膜分離技術(shù)在油田含油污水處理中的應(yīng)用探討
摘要：油田在注水驅(qū)油過(guò)程中生成的大量污水，采用以往的污水處理工藝難以取得理想的水質(zhì)。隨著膜分離技術(shù)的不斷進(jìn)步，利用膜分離技術(shù)對(duì)含油污水進(jìn)行處理可以實(shí)現(xiàn)較好的處理效果，本文就該膜分離技術(shù)對(duì)于污水處理展開(kāi)探討。
關(guān)鍵詞：膜分離；含油污水；水處理
當(dāng)前，國(guó)內(nèi)的大多數(shù)油田都進(jìn)入高含水時(shí)期，注水驅(qū)油仍是提高原油產(chǎn)量的主要手段，隨著出水量的提高，在油田返回地面的采出水中會(huì)存有大量的含油污水，為了實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境保護(hù)以及資源的再次回收利用的目標(biāo)，如何投入較少的資金實(shí)現(xiàn)高效率地對(duì)油田含油污水進(jìn)行處理是擺在廣大石油工作者面前的一道難題。最近一些年來(lái)，隨著分離膜的相關(guān)技術(shù)逐漸成熟起來(lái)，一些專(zhuān)家學(xué)者進(jìn)行了采用該技術(shù)處理油田污水方面的研究，由于該技術(shù)與以往污油分離方法進(jìn)行比較來(lái)看，配套的處理設(shè)施較為簡(jiǎn)便，比較易于實(shí)現(xiàn)有效地操作，具有很好的分離效率以及占用的能耗少等特點(diǎn)，是對(duì)油田污水進(jìn)行處理技術(shù)中的重要研發(fā)方向。
1膜分離技術(shù)在油田含油污水處理應(yīng)用過(guò)程中存在的問(wèn)題
油田開(kāi)采過(guò)程中返回地面的含油污水中污油的占比為每升1.2-100毫克，而溶解性固體總量在每升廢水中的比例為1000-1500毫克，有機(jī)污染物含量為每升20-12250毫克。面對(duì)上述的污染物，利用膜分離技術(shù)進(jìn)行處理會(huì)存在著較大的難度，尤其對(duì)于有機(jī)物的污染，比如，當(dāng)污油的含量處于每升200毫克時(shí)，有機(jī)污染物的含量會(huì)大于每升5000毫克以及總懸浮固體含量會(huì)超過(guò)每升4000毫克，污水處于該條件下，利用膜分離技術(shù)進(jìn)行雜質(zhì)的去除，很有可能對(duì)過(guò)濾膜的孔徑造成堵塞，減小了過(guò)濾膜的使用年限。過(guò)濾膜油田污水處理技術(shù)如果在實(shí)際應(yīng)用中取得更大的較果，應(yīng)該結(jié)合其它的污水處理工藝。
2利用膜分離技術(shù)處理含油污水過(guò)程中的影響因素
2.1分離膜所應(yīng)用到的材料以及孔徑的大小
對(duì)油田返吐出來(lái)的含油污水進(jìn)行處理時(shí)，為了使分離膜技術(shù)發(fā)揮出所起的作用，應(yīng)該參照含油污水具備的化學(xué)特性來(lái)確定分離膜的材料。含油污水原油成分如果以分散的油滴以及浮油為主要成分，那么過(guò)濾膜的孔徑應(yīng)該確定在10-100微米區(qū)間的微濾膜。而當(dāng)污水中的油是由處于穩(wěn)定狀態(tài)的乳化油以及溶解性質(zhì)的油組成，應(yīng)該選取具有親油性質(zhì)的超濾膜。
2.2操作溫度以及壓力差
