一种高硬度工业水软化分离方法以及系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于工业废水处理领域，涉及一种高硬度工业水软化分离方法以及系统，具体涉及一种不对称中空纤维膜在高硬度工业废水处理中的应用。
【背景技术】
[0002]油田开发进入中后期后，普遍采用注水采油工艺。当温度、压力等条件变化及水的热力学不稳定性和化学不相溶性，往往会造成注水地层、地面设备及集输管线出现结垢，导致处理设备的效率降低，严重影响了油田正常生产，使油气产量下降，注水压力上升，井下及地面设备损坏甚至使油气井停产、报废。
[0003]目前，解决结垢的办法多采用添加阻垢剂，缓解垢的形成，但有些水中成垢离子不仅浓度很高，而且种类多，导致阻垢剂种类很难调配，添加剂量也很大。
[0004]采用加碱调节pH促进沉淀，能达到软化水，是解决结垢的一种有效方法；但是普通的过滤工艺，如过滤器或者膜过滤，由于长时间的运行，容易造成堵塞的问题。当过滤膜堵塞时，滤前和滤后池压力差上升、过滤流速下降等，水处理运转负荷下降，就需要更换滤膜。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种高硬度工业水软化分离方法以及系统。
[0006]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
[0007]一种高硬度工业水软化分离方法，包括以下步骤:
[0008](I)、在污泥池中添加碱性物质，调节高硬度工业水的pH至8?10，使水中成垢离子形成沉淀物；
[0009](2)、将污泥池中形成沉淀的工业水加压至0.05MPa?0.3MPa输送到中空纤维膜浓缩装置，从中空纤维膜浓缩装置的中空纤维膜管一端进入，清水经中空纤维膜管内皮层、中间支撑层和外皮层经清水出口被清水抽吸泵抽至清水槽内，经膜处理的浓缩水从中空纤维膜管的另一端经浓缩水出口由循环流量调节阀和污泥回流调节阀调节，一部分回流至压力泵前与来自污泥池的工业水混合经加压后再次进入中空纤维膜浓缩装置，另一部分回流至污泥池。
[0010]本发明高硬度工业水软化分离方法的进一步技术方案:通过控制阀门，由清水抽吸泵抽吸反洗药箱中的反清洗溶液，加压至0.05MPa?0.2MPa，回打至中空纤维膜浓缩装置，经中空纤维膜管的外皮层，由内皮层进入中间层后，使反清洗溶液停留O?I小时，对内皮层进行反清洗；其中，所述的反清洗溶液为清水或药剂，对中空纤维膜管的反冲洗以及所用药剂为本领域常规技术人员的公知常识。反清洗就是从膜的出水面向膜的进水面反向走，这样能减少用水和用药量。
[0011]所述的碱性物质为生石灰、熟石灰、氢氧化钠等中的一种或几种；所述的成垢离子为 Mg2+、Ca2+、Ba2+、Sr2+、SO4' CO3' HCOf 等中的一种或多种。
[0012]所述的高硬度工业水的理化性质:10000mg/L <硬度彡30000mg/L,4.5彡pH彡9。
[0013]所述的清水硬度为:0 <硬度< 10000mg/L ;所述的浓缩水的硬度为:0 <硬度
10000mg/Lo
[0014]所述的中空纤维膜浓缩装置的中空纤维膜管由不对称网络状层孔结构中空纤维膜制成，所述的不对称网络状孔结构中空纤维膜包括内皮层、外皮层及位于内皮层与外皮层间的支撑层；所述的不对称网络状层孔结构中空纤维膜为内压式中空纤维膜，其外皮层孔径比内皮层孔径大0.5?20倍；内皮层与外皮层之间的支撑层为网络状孔结构，中空纤维膜的内径为0.6?2.2mm，中空纤维膜的壁厚度为0.15?0.5mm。本发明中所述的不对称网络状层孔结构中空纤维膜可以由专利CN101185848公开的制备方法制得，不对称网络状层孔结构中空纤维膜能在膜面流速很低的工况下运行，所述的沉淀后的工业水在中空纤维膜管的膜面流速为0.3m/s?lm/s。
[0015]所述的回流至增压泵前的浓缩水的水量Q为:0彡Q彡50% *Q0,优选为10%*Q0^ 50% *Q μ其中，Q C1为中空纤维膜浓缩装置浓缩水出口处的浓缩水总量。部分浓水与来自污泥池的工业水混合由增压泵加压后，再次进入中空纤维膜浓缩装置内循环，从而有效提高了膜面流速，使进水污染物不易在膜组件膜面沉积，降低了其膜面污染的速率，从而提高了中空纤维膜浓缩装置的使用寿命。
[0016]本发明的另一个目的是提供一种高硬度工业水软化分离系统，包括污泥池1、中空纤维膜浓缩装置2、清水槽3、反洗药箱4 ;所述的中空纤维膜浓缩装置2包括由不对称网络状层孔结构中空纤维膜制成的中空纤维膜管；所述的污泥池I的出水口经压力泵5与中空纤维膜浓缩装置2的进水口连接；所述的中空纤维膜浓缩装置2的浓缩水出口分别与污泥池I的进水口、中空纤维膜浓缩装置2的进水口连接，在中空纤维膜浓缩装置2与污泥池I的连接管路上设有循环流量调节阀7，在中空纤维膜浓缩装置2与污泥池I的连接管路上设有污泥回流调节阀8 ;所述的中空纤维膜浓缩装置2的清水出口依次经第一阀门9、清水抽吸泵6和第二阀门10与清水槽3连接；所述的反洗药箱4的出口依次经第三阀门11、清水抽吸泵6和第四阀门12与中空纤维膜浓缩装置2的清水出口连接对中空纤维膜进行反冲洗或药洗。
