摘要：為了使二次采油廢水處理后的水質可以達到低滲透率底層回注標準，以油田廢水為處理對象，建立一套以陶瓷平板膜為核心的試驗裝置。通過對跨膜壓差變化的檢測，確定最佳工作條件。結果表明：最佳曝氣量為2．0ml/min，最佳膜通量為22．5L／(m．h)，最佳隔板位置為2號位置。運行過程中出水含油量跟ss均優于《碎屑巖油藏注水水質推薦指標及分析方法》(SY5329—94)中回注水水質Al級標準，利用陶瓷平板膜裝置可以實現長期穩定運行的目標。

關鍵詞：含油廢水；最佳膜通量；最佳曝氣量；最佳隔板位置

引言

膜分離技術是以物理截留的方式將污水中一定粒徑大小的雜質去除的技術，其工作原理為：在外界壓力的驅動下，粒徑小于膜孔徑的物質可通過膜過濾層上的微孔到達膜的另一側，粒徑較大的物質則被截留下來，從而達到篩分溶液中不同粒徑組分的目的，實現對不同物質的選擇透過性。

明電舍一沈陽建筑大學陶瓷平板膜處理含油廢水項目，利用陶瓷平板膜對含油廢水中的油跟懸浮物有很好的處理效果，出水水質滿足SY5329—94的A1級水質標準。

膜分離技術對含油廢水的處理效果在一定程度上會受到以下幾個因素的影響，分別為膜通量、溫度、曝氣量等。例如，已知溫度越高，膜污染速度越慢，跨膜壓差變化較小，有利于膜通量的穩定。。通過對試驗研究得出，50℃的水溫接近原水水樣的起始溫度，設定50℃為試驗的最佳運行溫度。由于該試驗采用全新的裝置，因此曝氣量大小對試驗效果的影響是個未知數，因而主要研究曝氣量對陶瓷平板膜處理含油廢水效果的影響。試驗中主要針對跨膜壓差的變化進行研究。以含油污水為料液進行過濾試驗，在不同的操作條件下，觀察跨膜壓差的變化，分析曝氣量大小對陶瓷平板膜過濾試驗裝置運行穩定性和過濾效果的影響，從而選取最適合試驗裝置運行的曝氣量。

1 試驗材料及方法

1.1 原水水質

文中試驗所使用的原水為沈陽采油廠某聯合站油田回注水處理系統中的除油罐后出水，經長期測定，所取原水水質如表1所示。

1．2 試驗裝置及流程

文中試驗以陶瓷平板膜為過濾組件與電解氣浮裝置相結合，作為試驗裝置的核心部分。根據課題的研究目的及內容，在參考了陶瓷平板膜的產品說明書和電解氣浮技術的相關文獻后，設計制造了電解氣浮結合陶瓷平板膜處理油田回注水的試驗裝置，試驗工藝流程圖如圖1所示。


試驗原水存放于原水水箱中。曝氣泵啟動，原水循環蠕動泵的抽吸作用進入到反應槽中，在曝氣泵的作用下，與陶瓷平板膜膜片形成錯流，從而減緩膜片的表面污染情況，陶瓷平板膜上連接著1臺抽吸泵，在抽吸泵的抽吸壓力下，原水通過陶瓷膜片過濾進入到出水水箱中，懸浮物、部分油等雜質被陶瓷膜片過濾后，截留在反應水槽中。反應水槽中設有溢流槽，當反應槽中水位達到溢流槽時，就會溢流到排水水箱中，通知當電解氣浮裝置運行時，氣浮產生的浮渣物質可以刮到溢流槽中。試驗裝置的運行時間設置為每抽吸1lmin，反沖洗1min。反沖洗的水源來自于出水水箱，由反沖洗泵將水抽出，對陶瓷膜片進行反清洗。在反應水槽和出水水箱上設有取樣口和放空閥，用來定時監測反應水槽中濃縮液和出水水箱中的水質情況及排空裝置。電解氣浮裝置放置在反應水槽底部，當反應槽中含油濃度過高達到氣浮處理要求時，開啟電解氣浮裝置，從而降低反應水槽中濃縮液的懸浮物雜質和含油濃度。

