[发明专利]在不使用化学清除剂的情况下保护氯敏感的水处理膜免受氯损坏的系统和方法

说明书

一种在不使用化学清除剂的情况下保护氯敏感的水处理膜免受氯损坏的系统和方法在所述氯敏感膜上游采用催化脱氧系统。所述系统和方法不仅通过氧与氢的反应实现所需的氧排放水平，而且通过氯物质与氢的反应使水脱氯。

背景

本发明涉及使用纳米过滤膜系统或反渗透膜系统处理水流的系统和方法。更具体地，本发明涉及处理水流的系统和方法，所述水流可以是用于油田应用中的回注的海水流。

为了防止水处理系统中的有机物生长，将通常呈次氯酸盐形式的氯投配到被处理的水中。虽然对于防止有机物生长有效，但氯可能会永久损坏膜技术(诸如在处理过程中使用的纳米过滤膜和反渗透膜)，从而使膜失活或无效。

在处理过程要求水不含氯和氧的情况下，清除化学品(诸如亚硫酸氢钠)以及相关联的的化学注入设备是方法系统设计的必需部件，以允许达到必要(减少)的氯和氧水平。

已经使用在膜系统上游或下游的常规技术对水进行脱氧，但是仍然需要化学清除，因为经处理的水仍然具有残余的氧或残余的氯或二者。残余的氯可能会损坏膜。将清除化学品注入膜的上游以用于除去氯，并且在膜的下游注入脱氧设备内，以用于除去不能被脱氧设备除去的残余氧。

因此，需要可以在不需要化学清除剂及其相关联的投配设备(其是其他氧除去技术所需的)的情况下将水进料在膜技术之前脱氯的系统和方法。

发明概述

在不使用化学清除剂的情况下保护氯敏感的水处理膜免受氯损坏的系统和方法的一个优选实施方案在氯敏感膜上游采用催化脱氧系统。所述系统和方法不仅通过氧与氢的反应实现所需的氧排放水平，而且通过氯物质与氢的反应使水脱氯。

投配氯的水进料或存在氯的水进料与氢混合并且穿过基于催化剂床的脱氧单元。所述脱氧且脱氯的水产物然后穿过具有选择性渗透膜技术的过滤系统。所述选择性渗透膜提供由所述进料的一部分组成的膜渗透物，污染物(诸如溶解的无机盐和有机组分)已经从所述进料中除去。所述过滤系统可以是纳米过滤膜系统或反渗透膜系统。所述过滤系统可具有一级或两级，其中每级含有一个或多个膜元件。

一种用于保护氯敏感渗透膜的方法包括以下步骤

(i)将氢与含有氯的水流混合以产生混合的水进料；

(ii)将混合水流引导至基于催化剂床的脱氧单元；

(iii)从所述基于催化剂床的脱氧单元除去脱氧且脱氯的水流；以及

(iv)将所述脱氧且脱氯的水流引导至具有多个选择性渗透膜(布置成一级或多级)的过滤系统，所述基于催化剂床的脱氧单元被布置在所述过滤系统的上游。

在步骤(iii)与(iv)之间不存在化学清除剂投配步骤。

本发明的目的是(1)在不需要化学清除剂和相关联的投配设备的情况下保护氯敏感膜技术；(2)延长膜的寿命和有效性；(3)简化脱氯过程并减少占用面积和操作成本；以及(4)减少或消除因膜的就地清洁而导致的停机时间。

附图简述

图1示出用于在不使用化学清除剂的情况下保护氯敏感的水处理膜免受氯损坏的系统和方法的一个优选实施方案。图1中的过滤系统是二级纳米过滤膜系统。

图2示出所述系统和方法的另一个优选实施方案。图2中的过滤系统是单级反渗透膜系统。

图3示出所述系统和方法的又一优选实施方案。单级微滤或超滤膜系统被放置在基于催化剂床的脱氧单元的上游以过滤进入的水流。然后在脱氧单元之后是纳米过滤膜系统或反渗透膜系统(或平行布置的二者的组合)。

附图和详细描述中使用的元件和元件编号

10 系统(和方法)

20 二级纳米过滤膜系统