陶瓷膜在油田污水處理的應(yīng)用

何炎武

【摘要】油田開采已發(fā)展到了后期，對(duì)油田注水水質(zhì)要求越來越高，原污水深處理工藝滿足“8.3.2”水質(zhì)的污水以無法滿足部分油層的注水需求，A聯(lián)合站引進(jìn)陶瓷膜過濾設(shè)備，滿足扶揚(yáng)油層注水水質(zhì)水量需求。陶瓷膜作為污水處理的新型設(shè)備，應(yīng)用于生產(chǎn)，本文通過膜的生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)分析，對(duì)陶瓷膜的濃差極化污染和膜面污染進(jìn)行了詳細(xì)的探討，解釋了膜為什么會(huì)污染并應(yīng)用了物理方法和化學(xué)方法加以控制。

【關(guān)鍵詞】陶瓷膜；濃差極化；膜面污染

1、陶瓷膜現(xiàn)狀

陶瓷膜也稱GT膜，是以無機(jī)陶瓷原料經(jīng)特殊工藝制備而成的非對(duì)稱膜，呈管狀或多通道狀。陶瓷膜管壁密布微孔，在壓力作用下，原料液在膜管內(nèi)或膜管外側(cè)流動(dòng)，小分子物質(zhì)（或液體）透過膜，大分子物質(zhì)（或固體顆粒、液體液滴）被膜截留從而達(dá)到固液分離、濃縮純化的目的。

2、應(yīng)用概況

A聯(lián)合站污水處理流程為：游離水脫除器、電脫水器防水，經(jīng)污水沉降罐沉降，沉降后由氣浮選微泡氣浮出油，升壓進(jìn)入一次、二次石英砂磁鐵礦雙層濾料濾罐，出水即為“8.3.2”深度污水，經(jīng)緩沖罐后去往陶瓷膜，陶瓷膜將由污水濾罐處理后的污水進(jìn)一步進(jìn)行處理，最終達(dá)到油田規(guī)定的“5.1.1”水質(zhì)要求，高一聯(lián)深度水處理工藝采用陶瓷膜過濾裝置，多孔陶瓷膜由4根H=1178mm、Φ=350mm的不銹鋼陶瓷膜筒構(gòu)成，每根陶瓷膜筒內(nèi)有99根相同管徑的陶瓷膜管，膜罐內(nèi)徑為15mm，膜的平均孔徑為40nm。

2.1工藝流程

深處理污水先經(jīng)過多孔陶瓷顆粒濾罐，通過陶瓷顆粒濾料將深處理污水中的相對(duì)大粒徑顆粒過濾出去，通過供水水泵將原水壓力從0.02MPa～0.03MPa提高到0.35MPa，再經(jīng)過蘭式過濾器將雜質(zhì)截留后，進(jìn)入循環(huán)裝置，深處理污水從膜管內(nèi)壁滲透到膜管外壁，雜質(zhì)被截留在膜管內(nèi)，與循環(huán)水一同循環(huán)，濾后水分別從高壓端、低壓端出口流出，輸送到儲(chǔ)罐；另外，為了降低循環(huán)水的污染程度，在循環(huán)的尾部設(shè)置排污水管線，將其排入回收水罐循環(huán)回收。

2.2運(yùn)行情況

（1）連續(xù)運(yùn)行階段

從投產(chǎn)以來，平均運(yùn)行堿清洗周期為5.5天，平均出水量為22m3/h，每8次堿洗后進(jìn)行1次酸洗，酸洗周期約為45天。

我們發(fā)現(xiàn)，每次堿洗后出水量相對(duì)上次堿洗后都有一定程度衰減，在4-6m3/h區(qū)間范圍內(nèi)，而當(dāng)清洗后出水量低于30m3/h時(shí)，膜的污染程度已經(jīng)很嚴(yán)重，需要連續(xù)清洗來使膜通量恢復(fù)到40m3/h以上。

（2）間歇運(yùn)行階段

根據(jù)運(yùn)行情況可以看出，運(yùn)行堿洗周期為15天～20天，平均出水量約為25m3/h，運(yùn)行周期的延長主要原因有以下兩點(diǎn)，一、日運(yùn)行時(shí)間縮短，使得膜孔連續(xù)污染強(qiáng)度降低，從停機(jī)到重新起機(jī)膜通量略有回升；二、每次停機(jī)時(shí)均將膜筒內(nèi)、管線內(nèi)污水排凈，這樣既能減輕膜停運(yùn)時(shí)間內(nèi)污水內(nèi)細(xì)菌的滋生堵塞膜孔，又能將來水的沖擊力轉(zhuǎn)化為對(duì)膜管的一次清洗，膜通量有一定的恢復(fù)。

3、膜污染控制方法

3.1污水預(yù)處理

A聯(lián)合站預(yù)處理方式為，向游離水脫除器、脫水器脫除的含油污水中加入凈水劑，經(jīng)過污水沉降罐沉降，再通過氣浮選后加入絮凝劑、殺菌劑等藥劑，進(jìn)入雙層濾料濾罐，為含油污水的基本處理方式，即為陶瓷膜的原水。

3.2氣動(dòng)脈沖反沖洗

無反沖洗出水量從43m3/h降至27m3/h僅用約20h。而有反沖洗系統(tǒng)后經(jīng)過128h。

3.3藥劑清洗

在由于油田采出水的成分復(fù)雜，經(jīng)過試驗(yàn)，化學(xué)方法分為堿清洗法和酸清洗法，堿清洗能出去膜管壁的層狀結(jié)構(gòu)，酸清洗是為了出去膜孔內(nèi)的鐵離子，并與堿清洗后殘留的堿垢中和。

堿洗方式：清洗時(shí)，堿液由50℃升至80℃，循環(huán)清洗后自然冷卻，冷卻到40℃正常生產(chǎn)；采用無滲透與滲透交替進(jìn)行，間隔為10min，清洗時(shí)間90min。

4、結(jié)論

每次堿洗后膜的出水量相比上次清洗都會(huì)有一定程度的衰減，清洗后膜通量從40m3/h降到清洗后膜通量30m3/h，平均周期在2-3個(gè)月，之后需要用酸和綜合藥劑頻繁清洗，直到膜通量恢復(fù)到40m3/h以上。在周期內(nèi)用堿液清洗來維持膜的再生；運(yùn)行時(shí)適當(dāng)停機(jī)排空機(jī)體內(nèi)污水。