[0017]所述的不对称网络状孔结构中空纤维膜包括内皮层、外皮层及位于内皮层与外皮层间的支撑层；所述的不对称网络状层孔结构中空纤维膜为内压式中空纤维膜，其外皮层孔径比内皮层孔径大0.5?20倍；内皮层与外皮层之间的支撑层为网络状孔结构，中空纤维膜的内径为0.6?2.2mm，中空纤维膜的壁厚度为0.15?0.5mm。
[0018]优选的，所述的压力泵5和清水抽吸泵6分别添加有变频调节器，在泵中添加变频装置是一种常规技术，用于调节水的流速、运行时或者反洗时的压力。
[0019]本发明的有益效果:
[0020]本发明采用一种不对称网络状层孔结构中空纤维膜，来实现高硬度水的软化和分离的目的，不对称网络状层孔结构中空纤维膜能实现在线定时反清洗和加药清洗的目的，防止或者减轻膜的污堵、减少膜的更换频率。
[0021]本发明采用的中空纤维膜浓缩装置的中空纤维膜具有不对称孔径，运行时污水从小孔径一侧流向大孔径一侧，反洗时从大孔径一侧流向小孔径一侧，这样运行时不容易污堵，反洗时更容易清洗。
[0022]本发明采用的中空纤维膜浓缩装置的中空纤维膜具有网络状层孔结构，通量大，在膜面流速低，能以0.3m/s?lm/s运行。
【附图说明】
[0023]图1为本发明高硬度工业水软化分离系统的结构示意图。
[0024]图1中，1-污泥池，2-中空纤维膜浓缩装置，3-清水槽，4-反洗药箱，5-压力泵，6-清水抽吸泵，7-循环流量调节阀，8-污泥回流调节阀，9-第一阀门，10-第二阀门，11-第三阀门，12-第四阀门。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
[0026]如图1所示，一种高硬度工业水软化分离系统，包括污泥池1、中空纤维膜浓缩装置2、清水槽3、反洗药箱4 ;所述的中空纤维膜浓缩装置2包括由不对称网络状层孔结构中空纤维膜制成的中空纤维膜管，所述的不对称网络状孔结构中空纤维膜包括内皮层、外皮层及位于内皮层与外皮层间的支撑层；所述的污泥池I的出水口经压力泵5与中空纤维膜浓缩装置2的进水口连接；所述的中空纤维膜浓缩装置2的浓缩水出口分别与污泥池I的进水口、中空纤维膜浓缩装置2的进水口连接，在中空纤维膜浓缩装置2与污泥池I的连接管路上设有循环流量调节阀7，在中空纤维膜浓缩装置2与污泥池I的连接管路上设有污泥回流调节阀8 ;所述的中空纤维膜浓缩装置2的清水出口依次经第一阀门9、清水抽吸泵6和第二阀门10与清水槽3连接；所述的反洗药箱4的出口依次经第三阀门11、清水抽吸泵6和第四阀门12与中空纤维膜浓缩装置2的清水出口连接对中空纤维膜进行反冲洗或药洗。
[0027]所述的不对称网络状层孔结构中空纤维膜为内压式中空纤维膜，其外皮层孔径比内皮层孔径大0.5?20倍；内皮层与外皮层之间的支撑层为网络状孔结构，中空纤维膜的内径为0.6?2.2mm，中空纤维膜的壁厚度为0.15?0.5mm。
[0028]所述的压力泵5和清水抽吸泵6分别添加有变频调节。
[0029]本发明的工艺过程是:高硬度工业水进入污泥池1，添加生石灰、熟石灰、氢氧化钠等中的一种或几种调节pH至8?10，加速水中成垢离子(Mg2+、Ca2+、Ba2+、Sr2+、S042_、C0广、HC03_等中的一种或多种)形成沉淀物，然后通过压力泵5增压至0.05MPa?0.3MPa输送到中空纤维膜浓缩装置2，从不对称网络状层孔结构中空纤维膜管一端进入，清水经膜管内皮层、中间支撑层和外皮层经清水出口被清水抽吸泵6抽至清水槽3内，经膜处理的浓缩水从膜管的另一端经浓缩水出口由循环流量调节阀7和污泥回流调节阀8调节，一部分回流至压力泵5前与来自污泥池I中的工业水混合经加压后再次进入中空纤维膜浓缩装置2，使进入中空纤维膜浓缩装置2的总流量不变，其中回流至增压泵前的浓缩水的水量Q为:O ^ 50% -Qtl, QtlS中空纤维膜浓缩装置浓缩水出口处的浓缩水总量；另一部分回流至污泥池I。
[0030]通过关闭第一阀门9和第二阀门10，打开第三阀门11和第四阀门12，由清水抽吸泵6抽吸反洗药箱4中清水或药剂加压至0.05MPa?0.2MPa，回打至中空纤维膜浓缩装置2，经不对称网络状层孔结构中空纤维膜的外皮层，由内皮层进入中间层后，对内皮层进行在线反清洗或药洗。
[0031]实施例1
[0032]高硬度工业水(总硬度10988mg/L，主要包括 Mg2+768mg/L、Ca2+3320mg/L、CO广73mg/L、HC