加化學藥劑，對地層無傷害。5.對環境無影響。6.降低地層結垢，提高注水效率，節約能源。說明書附1為本發明流程圖。
具體實施例方式納濾水處理系統源水由源水罐提供，經源水泵打壓至超濾裝置，作為納濾處理之前的預處理，主要是除去水中的懸浮顆粒物等，保證納濾進水水質，超濾處理後的水進入第一緩衝水箱，待水量充足穩定後由高壓泵送至一次納濾處理，產出的清水至清水罐，同時為減少濃水排放量，濃水先排至第二緩衝箱，二次納濾再對此濃水進行濃縮處理後，清水進清水罐，濃水進濃水罐。根據上述技術方案，可以得出的較優方案為:1.預處理超濾單元源水為油田地層水，為保證納濾系統的進水水質要求，預處理採用超濾工藝，去除水中的懸浮顆粒物、膠體等影響納濾正常運行的因素。系統設置I套出力為100m3/h的超濾裝置。超濾單元主要有:超濾膜組件、超濾膜反洗系統、超濾控制系統、超濾自動閥門及高壓泵。此系統採用先路的XLUF-200超濾膜，有如下特點:1、超濾過濾後水較常規預處理過濾後的水質顯著提高，延長了納濾的清洗周期，也大大延長了納濾膜的使用壽命。2、膜的表面積大，水通量大，水量衰減小，化學性能穩定，耐酸鹼，易清洗。3、超濾部分可以自動運行，減少了人為操作失誤造成的損失。4、水通過超濾後進入納濾系 統，則納濾膜的通透率可為20.4L/m2.h( 12GFD)左右。5、通過超濾後進入納濾系統，則納濾膜的表面流率高，系統所用的納濾膜數量一般可減少，從而降低了納濾系統的投資費用。從以上比較可以明顯看出，超濾作為納濾系統的預處理，適應能力強，適用於源水水質不穩定易變化的特點。超濾單元主要設備的設計參數為:處理能力:100m3/h運行壓力:0.2 0.4MPa
膜組件:XLUF-200膜數量:42支超濾產水進入第一緩衝水箱，這樣納濾系統的待處理水完全符合膜的進水條件，保證納濾系統的正常穩定運行和系統的運行壽命。2.一次納濾單元預處理超濾單元可以截留有機物和顆粒並對納濾起保護作用，在本套裝置中，納濾是系統的核心設備。納濾主要脫除水中絕大部分的高價硬度鹽，納濾對二價離子具有較高的脫除率。納濾膜:是允許溶劑分子或某些低分子量溶質或低價離子透過的一種功能性的半透膜。它是一種特殊而又很有前途的分離膜品種，它因能截留物質的大小約為納米而得名。被用於去除地表水的有機物和色度，脫除地下水的硬度，部分去除溶解性鹽，濃縮果汁以及分離藥品中的有用物質等。納濾膜的一個特點是具有離子選擇性，針對:1、對不同價態離子截留效果不同，對單價離子的截留率低，對二價和高價離子的截留率明顯高於單價離子.對陰離子的截留率按下列順序遞增:no3_，C1_，or, SO42-, CO廣。對陽離子的截留率按下列順序遞增:H+，Na+，K+，Mg2+，Ca2+，Cu2+。2、對離子截留受離子半徑影響，在分離同種離子時，離子價數相等，離子半徑越小，膜對該離子的截留率越小；離子價數越大，膜對該離子的截留率越高。3、對疏水型膠體油、蛋白質和其它有機物有較強的抗汙染性，能有效去除許多中等分子量的溶質，從而確定NF在水處理中的地位。
