膜分離技術在油田含油污水處理中的應用探討
摘要：油(you)(you)田在注(zhu)水(shui)驅油(you)(you)過程(cheng)中生(sheng)成(cheng)的大量污水(shui)，采用以(yi)往的污水(shui)處(chu)理工藝難以(yi)取得理想的水(shui)質。隨著膜(mo)(mo)分(fen)離技術(shu)的不斷進步，利用膜(mo)(mo)分(fen)離技術(shu)對(dui)含油(you)(you)污水(shui)進行處(chu)理可以(yi)實現較好的處(chu)理效(xiao)果，本文(wen)就該膜(mo)(mo)分(fen)離技術(shu)對(dui)于污水(shui)處(chu)理展(zhan)開探討(tao)。
關鍵詞：膜分離；含油污水；水處理
當前(qian)，國內的(de)(de)(de)大(da)多數(shu)油(you)(you)(you)(you)田都(dou)進(jin)(jin)入(ru)高含水(shui)(shui)(shui)時期(qi)，注水(shui)(shui)(shui)驅油(you)(you)(you)(you)仍(reng)是提高原油(you)(you)(you)(you)產(chan)量的(de)(de)(de)主要手段(duan)，隨著出水(shui)(shui)(shui)量的(de)(de)(de)提高，在油(you)(you)(you)(you)田返(fan)回(hui)地面的(de)(de)(de)采出水(shui)(shui)(shui)中會存有(you)大(da)量的(de)(de)(de)含油(you)(you)(you)(you)污水(shui)(shui)(shui)，為(wei)了實現(xian)(xian)生態(tai)環境保護(hu)以(yi)及(ji)資源的(de)(de)(de)再次回(hui)收(shou)利用(yong)的(de)(de)(de)目標，如何(he)投入(ru)較(jiao)少(shao)的(de)(de)(de)資金實現(xian)(xian)高效(xiao)(xiao)率(lv)地對油(you)(you)(you)(you)田含油(you)(you)(you)(you)污水(shui)(shui)(shui)進(jin)(jin)行處理(li)(li)是擺在廣大(da)石油(you)(you)(you)(you)工作(zuo)者(zhe)面前(qian)的(de)(de)(de)一道難題(ti)。最(zui)近(jin)一些年來(lai)(lai)，隨著分離膜的(de)(de)(de)相(xiang)關技(ji)術(shu)(shu)逐(zhu)漸成熟起來(lai)(lai)，一些專(zhuan)家學者(zhe)進(jin)(jin)行了采用(yong)該技(ji)術(shu)(shu)處理(li)(li)油(you)(you)(you)(you)田污水(shui)(shui)(shui)方面的(de)(de)(de)研(yan)究，由于該技(ji)術(shu)(shu)與以(yi)往污油(you)(you)(you)(you)分離方法進(jin)(jin)行比較(jiao)來(lai)(lai)看(kan)，配套的(de)(de)(de)處理(li)(li)設施較(jiao)為(wei)簡便，比較(jiao)易于實現(xian)(xian)有(you)效(xiao)(xiao)地操作(zuo)，具有(you)很好的(de)(de)(de)分離效(xiao)(xiao)率(lv)以(yi)及(ji)占用(yong)的(de)(de)(de)能耗(hao)少(shao)等特點，是對油(you)(you)(you)(you)田污水(shui)(shui)(shui)進(jin)(jin)行處理(li)(li)技(ji)術(shu)(shu)中的(de)(de)(de)重要研(yan)發方向。
1膜分離技術在油田含油污水處理應用過程中存在的問題
油(you)(you)田開(kai)采過程中(zhong)返回地面的(de)(de)含油(you)(you)污(wu)(wu)水(shui)中(zhong)污(wu)(wu)油(you)(you)的(de)(de)占比(bi)為(wei)每(mei)升(sheng)1.2-100毫(hao)(hao)克(ke)(ke)(ke)，而溶解性固體(ti)總(zong)量(liang)在(zai)每(mei)升(sheng)廢(fei)水(shui)中(zhong)的(de)(de)比(bi)例為(wei)1000-1500毫(hao)(hao)克(ke)(ke)(ke)，有機(ji)污(wu)(wu)染(ran)物含量(liang)為(wei)每(mei)升(sheng)20-12250毫(hao)(hao)克(ke)(ke)(ke)。