含油污水處理膜分離技術(shù)
當(dāng)前,我國(guó)油田的開采主要還是通過注水開采的方式,而隨著油田的不斷開采,含水量不斷增加,采出的水量也在不斷的增加,而油田出水中必定是含有油污的,而在石油加工過程中,也不可避免的會(huì)產(chǎn)生含油污水,直接排放會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。因此如何對(duì)其進(jìn)行有效的處理,對(duì)于保護(hù)環(huán)境,節(jié)約資源,以及促進(jìn)油田的可持續(xù)發(fā)展都有重要的意義。隨著膜分離技術(shù)的不斷發(fā)展,其已經(jīng)被應(yīng)用于含油污水的處理之中,這種技術(shù)相較于傳統(tǒng)的含油污水處理技術(shù),不僅設(shè)備更加簡(jiǎn)單,而且操作也方便,節(jié)能效果好,而且分離效率也更高,因此當(dāng)前膜分離技術(shù)已經(jīng)成為含油污水處理的重要發(fā)展方向。
一、膜分離技術(shù)用于工業(yè)生產(chǎn)廢水處理
石油工業(yè)中最早應(yīng)用膜分離技術(shù)是在20世紀(jì)初期,隨后1950年。膜分離技術(shù)還被應(yīng)用于氣體分離。1993年,膜分離技術(shù)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于全球各大煉油廠中,目前,隨著膜分離技術(shù)的不斷發(fā)展,取得了很多突破性的進(jìn)展,應(yīng)用也愈加廣泛。在含油工業(yè)廢水的處理中,膜分離技術(shù)的研究也取了很多進(jìn)展,如MF膜、UF膜、RO膜和NF膜等。
(1)MF膜。
MF膜技術(shù)在含油廢水中應(yīng)用的研究已經(jīng)取得了很多進(jìn)展,2010年,Ebrahimi等通過使用0.1mm的三氧化二鋁MF膜進(jìn)行污水處理,實(shí)現(xiàn)結(jié)果顯示,這一膜能夠?qū)U水中的油含量降低61.4%。我國(guó)科學(xué)家在MF膜上也做了很多研究,王生春等使用用聚丙烯中空纖維MF膜,對(duì)油田的含油廢水進(jìn)行了處理,使水中的油含量降至了1mg/L以下,處理后的水能夠達(dá)到油田注水的標(biāo)準(zhǔn),但是存在一些問題,就是膜容易污染,導(dǎo)致需要頻繁的進(jìn)行膜清洗??偟膩碚f,MF膜分離技術(shù)在石油工業(yè)廢水中,具有較大的應(yīng)用潛力。
(2)UF膜。
當(dāng)前研究人員對(duì)不同類型的UF膜在工業(yè)含有廢水處理中的應(yīng)用進(jìn)行研究。Salahi等利用聚丙烯材質(zhì)的親水20kDaUF膜-PAN350,來對(duì)工業(yè)含油廢水經(jīng)處理,結(jié)果表明其對(duì)油和TSS的去除率能夠達(dá)到99%。李發(fā)永使用外壓管式聚砜UF膜,對(duì)進(jìn)過預(yù)處理過的含油污水進(jìn)行處理,發(fā)現(xiàn)其對(duì)于去除含有污水中的石油、腐生菌和其它雜質(zhì)都有良好的效果,能夠達(dá)到97%的截留率。研究人員還通過化學(xué)修飾的方式,來提升UF膜的性能,從而提高其污水處理的能力。
(3)RO膜。
RO膜已經(jīng)被應(yīng)用于含油污水的處理之中。早在2004年,合成沸石RO膜就獲得了應(yīng)用,其被用于石油開采生產(chǎn)的污水鹽分去除。Mondal等采用RO膜-BW30對(duì)含油污水進(jìn)行處理,取得了不錯(cuò)的效果,污水中原本含油136.4mg/LTOC和2090mg/LTDS,在處理完成之后,二者的值分別下降為45.2mg/L和1090mg/L。
(4)NF膜。
NF膜在石油化工行業(yè)中,主要用于含有較高濃度鹽的廢水,以及酸性廢水的處理。石油工業(yè)產(chǎn)生的廢水中,含酚的廢水具有加到的毒性,因此必須在進(jìn)行脫酚處理之后,才能夠進(jìn)行排放,通過應(yīng)用納濾技術(shù)進(jìn)行含酚污水的處理,酚的去除率可以超過95%。Ebrahimi等的研究顯示,通過應(yīng)用TiO2/TiO2(1000Da)和TiO2/Al2O3(750Da)的陶瓷NF膜,在低溫下對(duì)于含油工業(yè)廢水進(jìn)行處理,能夠完全去除掉污水中的油污,同時(shí)TOC的含量也可以顯著降低。
二、膜分離技術(shù)在石油工業(yè)含油污水處理中的應(yīng)用潛力
膜分離技術(shù)在石油工業(yè)的廢水處理中具有很大的應(yīng)用潛力,但是同樣也面臨著一些問題,如通過膜分離技術(shù)進(jìn)行含油污水的處理時(shí),如果污水中的油濃度達(dá)到200mg/L,或者是COD含量超過5000mg/L,那么膜就非常容易被污染物堵塞,從而造成膜的壽命被縮短,因此為了進(jìn)一步發(fā)揮膜分離技術(shù)在工業(yè)含油廢水中的應(yīng)用,一方面可以通過對(duì)膜材料進(jìn)行研究,提高其性能,另一方面則可以通過和其它工藝進(jìn)行配合,先通過其它工藝來將污水中油濃度降低,然后再由膜分離技術(shù)進(jìn)行完全的分離。
膜分離技術(shù)可以被應(yīng)用于采油過程中,相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在電泵上組裝疏水性的MF膜,能夠?qū)崿F(xiàn)井底的油和水的分離,如果這一技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用,那么能夠?qū)崿F(xiàn)殘油的分離,這種方式具有可觀的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,而且不需要使用化學(xué)添加劑,不僅經(jīng)濟(jì)而且環(huán)保,因此膜分離技術(shù)有望取代傳統(tǒng)的處理方式,來進(jìn)行才有廢水中溶解性污染物的處理。
膜分離技術(shù)在煉油廠中也有很大的應(yīng)用潛力,煉油廠的廢水處理包括場(chǎng)內(nèi)水源控制、預(yù)處理和終端處理等步驟,而膜分離技術(shù)在前兩個(gè)步驟中可以發(fā)揮出較大的作用,可以實(shí)現(xiàn)煉油過程中產(chǎn)生的廢水的高效處理,在處理完成之后,廢水和可以再次進(jìn)行應(yīng)用,提高了水資源的利用效率。
膜技術(shù)應(yīng)用過程中最主要的問題就是膜污染,雖然在使用該過程中可以選擇最佳的運(yùn)行條件,以及最適合的膜,但是經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行之后,膜的透水通量還是會(huì)下降,出現(xiàn)膜污染問題。研究表明,對(duì)膜污染進(jìn)行有效控制應(yīng)注意保證溫度、pH、溶質(zhì)濃度、壓力以及物料流速處于最適條件,并且膜材料、孔徑和模組件的選用也應(yīng)適宜,只有這樣才能夠?qū)崿F(xiàn)膜污染的有效控制,從而使膜分離技術(shù)在工業(yè)含油污水中有更廣泛的應(yīng)用。(來源:中海石油環(huán)保服務(wù)(天津)有限公司)
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