摘要：為了使二次采油廢水處理后的水質(zhì)可以達(dá)到低滲透率底層回注標(biāo)準(zhǔn)，以油田廢水為處理對(duì)象，建立一套以陶瓷平板膜為核心的試驗(yàn)裝置。通過(guò)對(duì)跨膜壓差變化的檢測(cè)，確定最佳工作條件。結(jié)果表明：最佳曝氣量為2．0ml/min，最佳膜通量為22．5L／(m．h)，最佳隔板位置為2號(hào)位置。運(yùn)行過(guò)程中出水含油量跟ss均優(yōu)于《碎屑巖油藏注水水質(zhì)推薦指標(biāo)及分析方法》(SY5329—94)中回注水水質(zhì)Al級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，利用陶瓷平板膜裝置可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：含油廢水；最佳膜通量；最佳曝氣量；最佳隔板位置

引言

膜分離技術(shù)是以物理截留的方式將污水中一定粒徑大小的雜質(zhì)去除的技術(shù)，其工作原理為：在外界壓力的驅(qū)動(dòng)下，粒徑小于膜孔徑的物質(zhì)可通過(guò)膜過(guò)濾層上的微孔到達(dá)膜的另一側(cè)，粒徑較大的物質(zhì)則被截留下來(lái)，從而達(dá)到篩分溶液中不同粒徑組分的目的，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同物質(zhì)的選擇透過(guò)性。

明電舍一沈陽(yáng)建筑大學(xué)陶瓷平板膜處理含油廢水項(xiàng)目，利用陶瓷平板膜對(duì)含油廢水中的油跟懸浮物有很好的處理效果，出水水質(zhì)滿(mǎn)足SY5329—94的A1級(jí)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

膜分離技術(shù)對(duì)含油廢水的處理效果在一定程度上會(huì)受到以下幾個(gè)因素的影響，分別為膜通量、溫度、曝氣量等。例如，已知溫度越高，膜污染速度越慢，跨膜壓差變化較小，有利于膜通量的穩(wěn)定。。通過(guò)對(duì)試驗(yàn)研究得出，50℃的水溫接近原水水樣的起始溫度，設(shè)定50℃為試驗(yàn)的最佳運(yùn)行溫度。由于該試驗(yàn)采用全新的裝置，因此曝氣量大小對(duì)試驗(yàn)效果的影響是個(gè)未知數(shù)，因而主要研究曝氣量對(duì)陶瓷平板膜處理含油廢水效果的影響。試驗(yàn)中主要針對(duì)跨膜壓差的變化進(jìn)行研究。以含油污水為料液進(jìn)行過(guò)濾試驗(yàn)，在不同的操作條件下，觀察跨膜壓差的變化，分析曝氣量大小對(duì)陶瓷平板膜過(guò)濾試驗(yàn)裝置運(yùn)行穩(wěn)定性和過(guò)濾效果的影響，從而選取最適合試驗(yàn)裝置運(yùn)行的曝氣量。

1 試驗(yàn)材料及方法

1.1 原水水質(zhì)

文中試驗(yàn)所使用的原水為沈陽(yáng)采油廠某聯(lián)合站油田回注水處理系統(tǒng)中的除油罐后出水，經(jīng)長(zhǎng)期測(cè)定，所取原水水質(zhì)如表1所示。

1．2 試驗(yàn)裝置及流程

文中試驗(yàn)以陶瓷平板膜為過(guò)濾組件與電解氣浮裝置相結(jié)合，作為試驗(yàn)裝置的核心部分。根據(jù)課題的研究目的及內(nèi)容，在參考了陶瓷平板膜的產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)和電解氣浮技術(shù)的相關(guān)文獻(xiàn)后，設(shè)計(jì)制造了電解氣浮結(jié)合陶瓷平板膜處理油田回注水的試驗(yàn)裝置，試驗(yàn)工藝流程圖如圖1所示。


試驗(yàn)原水存放于原水水箱中。曝氣泵啟動(dòng)，原水循環(huán)蠕動(dòng)泵的抽吸作用進(jìn)入到反應(yīng)槽中，在曝氣泵的作用下，與陶瓷平板膜膜片形成錯(cuò)流，從而減緩膜片的表面污染情況，陶瓷平板膜上連接著1臺(tái)抽吸泵，在抽吸泵的抽吸壓力下，原水通過(guò)陶瓷膜片過(guò)濾進(jìn)入到出水水箱中，懸浮物、部分油等雜質(zhì)被陶瓷膜片過(guò)濾后，截留在反應(yīng)水槽中。反應(yīng)水槽中設(shè)有溢流槽，當(dāng)反應(yīng)槽中水位達(dá)到溢流槽時(shí)，就會(huì)溢流到排水水箱中，通知當(dāng)電解氣浮裝置運(yùn)行時(shí)，氣浮產(chǎn)生的浮渣物質(zhì)可以刮到溢流槽中。試驗(yàn)裝置的運(yùn)行時(shí)間設(shè)置為每抽吸1lmin，反沖洗1min。反沖洗的水源來(lái)自于出水水箱，由反沖洗泵將水抽出，對(duì)陶瓷膜片進(jìn)行反清洗。在反應(yīng)水槽和出水水箱上設(shè)有取樣口和放空閥，用來(lái)定時(shí)監(jiān)測(cè)反應(yīng)水槽中濃縮液和出水水箱中的水質(zhì)情況及排空裝置。電解氣浮裝置放置在反應(yīng)水槽底部，當(dāng)反應(yīng)槽中含油濃度過(guò)高達(dá)到氣浮處理要求時(shí)，開(kāi)啟電解氣浮裝置，從而降低反應(yīng)水槽中濃縮液的懸浮物雜質(zhì)和含油濃度。

