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时间:2019-07-12
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1、膜分离技术在油田含油污水处理中的应用研究进展作者:膜分离技… 膜分离技术在油田含油污水处理中的应用研究进展来源:膜分离技术在油田含油污水处理中的应用研究进展 [摘要] 首先对油田含油污水处理中常用的各类膜的应用研究进展进行了评述,然后介绍了膜处理含油污水过程中的破乳现象,膜处理过程中的各种影响因素,膜污染及其控制措施,最后分析了膜分离技术的研究方向和发展前景。指出加强膜分离技术基础研究,减轻膜污染,研究开发廉价过滤膜和膜组件是膜分离技术在油田含油污水处理中应重点解决的问题。 [关键词]
2、 膜分离技术;膜种类;破乳;影响因素;膜污染 引言 目前,我国大部分油田已进入开发的中后期,日产含油污水量非常大[1]。由于含油污水化学耗氧量高,含油量大,对环境污染严重,为满足低渗透油田污水回注要求,必须在常规污水处理工艺基础上,对水质进行深度处理。但由于含油污水中乳化油含有界面活性剂和起同样作用的有机物,油份以微米数量级大小的粒子存在,分离难度颇大。油田传统的污水处理方法,有的效率不高,有的处理精度不够,有的添加药剂造成二次污染,难以使污水处理后满足要求。这就要求我们
3、发展或采用更新的技术工艺来提高含油污水处理技术,膜分离技术就是在此基础上发展起来的。 1 膜分离技术简介 膜分离技术是S. Sourirajan开拓并在近20年迅速发展起来的一种高新技术,它是利用膜的选择透过性进行分离和提纯的技术,过程的推动力主要是膜两侧的压差。膜从溶液中分离溶解的成分是依据溶质的尺寸、荷电、形状及与膜表面间的分子相互作用而决定的。用于油水分离的膜有反渗透膜、超滤膜、微滤膜和电渗析膜等[2],它们的作用是截留乳化油和溶解油。简单的情况是乳化油基于油滴尺寸
4、被膜阻止,而溶解油的被阻止则是基于膜和溶质的分子间的相互作用,膜的亲水性越强,阻止游离油透过的能力越强,水通量越高[3]。膜分离技术处理含油污水一般无相的变化;不产生含油污泥,浓缩液可焚烧处理;透过流量和水质较稳定,不随进水中油分浓度波动而变化;一般只需压力循环水泵,常温下操作,有高效、节能、投资少、污染小等优点[4];分离装置具有简单、易自控、易维修等特点,具有很好的应用前景。其中横向流超滤和横向流微滤以及纤维过滤技术是极有前景的除油和固体悬浮物的技术[5]。 2 油水分离膜种类及应
5、用研究现状处理油田含油污水时膜应用的多样性与含油污水的水质复杂性、多变性和处理目的的多样性密切相关,可用于油田含油污水处理的膜按材质可分为有机膜、无机膜和复合膜三类。 2.1 有机膜 有机膜包括聚烯烃类聚合物制成的疏水膜和具有亲水基团的高分子聚合物制成的亲水膜。 常用的疏水膜由聚乙烯,聚偏氟乙烯和聚四氟乙烯等聚烯烃类聚合物组成,机械强度高,受表面活性剂影响小,当孔径足够小时能产生较好的破乳效果[6]。但用此膜处理含油污水时,油和其它杂质会留在膜表面,产生浓差
6、极化,使膜被严重污染。另外,油分子容易在膜内聚结而阻止水通过,使膜通量急剧下降。Simms等用聚合物超滤膜处理加拿大西部稠油污水时,悬浮物含量由150~2290mg/L降低到1mg/L以下,油含量由125~1640mg/L降低到20mg/L以下[7]。李发永等[8]用外压管式聚砜超滤膜处理胜利油田东辛采油厂预处理过的污水时发现:超滤法能有效去除含油污水中的石油类,机械杂质及细菌,处理后的水质达到了低渗透油田注水标准,但由于聚砜的疏水亲油性使得膜通量较低且易污染。东辛油田辛一污水站在进行聚四氟乙烯膜过
7、滤试验时发现:聚四氟乙烯膜耐温性能好,最高工作温度为80℃,出水含油量小于5mg/L,悬浮物含量为1~4mg/L,出水效果较为理想;但同时也暴露出膜易污染,再生困难,使用寿命相对较短等问题[9]。大港油田在用聚偏氟乙烯中空纤维微滤膜处理采出水时效果较好,含油量小于3mg/L,但由于膜污染使得水通量很快衰减[10]。 常用的亲水膜材料有聚醚砜,纤维素酯,聚酰亚胺/聚醚酰亚胺,聚脂肪酰胺和聚丙烯腈等,这种膜水通量高,抗污染能力强。王生春等用亲水性微孔聚丙烯中空纤维膜装置进行了中型试验,研究
8、表明:当原水悬浮固体含量≤3mg/L时,经聚丙烯中空纤维过滤后,可达到悬浮固体含量≤1mg/L,悬浮固体颗粒粒径≤1μm,含油量≤1mg/L,能满足低渗透、特低渗透油层注水的要求,但膜清洗周期较短[11]。李发永等用自行合成的亲水性磺化聚砜膜对胜利油田某采油厂的回注污水进行了处理,并与疏水聚砜超滤膜进行了比较。结果表明:当处理温度为50~70℃,含石油类10~80mg/L,固体悬浮物39~60mg/L,细菌含量大于104个/mL的污水时,磺化聚砜膜与聚砜膜的截留率相当
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