膜分離技術在石油工業含油污水處理中的應用研究進展

何玉玉

關鍵詞：石油工業;含油污水;膜分離技術;應用

引言：

現階段，我國各種資源較為緊缺，水資源也受到了很大程度污染，而隨著工業發展，我國環保形勢不容樂觀。在這樣的背景下，國家提出了可持續發展戰略，因此，在石油工業含油污水的處理方面，也應積極響應這一號召，應用先進的膜分離技術對含油污水進行處理及再利用。

1 利用膜分離技術處理含油污水過程中的影響因素

1.1材料與孔徑的影響

在處理石油工業含油污水的過程中，為了保證油水分離效果的最大化，應根據含油污水化學性質來選擇相應的分離技術與膜材料。若含油污水中大多是分散的油滴或者浮油，則應選用微濾技術，并使用孔徑在10—100um之間的微濾膜。若是污水中的油大多為乳化油或者原油分子易于溶解在溶劑中則應選用超濾技術進行油水分離。

1.2操作溫度與壓力差的影響

對含油污水的處理效果受溫度影響較大，通常來說，應使待處理廢水維持30—50℃，此時分離膜對污水的處理效果最佳。同時，還應在分離膜兩側施加壓力差，并令壓力差保持臨界狀態，這決定著分離膜的滲透量，當壓力差不超過臨界值時，滲透量與壓力差呈正比，而若是壓力差比臨界值小太多，滲透量與壓力差將呈反比。

1.3料液濃度以及流動的影響

當待處理廢水中料液濃度不大時，膜通量與分離膜兩側施加的壓力差呈正比關系，而料液濃度一旦超出最大范圍，其滲透數量將不受壓力影響，而僅與分離膜表面的流動速率相關。鑒于此，改變待處理廢水流動情況，可以調節膜分離技術污水處理效率。在實踐中，應參照進料液實際情況設置其流動狀態，以此來提高油水分離效率與效果。

1.4膜污染

過濾膜使用一段時間后，污水中的各類物質會粘附在膜表面形成沉積，這對其接下來的使用無疑將造成極大影響。膜污染問題也是制約膜分離技術得以普及應用的重要因素。

2 膜分離法在含油污水處理中的應用

膜分離法問世時間較短，屬于新型污水處理技術。在石油工業傳統污水處理作業中，需要先對含油廢水進行電解以及絮凝等破乳過程，而這一過程會耗費大量能源與物資。膜分離法可直接對含油廢水實現油水分離，在處理過程中不會產生含油泥污，環保性較強，且處理后的水質更為穩定，對外在設備及運輸費用需求較低。但這一技術對膜的要求較高，應根據實際情況進行選擇。目前在石油工業含油污水處理中常用的膜有反滲透膜、超濾膜以及微濾膜這幾種，下面就一一進行說明。

2.1微濾技術

在所有膜分離技術中，微濾技術應用最為廣泛，對于0.1—10um粒徑的顆粒、細菌等具有較好過濾效果。微濾技術與普通過濾過程較為相似，僅需要不到0.2 MPa的壓力即可實現，且對水質要求不高，微濾設備也不會占用太大面積。陶瓷微濾膜的使用在微濾技術中占主要地位，這與其較高的催化性、化學穩定性、熱穩定性密不可分，且膜清洗后可以持續使用較長時間。使用陶瓷微濾膜時，通常錯流速度提升膜通量也會隨之加大。過濾結束后，可使用硝酸、甲苯等溶液以相同的壓力對污染膜進行清洗，一般來說，清洗時間應達到5min以上。實驗結果表明，甲苯在陶瓷微濾膜的清洗中效果較好，能夠使膜通量恢復至84%。處理過后的水中含油質量濃度不到1 mg/ L，可以用于低滲透油田注水作業。

2.2超濾技術

超濾膜是壓力驅動膜的一種，孔徑要比微濾膜小很多，大多為0.05—1nm，在可溶性聚合物、分散體及膠體的分離中應用較為廣泛，操作時僅需要0.07—0.7mpa的壓力即可實現篩分過程。在石油工業含油污水的處理中，超濾技術分離效果與膜的孔徑、溶質與膜的相互作用、分子形態、粒徑等均有所關聯，實驗表明，在待分離廢水中分子粒徑相差10倍左右可獲得最佳分離效果，且含油廢水性質對處理效果也有所影響。微濾技術在進行油水分離的過程中，并不會對其中的物質產生破壞，但若是石油工業含油廢水中含有鉛、鐵等清洗液，則使用微濾技術處理效果并不理想。經過這一技術處理后，含油廢水濃縮液中油的質量分數可達到50%，此時，再通過離心法即可對濃縮液中的油進一步回收，而收集的油雖然不能使用，但可直接將其燃燒以減少對環境的污染。此外，在制膜時還可以使用加壓法進行制備，這樣一來，超濾膜將擁有更優的油水分離效果。

2.3反滲透技術

反滲透技術可將待處理廢水中的溶解離子進行分離，因反滲透膜孔徑不到1nm，水分子可以順利地自孔徑之間通過，但廢水中的離子以及有機溶質則無法穿過孔徑，將被膜截留或者受到其他物質吸引。但反滲透膜雖然大部分孔徑都不到1nm，但卻偶爾存在大于10nm的孔徑，這也令其存在一定缺陷，且反滲透膜容易受到污染，導致膜通量下降，從而影響含油污水處理效果。因此，在使用反滲透技術時，需要先對廢水進行預處理，合格之后才能使其進入反滲透裝置中。實踐發現，將反滲透技術與超濾技術結合使用，在處理石油工業含油廢水時分離效果較好，出水中含油量接近于零，可直接進行回用。

結束語：

綜上所述，膜分離技術雖然誕生時間較短，但在處理石油工業含油污水的過程中優勢較為明顯，可實現環保及節能雙重目標。處理過的水可以再回收利用，從而減少對水資源的浪費，應用前景較為可觀。在實際使用時，應結合實際情況選擇性使用膜分離技術，以達到相關經濟性指標，同時還應注意對膜分離技術進行結合應用，以取得更好的污水處理效果。

參考文獻：

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