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      金屬纖維聚四氟乙烯膜處理含油污水試驗探討
      論文作者:童鞋論文網  論文來源:www.004525.com  發布時間:2019/5/24 9:15:58  

      摘要:針對油田開發末期復雜多變的水質特性,試驗采用金屬纖維聚PTFE微孔覆膜過濾技術,進行了油田采油廢水的現場膜過濾試驗研究,來確定適合采油廢水處理的膜過濾技術,改善采油廢水處理后的水質。

      關鍵詞:采油廢水;金屬纖維聚四氟乙烯微孔覆膜;過濾;污水處理;

      0引言

      華北油田目前處于高含水開發后期,含水量在采出液中比重越來越高,導致采油廢水處理量也隨之增加,并且處理更加困難[1]。當下,環保要求日趨嚴格,治理力度不斷加大,油田的采油廢水不可能不經達標處理直接排放。所以,如果大量的采油廢水能有效處理,使其達到油田注水水質標準順利回注地層,既滿足了油田開采的要求,又實現了綠色可持續發展[2]。隨著華北油田采出水性質越來越復雜,如:懸浮物固體含量和個數雙超標、厭氧微生物硫酸鹽還原菌大量繁殖、各采油環節使用的化學藥劑種類和投加數量較多等,導致采油廢水處理困難增加,現有老式過濾裝置無法滿足變化的水質,處理后的水質指標不符合油田回注水水質控制指標。

      針對油田開發末期復雜多變的水質特性,試驗采用金屬纖維聚PTFE微孔覆膜過濾技術,進行了油田采油廢水的現場膜過濾試驗研究,來確定適合采油廢水處理的膜過濾技術,改善采油廢水處理后的水質。

      1試驗原料和方法

      1.1華北油田采油廢水水質特點

      華北油田采油廢水水性日趨復雜,油、水、固三相分離難度高,現有的過濾裝置過濾后水質不能滿足低滲透油田回注水水質要求。本研究的試驗裝置安裝于一次沉降罐和二次沉降罐之間。一次沉降后的含油污水作為試驗原水。含油污水的性質較為穩定,主要水質特性見表1。

      表1華北油田某聯合站一次沉降后含油污水主要特性

      1.2現場試驗原理與方法

      1.2.1試驗原理

      試驗中所采用的金屬纖維PTFE微孔覆膜過濾裝置采用閉式過濾。由于膜內外的壓差作用,依靠膜的截留作用和架橋作用,采油廢水經膜過濾,雜質被截留在膜一側,過濾后的凈化水從膜的另一側流出。

      覆膜結構金屬纖維濾芯相比較無覆膜結構濾芯,其殘余壓降值最小,兩次徹底反沖洗后,相同過濾通量下,覆膜結構濾芯的殘余壓降值僅約為無覆膜濾芯殘余壓降值的1/2,體現了該種結構濾芯良好的再生性能。

      1.2.2試驗方法

      (1)濾芯孔徑。本試驗中所采用的金屬纖維PTFE微孔覆膜過濾裝置的膜濾芯孔徑為5μm。

      (2)試驗工藝流程。在華北油田某聯合站進行試驗,按照采油廢水處理工藝流程(見圖1)進行試驗。虛線框的部分為聯合站現有生產流程和設備。

      圖1試驗處理工藝流程

      2現場試驗結果與討論

      選用孔徑5μm金屬纖維PTFE微孔覆膜過濾裝置開展起始過濾通量2.2m3·m-2·h-1膜過濾小型工業探索試驗。該套試驗裝置有效運行了230h,分別對濾膜進出水進行取樣,檢測其油含量、懸浮物固體含量和懸浮物顆粒直徑中值。

      2.1除油效果

      油含量是回注水水質控制的主要指標,因此,本試驗研究的重點是去除含油污水中的油類物質,圖2是金屬纖維PTFE微孔覆膜過濾裝置處理含油污水的除油效果。

      圖2除油效果

      從圖2中可以看出,在來水油含量在小于35mg·L-1條件下,金屬纖維PTFE微孔覆膜過濾裝置出水含油濃度<5mg·L-1以下,經工藝技術改進后<1.5mg·L-1,符合中華人民共和國石油天然氣行業標準SY/T5329—2012《碎屑巖油藏注水水質推薦指標及分析方法》中規定的最優水質標準,即油含量<5mg·L-1,且除油效率大都高于90%。從圖2可以看出,雖然污水油含量最大值與最小值相差三倍,但是處理后凈化水油含量均小于5mg·L-1,說明試驗裝置抗沖擊能力比較強,即使含油污水中油含量出現波動,試驗裝置的處理后凈化水水質依舊能穩定的保持在一定范圍內,從而保證試驗裝置運行的可靠性與平穩性。

      2.2懸浮物的去除效果

      懸浮物是回注水重點控制的水質指標,回注水懸浮物指標不合格,容易堵塞地層,注水壓力增加,效率下降,影響產油量。因此,本試驗研究中另一重點要去除的物質是懸浮物固體,圖3是金屬纖維PTFE微孔覆膜過濾裝置對對含油污水中懸浮物固體的去除效果。

      圖3懸浮物的去除效果

      由圖3可知,污水中的懸浮物含量有一定的波動,而在經過金屬纖維PTFE微孔覆膜過濾裝置過濾以后出水懸浮物顆粒含量基本上都在1mg·L-1以下,符合中華人民共和國石油天然氣行業標準SY/T5329—2012《碎屑巖油藏注水水質推薦指標及分析方法》中規定的最優水質標準,即懸浮物含量<1mg·L-1。對懸浮物顆粒的去除率高于90%,過濾后出水懸浮物顆粒含量相對穩定。說明金屬纖維PTFE微孔覆膜過濾裝置對懸浮物有顯著的截留效果,可以靈活適應較大的變化工況。

