一、前言
隨著經(jīng)濟(jì)和工業(yè)的快速發(fā)展，石油化工，金屬工業(yè)，機(jī)械工業(yè)，食品加工等行業(yè)也在快速發(fā)展，進(jìn)而產(chǎn)生了大量的含油廢水。據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界上每年至少有500～1000 萬(wàn)噸油類污染物通過(guò)各種途徑進(jìn)入水體，它已嚴(yán)重影響，破壞了環(huán)境，并且危害人體健康。含油廢水是一種量大面廣且危害嚴(yán)重的工業(yè)廢水，具有COD，BOD 值高，有一定的氣味和色度，易燃，易氧化分解，難溶于水的特點(diǎn)。
近年來(lái)，膜技術(shù)作為一門(mén)新型的分離、濃縮、提純、凈化技術(shù)在各個(gè)行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，前景十分廣闊。膜材料的選擇也十分重要，常用的疏水膜有聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯和聚乙烯等。親水膜有纖維素酯、聚砜、聚醚砜、聚酰亞胺/聚醚酰亞胺、聚酯肪酰胺、聚炳烯腈等具有親水基團(tuán)的高分子聚合物，以及如Al2O3，TiO2和ZrO2等陶瓷膜等。與傳統(tǒng)分離技術(shù)相比，膜分離具有設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方面、分離效率高、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，是油田含油污水處理技術(shù)的重點(diǎn)發(fā)展方向之一。
從此可以看出，膜分離技術(shù)在含油廢水處理中的研究與應(yīng)用相當(dāng)廣泛，但此方法大多都用于有機(jī)膜，雖處理效率高，但極易被腐蝕，且不耐高溫、PH值適應(yīng)范圍窄、機(jī)械強(qiáng)度低、孔徑分布寬、滲透率低、易水解、易污染、較難清洗再生等缺點(diǎn)。以無(wú)機(jī)粒子，如Al2O3和摻雜稀土元素Ce的納米SiO2的復(fù)合粒子，對(duì)高分子材料進(jìn)行共混改性所成的混合膜，雖極大地提高膜的親水性。從而也提高膜的抗污染能力；但膜通量比無(wú)機(jī)膜低，清洗后通量恢復(fù)率也只有85%。
二、新型無(wú)機(jī)陶瓷膜的簡(jiǎn)介
無(wú)機(jī)陶瓷膜是固態(tài)膜的一種，是以由氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯等無(wú)機(jī)材料經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成具有多孔結(jié)構(gòu)的精密陶瓷過(guò)濾材料，多孔支撐層、過(guò)渡層及微孔膜層呈非對(duì)稱分布，過(guò)濾精度涵蓋微濾、超濾甚至納濾。
無(wú)機(jī)膜具有耐高溫、耐化學(xué)腐蝕、機(jī)械強(qiáng)度好、抗生性能強(qiáng)、可清洗性強(qiáng)、滲透量大、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，分離效果和清洗恢復(fù)性較好；但也存在較難清洗，難再生等缺點(diǎn)。張國(guó)勝等采用0.2 μm氧化鋯膜處理鋼鐵廠冷軋乳化液廢水，通過(guò)對(duì)膜的選擇、操作參數(shù)的考察、過(guò)程的優(yōu)化，獲得了滿意的結(jié)果，膜通量100 L/(m2˙h)時(shí)，含油質(zhì)量濃度從5000 mg/L降至1 mg/L以下，截留率大于99 %，透過(guò)液中油質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.001 %，并且該技術(shù)已實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化應(yīng)用。
