膜分離技術(shù)在石油工業(yè)含油污水處理中的應(yīng)用研究進展

何玉玉

關(guān)鍵詞：石油工業(yè);含油污水;膜分離技術(shù);應(yīng)用

引言：

現(xiàn)階段，我國各種資源較為緊缺，水資源也受到了很大程度污染，而隨著工業(yè)發(fā)展，我國環(huán)保形勢不容樂觀。在這樣的背景下，國家提出了可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，因此，在石油工業(yè)含油污水的處理方面，也應(yīng)積極響應(yīng)這一號召，應(yīng)用先進的膜分離技術(shù)對含油污水進行處理及再利用。

1 利用膜分離技術(shù)處理含油污水過程中的影響因素

1.1材料與孔徑的影響

在處理石油工業(yè)含油污水的過程中，為了保證油水分離效果的最大化，應(yīng)根據(jù)含油污水化學(xué)性質(zhì)來選擇相應(yīng)的分離技術(shù)與膜材料。若含油污水中大多是分散的油滴或者浮油，則應(yīng)選用微濾技術(shù)，并使用孔徑在10—100um之間的微濾膜。若是污水中的油大多為乳化油或者原油分子易于溶解在溶劑中則應(yīng)選用超濾技術(shù)進行油水分離。

1.2操作溫度與壓力差的影響

對含油污水的處理效果受溫度影響較大，通常來說，應(yīng)使待處理廢水維持30—50℃，此時分離膜對污水的處理效果最佳。同時，還應(yīng)在分離膜兩側(cè)施加壓力差，并令壓力差保持臨界狀態(tài)，這決定著分離膜的滲透量，當壓力差不超過臨界值時，滲透量與壓力差呈正比，而若是壓力差比臨界值小太多，滲透量與壓力差將呈反比。

1.3料液濃度以及流動的影響

當待處理廢水中料液濃度不大時，膜通量與分離膜兩側(cè)施加的壓力差呈正比關(guān)系，而料液濃度一旦超出最大范圍，其滲透數(shù)量將不受壓力影響，而僅與分離膜表面的流動速率相關(guān)。鑒于此，改變待處理廢水流動情況，可以調(diào)節(jié)膜分離技術(shù)污水處理效率。在實踐中，應(yīng)參照進料液實際情況設(shè)置其流動狀態(tài)，以此來提高油水分離效率與效果。

1.4膜污染

過濾膜使用一段時間后，污水中的各類物質(zhì)會粘附在膜表面形成沉積，這對其接下來的使用無疑將造成極大影響。膜污染問題也是制約膜分離技術(shù)得以普及應(yīng)用的重要因素。

2 膜分離法在含油污水處理中的應(yīng)用

膜分離法問世時間較短，屬于新型污水處理技術(shù)。在石油工業(yè)傳統(tǒng)污水處理作業(yè)中，需要先對含油廢水進行電解以及絮凝等破乳過程，而這一過程會耗費大量能源與物資。膜分離法可直接對含油廢水實現(xiàn)油水分離，在處理過程中不會產(chǎn)生含油泥污，環(huán)保性較強，且處理后的水質(zhì)更為穩(wěn)定，對外在設(shè)備及運輸費用需求較低。但這一技術(shù)對膜的要求較高，應(yīng)根據(jù)實際情況進行選擇。目前在石油工業(yè)含油污水處理中常用的膜有反滲透膜、超濾膜以及微濾膜這幾種，下面就一一進行說明。

2.1微濾技術(shù)

在所有膜分離技術(shù)中，微濾技術(shù)應(yīng)用最為廣泛，對于0.1—10um粒徑的顆粒、細菌等具有較好過濾效果。微濾技術(shù)與普通過濾過程較為相似，僅需要不到0.2 MPa的壓力即可實現(xiàn)，且對水質(zhì)要求不高，微濾設(shè)備也不會占用太大面積。陶瓷微濾膜的使用在微濾技術(shù)中占主要地位，這與其較高的催化性、化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性密不可分，且膜清洗后可以持續(xù)使用較長時間。使用陶瓷微濾膜時，通常錯流速度提升膜通量也會隨之加大。過濾結(jié)束后，可使用硝酸、甲苯等溶液以相同的壓力對污染膜進行清洗，一般來說，清洗時間應(yīng)達到5min以上。實驗結(jié)果表明，甲苯在陶瓷微濾膜的清洗中效果較好，能夠使膜通量恢復(fù)至84%。處理過后的水中含油質(zhì)量濃度不到1 mg/ L，可以用于低滲透油田注水作業(yè)。

2.2超濾技術(shù)

超濾膜是壓力驅(qū)動膜的一種，孔徑要比微濾膜小很多，大多為0.05—1nm，在可溶性聚合物、分散體及膠體的分離中應(yīng)用較為廣泛，操作時僅需要0.07—0.7mpa的壓力即可實現(xiàn)篩分過程。在石油工業(yè)含油污水的處理中，超濾技術(shù)分離效果與膜的孔徑、溶質(zhì)與膜的相互作用、分子形態(tài)、粒徑等均有所關(guān)聯(lián)，實驗表明，在待分離廢水中分子粒徑相差10倍左右可獲得最佳分離效果，且含油廢水性質(zhì)對處理效果也有所影響。微濾技術(shù)在進行油水分離的過程中，并不會對其中的物質(zhì)產(chǎn)生破壞，但若是石油工業(yè)含油廢水中含有鉛、鐵等清洗液，則使用微濾技術(shù)處理效果并不理想。經(jīng)過這一技術(shù)處理后，含油廢水濃縮液中油的質(zhì)量分數(shù)可達到50%，此時，再通過離心法即可對濃縮液中的油進一步回收，而收集的油雖然不能使用，但可直接將其燃燒以減少對環(huán)境的污染。此外，在制膜時還可以使用加壓法進行制備，這樣一來，超濾膜將擁有更優(yōu)的油水分離效果。

2.3反滲透技術(shù)

反滲透技術(shù)可將待處理廢水中的溶解離子進行分離，因反滲透膜孔徑不到1nm，水分子可以順利地自孔徑之間通過，但廢水中的離子以及有機溶質(zhì)則無法穿過孔徑，將被膜截留或者受到其他物質(zhì)吸引。但反滲透膜雖然大部分孔徑都不到1nm，但卻偶爾存在大于10nm的孔徑，這也令其存在一定缺陷，且反滲透膜容易受到污染，導(dǎo)致膜通量下降，從而影響含油污水處理效果。因此，在使用反滲透技術(shù)時，需要先對廢水進行預(yù)處理，合格之后才能使其進入反滲透裝置中。實踐發(fā)現(xiàn)，將反滲透技術(shù)與超濾技術(shù)結(jié)合使用，在處理石油工業(yè)含油廢水時分離效果較好，出水中含油量接近于零，可直接進行回用。

結(jié)束語：

綜上所述，膜分離技術(shù)雖然誕生時間較短，但在處理石油工業(yè)含油污水的過程中優(yōu)勢較為明顯，可實現(xiàn)環(huán)保及節(jié)能雙重目標。處理過的水可以再回收利用，從而減少對水資源的浪費，應(yīng)用前景較為可觀。在實際使用時，應(yīng)結(jié)合實際情況選擇性使用膜分離技術(shù)，以達到相關(guān)經(jīng)濟性指標，同時還應(yīng)注意對膜分離技術(shù)進行結(jié)合應(yīng)用，以取得更好的污水處理效果。

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