面對上述的(de)(de)污(wu)(wu)染(ran)物，利用膜分離技術進行處理(li)會存在(zai)著(zhu)較(jiao)大(da)的(de)(de)難(nan)度，尤(you)其對于有機(ji)物的(de)(de)污(wu)(wu)染(ran)，比(bi)如，當污(wu)(wu)油(you)(you)的(de)(de)含量(liang)處于每(mei)升(sheng)200毫(hao)(hao)克(ke)(ke)(ke)時(shi)，有機(ji)污(wu)(wu)染(ran)物的(de)(de)含量(liang)會大(da)于每(mei)升(sheng)5000毫(hao)(hao)克(ke)(ke)(ke)以及(ji)總(zong)懸(xuan)浮固體(ti)含量(liang)會超過每(mei)升(sheng)4000毫(hao)(hao)克(ke)(ke)(ke)，污(wu)(wu)水(shui)處于該(gai)條件下(xia)，利用膜分離技術進行雜質的(de)(de)去除，很有可能對過濾(lv)膜的(de)(de)孔(kong)徑造(zao)成堵塞，減(jian)小(xiao)了過濾(lv)膜的(de)(de)使用年(nian)限。過濾(lv)膜油(you)(you)田污(wu)(wu)水(shui)處理(li)技術如果在(zai)實際應用中(zhong)取得更大(da)的(de)(de)較(jiao)果，應該(gai)結合其它(ta)的(de)(de)污(wu)(wu)水(shui)處理(li)工藝(yi)。
2利用膜分離技術處理含油污水過程中的影響因素
2.1分離膜所應用到的材料以及孔徑的大小
對(dui)油田返吐出來(lai)的(de)(de)含油污水(shui)(shui)進行處理(li)時，為了(le)使分(fen)(fen)離(li)膜(mo)技(ji)術發揮出所(suo)起的(de)(de)作用，應該參照含油污水(shui)(shui)具備的(de)(de)化學特性(xing)來(lai)確定分(fen)(fen)離(li)膜(mo)的(de)(de)材(cai)料。含油污水(shui)(shui)原油成分(fen)(fen)如果以分(fen)(fen)散的(de)(de)油滴以及浮(fu)油為主(zhu)要(yao)成分(fen)(fen)，那么過濾(lv)膜(mo)的(de)(de)孔徑應該確定在(zai)10-100微米(mi)區間的(de)(de)微濾(lv)膜(mo)。而當污水(shui)(shui)中的(de)(de)油是由處于(yu)穩定狀態(tai)的(de)(de)乳(ru)化油以及溶解性(xing)質的(de)(de)油組成，應該選取(qu)具有親油性(xing)質的(de)(de)超濾(lv)膜(mo)。
2.2操作溫度以及壓力差
分離膜對(dui)污水(shui)處理效果(guo)會受到所處的(de)(de)溫度(du)條(tiao)件(jian)影響，大(da)多(duo)數(shu)情(qing)況下，30-50攝氏度(du)是最佳的(de)(de)污水(shui)處理溫度(du)。采用過(guo)濾膜對(dui)含油污水(shui)進(jin)行(xing)處理時(shi)，在膜的(de)(de)兩(liang)側(ce)應(ying)該(gai)施加(jia)一個處于(yu)臨(lin)界狀態的(de)(de)操(cao)作(zuo)壓(ya)(ya)力(li)差(cha)(cha)(cha)，如果(guo)壓(ya)(ya)力(li)差(cha)(cha)(cha)不大(da)于(yu)臨(lin)界值(zhi)，那么滲透量會跟隨著壓(ya)(ya)力(li)差(cha)(cha)(cha)的(de)(de)逐(zhu)漸加(jia)大(da)而(er)上升(sheng)。如果(guo)施加(jia)的(de)(de)壓(ya)(ya)力(li)差(cha)(cha)(cha)值(zhi)小于(yu)臨(lin)界值(zhi)時(shi)，滲透量會由于(yu)壓(ya)(ya)力(li)差(cha)(cha)(cha)的(de)(de)變大(da)而(er)減小。
2.3料液濃度以及流動的情況
