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聚丙烯酰胺在采油污水深度处理中对超滤的影响

发布日期:2015-06-14 12:23:34
随着我国部分油田步入开发中后期,聚合物驱油 成为三次采油的主要方式之一。大量的剩余含聚采 油污水需进行回灌,不仅花费大量资金,还浪费大量 资源,进行采油污水的综合利用是今后的一个发展方 向[13]。在利用膜分离技术进行含聚采油污水深度处 理过程中,聚丙烯酰胺使油的乳化情况更加严重,降 低了去油效果,同时使膜更易堵塞。膜污染不仅会降 低膜的透水通量[«,还会缩短膜的使用寿命,恶化分 离性能,进而导致产水率降低,极大限制了膜分离技 术在采油污水处理中的实际应用。
文章通过含聚采油污水膜处理工艺的中试试验, 分析聚丙烯酰胺对超滤膜的影响,提出含聚采油污水 深度处理中超滤工艺的聚丙烯酰胺最高浓度限值,为 工程应用提供参考。
1试验
采油污水深度处理中试试验工艺流程为:
采油污水处理站出水—预处理4超滤。
超滤工艺段采用聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜。
试验装置每天连续运行24 h,进行连续4个月的 现场试验。试验过程中每日跟踪监测试验参数并监 测超滤出水水质,利用预处理工艺段调整超滤进水中 聚丙烯酰胺浓度,分析不同聚丙烯酰胺浓度对超滤运 行的影响。
2结果与讨论
2.1进水聚丙烯酰胺浓度为23 mg/L左右时
控制超滤进水中聚丙烯酰胺浓度在23 mg/L左 右,连续运行约一个月,超滤工艺段产水率和进水压
力随运行时间变化的情况见图1。
图1超滤运行情况
运行期间聚丙烯酰胺的监测结果显示超滤进水 聚丙烯酰胺平均浓度为22. 5 mg/L。结合运行期间 聚丙烯酰胺的监测结果可看出:聚丙烯酰胺浓度较 高,超滤段对聚丙烯酰胺的截留率也较高,大约为 53. 5%,说明有大量聚丙烯酰胺被超滤膜截留,发生 了较严重的堵塞,进水压力迅速上升,产水率波动较 大,约为58.1%〜80. 5%。经过化学清洗后,进水压 力显著降低,但膜堵塞的情况很快再次出现,造成进 水压力上升。由此可见,超滤进水聚丙烯酰胺浓度在 23 mg/L左右时,膜堵塞的情况严重,导致进水压力 升高,影响了超滤工艺段的有效运行,需要通过频繁 的清洗才能保证相对稳定的产水率。
2.2进水聚丙烯酰胺浓度为19 mg/L左右时
控制超滤进水中聚丙烯酰胺浓度在19 mg/L左 右,连续运行约一个月,运行情况见图2。
如图2所示,当超滤进水中聚丙烯酰胺浓度控制 在19 mg/L左右时,超滤段进水压力在〇• 115 MPa左右,运行5 d后进水压力出现剧烈波动,进水压力 最高增加至0.140 MPa左右。随着进水压力的变 化,超滤段产水率则呈现阶段性逐渐下降的趋势,监 测1〜5 d时,超滤段产水率在80%左右。随着进水 压力迅速上升,产水率波动较大,为60. 8%〜85. 3%。 运行期间,超滤工艺段进水的聚丙烯酰胺浓度在19 mg/L左右,超滤膜对聚丙烯酰胺的截留率约为74%, 说明大量聚丙烯酰胺被超滤膜截留。由此可见,当超 滤进水聚丙烯酰胺浓度在19 mg/L左右时,由于浓度 偏高,造成了一定的膜堵塞,导致进水压力升高和相应 产水率的下降,影响了超滤工艺段的有效运行。
2.3进水聚丙烯酰胺浓度为5.8 mg/L左右时 控制超滤进水中聚丙烯酰胺浓度在5. 8 mg/L 左右,连续运行约一个月,超滤工艺段产水率和进水 压力随运行时间变化的情况见图3。
UF进水压力 UF产水率
13468 10 12 14 16 18
天数/d
图3超滤运行情况
根据运行期间的聚丙烯酰胺的监测结果,超滤进 水聚丙烯酰胺浓度在5. 8 mg/L左右,超滤膜对聚丙 稀酰胺截留率较低,约为30.5%。结合聚丙烯酰胺 监测数据,说明膜对聚丙烯酰胺的截留作用较弱,通 过化学清洗后,能够保持稳定的产水率,但膜堵塞的 情况很快再次出现,造成进水压力上升。由此可见, 超滤进水聚丙烯酰胺浓度在5. 8 mg/L左右时,膜堵 塞的情况仍然较严重,需要通过频繁清洗才能保持稳
定的产水率。
2.4进水聚丙烯酖胺浓度为2.4 mg/L左右时
控制超滤进水中聚丙烯酰胺浓度在2. 4 mg/L 左右,连续运行约一个月,运行情况见图4。
如图4所示,当超滤进水中聚丙烯酰胺浓度控制 在2. 4 mg/L左右时,超滤段对聚丙烯酰胺的截留率 在13%左右,说明超滤膜对低浓度聚丙烯酰胺的去 除和截留效果不明显,膜堵塞现象不突出。超滤段进 水压力在12 d后升高至0. 03 MPa并在后续运行过 程保持稳定。而产水率在1〜12 d不稳定,在82%上 下波动,运行12 d后产水率稍有波动后趋于稳定,最 终维持在82. 78%。由此可见,当进水聚丙烯酰胺浓 度在2. 4 mg/L时,超滤工艺段运行较稳定。
3结束语
在含聚采油污水深度处理中试试验中,通过分析 不同聚丙烯酰胺浓度对超滤运行情况的影响,得出: 当超滤进水中聚丙烯酰胺浓度在2.4 mg/L左右时, 超滤运行正常,产水率较稳定,因此提出超滤进水中 聚丙烯酰胺含量不应高于2. 4 mg/L。
聚丙烯酰胺是影响膜分离技术在聚合物驱采油 污水处理中的重要因素之一。在今后相关设计和工 程应用中,应关注水中聚丙烯酰胺浓度,做好预处理, 保障超滤的正常稳定运行。