含油污水處理中膜分離技術的應用

吳淑平

廣州經濟技術開發區怡地工程有限公司，廣東 廣州 510530

0 引言

隨著石油工業的快速發展，大量的含油污水排入水體，由于含油污水化學耗氧量大，對環境污染嚴重，為保護環境不受污染，并回收利用有用物質，在含油廢水排放前必須進行凈化處理。與傳統的生化降解法、化學淤漿法等處理方法相比，膜分離作為一種有效的、新型的污水處理技術具有顯著的優勢，目前該技術在石油化工、生活污水、工業廢水等方面得到了廣泛的應用。

膜分離技術是利用一張特殊制造的、有選擇透過性的薄膜，在外力的推動下對混合物進行分離、提純、濃縮的一種新型分離技術，是根據混合物的物理性質或化學性質不同將其分離。膜分離技術與其它含油污水處理方法相比具有以下優點：1）不產生含油污泥，濃縮液可以做焚燒處理；2）一般只需要壓力循環水泵，具有污染小、投資少、節能、高效的特點；3）透過流量和水質都比較穩定，不會跟隨污水中油分濃度的波動而變化；4）由于分離裝置簡單、操作方便、易維修，該技術具有廣闊的應用前景。

1 含油污水膜分離過程的影響因素

影響含油污水處理中膜分離技術的因素有以下幾個方面：

1）膜的材料和孔徑

在含油污水處理中，為了使污水處理的過程中分離膜的性能可靠穩定，要根據含油污水的化學性質選擇合適的膜材料。如果污水中的油以分散油和浮油為主，則選擇孔徑在10μm～100μm之間的微濾膜。如果污水中的油是溶解油和穩定的乳化油，則選擇親油的超濾膜。

2）操作溫度和操作壓差

分離膜在工作時會受到膜的溫度的影響，一般情況下30℃～50℃是膜的最理想的工作溫度。用膜分離技術處理含油污水時，存在一個臨界操作壓差，當操作壓差小于臨界壓差時，滲透量隨壓差的增加而增加。當操作壓差大于臨界壓差時，滲透量隨壓差的增加反而下降。

3）料液濃度和料液流動狀態

分離膜在工作時當料液濃度較小時，膜通量和壓力成正比；當料液超過一定值后，滲透量與操作壓力無關，僅僅與膜面流速有關。由于改變料液的流動狀態有助于改善膜分離的效率，因此要根據膜分離體系中進料液的具體情況適當的選擇合適的進料液流動狀態，這樣將會提高膜分離的效率。

4）膜污染

膜污染是指污水中的污染物與膜表面存在物理、化學或機械作用而引起的膜表面的積累與沉淀。膜污染是膜分離技術所面臨的最重要的限制因素，因此在采用膜分離技術處理含油污水時要盡量選擇較合適的膜和適宜的操作條件。

2 含油污水中膜分離技術處理工藝設計

本文針對天然氣采集過程中產生的含油污水設計了高效的處理工藝——采用膜分離技術進行處理。該工藝以含油污水處理為目標，對污水中的有機物和石油類物質采用初級緩沖消毒和催化氧化，對污水中的大顆粒選用不同孔徑等級的分離膜進行一次和二次分離，最終使處理后的含油污水達到回用標準或排放標準。

2.1 含油污水的性質分析

氣田含油污水作為一類特殊的工業廢水，具有離子組分復雜，礦化程度高，有機物質多樣的特點。這些特點為微生物的繁殖提供了有利條件，使化學需氧量（COD）波動較大。COD作為污水排放的主要指標，其值的大小也成為膜分離技術處理含油污水時的難點和重點。

2.2 膜材料和膜孔徑的選擇

膜材料作為影響膜分離技術中的一個關鍵影響因素，一定要根據含油污水中的化學性質選擇，例如微濾膜選擇中空纖維膜，材料采用無機陶瓷；超濾膜和納濾膜選擇高分子材料的聚偏氟乙烯膜。在含油污水的處理中，出水達標的指標主要有COD、PH值、硫化物、石油類、懸浮物等。本分離系統在各個處理進程中根據不同顆粒大小的污染物選擇不同孔徑的分離膜，以使濾過液達到無污染排放。

2.3 含油污水中污染物的去除過程

本文對含油污水中污染物的去除主要包括以下5個過程：

1）含油污水的預處理——緩沖消毒。對含油污水的預處理采用緩沖消毒，通過臭氧發生器產生無二次污染的臭氧，然后將臭氧通入到含油污水原液中，通過臭氧殺滅含油污水中的微生物，同時臭氧還能隔絕可燃氣體進入后端工藝設備之內。漂浮油將隨著臭氧氣體的上升形成油層或油膜，這種油的油滴直徑一般大于100um。在靜置原液時分散油懸浮分散于水中，經過靜止一段時間后會聚集成較大的油珠變成漂浮油，油滴直徑一般在10μm～100μm ；

2）含油污水的一次分離。在膜分離技術中微濾膜具有濾速快、無介質脫落和吸附少等優點，因此其應用最廣，經濟價值也最大。微濾膜主要分離含油污水中0.02μm～10μm的微生物和微離子，石油類中的乳化油也在一次分離過程中被分離。微濾膜由于通量大，一般作為超濾膜和納濾膜的預處理。超濾膜的透過物的大小一般在2nm～20nm，可以分離蛋白質、病毒、膠體等大分子物質，在此分離過程中主要去除以分子狀態存在的溶解油；

3）含油污水的催化氧化。催化氧化也是采用臭氧進行高強度氧化，當臭氧和碳氫化合物充分反應后，含油污水中小分子COD類物質和臭氧生成無二次污染的二氧化碳和水；

4）含油污水的二次分離。二次分離主要采用納米膜，其目的是濃縮除鹽。二次分離在前端分離出的水達不到排放標準時才使用，此流程是前端流程的附加流程，主要是針對污染嚴重，污水中雜質較多的情況。納米膜的膜平均孔徑1nm～2nm，分離性能介于超濾和反滲透之間，主要用于分離抗生素、無機鹽、允許水、小分子有機物等低分子物質；

5）定期排泥除油。采用膜分離技術整個工藝的產泥量極少，一般2月～3個月進行集中排泥除油一次即可。

3 結論

綜上所述，采用膜分離技術作為一種有效的分離手段，對含油污水進行處理可以達標排放、節約能源、同時還可以回收有用物質，應用前景十分誘人。但是我們也應該清醒的認識到單一的膜分離技術還難以解決含油污水處理中形形色色的問題，在具體應用中還應該將膜分離技術和其它處理技術相結合，充分發揮各個技術的優點，以得到最優的處理效果和最佳的經濟效果。

[1]楊冬梅，趙縣防.含油廢水處理方法綜述[J].洛陽師范學院學報，2007(5).

[2]戴軍，袁惠新，俞建峰.膜技術用于工業廢水處理的現狀及進展[J].過濾與分離，2001(3).