分(fen)離(li)膜對含油(you)污水(shui)處(chu)理時如果料(liao)液濃度不大(da)時，過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)膜的(de)(de)(de)(de)通(tong)量與(yu)施加(jia)的(de)(de)(de)(de)壓(ya)力(li)差(cha)成正比例(li)關(guan)(guan)系。而當料(liao)液的(de)(de)(de)(de)濃度大(da)于特(te)定(ding)的(de)(de)(de)(de)數值(zhi)以(yi)后，可以(yi)滲透的(de)(de)(de)(de)數量與(yu)壓(ya)力(li)條件沒有(you)直接關(guan)(guan)系，只與(yu)過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)膜面的(de)(de)(de)(de)流動速(su)率有(you)關(guan)(guan)。因為對料(liao)液的(de)(de)(de)(de)流動情況進(jin)行改變可以(yi)有(you)利(li)于提升膜分(fen)離(li)污水(shui)物(wu)質的(de)(de)(de)(de)工(gong)作(zuo)效(xiao)率，所以(yi)，應該參照過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)膜分(fen)離(li)系統中進(jin)料(liao)液的(de)(de)(de)(de)實際情況，來選取(qu)科學合(he)理地物(wu)料(liao)流動狀態，從而把過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)膜對含油(you)污水(shui)的(de)(de)(de)(de)處(chu)理效(xiao)率實現(xian)進(jin)一(yi)步的(de)(de)(de)(de)提高(gao)。
2.4膜污染
所謂的(de)對(dui)過濾膜(mo)造成(cheng)污染(ran)是指含(han)油污水中各類物質(zhi)在(zai)(zai)膜(mo)體(ti)的(de)表面(mian)形(xing)(xing)成(cheng)物理、化(hua)學或者機械形(xing)(xing)式的(de)作(zuo)用(yong)(yong)而形(xing)(xing)成(cheng)物質(zhi)的(de)沉(chen)積。過濾膜(mo)存在(zai)(zai)的(de)污染(ran)問題是膜(mo)分(fen)(fen)離技術無法(fa)得以(yi)大范圍推廣應(ying)用(yong)(yong)的(de)制約(yue)因素，所以(yi)，在(zai)(zai)利用(yong)(yong)過濾膜(mo)分(fen)(fen)離技術對(dui)含(han)油污水進行處理必(bi)須(xu)要選(xuan)用(yong)(yong)較為合(he)理的(de)過濾膜(mo)以(yi)及恰當地操作(zuo)方(fang)法(fa)。
3含油污水中膜分離技術處理工藝設計
對于油田注水(shui)(shui)過程中返(fan)吐到地(di)面(mian)的(de)(de)含(han)(han)油污水(shui)(shui)利(li)(li)用(yong)過濾膜(mo)技術(shu)進(jin)行(xing)隔離，把污水(shui)(shui)中存在(zai)的(de)(de)有機物質(zhi)以(yi)及(ji)污油成分(fen)利(li)(li)用(yong)初級(ji)緩沖消(xiao)毒以(yi)及(ji)催化(hua)氧化(hua)進(jin)行(xing)預處理(li)，把污水(shui)(shui)中存在(zai)的(de)(de)較(jiao)大粒徑(jing)物質(zhi)利(li)(li)用(yong)不(bu)同孔隙直徑(jing)等(deng)級(ji)的(de)(de)過濾膜(mo)實現(xian)二級(ji)的(de)(de)分(fen)離處理(li)，實現(xian)處理(li)后的(de)(de)含(han)(han)油污水(shui)(shui)可以(yi)再次注入地(di)層之中的(de)(de)目標。
3.1含油污水的性質分析
油(you)田(tian)注(zhu)水(shui)所(suo)(suo)形(xing)成的(de)(de)(de)含油(you)污(wu)水(shui)是(shi)一種類型(xing)(xing)比(bi)較(jiao)特(te)別(bie)的(de)(de)(de)工(gong)業廢水(shui)，具體的(de)(de)(de)成分較(jiao)為(wei)復雜，礦化(hua)程度很(hen)好，含有(you)(you)多(duo)種類型(xing)(xing)的(de)(de)(de)有(you)(you)機物質。上述的(de)(de)(de)這些特(te)征為(wei)微生物的(de)(de)(de)存在以及大量(liang)繁殖提供了溫床。處理(li)有(you)(you)機物質所(suo)(suo)需(xu)的(de)(de)(de)化(hua)學耗氧(yang)量(liang)的(de)(de)(de)性能指標(biao)處于不穩定狀態，化(hua)學耗氧(yang)量(liang)是(shi)含油(you)污(wu)水(shui)處理(li)過程中關(guan)鍵(jian)的(de)(de)(de)參數，數值的(de)(de)(de)多(duo)少(shao)成為(wei)過濾(lv)膜(mo)分離技術在對含油(you)污(wu)水(shui)處理(li)過程中的(de)(de)(de)重點。
