膜分離技術在油田含油污水處理中的應用探討
發布時間：
2024-11-12 10:25
發布人：
清水源
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油田在注水驅油過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。隨著膜分離技術的不斷進步，利用膜分離技術對含油污水進行處理可以實現較好的處理效果，本文就該膜分離技術對于污水處理展開探討。
當前，國內的大多數油田都進入高含水時期，注水驅油仍是提高原油產量的主要手段，隨著出水量的提高，在油田返回地面的采出水中會存有大量的含油污水，為了實現生態環境保護以及資源的再次回收利用的目標，如何投入較少的資金實現效率高地對油田含油污水進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，隨著分離膜的相關技術逐漸成熟起來，一些專家學者進行了采用該技術處理油田污水方面的研究，由于該技術與以往污油分離方法進行比較來看，配套的處理設施較為簡便，比較易于實現有效地操作，具有很好的分離效率以及占用的能耗少等特點，是對油田污水進行處理技術中的重要研發方向。
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
油田開采過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，有機污染物含量為每升20-12250毫克。面對上述的污染物，利用膜分離技術進行處理會存在著較大的難度，尤其對于有機物的污染，比如，當污油的含量處于每升200毫克時，有機污染物的含量會大于每升5000毫克以及總懸浮固體含量會超過每升4000毫克，污水處于該條件下，利用膜分離技術進行雜質的去除，很有可能對過濾膜的孔徑造成堵塞，減小了過濾膜的使用年限。過濾膜油田污水處理技術如果在實際應用中取得更大的較果，應該結合其它的污水處理工藝。
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
對油田返吐出來的含油污水進行處理時，為了使分離膜技術發揮出所起的作用，應該參照含油污水具備的化學特性來確定分離膜的材料。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，那么過濾膜的孔徑應該確定在10-100微米區間的微濾膜。而當污水中的油是由處于穩定狀態的乳化油以及溶解性質的油組成，應該選取具有親油性質的超濾膜。
2.2操作溫度以及壓力差
分離膜對污水處理效果會受到所處的溫度條件影響，大多數情況下，30-50攝氏度是尚佳的污水處理溫度。采用過濾膜對含油污水進行處理時，在膜的兩側應該施加一個處于臨界狀態的操作壓力差，如果壓力差不大于臨界值，那么滲透量會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，滲透量會由于壓力差的變大而減小。
2.3料液濃度以及流動的情況
分離膜對含油污水處理時如果料液濃度不大時，過濾膜的通量與施加的壓力差成正比例關系。而當料液的濃度大于特定的數值以后，可以滲透的數量與壓力條件沒有直接關系，只與過濾膜面的流動速率有關。因為對料液的流動情況進行改變可以有利于提升膜分離污水物質的工作效率，所以，應該參照過濾膜分離系統中進料液的實際情況，來選取科學合理地物料流動狀態，從而把過濾膜對含油污水的處理效率實現進一步的提高。
2.4膜污染
所謂的對過濾膜造成污染是指含油污水中各類物質在膜體的表面形成物理、化學或者機械形式的作用而形成物質的沉積。過濾膜存在的污染問題是膜分離技術無法得以大范圍推廣應用的制約因素，所以，在利用過濾膜分離技術對含油污水進行處理必須要選用較為合理的過濾膜以及恰當地操作方法。
3含油污水中膜分離技術處理工藝設計
對于油田注水過程中返吐到地面的含油污水利用過濾膜技術進行隔離，把污水中存在的有機物質以及污油成分利用初級緩沖消毒以及催化氧化進行預處理，把污水中存在的較大粒徑物質利用不同孔隙直徑等級的過濾膜實現二級的分離處理，實現處理后的含油污水可以再次注入地層之中的目標。
3.1含油污水的性質分析
油田注水所形成的含油污水是一種類型比較特別的工業廢水，具體的成分較為復雜，礦化程度很好，含有多種類型的有機物質。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。處理有機物質所需的化學耗氧量的性能指標處于不穩定狀態，化學耗氧量是含油污水處理過程中關鍵的參數，數值的多少成為過濾膜分離技術在對含油污水處理過程中的重點。
3.2膜材料以及孔徑參數的選取
過濾膜組成材料是影響對含油污水處理效果的主要因素，必須要對含油污水中的成分進行仔細的研究分析，確定其具有化學特性，比如，應用微濾膜進行污水處理應該選取中空纖維材料的過濾膜，主要有材料成分為無機陶瓷。而如果采用超濾膜以及納濾膜過濾技術就應該選用由高分子材料構成的過濾膜。對含油污水進行過濾處理過程中，排出水的檢測指標有固體懸浮物質、酸堿度、有機物質含量、硫化物以及石油物質的含量等。在對其進行處理時應該根據物質顆粒的大小情況來確定過濾膜孔徑的尺寸，讓處理后的水質達到可以排放或者注入到地層的要求。
3.3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）利用緩沖消毒程序對含油污水進行首 次的處理，采用臭氧發生器來生成沒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對有機物進行處理，而還具有隔離可燃氣體進入后續處理設備的功能。
處于懸浮狀態的油滴跟隨著生成的臭氧氣體共同上升而產生油膜或者油層，其油滴顆粒直徑不會小于100納米。當污水液體處理靜止狀態時分散的油滴會處于懸浮狀態分布在污水當中，通過一定時間的靜置處理后會匯集成顆粒較大的油塊而漂浮于污水上面，此時的油滴顆粒可達到10-100微米。
2）利用微濾膜實現對污水一次分離，該類型的過濾膜具備較高的處理效率、膜表面吸附的物質較少以及介質不容易脫落的特點，具有很好的推廣應用價值。微濾膜可以對污水中的0.02-10微米的有機生物以及較小的離子進行濾除，乳化油滴也可以在該處理程序中實現隔離，因為具備的通量較大，可以應用在超濾膜以及納濾膜之前的處理工藝當中。超濾膜可以通過的物質直徑約為2-20納米，對于膠體、蛋白質以及病毒等分子量較大的物質可以實現有效地隔離。
3）含油污水的第二次處理時應用納米級別的過濾膜，是為了把污水中的鹽份進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不到相應的水質標準方可采用，該處理程序是前續處理工藝的輔助程序，對于含油污水質情況較為惡劣，存在的雜質成分較多的條件。納米膜的孔隙直徑為1-2納米，過濾分離的功能處于超濾以及反滲透的之間，實現對小分子量的有機物質、抗生素以及無機鹽的物質進行處理。
4結束語
利用膜分離技術對于油田注水過程中生成的含油污水進行處理，可以實現綠色生態環保以及節能的目標，而且還可以把處理后的污水進行再次回注到地層之中，具有很好的應用前景。但是利用膜分離技術在處理污水時，還應該與多種水處理技術進行結合，方可以達到較為理想的效果。
