不同膜过程处理油田采出水*

河南许昌学院化学化工学院

不同膜过程处理油田采出水*

孙国富 徐静莉 李大鹏 司红岩 郝宏艳

河南许昌学院化学化工学院

采用不锈钢平膜组件在室温、进料液pH值为7的条件下，考察了不同膜过程UF、NF、RO、UF+NF及UF+RO的产水通量随时间的变化情况。UF、NF和RO的产水通量在开始的几个小时内急剧下降，然后趋于平稳；UF+NF和UF+RO膜组合过程的产水通量比较平稳。对于NF和RO过程对来水进行预处理是必要的。UF、NF和RO能够去除来水中的油，NF和RO能够去除大部分COD和硅。膜技术的选用应该结合所需水质确定。

采出水；膜过程；产水通量；预处理

在原油开采过程中，会产生大量的采出水，这种采出水占石油开采过程废水产量的约70%。目前，大部分采出水用于回注（包括无效回灌），小部分外排。无论是外排还是回注，由于采出水含有大量的盐类及可能对环境造成危害的有机物，因此必须对其进行处理。常用的工艺基本是除油和过滤两级处理。采出水成分比较复杂，油分含量及油在水中存在形式也不相同，因此单一方法处理效果往往不佳。因各种方法都有其局限性，在实际应用中通常是几种方法联合使用，使出水水质达到回注或排放标准。在这些工艺流程中，常见的一级处理方法有重力分离、浮选及离心分离。主要除去浮油及油湿固体；二级处理方法有过滤、粗粒化、化学处理等，主要是破乳和去除分散油。

1 实验

实验装置如图1所示，采用STERLITECH公司的实验室用不锈钢平膜组件进行。室温下料液通过高压泵进入膜组件，错流流过膜，产水收集在产水罐中。用电子天平称重，天平和计算机相联，利用软件自动记录结果。浓缩液返回到进料槽。

图1 采出水处理实验装置

膜的性能根据产水通量，盐拒绝率和膜的入口、出口压力评价。实验使用3种商业膜，膜的具体性质见表1。膜面积140 cm2。实验过程中使用的进水是模拟经过气浮处理的采出水（气浮出水），水质情况如表2所示。实验分别采用超滤（UF）、纳滤（NF）、反渗透（RO）、超滤+纳滤、超滤+反渗透膜，在室温下进行。

表1 膜性质

表2 进水水质 mg/L

2 结果与讨论

2.1 不同膜过程的产水通量随运行时间的变化

在室温、进料液pH值为7的条件下，考察了不同膜过程UF、NF、RO、UF+NF及UF+RO的产水通量随时间的变化情况，结果如图2所示。

由图2可知，对于单纯的膜过程UF、NF、RO而言，产水通量在初期急剧下降，然后趋于一个稳定的水平。这主要是采出水中的油、悬浮物等物质吸附在膜表面导致部分膜孔堵塞引起的通量快速下降；之后由于部分粒子在膜孔内被截留使得产水通量逐步下降到一个稳定的水平。对于UF+NF和UF+RO过程而言，因为来水首先经过了超滤膜处理，来水中的油和悬浮物等容易引起膜孔堵塞的物质已经被截留，所以大大改善了NF和RO膜过程的进水水质，从而导致了产水通量的大幅提升，图中的实验结果能够很好地说明了这一点。因此对于RO和NF膜过程，为了得到较高的产水通量对来水进行预处理是十分必要的。

图2 不同膜过程的产水通量随运行时间的变化

2.2 不同膜过程的产水水质

实验在室温、进料液pH值为7的条件下采用不同的膜进行，考察了不同膜过程UF、NF、RO、UF+NF及UF+RO的产水水质，结果如表3所示。

由表3可知，经过膜处理后，油能够完全被除去。油被膜截留，会导致膜污堵，这也是造成膜通量下降的原因。如果膜的进水中油含量比较高，那么必须进行预处理，以降低油含量防止膜污染。

表3 产水水质 mg/L

UF过程对于COD的去除效果不是很显著，RO和NF能够去除大部分COD，UF和RO及NF的联合使用对于去除COD效果显著。该方法可以用于对COD要求严格的水处理，对于外排水的处理不建议使用该方法，主要是经济成本高。UF对于除硅基本不起作用，单纯的RO和NF能够除掉大部分的硅，如果和UF过程联用，效果更好。

3 结论

研究考察了不同膜过程处理气浮出水的产水通量随运行时间的变化情况和产水水质。不经过任何预处理，UF、NF和RO的产水通量在开始的几个小时内通量急剧下降，然后趋于平稳；UF+NF和UF+RO膜组合过程的产水通量比较平稳。对于NF和RO过程对来水进行预处理是必要的。UF、NF和RO能够去除来水中的油，NF和RO能够去除大部分COD和硅。膜技术的选用应该结合所需水质确定。

（栏目主持 杨 军）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.9.022