2.2膜材料以及孔徑參數的選取
過(guo)(guo)濾膜組成材(cai)料是影響對(dui)含(han)(han)油污(wu)水(shui)(shui)(shui)處(chu)理(li)效果(guo)的(de)主(zhu)要(yao)因素(su)，必須要(yao)對(dui)含(han)(han)油污(wu)水(shui)(shui)(shui)中的(de)成分進(jin)行仔細(xi)的(de)研(yan)究分析，確定其具有化學特(te)性，比如(ru)，應(ying)(ying)用(yong)微濾膜進(jin)行污(wu)水(shui)(shui)(shui)處(chu)理(li)應(ying)(ying)該選(xuan)(xuan)取中空(kong)纖維材(cai)料的(de)過(guo)(guo)濾膜，主(zhu)要(yao)有材(cai)料成分為無(wu)機陶(tao)瓷。而如(ru)果(guo)采用(yong)超濾膜以及納(na)濾膜過(guo)(guo)濾技術就應(ying)(ying)該選(xuan)(xuan)用(yong)由(you)高分子材(cai)料構成的(de)過(guo)(guo)濾膜。對(dui)含(han)(han)油污(wu)水(shui)(shui)(shui)進(jin)行過(guo)(guo)濾處(chu)理(li)過(guo)(guo)程中，排出水(shui)(shui)(shui)的(de)檢(jian)測指(zhi)標有固體懸(xuan)浮物(wu)(wu)質、酸(suan)堿度(du)、有機物(wu)(wu)質含(han)(han)量(liang)、硫(liu)化物(wu)(wu)以及石油物(wu)(wu)質的(de)含(han)(han)量(liang)等(deng)。在對(dui)其進(jin)行處(chu)理(li)時應(ying)(ying)該根據(ju)物(wu)(wu)質顆粒的(de)大小情況來確定過(guo)(guo)濾膜孔徑的(de)尺寸，讓處(chu)理(li)后(hou)的(de)水(shui)(shui)(shui)質達到(dao)可以排放或者注入到(dao)地(di)層(ceng)的(de)要(yao)求。
2.3含油污水中各類有害物質處理程序
對含油污水中存在的各類物質進行過濾消除主要有下面幾個程序：
1）利用(yong)緩沖消毒(du)程(cheng)序對含油(you)(you)(you)污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)進(jin)行(xing)首次的(de)處(chu)理(li)，采用(yong)臭(chou)氧(yang)發(fa)生(sheng)器來(lai)(lai)生(sheng)成沒有(you)(you)再次污(wu)(wu)(wu)染的(de)臭(chou)氧(yang)氣(qi)體(ti)(ti)，之(zhi)后(hou)把其(qi)輸入到含油(you)(you)(you)的(de)污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)之(zhi)中，利用(yong)臭(chou)氧(yang)具備的(de)殺滅微生(sheng)物的(de)作(zuo)用(yong)來(lai)(lai)對有(you)(you)機物進(jin)行(xing)處(chu)理(li)，而(er)(er)還具有(you)(you)隔離可燃(ran)氣(qi)體(ti)(ti)進(jin)入后(hou)續處(chu)理(li)設備的(de)功能。處(chu)于(yu)懸(xuan)浮狀(zhuang)態的(de)油(you)(you)(you)滴跟隨著(zhu)生(sheng)成的(de)臭(chou)氧(yang)氣(qi)體(ti)(ti)共同上(shang)升而(er)(er)產生(sheng)油(you)(you)(you)膜或者(zhe)油(you)(you)(you)層，其(qi)油(you)(you)(you)滴顆(ke)(ke)粒直(zhi)徑不會小于(yu)100納米(mi)。當污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)液體(ti)(ti)處(chu)理(li)靜止狀(zhuang)態時分散的(de)油(you)(you)(you)滴會處(chu)于(yu)懸(xuan)浮狀(zhuang)態分布在污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)當中，通(tong)過一定時間的(de)靜置處(chu)理(li)后(hou)會匯集(ji)成顆(ke)(ke)粒較大的(de)油(you)(you)(you)塊(kuai)而(er)(er)漂浮于(yu)污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)上(shang)面(mian)，此(ci)時的(de)油(you)(you)(you)滴顆(ke)(ke)粒可達到10-100微米(mi)。
