膜分離技術(shù)在油田含油污水處理中的應(yīng)用探討
發(fā)布時間：
2024-11-12 10:25
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清水源
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油田在注水驅(qū)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(zhì)。隨著膜分離技術(shù)的不斷進(jìn)步，利用膜分離技術(shù)對含油污水進(jìn)行處理可以實現(xiàn)較好的處理效果，本文就該膜分離技術(shù)對于污水處理展開探討。
當(dāng)前，國內(nèi)的大多數(shù)油田都進(jìn)入高含水時期，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存有大量的含油污水，為了實現(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現(xiàn)效率高地對油田含油污水進(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，隨著分離膜的相關(guān)技術(shù)逐漸成熟起來，一些專家學(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)行比較來看，配套的處理設(shè)施較為簡便，比較易于實現(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，是對油田污水進(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(shù)進(jìn)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(dāng)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(shù)進(jìn)行雜質(zhì)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(shù)如果在實際應(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
對油田返吐出來的含油污水進(jìn)行處理時，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(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
分離膜對污水處理效果會受到所處的溫度條件影響，大多數(shù)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(jìn)行處理時，在膜的兩側(cè)應(yīng)該施加一個處于臨界狀態(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(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)量與壓力條件沒有直接關(guān)系，只與過濾膜面的流動速率有關(guān)。因為對料液的流動情況進(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)該參照過濾膜分離系統(tǒng)中進(jìn)料液的實際情況，來選取科學(xué)合理地物料流動狀態(tài)，從而把過濾膜對含油污水的處理效率實現(xiàn)進(jìn)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(zhì)在膜體的表面形成物理、化學(xué)或者機械形式的作用而形成物質(zhì)的沉積。過濾膜存在的污染問題是膜分離技術(shù)無法得以大范圍推廣應(yīng)用的制約因素，所以，在利用過濾膜分離技術(shù)對含油污水進(jìn)行處理必須要選用較為合理的過濾膜以及恰當(dāng)?shù)夭僮鞣椒ā?/p>
3含油污水中膜分離技術(shù)處理工藝設(shè)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(shù)進(jìn)行隔離，把污水中存在的有機物質(zhì)以及污油成分利用初級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的過濾膜實現(xiàn)二級的分離處理，實現(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，含有多種類型的有機物質(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程中關(guān)鍵的參數(shù)，數(shù)值的多少成為過濾膜分離技術(shù)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(shù)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(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(shù)就應(yīng)該選用由高分子材料構(gòu)成的過濾膜。對含油污水進(jìn)行過濾處理過程中，排出水的檢測指標(biāo)有固體懸浮物質(zhì)、酸堿度、有機物質(zhì)含量、硫化物以及石油物質(zhì)的含量等。在對其進(jìn)行處理時應(yīng)該根據(jù)物質(zhì)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(zhì)達(dá)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(zhì)處理程序
對含油污水中存在的各類物質(zhì)進(jìn)行過濾消除主要有下面幾個程序：
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(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小于100納米。當(dāng)污水液體處理靜止?fàn)顟B(tài)時分散的油滴會處于懸浮狀態(tài)分布在污水當(dāng)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?？蛇_(dá)到10-100微米。
2）利用微濾膜實現(xiàn)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(zhì)較少以及介質(zhì)不容易脫落的特點，具有很好的推廣應(yīng)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(jìn)行濾除，乳化油滴也可以在該處理程序中實現(xiàn)隔離，因為具備的通量較大，可以應(yīng)用在超濾膜以及納濾膜之前的處理工藝當(dāng)中。超濾膜可以通過的物質(zhì)直徑約為2-20納米，對于膠體、蛋白質(zhì)以及病毒等分子量較大的物質(zhì)可以實現(xiàn)有效地隔離。
3）含油污水的第二次處理時應(yīng)用納米級別的過濾膜，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，過濾分離的功能處于超濾以及反滲透的之間，實現(xiàn)對小分子量的有機物質(zhì)、抗生素以及無機鹽的物質(zhì)進(jìn)行處理。
4結(jié)束語
利用膜分離技術(shù)對于油田注水過程中生成的含油污水進(jìn)行處理，可以實現(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，還應(yīng)該與多種水處理技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，方可以達(dá)到較為理想的效果。