分離膜對(duì)污水處理效果會(huì)受到所處的溫度條件影響，大多數(shù)情況下，30-50攝氏度是最佳的污水處理溫度。采用過(guò)濾膜對(duì)含油污水進(jìn)行處理時(shí)，在膜的兩側(cè)應(yīng)該施加一個(gè)處于臨界狀態(tài)的操作壓力差，如果壓力差不大于臨界值，那么滲透量會(huì)跟隨著壓力差的逐漸加大而上升。如果施加的壓力差值小于臨界值時(shí)，滲透量會(huì)由于壓力差的變大而減小。
2.3料液濃度以及流動(dòng)的情況
分離膜對(duì)含油污水處理時(shí)如果料液濃度不大時(shí)，過(guò)濾膜的通量與施加的壓力差成正比例關(guān)系。而當(dāng)料液的濃度大于特定的數(shù)值以后，可以滲透的數(shù)量與壓力條件沒(méi)有直接關(guān)系，只與過(guò)濾膜面的流動(dòng)速率有關(guān)。因?yàn)閷?duì)料液的流動(dòng)情況進(jìn)行改變可以有利于提升膜分離污水物質(zhì)的工作效率，所以，應(yīng)該參照過(guò)濾膜分離系統(tǒng)中進(jìn)料液的實(shí)際情況，來(lái)選取科學(xué)合理地物料流動(dòng)狀態(tài)，從而把過(guò)濾膜對(duì)含油污水的處理效率實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的提高。
2.4膜污染
所謂的對(duì)過(guò)濾膜造成污染是指含油污水中各類(lèi)物質(zhì)在膜體的表面形成物理、化學(xué)或者機(jī)械形式的作用而形成物質(zhì)的沉積。過(guò)濾膜存在的污染問(wèn)題是膜分離技術(shù)無(wú)法得以大范圍推廣應(yīng)用的制約因素，所以，在利用過(guò)濾膜分離技術(shù)對(duì)含油污水進(jìn)行處理必須要選用較為合理的過(guò)濾膜以及恰當(dāng)?shù)夭僮鞣椒ā?
3含油污水中膜分離技術(shù)處理工藝設(shè)計(jì)
對(duì)于油田注水過(guò)程中返吐到地面的含油污水利用過(guò)濾膜技術(shù)進(jìn)行隔離，把污水中存在的有機(jī)物質(zhì)以及污油成分利用初級(jí)緩沖消毒以及催化氧化進(jìn)行預(yù)處理，把污水中存在的較大粒徑物質(zhì)利用不同孔隙直徑等級(jí)的過(guò)濾膜實(shí)現(xiàn)二級(jí)的分離處理，實(shí)現(xiàn)處理后的含油污水可以再次注入地層之中的目標(biāo)。
3.1含油污水的性質(zhì)分析
油田注水所形成的含油污水是一種類(lèi)型比較特別的工業(yè)廢水，具體的成分較為復(fù)雜，礦化程度很好，含有多種類(lèi)型的有機(jī)物質(zhì)。上述的這些特征為微生物的存在以及大量繁殖提供了溫床。處理有機(jī)物質(zhì)所需的化學(xué)耗氧量的性能指標(biāo)處于不穩(wěn)定狀態(tài)，化學(xué)耗氧量是含油污水處理過(guò)程中關(guān)鍵的參數(shù)，數(shù)值的多少成為過(guò)濾膜分離技術(shù)在對(duì)含油污水處理過(guò)程中的重點(diǎn)。
2.2膜材料以及孔徑參數(shù)的選取
過(guò)濾膜組成材料是影響對(duì)含油污水處理效果的主要因素，必須要對(duì)含油污水中的成分進(jìn)行仔細(xì)的研究分析，確定其具有化學(xué)特性，比如，應(yīng)用微濾膜進(jìn)行污水處理應(yīng)該選取中空纖維材料的過(guò)濾膜，主要有材料成分為無(wú)機(jī)陶瓷。而如果采用超濾膜以及納濾膜過(guò)濾技術(shù)就應(yīng)該選用由高分子材料構(gòu)成的過(guò)濾膜。對(duì)含油污水進(jìn)行過(guò)濾處理過(guò)程中，排出水的檢測(cè)指標(biāo)有固體懸浮物質(zhì)、酸堿度、有機(jī)物質(zhì)含量、硫化物以及石油物質(zhì)的含量等。在對(duì)其進(jìn)行處理時(shí)應(yīng)該根據(jù)物質(zhì)顆粒的大小情況來(lái)確定過(guò)濾膜孔徑的尺寸，讓處理后的水質(zhì)達(dá)到可以排放或者注入到地層的要求。
