陶瓷平板膜处理采油废水过程中的膜污染及清洗研究

第41卷第8期762015年8月水处理技术TECHNOLOGYOFWATERTREA1．^^ENTVo1．4lNO．8Aug．，2015陶瓷平板膜处理采油废水过程中的膜污染及清洗研究张吉库，明月(沈阳建筑大学市政与环境工程学院，辽宁沈阳110168)摘要：通过等离子体吸收光谱(ICP)和气相色谱一质谱联用(GC．MS)的方法，对处理采油废水后陶瓷膜片表面污染物成分进行分析，发现污染物中金属的氧化物和氢氧化物含量较少，油类等有机物质才是造成膜污染的主要原因。采用物理和化学清洗方式对膜片进行清洗，通过宏观观察和扫描电镜下的微观分析得到，污染膜片在50mmol／L的HNO的溶液中浸泡12h后的清洗效果较好，清洗后的膜通量恢复率可以达到96％v~上。关键词：陶瓷平板膜；采油废水；膜污染；成分分析；膜清洗中圈分类号；TQ028．8文献标识码：A文章编号：1000-3770(2015)08—0076—005目前对采油废水处理的方法主要为水力旋流、重力分离及气浮等物理方法，这些方法处理后的水质已不能达到低渗透率地层回注的需要。为了实现更高的处理效果，膜分离技术被引入到采油废水处理中[1-31。传统的有机膜易于堵塞，膜污染后难于清洗，其耐高温、抗酸碱腐蚀性较差，并且寿命较短。无机陶瓷膜的主要成分为三氧化二铝，使得其具有更好的热力学稳定性、机械强度、抗腐蚀性[6-8]。因而具有良好的应用前景。然而，在利用陶瓷平板膜处理采油废水的过程中，必然会出现膜污染现象，使得陶瓷膜片阻塞、膜通量下降。因而膜污染的问题成为了无机陶瓷膜处理采油废水技术在实际应用和发展中的制约因素。在实际操作中，为了保证整个过滤过程的正常进行，必须及时对膜片进行清洗，去除粘附在膜表面的污染物，使膜片性能得到恢复[9-。本实验主要研究陶瓷膜片污染的成因，并对于陶瓷膜片清洗的药剂、清洗时间及含量进行研究，以求找到最适合的清洗药剂并最大程度上缩短清洗时间和降低药剂含量。1材料与方法1．1陶瓷平板膜的选用及处理工艺实验所采用陶瓷平板膜工作原理如图1所示。图1陶瓷平板膜工作原理Fig．1Workingprinciplediagramofplateceramicmembranes在陶瓷平板膜的内部设有集水竖管，在膜的两端装有集水横管，其中一端的横管管口与抽吸泵相连。在泵的抽吸作用下，原水从膜两侧的表面进入，其中的悬浮物、油等杂质被截留在表面。因而，膜片的外表面的污染程度大于内表面。处理后的水经集水竖管，在集水横管内汇合，最终由泵抽出。陶瓷平板膜各项参数见表1。1．2原水水质所用原水直接取自沈阳某采油厂浮选前和浮选后的生产用水，具体水质指标情况见表2。收稿日期：2015-01—06基金项目：“十二五”国家科技支撑计划资助项目(2012BAJ26B02)；辽宁省自然科学基金资助项目(201202179)作者简介：张吉库(1973一)，男，博士研究生，副教授，研究方向为污水处理技术；联系电话：13066590708；电子邮件：272998674@qq．corn联系作者：明月；联系电话：15998173042；电子邮件：1159661806@qq．corn78水处理技术第4l卷第8期从表3可以看出，膜片污染物中含有少量Ca、Fe、Al、Ba等易形成沉淀物的元素。由于原水的pH在7．2~8．0，使得本处于离子态的金属离子，在整个处理过程中，不断地与氧气接触，被氧化成氧化物或者氢氧化物。并且经由陶瓷膜过滤处理后，原水中少量的固体氧化物与料液不断浓缩形成新的氧化物，粘附在膜片表面或者粘附在膜表面原先粘附的颗粒上，造成膜的污染。但是膜片表面污染物中金属元素含量较少，而实验原水虽然是经过除油罐和浮选机等工艺净化处理后的，但仍然含有大量油类杂质。油类物质的粘性较大，更易粘附在膜片表面，成为造成膜片阻塞、膜通量下降的主要原因。2．2．2气相色谱．质谱联用采用6890GC一5973MS，质谱采用EI源，质量扫描范围15~750，采用惠普5色谱柱(30m~0．25mm×0．25m)。分析条件：1)气相进样口(气化室)温度320℃，体积流量1mL／mim2)载气为He，质量分数99．999％；3)分流体积比25：1；4)炉温，初始温度45℃(10min)，以1O℃／min升至320℃(5rain)；接口温度320℃。经MS中NIST数据库分析陶瓷膜表面污染物组分，将有机物峰面积进行归一化处理，取峰面积大于2％的主要有机物种类列于表4中。表4陶瓷膜表面污染物中有机物种类Tab．4Thetypesoforganicpollutantsonplateceramicmembranessurface编反应时面积分有机物CAS污染可能号间／min数／％名称号情况性／％从表4可以发现，陶瓷膜有机污染物中大部分为石油中的有机成分，以石