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膜分离在油田采出水处理中的应用研究技术现状

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分离 油田 出水 处理 中的 应用 研究 技术 现状
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哎丽分离在油田果出水处理中的应用研究技术现状膜分离在油田采出水处理中的应用研究技术现状纪魏魏,郭景玉(乌会木齐石化公司研究院,新获乌鲁木齐830019)!在油田采出水处理过程中的应用,近年来得到长足的发展。相关课理如结构材料、污染防治、清洗再生等娜经充分研究。综合实旅过程日臻完普,田采出水:膜分离;超注;徽地;纳滋;膜分相几山Ab,比:。,己广泛应用于各个工业领域,被认为是叹1世纪的水处理技术”,是一大类技术的总称。主要包括微滤(0.,超滤(0.,纳滤(“刊F)和反渗透(妞, ,国。化工协会第三届水处理化学品行业年会论文,嘴丽业性试验很多,规模工业应用要解决膜的成本和膜污染问魔。因此,研究重点是:开发质优价廉的新材料膜;减少膜污染的方法;清洗方法的优化以及清洗剂的开发。特别是超滤,己经在除油的相关研究中取得了一定的进展,逐渐从实验室走向实际应用阶段。1油水膜分离机理常见的压力驱动膜分离过程包括普通过滤、微滤、超滤、纳滤、反渗透等几种,在废水处理中都得以应用。膜在形态和结构方面的区别与膜的分离机理有密切的联系,膜的分离机理十分复杂,影响因素众多,基于已进行的研究,可认为流体通过膜的推动力主要是压力差、分压差、浓度差、电位差等。压力驱动膜分离过程因其膜孔经大小和使用材料不同,其作用机理也有所不同。从F、刊F、孔径越来越小,膜阻力越来越大,筛分作用越来越小,化学特性的作用越来越大,操作压力越来越高。常用于油水分离的微滤膜和超滤膜的膜分离机理一般以筛分原理为主,油粒的分离主要取决于膜孔径的大小。但实际上油粒在压力下的变形以及吸附、电荷等因素导致大直径油粒通过小膜孔。这一现象宜用膜分相机理解释。膜分相技术近来发展迅速,该技术利用多孔薄膜(分相膜)的亲油性或亲水性将液一液分散体系中有机相(油相)和水相分开。当两种液体互不相溶,且对同一种分相膜的亲和力有一定的差别时,在一定的水力学和外力作用下,必有一种液体在膜的表面形成一定厚度的纯液层,另一种液体在该纯液层中浓度形成梯度。在有分相的条件下,分相能力与分相产液的纯度有一定关系,分相能力越小,产液浓度越高。膜分相技术具有常温操作、无相变、不添加杂质、节省能源等优点,所面临的最大问题是膜的污染,有待彻底解决。内传质和膜表面传质。对油水乳液而言,膜内传质比较符合孔模型的筛分原理。超滤和微滤基本上都是典型的筛分过滤过程,在不考虑浓差极化时,将流体通过膜孔的流动看作毛细管内的层流。实际上,!等认为膜的选择透过性使含油废水中某一组分被截留,积累在膜高压侧表面或膜上流,面传质将受其控制。油水分离膜分离过程的基本理论还很不完善,需通过流场动力学机理研究建立合理的数学模型。叮丽:,分离在,。水处理中的应用研究技术。于普通过滤和超滤之间。全世界微滤产品占膜总产值的50%以上。我国国外水平相比,国产常规许多场合可以替代进口产品,但在错流式1,91年前后,美国研究了一种无机陶瓷微滤膜处理采出水用于油田回注,并在路易斯安那、墨西哥湾的海上及陆上油田进行小规模生产试验。滤膜材质为具有不规则微孔的,铝钒土,商品名称为麦伯莱劳克斯,度为30~50入试验流程的采出水先进行化学药剂和沉降分离常规处理,出水含油量27~574。在大量试验研究的基础上,探讨了不同温度、压差、膜面流速、孔径等参数对过滤特性的影响。针对膜处理中最为关键的清洗问题,设计了脉冲及预处理工艺,有效地延长了过滤周期。同时,根据油田采出水对膜面的污染特性,确定了两种不同清洗剂交替使用的清洗方案,为工业性试验奠定了基础。1,,5年,进口含油量28~口含油量降到所用分析方法能够测定的极限值;悬浮物含量从73~350。采用恒流量方式,通量保持在依据操作条件的稳定程度,清洗周期为“浮物含量为150~2290滤后的水中含油量小于20浮物含量小于通量在50~90L/(用阴离子表面活性剂和碱进行清洗,膜的纯水通量并未恢复到初始值。后采用陶瓷微滤膜,通过预处理工艺,m/s。运行周期为24~”h,通量可保持在50一200u(后水含油小于20浮物含量小于996年吕晓龙1’.}等应用聚偏二氟乙烯口仰F)中空纤维膜对大港油田马西污水站进行了工业性应用试验。膜装置为自动控制型,装有3支工业性膜组件。处理后水质达到了油田注水水质标准,但通量衰减快,需作进一步改进研究。我国王怀林等分别采用南京化工大学和美国江苏油田真二站三相分离器出水进行了实验研究,其悬浮物含量为3。~200国产)和国Fi‘短期试验结果表明,膜通量达800一1600域定的膜通量要远远低于短期试验结果。在长期的实验过程中发现,药剂的添加与否,并不影响膜通量。