突破性技术助力石油、炼化污水处理:超精细SIC膜技术揭秘

2024-04-09 10:39:50
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突破性技术助力石油、炼化污水处理:超精细SIC膜技术揭秘

一、油田产出水水质污染物危害、处理办法及存在问题

含油废水的来源广泛又极难处理,一直是生态环保、化工等交叉领域的难点问题。含油废水排放至江河湖海等自然水体,甚至渗入土壤污染地下水源,对环境和生物健康产生严重负面影响,油田采出水水质存在形式、危害、处理方法以及存在问题如下文。

水质指标1:含油量

存在形式:如浮油、分散油、乳化油、溶解油、油-固物等。

存在危害:处理难度大、对过滤设备冲击大、造成滤料污染、堵塞地层等。

传统处理方法及存在问题:加热、粗粒化、超声波、微波等物理方法,电化学、絮凝、药剂氧化、化学破乳、生化处理等。

水质指标2:悬浮物

存在形式:泥沙、黏土、胶质、沥青质、腐蚀结垢产物等

存在危害:增加过滤负担,污泥产生量大,堵塞地层

传统处理方法及存在问题:絮凝沉降、电絮凝、气浮、旋流、三相分离器、过滤器、膜过滤等

水质指标3:pH

存在形式:H+、OH-相对含量来表征

存在危害:造成腐蚀结垢的重要原因

传统处理方法及存在问题:水质改性技术

水质指标4:矿化度

存在形式:溶解性离子(阴离子、阳离子),Ca2+、Mg2+含量高

存在危害:增加油水乳状液稳定性。成垢离子增多,结垢严重,导致水质反浑沉淀,堵塞地层

传统处理方法及存在问题:添加水质稳定剂、阻垢剂减少结垢产生,诱导结晶法等

水质指标5:表面活性剂

存在形式:聚合物驱油、酸化压裂、防蜡、钻井等油田助剂

存在危害:乳化油体系和悬浮颗粒稳定性增加、处理难度加大

传统处理方法及存在问题:粗粒化、物理吸附法、高级氧化、气浮、化学破胶降粘处理法

水质指标6:硫化物

存在形式:s²、硫化亚铁

存在危害:设备管线腐蚀严重,容易生成FeS沉淀,水质发黑

传统处理方法及存在问题:高级氧化(H₂O₂、CIO₂、NaClO、芬顿试剂等)、氯化锌化学沉淀法等

水质指标7:细菌

存在形式:硫酸盐还原菌(SRB)、腐生菌(TGB)、铁细菌(FB)

存在危害:腐蚀加剧、SRB易于硫酸根反应生成S²-,生成FeS,易产生二次污染,地层堵塞

传统处理方法及存在问题:CiO₂、H₂O₇、杀菌剂1227、戊二醛等化学杀菌

水质指标8:铁离子

存在形式:Fe2+、Fe3+形式及部分氧化物形式存在

存在危害:造成设备及管道腐蚀、二次污染、影响和干扰阻垢效果

传统处理方法及存在问题:接触催化氧化、絮凝沉淀、氯氧化、高锰酸钾氧化、离子交换树脂等

水质指标9:温度

存在形式:采出水随地层来的度及前端加热破乳方式

存在危害:温度低,乳化体系稳定和絮凝剂

传统处理方法及存在问题:盘管加热,使污水处理处于30-50℃之间

水质指标10:腐蚀速率

存在形式:铁的氧化物

存在危害:水解困难,造成结垢腐蚀加剧,管线设备寿命降低

传统处理方法及存在问题:投加缓蚀剂、缓蚀阻垢剂、杀菌剂等

含油废水中含有石油烃 (PHCs),分为四种:脂肪族,芳香族,沥青质以及含有氧、氮和硫类化合物。通常,这些物质会伴有一些镍、镉、铅和钒等重金属污染物的出现。这些污染物具有多种官能团,例如醇、羧基、酚和胺基。这些污染物通常在含油废水中分散、乳化或溶解。它们可以减缓动植物的生长,也会引起人类基因突变和罹患癌症的风险。因此,找到一种高效简便、低能耗的含油废水处理手段显得尤为重要。

二、含油废水处理工艺发展

迄今为止,人们已经尝试了气浮,重力分离,吸油材料,凝聚和絮凝处理含油废水。然而,这些方法在处理油滴尺寸小于 10μm 的乳化油水,必须额外施加电场或添加破乳剂,否则处理效果极差,面临着能耗高和二次污染的问题。

膜分离技术已被公认为是一种用于分离各种乳液(尤其是表面活性剂稳定的乳液)的先进技术,依赖于孔径筛分、静电相互作用和吸附作用三种机理。吸附机理与溶质和膜的疏水相互作用有关,此相互作用会减小膜的有效孔径,增大截留率。孔径筛分机理主要是根据孔径大小实现对所要分离物质的截留。静电相互作用一般是根据膜表面带电荷性能的不同,相同电荷之间相互排斥作用而实现有效分离的。

三、科力迩超精细SIC膜技术研究及应用

科力迩科技通过与国际著名膜技术公司合作,使用国际先进的新一代无机碳(SIC)陶瓷膜为滤料,设计出一种微滤或超滤性能的错流过滤器。错流过滤技术可保证过滤器可在高SS条件下稳定运行,不易污堵膜孔,不容易形成浓差极化造成膜污堵运行压力低,易于清洗维护。

膜材料表面的化学性质对油水系统的高效分离具有重要意义。特别地,除油机理主要依赖于膜表面的多孔结构筛分和亲水/疏油特性。

科力迩

超精细SIC膜过滤器

科力迩公司的超精细错流过滤器采用亲水性极佳的无机碳材料(接触角0.3°),不仅具备耐腐蚀、耐酸碱和耐高温的性质,而且还有致密均匀的孔径、易于调控、较高渗透能力以及选择性优点。具有优异的抗污染能力,极高的过滤通量,超强的化学稳定性和极大的机械强度。膜芯结构采用蜂窝状结构设计,使其机械强度高,装填密度高,密封性好,安装维护便利。无机炭膜优异的性能和独特的结构设计,使其在石油、炼化等污水处理领域具有广泛的应用前景。

超精细SIC膜技术优势:

1.高过滤精度,绝对精度≤1.0μm(过滤孔径40nm);

2.亲水性好,与水接触角为0.3,抗油污染能力强;

3.水通量高,为传统陶瓷膜的3~4倍;

4.动态连续膜再生技术,膜再生性好,使用寿命长;

5.化学稳定性好,耐酸碱(PH0~14);

6.结构强度高,耐高压;

7.耐温性好,最高使用温度达800℃。

超精细SIC膜技术指标:

单根处理量(Q):2m3/h

介质温度(℃):≤800

系统压降(MPa):≤0.1

过滤阻力(MPa):≤0.12

进水指标:含油量≤50ppm;SS≤50mg/l

出水指标:含油量≤5ppm;SS≤1mg/l;粒径中值≤1μm

科力迩

应用案例进出水效果

应用领域:

油田生产回注水处理 、石油化工污水深度处理 、冶金、纺织等行业污水深度处理。


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