納濾單元主要由阻垢劑添加單元、高壓泵、納濾膜、納濾清洗單元和納濾衝洗單元組成。其中:1、阻垢劑添加:由於納濾過程是一個脫鹽、濃縮的過程。濃水側由於各種原因易產生結垢現象，為了在較高的水利用率的情況下防止納濾濃水側出現無機鹽類的結垢，從而影響納濾膜的性能，在進納濾前加膜阻垢劑(濃度為3.0ppm左右)，以減輕納濾膜濃水側的結垢趨勢。2、高壓泵:作為納濾脫鹽，必須外界施加大於溶液滲透壓的壓力。高壓泵是為了給納濾膜組提供足夠的進水水量和壓力，以使脫鹽過程發生，維持納濾過程的正常運行。3、納濾膜組:納濾膜組是納濾系統的「心臟」，其作用是去除待處理水中的可溶性鹽份、膠體、有機物及微生物。4、膜清洗系統:納濾設備運行一段時間後，由於各種原因，可能會在納濾膜表面產生各類汙垢，致使納濾膜性能下降，這時必須清洗來保證膜的透水量。在同樣產水量下，膜運行壓力超過10%或同等壓力下，產水量減少10%時清洗，膜的通量恢復較好，可保證恢復膜的原有產水量。阻垢劑添加單元單獨存在於管道旁邊，用計量泵添加到第一緩衝水箱和第二高壓泵前端進行混合。第二高壓泵位於超濾緩衝水箱和納濾膜之間的管道上用串聯方法聯在一起用於增壓達到濾膜的工作壓力，納濾膜由UPVC管道並聯成組，分源水入口和清水及濃水出口。清水進入清水灌，濃水進入第二緩衝水箱，納濾清洗單元由專門的藥洗組成形成一個封閉迴路單獨運行。藥洗由藥水灌，循環泵，循環管道組成，進行藥洗的時只需要關閉納濾系統進水和出水打開藥洗管道閥門，讓其和納濾模組形成一個封閉循環迴路，通過循環泵把藥水灌裡面的藥水打到膜組裡面進行循環清洗，完成後關閉藥洗系統，打開系統進/出口，關閉藥洗閥門，即可完成藥洗。納濾衝洗單元集中在納濾膜組裡面，在系統啟動前自動完成。源水經源水泵加壓後進入預處理超濾單元，預處理超濾單元產水進入緩衝水箱經高壓泵後送至一次納濾單元作so42_脫除處理。一次納濾處理後的清水進入清水罐，濃水進入濃水緩衝水箱，再經二次納濾濃縮處理。3.二次納濾濃縮單元此單元與一次納濾單元組成構架一樣，主要功能就是對一次納濾的濃水進行再次濃縮處理以控制外排濃水量。一次納濾單元與二次納濾單元各主要設備的設計參數為:一次納濾產水水量:50m3/h，二次納濾產水水量:16m3/h，運行壓力:0.5 0.7MPa硫酸根脫除率:85%膜組件:陶氏NF270-400膜數量:63支納濾裝置採用自動操作方式。在高壓泵的出口和納濾膜組的入口，為了防止「水錘」對納濾膜造成傷害，設置了高低壓開關膜保護裝置。4.電氣控制單元
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在控制室內實現對超濾、納濾的監視控制。兩套系統有兩套PLC系統進行控制。系統採用PLC+上位機的程序控制方式，可以實現自動/手動控制切換。整個系統(包括水箱和水泵)的控制在水處理房內可以用配電控制箱對單個設備和整體設備的開關和啟停進行操作和控制室內均能夠實現。PLC對過程參數進行集中監控，即生產過程的監控、操作及狀態監控、故障報警、顯示、累積和調節、程序控制、報警的確認、消音和復位，均由PLC實施，PLC系統帶有獨立的操作員站及輔助操作臺。納濾水處理控制系統由可編程控制器(PLC)與上位機(HMI)構成，所有被控對象及過程參數在水處理控制室內通過PLC-HMI進行集中監控，運行參數由控制系統通過各在線儀表發出的4-20mA的信號，傳輸至PLC ；PLC的模擬數字轉換功能，把現場模擬信號轉換成數字量信號；PLC把數字量信號，通過與上位機連接，傳遞到上位機資料庫中並顯示於監控頁面。整個系統最終產出的清水(包含一次納濾和二次納濾)進入清水罐，二次納濾濃縮後產出的濃水進入濃水罐。