陶瓷膜具有優(yōu)異的熱傳導(dǎo)性、抗熱震性、生物相容性、耐酸堿性、機(jī)械性能和化學(xué)惰性，以及低的熱膨脹性，能夠在必須承受高溫和機(jī)械壓力的腐蝕性環(huán)境中應(yīng)用。因此，陶瓷膜除了具有無(wú)機(jī)膜的一般性能外，還具有許多一般無(wú)機(jī)膜所不具備的優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是一種無(wú)可取代各種無(wú)機(jī)膜的新型分離膜。
近年來(lái)，國(guó)內(nèi)采用陶瓷膜處理油田采出水的報(bào)道也相應(yīng)增加。張斌等利用膜孔徑為1nm的陶瓷膜處理高濃度聚醚廢水并回收大分子聚醚多元醇。在跨膜壓力為0.2MPa，溫度43℃的條件下，滲透液中COD的去除率高達(dá)96%以上。
三、無(wú)機(jī)陶瓷膜的試驗(yàn)情況
本實(shí)驗(yàn)采用了XX公司CFU008實(shí)驗(yàn)裝置。此裝置帶有機(jī)載傳感器數(shù)據(jù)記錄功能及用于工業(yè)膜過(guò)濾試驗(yàn)的PLC控制系統(tǒng)。
含濃油廢水先經(jīng)過(guò)預(yù)處理，去除其中的可見(jiàn)油、油泥及其他顆粒污染物，使預(yù)處理后的廢水能夠達(dá)到碳化硅陶瓷膜進(jìn)料的要求。
經(jīng)預(yù)處理后的廢水進(jìn)入碳化硅陶瓷膜除油系統(tǒng)進(jìn)行過(guò)濾處理，去除廢水中的油和懸浮顆粒，以滿足后續(xù)生物法廢水處理工藝的要求。碳化硅陶瓷膜采用錯(cuò)流過(guò)濾的運(yùn)行方式，廢水平行通過(guò)膜表面，小分子物質(zhì)透過(guò)膜，大分子被截留;被截留的物質(zhì)又不斷的被流體帶離膜表面，這樣膜不易被堵塞，設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間更長(zhǎng)，清洗更容易。
四、試驗(yàn)結(jié)果與討論
本中試試驗(yàn)主要研究此超濾膜對(duì)OIW及TSS的最優(yōu)處理效果。結(jié)果表明，接觸角、跨膜壓差及溫度等對(duì)過(guò)濾有很大影響。
接觸角<90°，則固體表面是親水性的，即液體較易潤(rùn)濕固體，其角越小，表示潤(rùn)濕性越好；若接觸角>90°，則固體表面是疏水性的，即液體不容易潤(rùn)濕固體，容易在表面上移動(dòng)。
跨膜壓差對(duì)膜通量及油水處理能力的影響，在跨膜壓差增加到足夠大時(shí)，由于凝膠層的逐漸形成，使得過(guò)程也隨之逐漸變得與壓力無(wú)關(guān)。過(guò)大的壓差，還會(huì)使得油滴因擠壓變形而進(jìn)入并透過(guò)膜孔，致膜的截留率降低；況且提高壓差需要耗費(fèi)很多的能量，還會(huì)使膜體壓實(shí)，膜孔增堵，也不利于反沖洗和清洗。
溫度也是影響超濾膜透水率的主要因素之一。試驗(yàn)階段溫度升高，使超濾膜的透水率增加，溫度是透水率升高的主要因素。此后，隨著超濾的繼續(xù)進(jìn)行，濃差極化現(xiàn)象開(kāi)始出現(xiàn)，凝膠層阻力的產(chǎn)生開(kāi)始阻礙透水率的進(jìn)一步升高，在溫度達(dá)到60℃之前，透水率緩慢下降，認(rèn)為在此階段，溫度和凝膜層阻力共同作用導(dǎo)致了透水率的緩慢下降。當(dāng)溫度繼續(xù)升高，同時(shí)濃差極化現(xiàn)象也越來(lái)越嚴(yán)重，凝膠層阻力發(fā)揮主要作用，所以，超濾膜的透水率迅速下降。且溫度的提高，能耗隨之提高，也會(huì)對(duì)過(guò)濾膜造成一定的損害。
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