發(fā)布時(shí)間：2022-03-19所屬分類：農(nóng)業(yè)論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：膜過濾技術(shù)越來(lái)越受到各行各業(yè)的重視 , 已形成了過濾與分離行業(yè)的企業(yè)聯(lián)合化，廣泛用于各行業(yè)對(duì)固體、液體、氣體單相或多相混合物的分級(jí)、分離和純化。根據(jù)要求的不同，膜過濾技術(shù)逐漸形成了以微濾 (MF)、納濾 (NF)、超濾 (UF) 和反滲透 (RO) 等各種膜和組器件等
摘要：膜過濾技術(shù)越來(lái)越受到各行各業(yè)的重視 , 已形成了過濾與分離行業(yè)的企業(yè)聯(lián)合化，廣泛用于各行業(yè)對(duì)固體、液體、氣體單相或多相混合物的分級(jí)、分離和純化。根據(jù)要求的不同，膜過濾技術(shù)逐漸形成了以微濾 (MF)、納濾 (NF)、超濾 (UF) 和反滲透 (RO) 等各種膜和組器件等，另外還有滲析、離子交換膜分離系列等系統(tǒng)。
關(guān)鍵詞：膜過濾技術(shù);油田;污水處理
膜過濾技術(shù)的核心是過濾膜，過濾膜主要分為：普通型的微、超濾膜、反滲透膜、碟管式反滲透膜。其中微、超濾膜又分為：中空纖維膜、有機(jī)管式膜、有機(jī)平板膜、陶瓷膜、碳化硅陶瓷膜。
1 微、超濾膜在油田生產(chǎn)污水深度處理中的應(yīng)用
目前 , 我國(guó)油田污水處理方法按技術(shù)分類分為物理法、化學(xué)法、物理化學(xué)法和生物法等。
膜生物反應(yīng)器(MBR)，是將膜分離技術(shù)與廢水生物處理技術(shù)組合而成的新工藝，是以膜分離技術(shù)替代傳統(tǒng)二級(jí)生物處理中的二沉池，具有效率高、出水水質(zhì)穩(wěn)定、占地面積小、剩余污泥量少，處置費(fèi)用低、結(jié)構(gòu)緊湊、易于自動(dòng)控制和運(yùn)行管理、出水可直接回用等特點(diǎn)。
目前我國(guó)已經(jīng)具有利用超濾膜進(jìn)行油田污水處理的案例：新疆油田公司將氣浮技術(shù)和超濾膜技術(shù)相結(jié)合，進(jìn)行油田污水的處理，最終達(dá)到了特低滲透油層要求;中海油天津分公司針對(duì)油田污水含油含聚的問題，采用 I 代功能陶瓷膜，進(jìn)行試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)污水及時(shí)處理、提高效率、降低成本的目的;河南油田某稠油聯(lián)合站選用截留分子量為 30000 的 PVDF 膜錯(cuò)流過濾，進(jìn)行稠油污水處理試驗(yàn)，在污水深度處理裝置前設(shè)計(jì)保安過濾設(shè)備，對(duì)污水進(jìn)行過濾預(yù)處理工藝，結(jié)果表明，系統(tǒng)具有良好的稠油污水處理效果。
2 幾種超濾膜對(duì)油田污水處理的實(shí)驗(yàn)
在選擇過濾膜時(shí)，通常要考慮到以下幾點(diǎn)因素對(duì)超濾膜通量的影響：膜的孔徑、均勻性和孔隙度;過膜壓差過膜壓差 (TMP);水溫;水中污染負(fù)荷水中污染負(fù)荷;膜的清洗條件。考慮到這系統(tǒng)條件的影響及根據(jù)行業(yè)需求，我們針對(duì)各類膜過濾技術(shù)中的特定膜進(jìn)行測(cè)試研究，并對(duì)特定水質(zhì)進(jìn)行過濾效果評(píng)估。如碳化硅陶瓷膜、有機(jī) pp 棉過濾膜、新型有機(jī)平板過濾膜和有機(jī)折疊膜等。
2.1 碳化硅陶瓷膜