1．3 陶瓷平板膜工作原理

陶瓷平板膜的工作原理如圖2所示。在陶瓷平板膜的內(nèi)部設(shè)有集水豎管，在膜兩端設(shè)有集水橫管。一端的集水橫管口與抽吸泵相連，在泵的抽吸作用下，原水從膜兩側(cè)的表面進(jìn)入，與此同時(shí)原水中的尺寸較大的固體懸浮物、油等雜質(zhì)被截留在膜片表面，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)污染物的去除。處理水從集水豎管匯合到集水橫管中，從而被泵抽出。


1．4 水質(zhì)分析方法

油含量測(cè)定：采用紫外分光光度法；懸浮物含量測(cè)定：采用抽濾一烘干稱(chēng)量法。

2 結(jié)果與討論

2.1 曝氣量對(duì)處理效果的影響

不同曝氣量下跨膜壓差變化趨勢(shì)如圖3所示。


在運(yùn)行條件為處理水量25ml／min，反沖洗水量40ml／min，水溫5O℃的情況下，隨著曝氣量的不同，裝置在3天(45h)的運(yùn)行過(guò)程中的跨膜壓差的變化有明顯不同。這是由于曝氣對(duì)陶瓷平板膜表面產(chǎn)生沖刷作用，使得膜表面的油和懸浮物聚集度得到下降。同時(shí)曝氣還有氣浮的作用，可以使得濃縮液中的部分濃油懸浮在液體表面，得到有效去除。從圖3中可以看出曝氣量為0．5L/min跨膜壓差變化最為明顯，在30h左右，跨膜壓差上升至0．035，此時(shí)膜片已經(jīng)無(wú)法正常工作。曝氣量為2．0ml／min條件下，跨膜壓差在45h升至0．025左右，變化較為緩慢，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其他三種曝氣量。由此選定2．0ml／min為最佳曝氣量。

2．2 最佳隔板位置對(duì)跨膜壓差的影響

文中試驗(yàn)設(shè)計(jì)5個(gè)平行的卡槽，膜片放置在中間卡槽處，在膜片兩端卡槽處放置2塊擋板。通過(guò)調(diào)整擋板的位置，可以調(diào)節(jié)曝氣的有效面積，達(dá)到對(duì)膜片沖刷的最大化，選擇最佳膜片位置有利于延長(zhǎng)膜片的使用周期。由圖4可知，1號(hào)隔板位置40h時(shí)，跨膜壓差上升至0．035左右，反沖洗跨膜壓差升至0．013，曲線上升較為迅速。由圖5可知，2號(hào)隔板位置，45h時(shí)跨膜壓差升至0．020，反沖洗跨膜壓差升至0．008。較前2組試驗(yàn)效果最好。由圖6可知，不放置隔板，45h跨膜壓差升至0．026，反沖洗跨膜壓差升至0．009，較1號(hào)隔板位置上升較為緩慢。因此，選用2號(hào)隔板位置為該實(shí)驗(yàn)的最佳隔板位置。


2．3 膜通量確定

膜通量是指單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位膜面積的流體量，是影響陶瓷平板膜過(guò)濾效果的因素之一。膜通量越大，跨膜壓差變化越大。文中主要目的是研究電解氣浮是否能夠有效地降低反應(yīng)水槽內(nèi)含油廢水濃度，使陶瓷平板膜裝置能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。為使處理的含油廢水濃度能夠迅速提升，同時(shí)研究電解氣浮能否使裝置在較高膜通量下穩(wěn)定運(yùn)行，經(jīng)陶瓷平板膜生產(chǎn)廠家的要求，該試驗(yàn)將膜通量設(shè)定為22．5L／(m2·h)(處理水量~25ml／min)。

3 結(jié)論

利用陶瓷平板膜處理采油廢水，出水中ss及含油量均小于1mg／L，出水水質(zhì)優(yōu)于油田回注水水質(zhì)Al級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。利用陶瓷平板膜處理含油廢水的最佳條件為：最佳曝氣量為2OmVmin，最優(yōu)膜通量為5L／(m2·h)，運(yùn)行溫度為50℃．最佳隔板位置為2號(hào)隔板位置。利用陶瓷平板膜處理含有廢水可以有效長(zhǎng)期運(yùn)行，出水可用于低滲透層的回注，有著良好的發(fā)展前景。