2）利用微濾膜(mo)(mo)實(shi)現對污(wu)水一次(ci)分離(li)，該類(lei)型的(de)過濾膜(mo)(mo)具(ju)備(bei)較(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)的(de)處理(li)(li)效率(lv)、膜(mo)(mo)表面吸附的(de)物(wu)質較(jiao)(jiao)(jiao)少以(yi)(yi)及(ji)介質不(bu)容(rong)易脫落的(de)特點，具(ju)有(you)很(hen)好的(de)推廣應(ying)用價值。微濾膜(mo)(mo)可以(yi)(yi)對污(wu)水中(zhong)的(de)0.02-10微米(mi)的(de)有(you)機生物(wu)以(yi)(yi)及(ji)較(jiao)(jiao)(jiao)小的(de)離(li)子進行濾除(chu)，乳化油(you)滴(di)也(ye)可以(yi)(yi)在該處理(li)(li)程序中(zhong)實(shi)現隔離(li)，因為具(ju)備(bei)的(de)通量較(jiao)(jiao)(jiao)大，可以(yi)(yi)應(ying)用在超濾膜(mo)(mo)以(yi)(yi)及(ji)納濾膜(mo)(mo)之前的(de)處理(li)(li)工藝當中(zhong)。超濾膜(mo)(mo)可以(yi)(yi)通過的(de)物(wu)質直徑(jing)約為2-20納米(mi)，對于膠體、蛋白(bai)質以(yi)(yi)及(ji)病毒等分子量較(jiao)(jiao)(jiao)大的(de)物(wu)質可以(yi)(yi)實(shi)現有(you)效地隔離(li)。
3）含油污(wu)(wu)水(shui)(shui)的(de)第二次處理時應(ying)(ying)用納米(mi)級別的(de)過(guo)濾膜(mo)，是為(wei)了把污(wu)(wu)水(shui)(shui)中的(de)鹽(yan)份進(jin)行濃縮(suo)然后(hou)把其去除(chu)掉，只有在該道程(cheng)序之(zhi)前排出的(de)污(wu)(wu)水(shui)(shui)達(da)不到相應(ying)(ying)的(de)水(shui)(shui)質(zhi)標(biao)準(zhun)方可采用，該處理程(cheng)序是前續處理工藝的(de)輔(fu)助(zhu)程(cheng)序，對(dui)于(yu)含油污(wu)(wu)水(shui)(shui)質(zhi)情況較(jiao)為(wei)惡劣，存(cun)在的(de)雜質(zhi)成分(fen)較(jiao)多的(de)條件(jian)。納米(mi)膜(mo)的(de)孔(kong)隙直徑為(wei)1-2納米(mi)，過(guo)濾分(fen)離的(de)功能(neng)處于(yu)超濾以及反滲透(tou)的(de)之(zhi)間(jian)，實現(xian)對(dui)小(xiao)分(fen)子量(liang)的(de)有機物(wu)質(zhi)、抗生素以及無機鹽(yan)的(de)物(wu)質(zhi)進(jin)行處理。
3結束語
利用膜(mo)(mo)分(fen)離技(ji)(ji)(ji)術(shu)對于(yu)油田注水過程中生成的含油污(wu)水進行處(chu)理(li)，可(ke)以(yi)(yi)實(shi)現綠色(se)生態環(huan)保以(yi)(yi)及節能的目標，而(er)且還(huan)可(ke)以(yi)(yi)把處(chu)理(li)后(hou)的污(wu)水進行再次(ci)回注到地(di)層之中，具有(you)很好(hao)的應(ying)(ying)用前景。但是利用膜(mo)(mo)分(fen)離技(ji)(ji)(ji)術(shu)在處(chu)理(li)污(wu)水時，還(huan)應(ying)(ying)該(gai)與(yu)多種水處(chu)理(li)技(ji)(ji)(ji)術(shu)進行高效(xiao)地(di)結(jie)合，方可(ke)以(yi)(yi)達到較為理(li)想的效(xiao)果。
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