本次實(shí)驗(yàn)對(duì)生產(chǎn)廢水進(jìn)行了特殊配置，加大了水質(zhì)的懸浮物濃度，改變廢水的 pH，對(duì)陶瓷膜單獨(dú)處理及配合其他過濾工藝處理后，流量變化、處理效果等進(jìn)行了對(duì)比。為了比較陶瓷膜對(duì)含油廢水去除效果，我們?cè)谏a(chǎn)廢水中增加了油污，并進(jìn)行了充分?jǐn)嚢韬突旌希怪蔀槿榛癄顟B(tài)，對(duì)乳化液進(jìn)行過濾去油。
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設(shè)備型號(hào)：DJ-01-1*2/1200(材質(zhì)：316L)，功率 1.85kW，精度 0.1um，純水通量 2t/(h·m2 )。
瓷膜過濾對(duì)含油量高的廢水有很好去除效果，去除率油可達(dá)約 85%，操作簡(jiǎn)便，無(wú)須添加任何化學(xué)助劑，油也可得到有效回收。但采油廢水的特性，都是些高污染、高礦化物、高懸浮物的廢水，若處理此類廢水，通量會(huì)大幅度降低，這應(yīng)該是在較高壓差下，濾餅層厚度快速增厚，影響了處理效率，即便用反沖洗也未必有很好的恢復(fù)效果，必須用藥洗才能回到原有的水平。我們通過增加了前處理 PP 棉保安過濾后，去油效率可提高到 93% 以上，處理通量也得到了大幅提高，反洗的次數(shù)明顯減少，尤其是經(jīng)過清洗后的處理通量基本恢復(fù)到原有水平。這可能是膜表面上的濾餅層積累的污染物是小顆粒的，容易被清洗去除。
2.2 有機(jī) pp 棉過濾膜
本次實(shí)驗(yàn)也采用了上述配置的特濃生產(chǎn)廢水，對(duì)通量變化和水質(zhì)變化進(jìn)行了記錄和分析。
設(shè)備型號(hào)：DX-01-P-1M，功率 0.3KW，精度 1um，純水通量 2t/(h·支)(每支面積約 1m2 )。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，PP 棉過濾可清除顆粒較大懸浮物，且針對(duì)污染度和渾濁度很高的廢水，可保持長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定通量，去油效果比較差，且較容易堵塞，但作為陶瓷膜過濾系統(tǒng)的保安過濾器，為后續(xù)工藝祛除了大的懸浮物等黏度較高的污染物，促使處理速度得以大幅提高。雖然過濾效果不盡人意，但作為前處理工藝，不失為有效手段，前述陶瓷膜過濾過程中，我們?cè)谇疤幚碓黾恿?PP 棉膜作為保安過濾器后，對(duì)處理的通量和最后的出水質(zhì)量有質(zhì)的提高。
2.3 有機(jī)折疊膜
本次實(shí)驗(yàn)也采用了上述配置的特濃生產(chǎn)廢水，對(duì)通量變化和水質(zhì)變化進(jìn)行了記錄和分析。
設(shè)備型號(hào)：DX-01-P-1M，純水通量 2t/(h·支)(每支面積約為 1m2)，精度 0.1um。功率 0.3kW。
我們通過實(shí)驗(yàn)的一系列數(shù)據(jù)，得出下列有機(jī)折疊膜過濾效果對(duì)比數(shù)據(jù)：
從實(shí)驗(yàn)及數(shù)據(jù)來(lái)看，折疊膜價(jià)格適中，占地小，操作方便，由于有各種精度的規(guī)格，被應(yīng)用于各種需求，但對(duì)溫度的要求比較高，在大于 50℃的環(huán)境下，雖然可提高過濾通量，處理后的水質(zhì)會(huì)有大幅的降低，對(duì)進(jìn)水的要求高。由于懸浮物的污染，一旦過濾層的厚度超過，就會(huì)引起通量斷崖式的減少，故需要預(yù)處理，折疊膜也屬于一次性的過濾膜，我們可以通過用增加壓力或設(shè)置前期處理，能相應(yīng)地減少了成本和降低二次污染的程度。
2.4 新型有機(jī)平板膜
本次實(shí)驗(yàn)也采用了上述配置的特濃生產(chǎn)廢水，對(duì)通量變化和水質(zhì)變化進(jìn)行了記錄和分析。
