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超滤膜处理含油污水工艺
发布时间:2021-03-19
信息摘要:
在油气工业生产和加工过程中,会产生大量的含油污水。含油污水经过处理后,既能减小其外排对环境造成的污染,又能用于回注地层,降低油田开发的成本。
在油气工业生产和加工过程中,会产生大量的含油污水。含油污水经过处理后,既能减小其外排对环境造成的污染,又能用于回注地层,降低油田开发的成本。针对目前油气工业中含油污水处理效率低、设备运行费用高的现状,介绍了超滤膜过滤的原理以及含油污水超滤膜处理技术,包括单一膜、复合膜、改性膜和共混膜以及超滤膜与其他方法的耦合工艺。最后,针对目前存在的问题提出了一些建议。

1、超滤膜过滤原理:
超滤技术的基本原理是:被分离的料液借助外界压力作用,以一定的流速在超滤膜面上流动,使料液中的无机离子、小分子质量物质透过膜表面,把料液中的大分子物质、胶体物质、细菌及微生物等截留下来,从而实现分离目的。超滤对油田的悬浮固体、胶体、细菌和各种有机物均有较好的去除效果,产出水水质也都能达到油田回注用水标准。超滤膜对溶质分离过程有:①在膜面的机械筛分;②在膜表面和膜孔内的吸附;③在孔中停留而被去除。

2、超滤膜技术:
2.1单一膜:
目前,国内外用于油田含油污水处理的超滤膜主要有聚砜(PSf)超滤膜、聚醚砜(PES)超滤膜、中空纤维(PSB)超滤膜、聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜。

2.1.1PSf超滤膜:
PSf超滤膜主要以聚砜作膜材料,N-甲基吡咯烷酮为溶剂,水为非溶剂,采用L-S相转化法制备。Chakrabarty等制备4种不同类型PSf超滤膜,将这4种超滤膜用于处理油水乳状液和油田含油污水,结果表明,PSf超滤膜不能将出水中的含油量降到10mg/L以下,不能满足含油污水的排放标准,超滤之后必须对出水做进一步的处理,比如纳滤或者反渗透过滤,才能使出水达到排放标准。

2.1.2PES超滤膜:
PES超滤膜通常以聚醚砜为膜材料,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为添加剂,N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂,采用相转化法制备。采用PES超滤膜处理油田采出水,超滤出水中的油类,悬浮物及粒径中值均满足油田回注水的水质标准。用合成的PES超滤膜处理炼油污水,TOC去除率可达96.3%以上,油脂去除率更是高达99.7%,可见PES超滤膜对炼油污水有很好的处理效果。

2.1.3PVDF超滤膜:
PVDF膜由于具有耐腐蚀、膜通量大、机械强度高、亲水性能好、化学稳定性好等特点。在跨膜压差为0.30-0.35MPa,膜面流速为3.0-3.5m/s,温度为35-40℃的条件下,用截留分子质量为100Ku的PDVF膜处理油田采出水,出水中的含油量和悬浮物均低于1mg/L,出水水质满足油田回注标准。

2.2复合膜:
由于单一膜存在制膜工艺复杂、膜的重复性差、制备小孔径膜困难、质脆柔韧性差、成本高等缺点,因此将2种单一膜复合在一起,使其同时具备2种或多种单一膜的优点。目前复合膜主要是有机-无机复合膜。常用的无机材料主要有TiO2、SiO2、Al2O3等,常用的有机材料主要有聚砜、聚丙烯酸、聚乙烯醇、聚偏氟乙烯、聚乙烯和聚乙烯吡咯烷酮。聚砜-Al2O3复合膜处理油田含油污水,截油率可达90%,满足油田回注水标准。

3、超滤膜耦合工艺:
由于单一的超滤膜存在易污染、膜通量下降快等问题,研究超滤膜与其他含油污水处理工艺的联用效果。已有很多相关的文献报道。耦合工艺主要有膜工艺的耦合以及超滤膜与物理化学方法的联用。结果表明,MF/UF耦合工艺处理含油污水的效果要优于单一MF工艺或者UF工艺,耦合工艺处理后的出水中含油量仅为0.4mg/L,而悬浮固体含量几乎为0。

4、不足之处:
与传统的物理法、化学法和生物法处理油田含油污水相比,超滤膜技术处理含油污水具有能耗低、分离效率高、出水水质好等优点,但超滤膜同时具有易污染的特点,被污染的膜通量会急剧下降,导致分离效果差,从而无法达到油水分离的目的。
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