超滤膜技术处理含油污水

在石油天然气工业的生产和加工过程中，会产生大量的含油污水。含油污水经处理后，不仅可以减少其排放造成的环境污染，还可以用于回注地层，从而降低油田开发成本。针对油气行业油污水处理效率低、设备运行成本高的现状，介绍了超滤膜过滤原理和含油污水超滤膜处理技术，包括单膜、复合膜、改性膜和共混膜，以及超滤膜与其他方法的耦合过程。之后，针对存在的问题提出了一些建议。

1、超滤膜过滤原理

超滤技术的基本原理是分离后的料液借助外压以一定的流速在超滤膜表面流动，使料液中的无机离子和小分子质量物质透过膜表面，料液中的大分子物质、胶体物质、细菌和微生物被截留，从而达到分离的目的。超滤对油田悬浮物、胶体、细菌和各种有机物有很好的去除效果，产出水水质可达到油田回注水标准。超滤膜分离溶质过程包括:①膜表面的机械筛选；②在膜表面和孔隙上的吸附；③留在洞内，被清除。

2.超滤膜技术

2.1单一电影

目前，国内外油田用油污水处理超滤膜主要有聚砜(PSf)超滤膜、聚醚砜(PES)超滤膜、中空纤维(PSB)超滤膜和聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜。

PSf超滤膜

以聚砜为膜材料，N-甲基吡咯烷酮为溶剂，水为非溶剂，主要采用L-S相转化法制备聚砜超滤膜。Chakrabarty等人制备了四种不同类型的PSf超滤膜，用于处理油水乳状液和油田含油污水。结果表明，PSf超滤膜不能将出水含油量降至10mg/L以下，不能满足含油污水排放标准。超滤后的出水必须经过进一步的处理，如纳滤或反渗透过滤，才能达到排放标准。

2.1.2聚醚砜超滤膜

聚醚砜超滤膜通常以聚醚砜为膜材料，聚乙烯吡咯烷酮为添加剂，N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂，采用相反转法制备。采用PES超滤膜处理油田采出水，超滤采出水的油、悬浮物和中值粒径均达到油田回注水水质标准。用合成的PES超滤膜处理炼油废水，TOC去除率可达96.3%以上，油去除率高达99.7%。可见，PES超滤膜对炼油废水具有良好的处理效果。

2.1.3 PVDF超滤膜

PVDF膜的特点是耐腐蚀、膜通量高、机械强度高、亲水性好、化学稳定性好。在跨膜压差为0.30-0.35MPa、膜表面流速为3.0-3.5m/s、温度为35-40℃的条件下，采用分子量为100Ku的PDVF膜处理油田采出水。产出水中含油量和悬浮物小于1mg/L，水质符合油田回注标准。

2.2复合膜

由于单一膜存在制膜工艺复杂、膜重复性差、小孔径膜制备困难、脆性和柔韧性差、成本高等缺点，将两种单一膜复合在一起，使其同时具有两种或两种以上单一膜的优点。目前复合膜主要是有机-无机复合膜。常用的无机材料主要有TiO2、SiO2、Al2O3等。常用的有机材料主要有聚砜、聚丙烯酸、聚乙烯醇、聚偏氟乙烯、聚乙烯和聚乙烯吡咯烷酮。聚砜-Al2O3复合膜可用于处理油田含油废水，油截留率可达90%，符合油田回注水标准。

3.超滤膜耦合过程

针对单一超滤膜易污染、膜通量下降快的问题，研究了超滤膜与其他含油污水处理工艺的联合作用。已经有很多相关的文献报道。耦合技术主要包括膜技术的耦合和超滤膜与物理化学方法的结合。结果表明，微滤/超滤耦合工艺处理含油废水优于微滤工艺或单独的超滤工艺，耦合工艺处理后的出水含油量仅为0.4mg/L，而悬浮物含量几乎为零。

4.缺点

与传统的物理法、化学法和生物法相比，超滤膜技术具有能耗低、分离效率高、出水水质好等优点。但超滤膜也具有易污染的特点，被污染的膜通量会急剧下降，导致分离效果差，从而达不到油水分离的目的。(来源:山东湖畔工程设计有限公司)

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