[发明专利]一种油田采出水用陶瓷膜清洗剂及其清洗方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种陶瓷膜用清洗剂及清洗方法，特别是一种处理油田采出水的陶瓷膜用低温清洗剂。

背景技术

我国部分油田已处于开发的中后期，大量的采出污水需要处理，且采出水成分复杂多变，往往含有大量的乳化油或烃类、可溶性有机物、固体颗粒、无机离子、细菌等，用一般的物理法或化学方法很难将其分离，难以满足排放水质和回注水的要求。此外，随着油层开采复杂程度的增加，传统的化学絮凝剂法和物理过滤法得到的回注污水也面临处理成本增加的困难。

陶瓷膜是以陶瓷材料，如氧化铝、氧化锆、氧化钛等制成的不对称分离膜，具有良好的耐腐蚀性、耐高温性、无污染易清洗、结构稳定、孔径分布窄、化学稳定性好、不易被微生物侵蚀、机械强度大及寿命长等优点。陶瓷膜用于处理油田污水后不仅能达到低渗透地层回注要求，而且在处理污水的过程中，无需采用物理和加入药剂等其它辅助方法，使大幅度节约污水处理成本成为可能。

但油田采出水成分复杂多变，导致陶瓷膜用于处理油田采出水时，其污染状况除具有一般膜污染的特点外，还有其自身的特点和复杂性。膜面污染物可分为污垢层和凝胶层两层。污垢层是由采出水中悬浮物堆积于膜面形成的滤饼层，由无机盐生成的水垢积附于膜面形成的水垢层以及由胶体物质或微生物等吸附于膜面形成的吸附层复合而成，并且在压力的作用下变得密实，污垢与膜重叠在一起形成双重的膜结构。凝胶层是随着过滤过程的进行，膜面附近乳化油的浓度不断地增大，尤其在低流速、高溶质浓度情况下，逐渐达到凝胶浓度，在污垢层的上方，形成具有串联阻力的三层结构。随着运行时间的延长，无机物构成的骨架与填充在其中的有机物紧密结合在一起，形成致密的混合污染物层附着在膜面上。这种污染物层的生长不但会使膜过滤通量不断下降，而且清洗困难。此外，膜孔中也会有污染物存在而形成堵塞污染。由于这种膜面污染和膜孔污染的同时存在使得用于油田采出水处理的陶瓷膜清洗变得尤为困难。

目前，国内外对陶瓷膜处理油田采出水的研究十分关注，也进行了一些研究工作，但目前还主要处于工业性试验阶段，未能实现大规模应用。分析其原因，除了因为油田含油污水性质复杂，难以控制外，严重的膜污染和膜清洗问题已经成为最主要的障碍之一。

陶瓷膜污染的清洗方法通常有物理清洗和化学清洗两种。物理清洗主要有水力清洗法、气-液脉冲方法、反冲洗法、超声清洗法、机械清洗法、负压清洗法、循环清洗法、擦洗法和电场清洗等。当污染比较严重时，单纯的用物理方法不可能解决膜污染的问题，必须采用化学清洗剂清洗。化学清洗从本质上讲是污染物与清洗剂之间的一个多相反应。常用的化学清洗剂有以下几种：

①酸碱液，如硝酸、磷酸、柠檬酸和草酸以及氢氧化钠、碳酸钠等碱类；

② 表面活性剂，离子或非离子型表面活性剂，可以单独使用一种也可以几种复配使用；

 ③螯合剂，如EDTA、葡萄糖酸钠等；

 ④配合剂，聚丙烯酸酯、多聚磷酸钠、三乙醇胺等；

⑤酶，如蛋白酶、淀粉酶等；

 ⑥ 氧化消毒剂，如双氧水、次氯酸钠等。

这些清洗剂既可单独使用，也可以组合形式使用。无机强酸使污染物中一部分不溶性物质变为可溶性物质；有机酸主要清除无机盐的沉积；碱溶液可以有效清除油脂、蛋白质等造成的污染；表面活性剂能够提高清洗剂的润湿性能，增加化学清洗剂和污垢之间的接触作用，使冲洗水的用量和冲洗时间降到最低，主要用于清除有机污染物；螯合剂可与污染物中的无机离子络合生成溶解度大的物质，减少膜表面和孔内沉积的盐和吸附的无机污染物；酶清洗剂对一些细胞碎片等污染物有很好的清洗功能；氧化消毒剂可有效防止微生物粘泥及细菌的污染；配合剂可起到提高胶溶、乳化和分散作用，促进清洗效果的作用，也可以是一些具有缓冲作用的助剂。

陶瓷膜清洗的专利中，尚无针对油田采出水的清洗剂和清洗方法。CN101564650A公布了一种用于微滤以植物药为主的中药液体制剂的陶瓷膜清洗剂。CN100453151C公布了一种适用于一般油脂和冷轧车间产生的油脂的清洗配方。CN100431675C公布了一种用于回收印钞凹印擦版废液的陶瓷膜的清洗配方。CN100404657C给出了一种用于过滤碱炼废水、冷轧乳化液和金属切削废水的陶瓷膜的清洗方案。这些清洗剂都是针对特定的体系，对油田采出水污染的陶瓷膜并不适用，不能获得理想的效果。