設(shè)備型號(hào)：DX-04-P-0.1M，純水通量 0.1t/h·m2 )。精度 0.5um。功率小于 0.1kW。
我們通過實(shí)驗(yàn)的一系列數(shù)據(jù)，得出下列新型有機(jī)平板膜過濾效果對(duì)比數(shù)據(jù)：
從實(shí)驗(yàn)及數(shù)據(jù)來(lái)看，新型有機(jī)平板膜的固液分離效果是非常突出的，過濾方式是死端過濾，理論上不產(chǎn)生濃縮液，對(duì)懸浮物及含油比率要求不高，可適應(yīng)任何水質(zhì)，在實(shí)驗(yàn)過程中未使用外部壓力進(jìn)行過濾，依靠的是水位差的動(dòng)力，過濾精度基本能達(dá)到一般的回用要求。其清洗方式不同于其他種類的膜過濾器，并且通量恢復(fù)程度可達(dá)85%以上。平板膜過濾器的通量比較其他種類的過濾器相對(duì)較小，但是未借助任何動(dòng)力，尤其是該產(chǎn)品在自然處理環(huán)境中，通量降到一定程度以后，會(huì)出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定過濾通量，很可能是因?yàn)檫^濾壓差很小，濾餅層不容易積累，濾餅層的厚度達(dá)到一定厚度后，難以再增厚而保持相對(duì)穩(wěn)定的處理通量。
3 實(shí)驗(yàn)結(jié)論
通過對(duì)各類膜過濾器進(jìn)行試驗(yàn)對(duì)比，從成本、效果等方面考慮，得出以下結(jié)論：
(1)折疊膜占地小，操作方便，由于有各種精度的規(guī)格被應(yīng)用于各種需求，但對(duì)溫度的要求比較高，對(duì)進(jìn)水的要求高，需要預(yù)處理，折疊膜也屬于一次性的過濾膜，相應(yīng)地提高了成本和二次污染的風(fēng)險(xiǎn)。
(2)PP 棉過濾膜價(jià)格便宜，占地小，操作方便，運(yùn)營(yíng)成本適中，在很多場(chǎng)合都得到了廣泛使用。但由于制造工藝的限制，過濾精度只能達(dá)到 1μm 左右，并且對(duì)溫度高于 50℃的液體比較敏感，會(huì)增大過濾膜的孔徑，降低處理后的水質(zhì)，影響過濾效果，但作為預(yù)處理的分離膜， PP 棉膜憑著低廉的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，在各行各業(yè)被廣泛地應(yīng)用。缺點(diǎn)是不能重復(fù)使用，有二次污染的風(fēng)險(xiǎn)。
(3)碳化硅陶瓷膜具有優(yōu)異抗腐蝕性，可抗高達(dá) 6-7kg 的壓力，抗 200℃以上高溫，對(duì)含油廢水處理有著明顯優(yōu)勢(shì)，可反洗等重復(fù)使用，使用壽命長(zhǎng)。但是對(duì)進(jìn)后水的要求比較高，需要預(yù)處理，功率要求太大，運(yùn)營(yíng)成本較高。在配以前期處理，可大大降低處理成本。
(4)有機(jī)平板過濾膜制造成本比較高，占地小，操作方便，過濾時(shí)無(wú)需動(dòng)力，運(yùn)營(yíng)成本最低，抗腐蝕，可抗 80℃以下的溫度，可不停止運(yùn)營(yíng)在線清洗，對(duì)廢水的進(jìn)水無(wú)特殊要求，過濾效果優(yōu)良，由于此膜經(jīng)過特殊的親水處理，適合各種廢水的固液分離。綜合分析來(lái)看：利用有機(jī) pp 棉膜過濾對(duì)油田廢水進(jìn)行前期預(yù)處理，再利用碳化硅陶瓷膜進(jìn)行深度處理的方式，是最理想的。——論文作者：孫超 1 ，何亞其 1 ，趙宇 1 ，馬駿 1 ，尚寶兵 1 ，馬延松 2 ，尹鵬 3
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