在工业生产中含油废水的来源极为广泛,如油田采出水、金属表面的清洗废水、石油化工生产中的含油废水、金属切削研磨所用的润滑剂废水、钢铁厂冷轧乳化液废水等.这些废水若直接排放,将严重污染环境.由于含油废水往往具有难降解、易乳化等特点,用一般的方法处理难以得到理想的处理效果.油在水中的分散情况可以分为游离态、乳化态和溶解态,无机膜可以用于处理游离态和乳化态的含油废水.无机膜处理含油废水具有操作稳定、出水水质好、占地面积小、扩建方便、正常工作时不消耗化学药剂、不产生新的污泥以及回收油质量比较好等优点,在含油废水处理中已日益显示出极强的竞争力。
油田采出水
油田采出水是原油初加工过程的产物,全国每年大约有5亿吨的油田采出水需要处理,一般这些采出水经过处理后绝大部分用于回注油层,既解决了注水水源问题又保护了环境.我国已开发的陆上油田中低渗透油田约占10%,并已探明储量中有一半以上为低渗透油田.低渗透油田对回注水有严格的要求,含油量要求小于5mg/L,悬浮物小于1mg/L,目前工业上对低渗透油田的回注水处理还没有合适的方法.解决低渗透油田的采出水问题对保持我国石油的稳产、高产具有十分重要的意义。
由于采出水中油滴粒径较大,一般处于游离态,因此无机膜在处理油田采出水方面具有突出的优势,表现在通量高,使用寿命长,且可采用相对孔径较大的膜.Chen及Humphery等人采用Mem-bralox®陶瓷膜进行了陆上和海上采油平台的采出水处理研究,经过适当的预处理后取得了较好的结果;王怀林等人采用南京化工大学膜科学技术研究所研制的0.8μm氧化铝膜和0.2μm氧化锆膜对江苏石油勘探局真武油田真二站三相分离器出口水进行了处理,并将国产膜与Membralox®(U.S.Fil-ter)的0.2μm氧化铝膜进行了比较,认为两种国产膜的长期稳定运行通量高于U.S.Filter的膜.Simms等人采用了高分子膜和Membralox®陶瓷膜对加拿大西部的重油采出水进行了处理,其通量相对较小.看出,采用陶瓷膜处理油田采出水是可行的,出水水质均能满足回注水的要求.国外对这一研究工作已进行了10年,国内也开展了3年的研究,目前尚处于工业性试验阶段,难以大规模工业应用的原因在于:其一是成本问题,必须降低装置的一次性投资,并通过工艺条件的优化设计,强化传质过程,降低操作成本;其二是膜的清洗再生方法,由于各油田的水质情况差别很大,必须针对具体对象开发合适的清洗方法;其三是如何能够长时间维持膜通量的稳定性,减少清洗次数.根据目前陶瓷膜的发展趋势和研究工作进展,采用陶瓷膜处理油田采出水的工业应用是可能的,但必须进行大量的基础和工程研究工作。具体联系污水宝或参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。
金属清洗液、乳化液和冷轧乳化液废水金属清洗液是机械加工行业的主要废水之一,这类废水往往成分比较复杂,主要为油脂、表面活性剂、悬浮杂质,一般废水量不大,但污染源较多,且处理困难;与此类似的废水还有金属切削液、润滑液等等.此类废水的特点是油处于乳化状态,油滴直径在1μm以下,采用一般的方法难以得到理想的处理效果.早在70年代初期,由UnionCarbide开发的ZrO2动态膜(UCARSEP)在废水处理中已得到了应用，用孔径为0.02～0.1μm的UCARSEP超滤膜处理含油废水,透过液中含极少量的油,可以直接排放或再利用,浓缩的油可以循环或作燃料.1988年Alcoa分离技术部的Bhave和Fleming对陶瓷膜处理含油废水的工艺条件如错流速度、温度、压降作了研究,通过对植物炼油厂和润滑油厂废水的处理,认为Membralox®氧化铝膜对含油废水的处理是合适的,浓缩后废水体积可减少90%以上.采用的膜孔径为4～200nm,的稳定,研究结果表明,经过适当的预处理,微滤比超滤更实用,因为微滤具有更高的通量.日本近年来对水溶性切削油的陶瓷膜处理有一些研究,并与有机膜作了比较,结果认为陶瓷膜较为优越.Supe-riorPlantingInc.MN.为美国中西部最大的金属加工厂之一,它推出了一种结构非常紧凑的陶瓷膜金属清洗液回收系统,其经济效益十分显著;乳化液经过陶瓷膜过滤后被破乳,浮油从贮槽上部刮去,悬浮固体定期从槽底移去,废水经陶瓷膜过滤后油含量从448mg/L降至19mg/L,去油率为96%,每周膜管用强酸清洗一次.Chen等人经过比较采用孔径为0.05μm的氧化锆膜处理金属清洗液,通过过滤除去废水中的油和杂质,滤过水补充适当的表面活性剂即可重新使用,其结果见表2.冷轧乳化液是轧钢行业产生的一种废水,水中主要含有1%～3%的矿物油、乳化剂,与金属清洗液比较类似,常规的方法处理效果不好,且处理费用高,目前冷轧乳化液处理是困扰我国轧钢行业的一大技术难题.张国胜采用0.2μm的氧化锆膜处理武钢冷轧乳化液废水,比较了孔径、膜材质等对过滤通量的影响,优化了操作过程.目前,采用氧化锆微滤膜处理冷轧乳化液废水已经在我国开始工业化应用,必将推动这一领域的科技进步。
石化含油废水
石化含油废水中呈游离态、乳化态和溶解态的油往往都有,且成分较为复杂,其中溶解油需要同其它技术集成处理.Lahiere和Goodboy研究了用孔径为0.2～0.8μm的氧化铝膜处理烷基苯厂废水中的芳香和石蜡油,其含量为15～500mg/L,通过加入160mg/L盐酸和160mg/L氯化铁作为预处理可获得较大的通量,孔径为0.2μm的膜通量较大,膜面流速为4.6m/s左右,稳定的通量为1250～1540L/(m2·h).对膜污染的控制采用气顶水自动反冲系统,每3～5d对膜管进行一次清洗.邢卫红等人研究了采用孔径为0.2μm的陶瓷膜处理炼油厂含焦废水,通量为300L/(m2·h),焦粉去除率在95%以上,可显著降低COD值,膜清洗效果较好且稳定。