油田含油污水處理中納米平板陶瓷膜技術(shù)的研究與應(yīng)用

劉林

摘 要：隨著石油化工行業(yè)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)方法在含油污水處理中已經(jīng)難以滿足當(dāng)前需求。所以，在對含有污水處理方面需要對新技術(shù)工藝進(jìn)行應(yīng)用，在這一背景下，膜分離技術(shù)逐漸發(fā)展，并且得到廣泛應(yīng)用。本文針對影響含油污水膜分離過程的因素進(jìn)行介紹，對納米平板陶瓷膜分離技術(shù)處理的工藝設(shè)計進(jìn)行詳細(xì)論述。

關(guān)鍵詞：含油污水；納米平板陶瓷膜分離技術(shù)；處理；應(yīng)用

在石油工業(yè)的發(fā)展中，排入水體中的含油污水也增多，對環(huán)境帶來嚴(yán)重危害，為了降低對環(huán)境的污染，并且對含油污水中的有效物質(zhì)進(jìn)行回收利用，因此在含油污水排入水體之前， 要進(jìn)行凈化處理。傳統(tǒng)處理方法包含物理分離法、生化降解法、化學(xué)淤漿法等，在處理效率方面相對較低，而納米平板陶瓷膜分離技術(shù)作為新型污水處理工藝，處理效率明顯優(yōu)于傳統(tǒng)方法，當(dāng)前，納米平板陶瓷膜分離技術(shù)已經(jīng)在工業(yè)、生活及石油化工等污水處理中得到廣泛應(yīng)用。

1、影響含油污水膜分離過程的因素

1.1膜的材料與孔徑

膜分離技術(shù)在含油污水處理中的應(yīng)用，為了使分離效率滿足使用需求，分離膜的性能必須穩(wěn)定可靠，對膜材料的選擇時，要與含油污水的化學(xué)性質(zhì)相結(jié)合，選擇適合的材料。污水中的油如果以浮油和分散油為主，最好選擇納米平板陶瓷膜，即納米平板陶瓷膜的孔徑保持在1.0 -10μm之間，污水中的有如果以穩(wěn)定的乳化油或溶解油為主，則選擇納米平板陶瓷膜的孔徑保持在0.1 -1.0μm之間。

1.2操作壓差及溫度

在工作過程中，納米平板陶瓷膜的孔徑保持在1.0 -10μm之間膜的溫度對膜分離效率會產(chǎn)生影響，通常情況下，認(rèn)為膜分離最佳工作溫度在20-40℃。對含油污水采用膜分離技術(shù)進(jìn)行處理中，存在一個臨界操作壓差，如果操作過程中的壓差比臨界壓差小，那么隨著壓差的增加滲透量也會增加；如果操作過程中壓差比臨界壓差大，則隨著壓差的增加滲透量降低。

1.3料液流動狀態(tài)及濃度

在納米平板陶瓷膜工作過程中，如果料液的濃度比較小，壓力與膜通量成正比；料液濃度在超過一定值以后，則操作壓力與滲透量無關(guān)，膜面流速與滲透量有關(guān)。對料液的流動狀態(tài)進(jìn)行改變對膜分離效率的提升具有促進(jìn)作用，所以，按照膜分離體系中進(jìn)料液的實際情況，對進(jìn)料液流動狀態(tài)合理選擇，能夠使膜分離的效率得到提升。

1.4膜污染

所謂膜污染，是膜表面與污水中的污染物發(fā)生化學(xué)、物理及機(jī)械作用，導(dǎo)致膜表面出現(xiàn)沉淀、積累等。在納米平板陶瓷膜分離技術(shù)應(yīng)用中，面對的最主要的問題就是膜污染問題，所以，對含油污水采用納米平板陶瓷膜分離技術(shù)進(jìn)行處理中，對納米平板陶瓷膜及操作條件都要合理選擇。

2、納米平板陶瓷膜分離技術(shù)在含油污水處理中的工藝設(shè)計

針對油田開采過程中產(chǎn)生的含油污水進(jìn)行處理，采用納米平板陶瓷膜分離技術(shù)工藝。該工藝設(shè)計目標(biāo)為對含油污水進(jìn)行處理，采用催化氧化及初級緩沖消毒對污水中管道石油類物質(zhì)及有機(jī)物進(jìn)行處理，采用不同孔徑等級的納米平板陶瓷膜對污水中的大顆粒進(jìn)行一次與二次分離，處理后的污水最終達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)或回收標(biāo)準(zhǔn)。

2.1含油污水性質(zhì)分析

油田含油污水屬于特殊的工業(yè)廢水，礦化程度比較高，具有復(fù)雜的離子組分，同時有機(jī)物質(zhì)也比較多樣。而含油污水的這些性質(zhì)都適合微生物的繁殖，所以水體化學(xué)需氧量波動比較大。作為污水排放的主要指標(biāo)之一，化學(xué)需氧量值的大小，是含油污水采用納米平板陶瓷膜分離技術(shù)處理的重點和難點。

