膜分离技术在油田含油污水处理中的应用探讨
摘要：油田在注水驱油过程中生成的大量污水，采用以往的污水处理工艺难以取得理想的水质。随着膜分离技术的不断进步，利用膜分离技术对含油污水进行处理可以实现较好的处理效果，本文就该膜分离技术对于污水处理展开探讨。
关键词：膜分离；含油污水；水处理
当前，国内的大多数油田都进入高含水时期，注水驱油仍是提高原油产量的主要手段，随着出水量的提高，在油田返回地面的采出水中会存有大量的含油污水，为了实现生态环境保护以及资源的再次回收利用的目标，如何投入较少的资金实现高效率地对油田含油污水进行处理是摆在广大石油工作者面前的一道难题。最近一些年来，随着分离膜的相关技术逐渐成熟起来，一些专家学者进行了采用该技术处理油田污水方面的研究，由于该技术与以往污油分离方法进行比较来看，配套的处理设施较为简便，比较易于实现有效地操作，具有很好的分离效率以及占用的能耗少等特点，是对油田污水进行处理技术中的重要研发方向。
1膜分离技术在油田含油污水处理应用过程中存在的问题
油田开采过程中返回地面的含油污水中污油的占比为每升1.2-100毫克，而溶解性固体总量在每升废水中的比例为1000-1500毫克，有机污染物含量为每升20-12250毫克。面对上述的污染物，利用膜分离技术进行处理会存在着较大的难度，尤其对于有机物的污染，比如，当污油的含量处于每升200毫克时，有机污染物的含量会大于每升5000毫克以及总悬浮固体含量会超过每升4000毫克，污水处于该条件下，利用膜分离技术进行杂质的去除，很有可能对过滤膜的孔径造成堵塞，减小了过滤膜的使用年限。过滤膜油田污水处理技术如果在实际应用中取得更大的较果，应该结合其它的污水处理工艺。
2利用膜分离技术处理含油污水过程中的影响因素
2.1分离膜所应用到的材料以及孔径的大小
对油田返吐出来的含油污水进行处理时，为了使分离膜技术发挥出所起的作用，应该参照含油污水具备的化学特性来确定分离膜的材料。含油污水原油成分如果以分散的油滴以及浮油为主要成分，那么过滤膜的孔径应该确定在10-100微米区间的微滤膜。而当污水中的油是由处于稳定状态的乳化油以及溶解性质的油组成，应该选取具有亲油性质的超滤膜。
2.2操作温度以及压力差
分离膜对污水处理效果会受到所处的温度条件影响，大多数情况下，30-50摄氏度是最佳的污水处理温度。采用过滤膜对含油污水进行处理时，在膜的两侧应该施加一个处于临界状态的操作压力差，如果压力差不大于临界值，那么渗透量会跟随着压力差的逐渐加大而上升。如果施加的压力差值小于临界值时，渗透量会由于压力差的变大而减小。
2.3料液浓度以及流动的情况
分离膜对含油污水处理时如果料液浓度不大时，过滤膜的通量与施加的压力差成正比例关系。而当料液的浓度大于特定的数值以后，可以渗透的数量与压力条件没有直接关系，只与过滤膜面的流动速率有关。因为对料液的流动情况进行改变可以有利于提升膜分离污水物质的工作效率，所以，应该参照过滤膜分离系统中进料液的实际情况，来选取科学合理地物料流动状态，从而把过滤膜对含油污水的处理效率实现进一步的提高。
2.4膜污染
所谓的对过滤膜造成污染是指含油污水中各类物质在膜体的表面形成物理、化学或者机械形式的作用而形成物质的沉积。过滤膜存在的污染问题是膜分离技术无法得以大范围推广应用的制约因素，所以，在利用过滤膜分离技术对含油污水进行处理必须要选用较为合理的过滤膜以及恰当地操作方法。
3含油污水中膜分离技术处理工艺设计
对于油田注水过程中返吐到地面的含油污水利用过滤膜技术进行隔离，把污水中存在的有机物质以及污油成分利用初级缓冲消毒以及催化氧化进行预处理，把污水中存在的较大粒径物质利用不同孔隙直径等级的过滤膜实现二级的分离处理，实现处理后的含油污水可以再次注入地层之中的目标。
3.1含油污水的性质分析
油田注水所形成的含油污水是一种类型比较特别的工业废水，具体的成分较为复杂，矿化程度很好，含有多种类型的有机物质。上述的这些特征为微生物的存在以及大量繁殖提供了温床。处理有机物质所需的化学耗氧量的性能指标处于不稳定状态，化学耗氧量是含油污水处理过程中关键的参数，数值的多少成为过滤膜分离技术在对含油污水处理过程中的重点。
2.2膜材料以及孔径参数的选取
过滤膜组成材料是影响对含油污水处理效果的主要因素，必须要对含油污水中的成分进行仔细的研究分析，确定其具有化学特性，比如，应用微滤膜进行污水处理应该选取中空纤维材料的过滤膜，主要有材料成分为无机陶瓷。而如果采用超滤膜以及纳滤膜过滤技术就应该选用由高分子材料构成的过滤膜。对含油污水进行过滤处理过程中，排出水的检测指标有固体悬浮物质、酸碱度、有机物质含量、硫化物以及石油物质的含量等。在对其进行处理时应该根据物质颗粒的大小情况来确定过滤膜孔径的尺寸，让处理后的水质达到可以排放或者注入到地层的要求。
2.3含油污水中各类有害物质处理程序
对含油污水中存在的各类物质进行过滤消除主要有下面几个程序：
1）利用缓冲消毒程序对含油污水进行首次的处理，采用臭氧发生器来生成没有再次污染的臭氧气体，之后把其输入到含油的污水之中，利用臭氧具备的杀灭微生物的作用来对有机物进行处理，而还具有隔离可燃气体进入后续处理设备的功能。处于悬浮状态的油滴跟随着生成的臭氧气体共同上升而产生油膜或者油层，其油滴颗粒直径不会小于100纳米。当污水液体处理静止状态时分散的油滴会处于悬浮状态分布在污水当中，通过一定时间的静置处理后会汇集成颗粒较大的油块而漂浮于污水上面，此时的油滴颗粒可达到10-100微米。
2）利用微滤膜实现对污水一次分离，该类型的过滤膜具备较高的处理效率、膜表面吸附的物质较少以及介质不容易脱落的特点，具有很好的推广应用价值。微滤膜可以对污水中的0.02-10微米的有机生物以及较小的离子进行滤除，乳化油滴也可以在该处理程序中实现隔离，因为具备的通量较大，可以应用在超滤膜以及纳滤膜之前的处理工艺当中。超滤膜可以通过的物质直径约为2-20纳米，对于胶体、蛋白质以及病毒等分子量较大的物质可以实现有效地隔离。
3）含油污水的第二次处理时应用纳米级别的过滤膜，是为了把污水中的盐份进行浓缩然后把其去除掉，只有在该道程序之前排出的污水达不到相应的水质标准方可采用，该处理程序是前续处理工艺的辅助程序，对于含油污水质情况较为恶劣，存在的杂质成分较多的条件。纳米膜的孔隙直径为1-2纳米，过滤分离的功能处于超滤以及反渗透的之间，实现对小分子量的有机物质、抗生素以及无机盐的物质进行处理。
3结束语
利用膜分离技术对于油田注水过程中生成的含油污水进行处理，可以实现绿色生态环保以及节能的目标，而且还可以把处理后的污水进行再次回注到地层之中，具有很好的应用前景。但是利用膜分离技术在处理污水时，还应该与多种水处理技术进行高效地结合，方可以达到较为理想的效果。
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