2.3含油污水中各類(lèi)有害物質(zhì)處理程序
對(duì)含油污水中存在的各類(lèi)物質(zhì)進(jìn)行過(guò)濾消除主要有下面幾個(gè)程序：
1）利用緩沖消毒程序?qū)臀鬯M(jìn)行首次的處理，采用臭氧發(fā)生器來(lái)生成沒(méi)有再次污染的臭氧氣體，之后把其輸入到含油的污水之中，利用臭氧具備的殺滅微生物的作用來(lái)對(duì)有機(jī)物進(jìn)行處理，而還具有隔離可燃?xì)怏w進(jìn)入后續(xù)處理設(shè)備的功能。處于懸浮狀態(tài)的油滴跟隨著生成的臭氧氣體共同上升而產(chǎn)生油膜或者油層，其油滴顆粒直徑不會(huì)小于100納米。當(dāng)污水液體處理靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)分散的油滴會(huì)處于懸浮狀態(tài)分布在污水當(dāng)中，通過(guò)一定時(shí)間的靜置處理后會(huì)匯集成顆粒較大的油塊而漂浮于污水上面，此時(shí)的油滴顆？蛇_(dá)到10-100微米。
2）利用微濾膜實(shí)現(xiàn)對(duì)污水一次分離，該類(lèi)型的過(guò)濾膜具備較高的處理效率、膜表面吸附的物質(zhì)較少以及介質(zhì)不容易脫落的特點(diǎn)，具有很好的推廣應(yīng)用價(jià)值。微濾膜可以對(duì)污水中的0.02-10微米的有機(jī)生物以及較小的離子進(jìn)行濾除，乳化油滴也可以在該處理程序中實(shí)現(xiàn)隔離，因?yàn)榫邆涞耐枯^大，可以應(yīng)用在超濾膜以及納濾膜之前的處理工藝當(dāng)中。超濾膜可以通過(guò)的物質(zhì)直徑約為2-20納米，對(duì)于膠體、蛋白質(zhì)以及病毒等分子量較大的物質(zhì)可以實(shí)現(xiàn)有效地隔離。
3）含油污水的第二次處理時(shí)應(yīng)用納米級(jí)別的過(guò)濾膜，是為了把污水中的鹽份進(jìn)行濃縮然后把其去除掉，只有在該道程序之前排出的污水達(dá)不到相應(yīng)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)方可采用，該處理程序是前續(xù)處理工藝的輔助程序，對(duì)于含油污水質(zhì)情況較為惡劣，存在的雜質(zhì)成分較多的條件。納米膜的孔隙直徑為1-2納米，過(guò)濾分離的功能處于超濾以及反滲透的之間，實(shí)現(xiàn)對(duì)小分子量的有機(jī)物質(zhì)、抗生素以及無(wú)機(jī)鹽的物質(zhì)進(jìn)行處理。
3結(jié)束語(yǔ)
利用膜分離技術(shù)對(duì)于油田注水過(guò)程中生成的含油污水進(jìn)行處理，可以實(shí)現(xiàn)綠色生態(tài)環(huán)保以及節(jié)能的目標(biāo)，而且還可以把處理后的污水進(jìn)行再次回注到地層之中，具有很好的應(yīng)用前景。但是利用膜分離技術(shù)在處理污水時(shí)，還應(yīng)該與多種水處理技術(shù)進(jìn)行高效地結(jié)合，方可以達(dá)到較為理想的效果。
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