權利要求
1.一種納濾水處理方法，其特徵在於:包括步驟如下: I預處理:將源水泵入預處理超濾單元，去除水中懸浮顆粒物，再進入第一緩衝水箱； 2一次納濾處理:待第一緩衝水箱水量充足穩定後，將水送至納濾單元；產出的清水送至清水罐，產出的濃水送至第二緩衝水箱； 3二次納濾濃縮處理:待第二緩衝水箱水量充足穩定後，將水送至二次納濾濃縮單元；產出的清水送至清水罐，產出的濃水送至濃水罐。
2.根據權利要求1所述的納濾水處理方法，其特徵在於:所述預處理步驟中去除水中懸浮顆粒物是採用超濾膜進行去除。
3.根據權利要求2所述的納濾水處理方法，其特徵在於:所述一次納濾處理步驟包括阻垢劑添加、納濾清洗、納濾衝洗和納濾膜組過濾步驟。
4.根據權利要求3所述的納濾水處理方法，其特徵在於:所述二次納濾濃縮處理步驟包括阻垢劑添加、納濾清洗、納濾衝洗和納濾膜組過濾步驟。
5.根據權利要求3或4所述的納濾水處理方法，其特徵在於:所述阻垢劑濃度為3.0ppm0
6.一種納濾水處理系統，其特徵在於:包括電氣控制單元、依次連接的源水罐、預處理超濾單元、一次納濾單元、第一緩衝水箱、二次納濾濃縮單元、第二緩衝水箱、二次納濾濃縮單元、濃水罐以及分別與一次納濾單元和二次納濾濃縮單元連接的清水罐；所述預處理超濾單元、一次納濾單元、二次納濾濃縮單元均與電氣控制單元連接；所述電氣控制單元包括可編程控制器與上位機。
7.根據權利要求6所述的納濾水處理系統，其特徵在於:所述預處理超濾單元包括依次連接的超濾膜組件、超濾膜反洗系統、超濾自動閥門及第一高壓泵，還包括超濾控制系統及第一監測單元；所述超濾控制系統、第一高壓泵、第一監測單元分別與電氣控制單元連接。
8.根據權利要求6或7所述的納濾水處理系統，其特徵在於:所述一次納濾單元包括依次連接的第一阻垢劑添加單元、第二高壓泵、納濾清洗單元、納濾衝洗單元和納濾膜，還包括第二監測單元；所述第二高壓泵、第二監測單元分別與電氣控制單元連接。
9.根據權利要求6或7或8所述的納濾水處理系統，其特徵在於:所述二次納濾單元包括依次連接的第二阻垢劑添加單元、第三高壓泵、納濾清洗單元、納濾衝洗單元和納濾膜，還包括第三監測單元；所述第三高壓泵、第三監測單元分別與電氣控制單元連接。
全文摘要
本發明涉及一種納濾水處理方法及系統。包括依次連接的源水罐、預處理超濾單元、一次納濾單元、第一緩衝水箱、二次納濾濃縮單元、第二緩衝水箱、二次納濾濃縮單元、濃水罐及分別與一次納濾單元和二次納濾濃縮單元連接的清水罐、還包括電氣控制單元；預處理超濾單元、一次納濾單元、二次納濾濃縮單元均與電氣控制單元連接；電氣控制單元包括可編程控制器與上位機。本發明提供了一種結構簡單、節水、提高注水效率、提高水質、對環境無影響、降低地層結垢的納濾水處理方法及系統。
文檔編號C02F1/44GK103241805SQ20131017078
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月10日 優先權日2013年5月10日
發明者朱金才, 陳榮 申請人:北京中科潤石油技術服務有限公司