2.2選擇膜孔徑

對納米平板陶瓷膜分離技術(shù)應(yīng)用效果產(chǎn)生影響的諸多因素之一， 膜材料屬于關(guān)鍵因素，納米平板陶瓷膜支撐層以無機(jī)陶瓷材料為主，表面鍍有各種無機(jī)材質(zhì)的膜層，所以必須要結(jié)合含油污水的化學(xué)性質(zhì)對膜材料進(jìn)行合理選擇。采用納米平板陶瓷膜分離技術(shù)對含油污水進(jìn)行處理中，出水以pH值、化學(xué)需氧量、石油類、硫化物及懸浮物作為評定指標(biāo)。該納米平板陶瓷膜分離系統(tǒng)對膜孔徑的選擇時，按照不同處理進(jìn)程中污染物顆粒的大小而定，確保濾過液達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

2.3含油污水中污染物的濾除過程

采用納米平板陶瓷膜分離技術(shù)對含油污水中污染物進(jìn)行濾除時，主要包含以下過程：（1）緩沖消毒——含油污水預(yù)處理。采用緩沖消毒方法對含油污水進(jìn)行預(yù)處理，利用臭氧發(fā)生器生成臭氧，臭氧無二次污染，然后將生成的臭氧直接通入到含油污水中，含油污水中的微生物可被臭氧滅殺，同時臭氧對可燃?xì)怏w具有隔絕作用，能防止此類氣體進(jìn)入到后續(xù)工藝設(shè)備中。（2）含油污水一次分離。納米平板陶瓷膜對含油污水中的微粒子及微生物（0.1-10μm）可較好的分離，一次分離過程中對乳化油也能分離出來。由于納米平板陶瓷膜的通量比較大，一般用于納濾膜與超濾膜之前的預(yù)處理。超濾膜能夠?qū)δz體、病毒及蛋白質(zhì)（0.1-20nm）等大分子物質(zhì)較好的分離，以溶解油濾除為主。（3）催化氧化。采用臭氧進(jìn)行高強(qiáng)度氧化，污水中的碳?xì)浠衔锱c臭氧充分反應(yīng)以后，含油污水內(nèi)的小分子化學(xué)需氧量物質(zhì)可生成水與二氧化碳，均不會出現(xiàn)二次污染。（4）二次分離。采用納米平板陶瓷膜進(jìn)行二次分離，目的是將污水中的鹽分濃縮去除。該步驟是在之前步驟處理后的污水達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)時應(yīng)用，因此該流程為附加流程，針對雜質(zhì)含量較多及污染嚴(yán)重的污水處理。（5）定期排除油泥，納米平板陶瓷膜分離技術(shù)在含油污水處理中的應(yīng)用，整個處理工藝流程中產(chǎn)生的油泥量非常少，所以不需要經(jīng)常性清理油泥，一般3個月清理一次即可，能夠有效降低清理油泥的工作量。

3、納米平板陶瓷膜技術(shù)在含油污水處理中的實際應(yīng)用

現(xiàn)階段在諸多實際工程中得到廣泛應(yīng)用，康麗曼等人采用0.1um納米平板陶瓷膜對二級沉降污水進(jìn)行處理，結(jié)果顯示，含油污水在經(jīng)過納米平板陶瓷膜處理以后，出水中的懸浮物從進(jìn)水的236.4mg/L下降到2.35mg/L，最低可達(dá)1.35mg/L；在不同孔徑納米平板陶瓷膜處理效果研究中，膜孔徑為0.1um時，出水懸浮物含量均值為1.68mg/L，當(dāng)膜孔徑為0.2μm時，出水懸浮物含量均值與0.1μm孔徑膜相比增加了0.153 mg/L，懸浮物粒徑增加0.1μm左右。表明納米平板陶瓷膜的組合不同，對含油污水的處理效果也不同。在40℃、流速0.4-1.2m/s、過渡速度100-200L/m2？h條件下，采用納米平板陶瓷微濾膜與納米平板陶瓷納濾膜兩級膜組合對含油污水進(jìn)行處理，結(jié)果顯示，原油去除率達(dá)99%，出水TOC去除率也在42%以上；在兩級濾膜基礎(chǔ)上增加超濾膜，原油去除率達(dá)到99.5%以上，出水TOC去除率達(dá)到53%以上。

4、結(jié)語

通過本文分析可知，在含油污水處理中，納米平板陶瓷膜分離技術(shù)作為一種有效的分離方法，處理后的含油污水能夠達(dá)到排放或回收利用標(biāo)準(zhǔn)，有效的節(jié)約了能源，降低了污染物排放，具有廣闊的應(yīng)用前景。當(dāng)然，在納米平板陶瓷膜分離技術(shù)應(yīng)用過程中，也發(fā)現(xiàn)了單一納米平板陶瓷膜分離技術(shù)對含油污水中各種各樣的污染物質(zhì)無法徹底清除，所以在對含油污水進(jìn)行處理中，需要將納米平板陶瓷膜分離技術(shù)與其它處理技術(shù)結(jié)合應(yīng)用，將不同技術(shù)的優(yōu)勢充分發(fā)揮出來，才能達(dá)到最佳的處理效果。

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