油田采出水是伴随采油作业采出的经原油脱水分离后的含油污水,这部分污水不仅含有石油类,还含有固体悬浮物、分散油及浮油、乳化油以及化学药剂等多种成分。随着油田开发的不断深入,含水率逐渐上升,许多油田已高达80%以上,造成我国油田每天采出含油污水约200万吨[5]。一般这些采出水经过处理后绝大部分用于回注油层,既解决了注水水源问题又保护了环境。我国已开发的陆上油田中低渗透油田约占10 %,并已探明储量中有一半以上为低渗透油田。低渗透油田对回注水有严格的要求,含油量要求小于5mg/L,悬浮物小于1mg/L,目前工业上对低渗透油田的回注水处理仍然还没有既经济又有效的方法[6]。因此解决低渗透油田的采出水问题对保持我国石油的稳产、高产具有十分重要的意义。
由于采出水中油滴粒径较大,一般处于游离态,工业废水处理因此无机膜在处理油田采出水方面具有突出的优势,表现在通量高、使用寿命长且可采用相对孔径较大的膜,所以引起了国内外的广泛注意。Chen[7], Humphery等[8]采用Membralox陶瓷膜进行了陆上和海上采油平台的采出水处理研究,经过适当的预处理后取得了较好的结果;王怀林等人[9]采用南京化工大学膜科学技术研究所研制的0.8mm氧化铝膜和0.2mm氧化锆膜对江苏石油勘探局真武油田真二站三相分离器出口水进行了处理,并将国产膜与Membralox(U.S.Filter)的0.2mm氧化铝膜进行了比较,认为两种国产膜的长期稳定运行通量高于U.S.Filter的膜。Simms等[10]采用高分子膜和Membralox陶瓷膜对加拿大西部的重油采出水进行了处理,其通量相对较小。表1是以上研究工作主要结果,从中可以看出,采用陶瓷膜处理油田采出水是可行的,出水水质基本满足回注水的要求。
国内外对这一研究工作已进行了相当长的时间,目前尚处于工业性试验阶段,难以大规模工业应用的原因在于:(1)成本问题。必须降低装置的一次性投资,并提高装置的适用范围。另外通过对工艺条件的优化设计,强化传质过程,降低操作成本。(2)膜的清洗再生方法。由于各油田的水质情况差别很大,必须针对具体对象开发合适的清洗方法。(3)如何能够长时间维持膜通量的稳定性,提高效率,减少清洗次数。根据目前陶瓷膜的发展趋势和研究工作进展,采用陶瓷膜处理油田采出水的工业应用是可能的,但必须进行大量的基础和工程研究工作.
“十一五”新增MBR项目占同期新增污水处理项目规模的1.6%
“十一五”以来,中国的城市污水处理行业得到了快速发展。据中国水网研究数据,2006年至2009年间,我国城市污水处理能力增加6475万吨/日;在此期间,采用MBR的万吨以上城市污水项目处理能力增加103万吨/日;也就是说,在我国污水处理设施建设快速的“十一五”期间,从日处理能力上看,新增的MBR项目与新增的传统工艺污水处理项目相比,仅占1.6%。即便如此,我国MBR项目投运的速度也令世界上大部分PVDF膜厂商瞩目,例如陶氏即在 2010年低调推出了专为MBR研发的新品,当然也有一些厂商如东丽,兴趣在别处。鉴于发达国家污水处理设施大规模建设的高潮已过去,我国国情为“膜技术”提供了机会。
占市政领域膜市场容量的30.4%
在我国市政污水处理领域,膜技术的应用有超/微滤膜、MBR膜、CMF几种方式,近年MBR的应用呈快速增长的趋势。据中国水网相关调研,截至2010年底膜在市政领域的市场容量约为340万吨/日,应用MBR工艺的市政污水处理项目市场容量为103万吨/日,占市政领域膜市场容量的30.4%。
40%的项目为回用
据中国水网调查获得的项目信息,在市政领域,自2006年起万吨以上规模项目投入运行以来,近5年时间,采用MBR工艺的日处理万吨以上规模项目,已建成运行的19个,在建的6个,拟建的9个。这些项目主要分布在北京、太湖流域(无锡)、广州、云南等地区,湖北、黑龙江等地零星地有一些项目。很明显,这与地方政府的要求和地方财政实力有很大关系。在北京等水资源短缺地区,采用MBR主要出于污水回用的目的,项目占比约40%;而在无锡、广州、云南,则主要出于减排目的,占比约60%。
这其中不乏一些政治目的很强的项目,如北京北小河污水处理厂(服务奥运会)、广州京溪污水处理厂(服务亚运会)、湖北十堰神定河污水处理厂(服务南水北调)。