膜分离技术在石油工业含油污水处理中的应用研究进展

何玉玉

关键词：石油工业;含油污水;膜分离技术;应用

引言：

现阶段，我国各种资源较为紧缺，水资源也受到了很大程度污染，而随着工业发展，我国环保形势不容乐观。在这样的背景下，国家提出了可持续发展战略，因此，在石油工业含油污水的处理方面，也应积极响应这一号召，应用先进的膜分离技术对含油污水进行处理及再利用。

1 利用膜分离技术处理含油污水过程中的影响因素

1.1材料与孔径的影响

在处理石油工业含油污水的过程中，为了保证油水分离效果的最大化，应根据含油污水化学性质来选择相应的分离技术与膜材料。若含油污水中大多是分散的油滴或者浮油，则应选用微滤技术，并使用孔径在10—100um之间的微滤膜。若是污水中的油大多为乳化油或者原油分子易于溶解在溶剂中则应选用超滤技术进行油水分离。

1.2操作温度与压力差的影响

对含油污水的处理效果受温度影响较大，通常来说，应使待处理废水维持30—50℃，此时分离膜对污水的处理效果最佳。同时，还应在分离膜两侧施加压力差，并令压力差保持临界状态，这决定着分离膜的渗透量，当压力差不超过临界值时，渗透量与压力差呈正比，而若是压力差比临界值小太多，渗透量与压力差将呈反比。

1.3料液浓度以及流动的影响

当待处理废水中料液浓度不大时，膜通量与分离膜两侧施加的压力差呈正比关系，而料液浓度一旦超出最大范围，其渗透数量将不受压力影响，而仅与分离膜表面的流动速率相关。鉴于此，改变待处理废水流动情况，可以调节膜分离技术污水处理效率。在实践中，应参照进料液实际情况设置其流动状态，以此来提高油水分离效率与效果。

1.4膜污染

过滤膜使用一段时间后，污水中的各类物质会粘附在膜表面形成沉积，这对其接下来的使用无疑将造成极大影响。膜污染问题也是制约膜分离技术得以普及应用的重要因素。

2 膜分离法在含油污水处理中的应用

膜分离法问世时间较短，属于新型污水处理技术。在石油工业传统污水处理作业中，需要先对含油废水进行电解以及絮凝等破乳过程，而这一过程会耗费大量能源与物资。膜分离法可直接对含油废水实现油水分离，在处理过程中不会产生含油泥污，环保性较强，且处理后的水质更为稳定，对外在设备及运输费用需求较低。但这一技术对膜的要求较高，应根据实际情况进行选择。目前在石油工业含油污水处理中常用的膜有反渗透膜、超滤膜以及微滤膜这几种，下面就一一进行说明。

2.1微滤技术

在所有膜分离技术中，微滤技术应用最为广泛，对于0.1—10um粒径的颗粒、细菌等具有较好过滤效果。微滤技术与普通过滤过程较为相似，仅需要不到0.2 MPa的压力即可实现，且对水质要求不高，微滤设备也不会占用太大面积。陶瓷微滤膜的使用在微滤技术中占主要地位，这与其较高的催化性、化学稳定性、热稳定性密不可分，且膜清洗后可以持续使用较长时间。使用陶瓷微滤膜时，通常错流速度提升膜通量也会随之加大。过滤结束后，可使用硝酸、甲苯等溶液以相同的压力对污染膜进行清洗，一般来说，清洗时间应达到5min以上。实验结果表明，甲苯在陶瓷微滤膜的清洗中效果较好，能够使膜通量恢复至84%。处理过后的水中含油质量浓度不到1 mg/ L，可以用于低渗透油田注水作业。

2.2超滤技术

超滤膜是压力驱动膜的一种，孔径要比微滤膜小很多，大多为0.05—1nm，在可溶性聚合物、分散体及胶体的分离中应用较为广泛，操作时仅需要0.07—0.7mpa的压力即可实现筛分过程。在石油工业含油污水的处理中，超滤技术分离效果与膜的孔径、溶质与膜的相互作用、分子形态、粒径等均有所关联，实验表明，在待分离废水中分子粒径相差10倍左右可获得最佳分离效果，且含油废水性质对处理效果也有所影响。微滤技术在进行油水分离的过程中，并不会对其中的物质产生破坏，但若是石油工业含油废水中含有铅、铁等清洗液，则使用微滤技术处理效果并不理想。经过这一技术处理后，含油废水浓缩液中油的质量分数可达到50%，此时，再通过离心法即可对浓缩液中的油进一步回收，而收集的油虽然不能使用，但可直接将其燃烧以减少对环境的污染。此外，在制膜时还可以使用加压法进行制备，这样一来，超滤膜将拥有更优的油水分离效果。

2.3反渗透技术

反渗透技术可将待处理废水中的溶解离子进行分离，因反渗透膜孔径不到1nm，水分子可以顺利地自孔径之间通过，但废水中的离子以及有机溶质则无法穿过孔径，将被膜截留或者受到其他物质吸引。但反渗透膜虽然大部分孔径都不到1nm，但却偶尔存在大于10nm的孔径，这也令其存在一定缺陷，且反渗透膜容易受到污染，导致膜通量下降，从而影响含油污水处理效果。因此，在使用反渗透技术时，需要先对废水进行预处理，合格之后才能使其进入反渗透装置中。实践发现，将反渗透技术与超滤技术结合使用，在处理石油工业含油废水时分离效果较好，出水中含油量接近于零，可直接进行回用。

结束语：

综上所述，膜分离技术虽然诞生时间较短，但在处理石油工业含油污水的过程中优势较为明显，可实现环保及节能双重目标。处理过的水可以再回收利用，从而减少对水资源的浪费，应用前景较为可观。在实际使用时，应结合实际情况选择性使用膜分离技术，以达到相关经济性指标，同时还应注意对膜分离技术进行结合应用，以取得更好的污水处理效果。

参考文献：

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