含油廢水處理中,膜分離技術有哪些?

如何高效處理含油廢水?

由於石油中含有大量的難降解物質,水的可生化性很差,儘管生物法的運行成本相對物理和化學方法較低,但是,微生物很難對其中的有機物進行降解,使得最終出水的各項指標不達標,工藝的處理效果很差。

其次,廢水一旦被石油汙染,通常屬於突發事件,用生物處理的方法會使得系統的衝擊負荷很大,對微生物的種類和數量造成很大影響。

石油採出水是另一種含油廢水處理的情況,這種處理通常要求處理後的汙水懸浮物含量極低.

而膜技術按孔徑和處理效率可分為”微濾膜、超濾膜、反滲透膜和電滲析膜等。

1、微孔過濾膜系統

在石油開採過程中,常會遇到地層緻密的情況,地層滲透率較低且要求水中懸浮物很低(小於1mg/L),並且對粒徑控制要求很高(小於1μm)。為了保證水質,80年代開始國外就大量使用一種摺疊式微孔濾膜濾芯。在我國各大油田,例如華北油田、大慶油田、勝利油田等也對類似濾芯進行了試驗並得到應用。但是,這種濾芯需要定期進行更換處理,抵抗油的能力較差,應該對汙水提前進行預處理操作。整體過程較為繁瑣,增加了處理成本,並且容易造成膜汙染。因此,這種濾芯目前已經基本被淘汰。

無機陶瓷微濾膜也常被用於含油廢水處理。向廢水中投加藥劑經過混凝沉澱後,用無機陶瓷微濾膜處理,最終含油量可以降至10mg/L以下。濾膜的材質為α-鋁礬土,孔徑0.2~0.8μm,厚度0.3~0.5mm。

我國許多學者探究了影響無機陶瓷微濾膜性能的因素:溫度、壓力、廢水特性、膜孔徑和流速等。無論是無機膜還是有機膜,使用一段時間後都需要進行膜清洗。膜材料的清潔程度也是影響處理效果的重要因素。針對膜清洗,有關學者研究了脈衝和預處理工藝,在一定程度上延長了膜的使用壽命。2005年,美國墨西哥一採油現場採用微濾膜處理含油廢水,最終含油量小於1mg/L。

2、超濾膜系統

超濾膜是除微濾膜以外的另一種常用濾膜,由各種高分子材料構成,膜孔徑小於0.01μm。由於其孔徑比微濾膜孔徑小,處理的出水效果會由於微濾膜,出水所含懸浮物濃度也會明顯小於微濾膜。1995年,石油大學王靜榮教授利用微濾膜處理石油開採廢水,並對操作工藝和膜的清洗問題進行了深入探索。

2008年,許成教授在國家生態研究中心使用不同材料組成的超濾膜系統進行含油廢水處理。篩選出了處理效果最優的膜組件,最終處理後的水中所含懸浮物遠遠小於標準要求的含量。在處理系統前,廢水含油量為500~6000mg/L,經過一次濃縮處理,汙水含油量可降至1%~3%,滲透液中的含油量也在100mg/L以下,可以有效攔截99%的油分。對於膜清洗的問題,實驗表明,採用表面活性劑和異戊醇作為混合液用作清洗劑,先後進行負壓抽洗和反壓沖洗,可以使超濾膜得到有效清洗。清洗後的膜通量最終可恢復90%。

3、除鹽膜系統

對於含鹽量較低的廢水,經過普通的微濾、超濾膜處理後,即可滿足處理要求;而當廢水中含鹽量較高時,需要進行更嚴格的處理。

常規處理高鹽量廢水的方法有:電滲析、離子交換、反滲透處理。

電滲析膜孔徑比微孔濾膜和超濾膜更小,這類膜能透過離子但是不能透過顆粒較大的膠體粒子。電滲析器是利用電滲析膜處理汙水的一種裝置。電滲析法和離子交換法有著異曲同工之妙。

2018年,郭宏山發明了一種循環冷卻水的方法,在現有的處理方法後增加了纖維過濾和反滲透RO裝置。目前這種方法已經在各地進行應用。榆林上河發電廠的排汙水雖然含鹽量和氯離子含量較低,但是由於硅含量較高依然容易結垢;該廠應用了後續增加反滲透的方法將水進行軟化,有效降低了結垢含量。經檢測,水質硬度、鹼度等造成結垢的總鹽成分含量顯著減少。我國華北油田設計院的出水也曾出現過高含鹽量等問題,經過電滲析法處理和現場進行脫鹽試驗,最終結果達到了農灌標準。


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