过滤与分离技术在油田含油污水处理中的应用现状与发展趋势


      膜分离技术已对传统的分离技术产生了冲击。据引,ACHEMA展览会报道,近年来发展最快的过滤与分离技术就是膜分离。膜分离技术的发展,首先体现在膜制造技术的高速发展,国外现已开发出了多孔微孔无机陶瓷膜、空心纤维金属材倒膜、无孔均匀膜、吸附扩散膜和液膜等工业用膜膜、结构;同时开发出一系列有机聚合材料,如聚乙烯、聚丙烯、聚酞胺、聚矾、聚丙烯睛等;同时还有将上述两者结合起来的复合膜。

超滤膜的研究应用现状

    超滤膜法应用于处理乳化油废水的历史已有20多年。早在1979年,在西德已有超过250个超滤膜也理设备被应用

 

    每套设备处理含油乳状液的能力是l-20m/于浓缩乳化油,所用膜组件为管式、卷式和板框式。1989年,膜生产单位已能够提供处理乳化液废水的系列膜设备,对乳化油废水配处理能力为20-250L/h。目前,上海宝钢采用AbCor公司的管状膜的大型超滤设备来处理乳化油废水。中科院生态环境研究中心等单位进行了超滤法处理含油污水研究,取得了满意的效果果。现场采用9根直径7.62cm超滤组件的聚砜

 

     中空纤维式超滤器,膜面积约22m,可将含油量100~1000mg/L的污水处理至10mg/L以下。1997年张玉忠等将自行研制的MTB-I型耐温中空纤维膜与MTB-IV型加拿发现这种超滤膜在大的中空纤维膜的处理效果进行了对比,处理经过预处理的含油量低的污水较为理想,而对未经处理的含油率高的污水处理效果较好,与国外产品还存在一定的差距。王静荣等采用不同材料的中空纤维超滤膜对油田含油污水进行了处理并确定了适宜的操作条件:温度55度以上,进口压力0.16Mpa,出口压力为0.08Mpa,含油水水通量可1998年天津纺织工学院研制的聚偏达15-25ml.cm.h,氟乙烯中空纤维微孔膜,可用于含油回注水的深度处理,此高于PE管精度2微米,而且比聚砜超滤膜的膜精度1微米,超滤器价格便宜,可以选择全自动操作,但是膜组件通量衰减较快。尹赐禹等也利用HPL型板框式超滤器,配用PSF超滤膜将含油污水的含油量由500-6000mg/l降至100mg/l以下,油分截留率大于99%、对COD截留率大于90%。

    近年来各式各样的膜材料如雨后春笋般层出不穷,李永发等利用磺化聚砜膜处理油田含油污水取得了良好的效果。谷玉洪等利用陶瓷微滤膜对油田采出水进行了处理,处理后水含油<3mg/l,悬浮物含量<1mg/L,效果非常好,但是其制造成本,运行费用高、膜的污染问题还没有得到很好的解决,但是勿庸置疑,陶瓷膜处理含油污水具有广阔的发展应用前景,总之超滤法处理含油污水有二个问题需要解决:其一是超滤膜组件耐温问题,料液温度一般为65-90度,其二超滤组件使用寿命,既膜的清洗方法。

     膜器的研究进展状况除了对过滤膜材料的研究,进行新型膜器的研究也是提高过滤效率的有效途径。国内外开展了大量对新型膜器的研究,传统的静态十字流膜滤技术存在的最大问题是通量小、浓

。一采用3种方式强化静差极化和膜污染,需要改进利用膜运动态十字流膜滤:改变流动状态或设置流道障碍、

施加离心力、外加场力,其中后两种方式是目前研究的热点。

 

P.F.Levy等对比了旋转管式膜滤与静态十字流膜滤的效果,指出前者在分离过程中具有后者无法相比的优越性。

 

G.Belfort、R.M.Lueptow、赵飞虎和杨柳等通过试验认为:悬浮液以一定速度流经环隙时,由于Taylor涡的作用,料液在过滤室内停留的时间得以延长,使过滤过程更加充分,且高速剪切流动产生的旋转剪切力对消除颗粒在膜表面的沉积、

 

庆油田等,如下是国内部分在用漩流器的应用情况。

从表中不难看出,国内用的液-液漩流器在一些地方取得了在一些地方取得了很好的应用效果,而在其它地方,液—液旋流器出口水中含油指标远远超出产品所提交的技术标准。这些都说明,液—液旋流器在理论与实践方面存在着严重脱节。总体来说,国内在此方面起步较晚,人员、条件及组织形式比较松散。其研究对象目前主要集中在静态液-液漩流分离技术方面,研究方法则表现为对Southampton

大学F型漩流管的仿制和对其外特性的现场宏观测试上,研究的深度

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与水平都有待进一步提高。

1.3未来研究发展趋势

如果要在液—液旋流设备的应用中得到好的使用效果,除了在介质特性、设备特性、操作特性及加工安装等方面进行研究之外,还要对系统进行统盘的设计。开发低阻高效的新设备是液—液旋流技术研究的主要方向。

研究新型的漩流管:自1968年英国南安普吨大学研究的A型旋流管问世以来,经8年的研究攻关,在参数优化和结构改进方面取得了连续的进展,相继推出了BCDEF型旋流管结构,近期又研制成功了G型和K型旋流管。尤其是80年代,旋流管出现了多种多样的结构形式,由早期的双锥形旋流器发展出单锥形旋流器、放大水出口水力旋流器、弯尾式水力旋流器、加设第三低密相出口的水力旋流器和动态水力旋流器等变形结构,这些工作的主要目的是在低阻高效方面取得新的突破。

(2)加强对动态液-液漩流分离技术的研究:国外开展的

动态水力旋流器的动态与静态水力旋流器的对比研究表明,

除油效率更高,对小于15μm的油滴,其脱除效果更加显著,下

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图是两种旋流器分离性能的对比。在能耗方面,最大流量

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为11.355m/h的静态旋流器,所需泵的驱动功率最高为15.67kW,而动态水力旋流器只需8.952kW的电机,就可满足额

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定设计处理量15.897m/h的需要。如果以我国年产原油1.4×108t,综合含水平均86%计算,则处理的污水量约为8.6×8

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t,对小于15μm的油滴,其脱除效果更加显著。

2膜分离技术处理采油污水

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膜分离技术是利用膜的选择透过性进行分离和提纯的技术。当采油污水中油粒子粒径为微米量级时,可用机械方法进行前处理。膜法处理可根据废水中油粒子的大小,合理

且处理过程中一般无相的变化,常温下地确定膜截留分子量,

操作,有高效、节能、投资少、污染小的特点。常应用于采油污水处理的5种膜分离技术为反渗透(RO)、超滤(UF)、微滤(MF)、电渗析(ED)和纳滤(NF)。