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含油废水处理中,膜分离技术有哪些?

日期: 2020-04-27
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如何高效处理含油废水?


由于石油中含有大量的难降解物质,水的可生化性很差,尽管生物法的运行成本相对物理和化学方法较低,但是,微生物很难对其中的有机物进行降解,使得最终出水的各项指标不达标,工艺的处理效果很差。


其次,废水一旦被石油污染,通常属于突发事件,用生物处理的方法会使得系统的冲击负荷很大,对微生物的种类和数量造成很大影响。


石油采出水是另一种含油废水处理的情况,这种处理通常要求处理后的污水悬浮物含量极低.


而膜技术按孔径和处理效率可分为”微滤膜、超滤膜、反渗透膜和电渗析膜等。


1、微孔过滤膜系统


在石油开采过程中,常会遇到地层致密的情况,地层渗透率较低且要求水中悬浮物很低(小于1mg/L),并且对粒径控制要求很高(小于1μm)。为了保证水质,80年代开始国外就大量使用一种折叠式微孔滤膜滤芯。在我国各大油田,例如华北油田、大庆油田、胜利油田等也对类似滤芯进行了试验并得到应用。但是,这种滤芯需要定期进行更换处理,抵抗油的能力较差,应该对污水提前进行预处理操作。整体过程较为繁琐,增加了处理成本,并且容易造成膜污染。因此,这种滤芯目前已经基本被淘汰。


无机陶瓷微滤膜也常被用于含油废水处理。向废水中投加药剂经过混凝沉淀后,用无机陶瓷微滤膜处理,最终含油量可以降至10mg/L以下。滤膜的材质为α-铝矾土,孔径0.2~0.8μm,厚度0.3~0.5mm。


我国许多学者探究了影响无机陶瓷微滤膜性能的因素:温度、压力、废水特性、膜孔径和流速等。无论是无机膜还是有机膜,使用一段时间后都需要进行膜清洗。膜材料的清洁程度也是影响处理效果的重要因素。针对膜清洗,有关学者研究了脉冲和预处理工艺,在一定程度上延长了膜的使用寿命。2005年,美国墨西哥一采油现场采用微滤膜处理含油废水,最终含油量小于1mg/L。


2、超滤膜系统


超滤膜是除微滤膜以外的另一种常用滤膜,由各种高分子材料构成,膜孔径小于0.01μm。由于其孔径比微滤膜孔径小,处理的出水效果会由于微滤膜,出水所含悬浮物浓度也会明显小于微滤膜。1995年,石油大学王静荣教授利用微滤膜处理石油开采废水,并对操作工艺和膜的清洗问题进行了深入探索。


2008年,许成教授在国家生态研究中心使用不同材料组成的超滤膜系统进行含油废水处理。筛选出了处理效果最优的膜组件,最终处理后的水中所含悬浮物远远小于标准要求的含量。在处理系统前,废水含油量为500~6000mg/L,经过一次浓缩处理,污水含油量可降至1%~3%,渗透液中的含油量也在100mg/L以下,可以有效拦截99%的油分。对于膜清洗的问题,实验表明,采用表面活性剂和异戊醇作为混合液用作清洗剂,先后进行负压抽洗和反压冲洗,可以使超滤膜得到有效清洗。清洗后的膜通量最终可恢复90%。


3、除盐膜系统


对于含盐量较低的废水,经过普通的微滤、超滤膜处理后,即可满足处理要求;而当废水中含盐量较高时,需要进行更严格的处理。


常规处理高盐量废水的方法有:电渗析、离子交换、反渗透处理。


电渗析膜孔径比微孔滤膜和超滤膜更小,这类膜能透过离子但是不能透过颗粒较大的胶体粒子。电渗析器是利用电渗析膜处理污水的一种装置。电渗析法和离子交换法有着异曲同工之妙。


2018年,郭宏山发明了一种循环冷却水的方法,在现有的处理方法后增加了纤维过滤和反渗透RO装置。目前这种方法已经在各地进行应用。榆林上河发电厂的排污水虽然含盐量和氯离子含量较低,但是由于硅含量较高依然容易结垢;该厂应用了后续增加反渗透的方法将水进行软化,有效降低了结垢含量。经检测,水质硬度、碱度等造成结垢的总盐成分含量显著减少。我国华北油田设计院的出水也曾出现过高含盐量等问题,经过电渗析法处理和现场进行脱盐试验,最终结果达到了农灌标准。


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