1．3 陶瓷平板膜工作原理

陶瓷平板膜的工作原理如圖2所示。在陶瓷平板膜的內部設有集水豎管，在膜兩端設有集水橫管。一端的集水橫管口與抽吸泵相連，在泵的抽吸作用下，原水從膜兩側的表面進入，與此同時原水中的尺寸較大的固體懸浮物、油等雜質被截留在膜片表面，從而實現了對污染物的去除。處理水從集水豎管匯合到集水橫管中，從而被泵抽出。


1．4 水質分析方法

油含量測定：采用紫外分光光度法；懸浮物含量測定：采用抽濾一烘干稱量法。

2 結果與討論

2.1 曝氣量對處理效果的影響

不同曝氣量下跨膜壓差變化趨勢如圖3所示。


在運行條件為處理水量25ml／min，反沖洗水量40ml／min，水溫5O℃的情況下，隨著曝氣量的不同，裝置在3天(45h)的運行過程中的跨膜壓差的變化有明顯不同。這是由于曝氣對陶瓷平板膜表面產生沖刷作用，使得膜表面的油和懸浮物聚集度得到下降。同時曝氣還有氣浮的作用，可以使得濃縮液中的部分濃油懸浮在液體表面，得到有效去除。從圖3中可以看出曝氣量為0．5L/min跨膜壓差變化最為明顯，在30h左右，跨膜壓差上升至0．035，此時膜片已經無法正常工作。曝氣量為2．0ml／min條件下，跨膜壓差在45h升至0．025左右，變化較為緩慢，遠遠小于其他三種曝氣量。由此選定2．0ml／min為最佳曝氣量。

2．2 最佳隔板位置對跨膜壓差的影響

文中試驗設計5個平行的卡槽，膜片放置在中間卡槽處，在膜片兩端卡槽處放置2塊擋板。通過調整擋板的位置，可以調節曝氣的有效面積，達到對膜片沖刷的最大化，選擇最佳膜片位置有利于延長膜片的使用周期。由圖4可知，1號隔板位置40h時，跨膜壓差上升至0．035左右，反沖洗跨膜壓差升至0．013，曲線上升較為迅速。由圖5可知，2號隔板位置，45h時跨膜壓差升至0．020，反沖洗跨膜壓差升至0．008。較前2組試驗效果最好。由圖6可知，不放置隔板，45h跨膜壓差升至0．026，反沖洗跨膜壓差升至0．009，較1號隔板位置上升較為緩慢。因此，選用2號隔板位置為該實驗的最佳隔板位置。


2．3 膜通量確定

膜通量是指單位時間內通過單位膜面積的流體量，是影響陶瓷平板膜過濾效果的因素之一。膜通量越大，跨膜壓差變化越大。文中主要目的是研究電解氣浮是否能夠有效地降低反應水槽內含油廢水濃度，使陶瓷平板膜裝置能夠長期穩定運行。為使處理的含油廢水濃度能夠迅速提升，同時研究電解氣浮能否使裝置在較高膜通量下穩定運行，經陶瓷平板膜生產廠家的要求，該試驗將膜通量設定為22．5L／(m2·h)(處理水量~25ml／min)。

3 結論

利用陶瓷平板膜處理采油廢水，出水中ss及含油量均小于1mg／L，出水水質優于油田回注水水質Al級標準。利用陶瓷平板膜處理含油廢水的最佳條件為：最佳曝氣量為2OmVmin，最優膜通量為5L／(m2·h)，運行溫度為50℃．最佳隔板位置為2號隔板位置。利用陶瓷平板膜處理含有廢水可以有效長期運行，出水可用于低滲透層的回注，有著良好的發展前景。