      2.3粒徑中值

      懸浮物顆粒的控制除了其含量外,對于其粒徑亦至關重要。懸浮物顆粒含量達標而粒徑過大對回注效果影響也是不容忽視的。表2是金屬纖維PTFE微孔覆膜過濾裝置過濾前后水質顆粒狀況。

      表2懸浮粒徑分布

      從表2的試驗數據可知,金屬纖維PTFE微孔覆膜過濾裝置可去除含油污水中大部分中值粒徑大于2μm的懸浮物顆粒。過濾后的凈化水中懸浮物顆粒粒徑中值為2.311μm,未能符合中華人民共和國石油天然氣行業標準SY/T5329—2012《碎屑巖油藏注水水質推薦指標及分析方法》中規定的最優水質標準,即懸浮物顆粒中值粒徑小于1μm。

      2.4討論

      (1)過濾后的凈化水中懸浮物顆粒粒徑中值為2.311μm,并不能說明過濾后的凈化水水質不能滿足低滲透油田回注要求。由于粒徑中值是一個相對的數值,粒徑大于某一指定數值的顆粒數目的真實值不能很好的被體現出來[3]。此外用于回注的過濾后的凈化水中懸浮顆粒是否堵塞地層應與粒徑大于某一數值的顆粒數目密切相關,而不僅取決于其顆粒粒徑。

      從過濾前后的顆?倲档淖兓芍,95%以上的懸浮物顆粒得以去除,分析的過濾前水樣顆?倲禐5889個·mL-1,而過濾后僅有187個·mL-1。在大部分懸浮物顆粒得以去除的情況下,懸浮物顆粒直徑中值大于1μm,造成這一現象的原因主要有:(1)可能與送檢水樣中懸浮顆粒的團聚有關;(2)由于處理后水樣中的顆?倲岛苌,環境中灰塵的污染會對測量帶來很大的誤差;(3)實際采油廢水中含有大量的二價鐵離子,在取樣和分析時水樣與空氣中的氧氣接觸,二價鐵離子被氧化成三價鐵離子,進而發生水解反應產生沉淀,導致出水懸浮物含量和懸浮物顆粒直徑中值偏高。

      我國各油田的實際注水經驗表明,顆粒粒徑大于2μm的懸浮物顆?倲挡怀^1×104個·mL-1時,對于低滲透油田的地層傷害甚微。金屬纖維PTFE微孔覆膜過濾裝置過濾后凈化水樣中懸浮物顆粒粒徑中值為2.311μm,顆?倲禐187個·mL-1明顯在1×104個·mL-1以內,可以滿足低滲透油田回注標準。

      在進行過濾后的水樣進行懸浮物顆粒粒徑檢測時,發現懸浮物顆粒的粒徑中值為2.311µm,沒有達到石油天然氣行業標準SY/T5329—2012《碎屑巖油藏注水水質推薦指標及分析方法》中關于懸浮物顆粒中徑≤1µm的規定,但是95%的較大顆粒數目均被去除了!傲街兄怠笔且粋相對值,影響較大的主要是大顆粒。因此,大于粒徑中值的真實顆粒數目不能客觀的被體現出來;刈⑺袘腋∥镱w粒粒徑大于指定數值的顆粒數目與地層堵塞也密切相關。因此,建議在回注水推薦標準中增加顆粒數指標。

      (2)當進水油含量質量濃度平均≤40mg/L,懸浮固體質量濃度平均≤30mg/L時,采用金屬纖維聚PTFE微孔覆膜過濾裝置,過濾通量≤3m3·m-2·h-1時,經膜孔徑5μm的濾芯過濾裝置處理后出水的油含量和懸浮物固體含量平均值,均符合華北油田回注水水質要求,即:油含量≤5.0mg·L-1、懸浮固體含量≤1.0mg·L-1。

      (3)選用膜孔徑5μm金屬纖維PTFE微孔覆膜濾芯進行過濾,膜通量≤3m3·m-2·h-1的條件下,無論是用于一級過濾,還是用于二級過濾均能穩定運行。要保證金屬纖維PTFE微孔覆膜過濾裝置穩定運行且出水達到華北油田要求的水質標準,需控制前處理工藝保證進水水質。

      3結語

      (1)覆膜燒結金屬纖維濾芯過濾后凈化水經中國石油集團工程設計有限責任公司華北分公司檢測,測得油含量≤5mg·L-1,懸浮物固體含量≤1mg·L-1,達到油田回注水標準(SY/T5329—2012)最優標準。

      (2)采用金屬纖維PTFE微孔覆膜過濾裝置處理華北油田采油廢水,技術上可行。選用過濾面積為0.1~0.2m2和膜孔徑5μm金屬纖維PTFE微孔覆膜濾芯,作為油田采油廢水處理工藝中的一級或者二級過濾裝置使用。

      參考文獻

      [1]孫先長,萬濤,羅云.油田采出水處理新技術與新工藝[J].工業水處理,2010,05:19-22.

      [2]李剛,高鑫堂,李克青.混凝和微濾膜組合工藝處理稠油污水的研究[J].膜科學與技術,2011,01:89-93.

      [3]徐俊,于水利,賈凌志.等.改性聚偏氟乙烯超濾膜深度處理采油污水[J].中國給水排水,2010,01:74-76.

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