谷玉洪119)等进行了陶瓷微孔膜处理油田采出水的试验,认为陶瓷膜处理含油污水效果较好,处理后含油量小于3浮物含量小于径小于1卜满足低渗透油田注水水质要求。其技术优势明显,有着广阔的应用前景,但主要存在制造成本、运行费用和膜污染清洗等问题,为优化清洗剂配方和强化清洗工艺可以较好地解决陶瓷微孔膜清洗中膜通量恢复率低、污染物累积的难题。”留固体颗粒、胶体及相对分子质量为1000一100朋。的大分子,现己成为应用领域最广的膜技术。分别采用间歇式和牛间歇式流程。2000年,国家生态环境研究中心王静荣”,丁等采用聚砚共混中空纤维膜对油田含油污水进行处理,探讨了不同清洗剂和清洗方法对膜通量的恢复效果。试验表明,使用表面活性剂和异戊醇混合溶液为清洗剂,采用负压抽洗和反压冲洗同时进行的方法,可以使膜通量恢复率达90%以上。F)膜是80年代出现和推广的一种新型工业分离膜,它可截留透过时又可使被截留相对分子质量约为200~2000,由此推测纳涟膜可能拥有1泛采用油工业的含酚废水的毒性很大,必须脱除后才能排放,若采用纳滤技术,不仅酚的脱除率可达95%以上,而且在较低压力下就能高效地将废水产生的镍、汞等重金属高价离子脱除,其费用比反渗透等方法低得多。取常用的处理工艺,就可以去除主要的污染物,但对于高含盐的采出水,需采取更加复杂的处理工艺,如蒸馏或馏法耗能大,成本高,所以并芍蔽,。等:,分离在油田。水处理中的二研究技术。不经济。198罗年第一次采用污水处理站采用油水分离、澄清、过滤、理后的水质达到锅炉用水水质标准。1993年美国的T.。田采用化学澄清、石灰软化、调节石过渡器、沸石软化器、弱酸离子交换器、筒式过滤器、反渗透、好氧生物处理以及钠吸收装置等一系列处理后,将采出水转化为清水。田采出水在低~乃值条件下极不稳定,后水在很短时间内就变黄。因此,田,取提升。方法,解决了收率为75%,运行4污染速率几乎为。。中试成功的将、硅含量250.:/9/们作了大量的研究,提出了两类解决途径。其一是使用震动或离心装且增强膜表面的剪切力以减小浓差极化,其二是使用膜表面改性技术增强膜表面的亲水性以减小污染。通过表面改性技术可制出适当的油水分离膜,既具有足够的机械强度,又能有效地降低膜污染。膜表面改性技术主要有有机物接枝膜改性,等离子聚合法,有机物嵌段共聚膜改性,溶剂化,离子移变凝胶膜和共混复合改性等,其中共棍复合改性方面的研究越来越引起人们的重视二该方法在溶剂中加入改善性能的助溶剂,使两种膜材料的相容性〔互溶性)得到改善,诱导一种膜材料在另一种膜材料表面成膜,使界面高分子互相贯穿成网络结构,即互穿聚合物网络《健等用聚醚讽和聚丙烯睛共混,中和专利介绍了一种具有聚巩多孔支撑层,超薄皮层和度耐污染,成为制作超薄表面功能层的优良材料。另外,膜通量衰减也是制约膜技术的膜分离技术的一个重要因素。现有的一些试验数据表明,在短期内《几天至几星期)随着时间的延长,度、油含量、处理流量及化学药剂等具有很大的关系。迄今为止,有关油田采出水膜处理中膜通量下降的原因和机理还了解的不够和不深入。从微观上了 中国精细化工协会。水处理化学品行业年会论文,叮丽而寻求解决控制膜通量下降的途和措施。如采用动力膜和不同水力技术来降低膜污染和提高膜通量,使膜的清洗周期延长。此外,膜受污染后可以用表面活性剂溶液进行清洗,表面活性剂与硝酸的两步清洗可以较好地恢复膜的通量。用表面活性剂和异戊醇混合溶液为清洗剂,负压抽洗和反压冲洗同时进行,可使膜通量恢复率达到90%以上。徐英等认为低压大流量冲洗结合化学清洗来清洗通量可以得到较大程度甚至完全的恢复。通量与膜的僧水性能成反比;膜的孔隙呈椭圆形或细长形状可以得到最大的水通量:不规则孔隙抑制细菌的吸附,且纵横比〔或长宽比)大的孔隙可以抑制细菌的吸附。4结论膜分离法处理含油污水具有操作简单、分离效果良好、化学添加剂用量少、无相变、能耗低等优点,在含油污水处理中将会获得越来越广泛的应用。目前油水分离膜研究重点是对膜进行表面改性,以有效减小膜污染,使膜能长期稳定工作,并降低运行费用。合理选择膜种类和适当的操作条件,外,现有膜技术的研究指出了:采用膜技术处理油田采出水存在如膜通量较低,出水水质经常恶化和清洗频繁等问题。企业、科研院所和生产厂家间还没有进行良好的合作,来解决一些技术难题。以上这些都是将来研究的重点。以扣,1狱1)=晓春·3(4):1831乳~t‘995,(10),135~144·991二跳卜2,,IR,,,自1991叹‘):分离在油田采出水处理中的应用研究技术现状l’阳初,孙亮,):‘5刁.庆油田回注水过滤净化研究998,1侧2):12~1乐181王怀林,,1州2):21~24。):学工业出版社,巍巍(1972一),女,江苏省郑州市,工程师,2年毕业于新砚化工学校工业分析专业,现在中国石油乌普木齐石化公司研究院从事原油评价及相关分析测试1作,991汤,13321,13669,5,11,;朋
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