納濾對聚驅(qū)采油廢水的處理效能及膜污染研究.pdf

1、聚驅(qū)采油技術(shù)在我國大慶油田的推廣應(yīng)用有效提高了原油采收率，但該過程中的大量清水消耗與廢水產(chǎn)出問題一直困擾著本就缺水的大慶地區(qū)。介于超濾與反滲透之間的納濾能夠截留小分子有機物，且具有部分脫鹽能力，因此利用納濾膜對已經(jīng)經(jīng)過超濾處理的聚驅(qū)采油廢水進行深度處理，降低礦化度，并進一步去除水中殘留的有機物，確保納濾出水滿足配聚用水的水質(zhì)要求后回用于聚驅(qū)采油過程有望解決清水消耗與廢水排放帶來的經(jīng)濟問題和環(huán)境問題。課題組的前期試驗已經(jīng)表明，經(jīng)過超濾處理

2、的采油廢水除具有高礦化度的特征外，有機成分主要為少量的原油和陰離子型聚丙烯酰胺（APAM）。本課題通過采用一種商用納濾膜（NF90）處理自行配制的模擬聚驅(qū)采油廢水，以原油、APAM以及鹽分作為配水的目標(biāo)組分，研究該納濾過程的處理效能，揭示膜污染機理，優(yōu)選受污染納濾膜的清洗方案，以求為納濾技術(shù)在處理聚驅(qū)采油廢水中的實際應(yīng)用提供技術(shù)指導(dǎo)。
　　基于不同目標(biāo)組分的多種組合方式，配制不同類型的納濾進水進行單因素試驗，研究了原油、陰離子型聚

3、丙烯酰胺（APAM）以及鹽離子這三種組分對納濾處理效能的影響作用，并在此基礎(chǔ)上進一步研究了操作壓力與溫度對該過程的影響。結(jié)果表明，在各類不同條件下，該種納濾膜的綜合脫鹽率均能達到85％以上，二價陽離子去除率大于95%，單價陽離子去除率大于85%，陰離子型聚丙烯酰胺的去除率高達100%，出水含油量低于0.2mg/L；隨著操作壓力從0.6MPa逐漸升至1.0MPa，膜通量、脫鹽率以及原油截留率均升高，陰離子型聚丙烯酰胺的截留率始終保持100

4、%；隨著溫度從20℃逐漸升至40℃，通量升高，脫鹽率和陰離子型聚丙烯酰胺的截留率基本不變，原油截留率降低。
　　以不同進水條件時的通量衰減特征作為膜污染的宏觀表征，結(jié)合污染前后膜面性質(zhì)的微觀變化(AFM，SEM-EDS，接觸角，ATR-FTIR)及不同清洗劑的清洗效能，揭示鹽、原油和APAM在膜污染中的主次地位及相互影響作用。結(jié)果表明，NF90處理模擬聚驅(qū)采油廢水時的膜通量衰減主要歸結(jié)于陰離子型聚丙烯酰胺（APAM）對納濾膜的污染

5、，其次為原油造成的有機污染，最次為鹽離子產(chǎn)生的無機鹽沉淀。APAM率先與納濾膜結(jié)合，對原油造成的有機污染產(chǎn)生了“屏蔽”效應(yīng)，鹽離子降低了溶液粘度，但卻通過靜電屏蔽和絡(luò)合架橋作用加劇了APAM對納濾膜的污染。
　　依據(jù)膜污染機理和清洗劑性質(zhì)進行單因素試驗與正交試驗，優(yōu)化受污染納濾膜的清洗方案，并從多角度評價所選化學(xué)清洗方法對納濾膜的清洗效能。最終所得優(yōu)化清洗方案為：先用正交試驗確定的最佳復(fù)合清洗試劑清洗，再用pH=2的HCl溶液進行