陶瓷膜在油田污水处理的应用

何炎武

【摘要】油田开采已发展到了后期，对油田注水水质要求越来越高，原污水深处理工艺满足“8.3.2”水质的污水以无法满足部分油层的注水需求，A联合站引进陶瓷膜过滤设备，满足扶扬油层注水水质水量需求。陶瓷膜作为污水处理的新型设备，应用于生产，本文通过膜的生产运行数据分析，对陶瓷膜的浓差极化污染和膜面污染进行了详细的探讨，解释了膜为什么会污染并应用了物理方法和化学方法加以控制。

【关键词】陶瓷膜；浓差极化；膜面污染

1、陶瓷膜现状

陶瓷膜也称GT膜，是以无机陶瓷原料经特殊工艺制备而成的非对称膜，呈管状或多通道状。陶瓷膜管壁密布微孔，在压力作用下，原料液在膜管内或膜管外侧流动，小分子物质（或液体）透过膜，大分子物质（或固体颗粒、液体液滴）被膜截留从而达到固液分离、浓缩纯化的目的。

2、应用概况

A联合站污水处理流程为：游离水脱除器、电脱水器防水，经污水沉降罐沉降，沉降后由气浮选微泡气浮出油，升压进入一次、二次石英砂磁铁矿双层滤料滤罐，出水即为“8.3.2”深度污水，经缓冲罐后去往陶瓷膜，陶瓷膜将由污水滤罐处理后的污水进一步进行处理，最终达到油田规定的“5.1.1”水質要求，高一联深度水处理工艺采用陶瓷膜过滤装置，多孔陶瓷膜由4根H=1178mm、Φ=350mm的不锈钢陶瓷膜筒构成，每根陶瓷膜筒内有99根相同管径的陶瓷膜管，膜罐内径为15mm，膜的平均孔径为40nm。

2.1工艺流程

深处理污水先经过多孔陶瓷颗粒滤罐，通过陶瓷颗粒滤料将深处理污水中的相对大粒径颗粒过滤出去，通过供水水泵将原水压力从0.02MPa～0.03MPa提高到0.35MPa，再经过兰式过滤器将杂质截留后，进入循环装置，深处理污水从膜管内壁渗透到膜管外壁，杂质被截留在膜管内，与循环水一同循环，滤后水分别从高压端、低压端出口流出，输送到储罐；另外，为了降低循环水的污染程度，在循环的尾部设置排污水管线，将其排入回收水罐循环回收。

2.2运行情况

（1）连续运行阶段

从投产以来，平均运行碱清洗周期为5.5天，平均出水量为22m3/h，每8次碱洗后进行1次酸洗，酸洗周期约为45天。

我们发现，每次碱洗后出水量相对上次碱洗后都有一定程度衰减，在4-6m3/h区间范围内，而当清洗后出水量低于30m3/h时，膜的污染程度已经很严重，需要连续清洗来使膜通量恢复到40m3/h以上。

（2）间歇运行阶段

根据运行情况可以看出，运行碱洗周期为15天～20天，平均出水量约为25m3/h，运行周期的延长主要原因有以下两点，一、日运行时间缩短，使得膜孔连续污染强度降低，从停机到重新起机膜通量略有回升；二、每次停机时均将膜筒内、管线内污水排净，这样既能减轻膜停运时间内污水内细菌的滋生堵塞膜孔，又能将来水的冲击力转化为对膜管的一次清洗，膜通量有一定的恢复。

3、膜污染控制方法

3.1污水预处理

A联合站预处理方式为，向游离水脱除器、脱水器脱除的含油污水中加入净水剂，经过污水沉降罐沉降，再通过气浮选后加入絮凝剂、杀菌剂等药剂，进入双层滤料滤罐，为含油污水的基本处理方式，即为陶瓷膜的原水。

3.2气动脉冲反冲洗

无反冲洗出水量从43m3/h降至27m3/h仅用约20h。而有反冲洗系统后经过128h。

3.3药剂清洗

在由于油田采出水的成分复杂，经过试验，化学方法分为碱清洗法和酸清洗法，碱清洗能出去膜管壁的层状结构，酸清洗是为了出去膜孔内的铁离子，并与碱清洗后残留的碱垢中和。

碱洗方式：清洗时，碱液由50℃升至80℃，循环清洗后自然冷却，冷却到40℃正常生产；采用无渗透与渗透交替进行，间隔为10min，清洗时间90min。

4、结论

每次碱洗后膜的出水量相比上次清洗都会有一定程度的衰减，清洗后膜通量从40m3/h降到清洗后膜通量30m3/h，平均周期在2-3个月，之后需要用酸和综合药剂频繁清洗，直到膜通量恢复到40m3/h以上。在周期内用碱液清洗来维持膜的再生；运行时适当停机排空机体内污水。