我国油田水处理技术水平有了长足进步，油田水处理设备产业已初步形成，但常规处理设备又满足不了低渗透油田对注入水质的较高要求（SY5329-94标准）。我国油田主力开发区低渗透油田所占比例逐年增大，各油田都加强了对油田注水水质处理工艺及设备的研究，也引进了国外的一些 技术和设备，其中较引人注目的便是陶瓷微滤膜过滤器，陶瓷膜是一种高新技术材料，它具有耐强腐蚀、耐磨损和耐高温等优良特性。

江苏石油勘探局石油工程技术研究院的有关人员选用南京化工大学和U.S.Filter陶瓷微滤膜做了大量试验，探讨了陶瓷微滤膜在处理油田采出水过程中的基本特征，并初步估算了其运行成本，认为具有工业放大试验的技术基础。

江汉石油机械厂联合抚顺石化研究院共同利用U.S.Filter公司的陶瓷膜过滤器对油田采出水进行了处理试验研究，提出应用陶瓷微滤膜处理油田采出水所应解决的一些问题。

1 试验情况

试验研究所用污水为辽河油田茨榆沱采油厂注水站砂滤罐的出口水，悬浮物含量为20～50mg/L，含油量为20～50mg/L，装置进口流量为20gpm，出口流量为5gpm。试验于1999年4月1日在抚顺石化研究院实验室进行，试验时间为30d。

1.1 液流基本参数

研究系统的液流基本参数如下：

1.2 陶瓷膜技术参数

陶瓷膜单根的技术参数：膜材料为Al₂O₃，商业标称孔径为0.8μm，结构为2.8ft，膜面积为5ft²。

1.3 试验结果

经0.8μm陶瓷膜过滤器过滤后，水中悬浮物固体含量基本上小于1mg/L，颗粒直径小于1μm，含油量小于3mg/L，可满足特低渗透油田注水水质要求。

2 试验中的几点认识

（1）关于陶瓷膜的化学清洗。膜的有效再生是实现膜长期操作的基础，在实际运用中，应当根据油田采出水对膜的污染特征，分别采用不同的清洗剂。本次试验中，用2%的NaOH溶液和0.5%～2%的HNO₃溶液，在60～80℃下清洗陶瓷膜过滤器20～30min，清洗效果很好。

（2）关于脉动反冲洗。陶瓷膜是一种高强度无机膜，因此可以承受高压脉动反冲洗，即用气缸产生瞬时逆向流，使膜面的动态层或膜内颗粒与膜脱离，由高速切向流带走，不至于在膜面或膜内积累，堵塞膜孔，降低过滤速率。脉动反冲洗一定要贯彻设备运行始终，膜压降越大，反冲洗压力越高。一般来说，反冲洗作用只是使污染物与膜分离，由水流带走，所以反冲时间只需0.5～1s。实际操作中反冲频率的初始值要大，当过滤速率降低时，再降低频率，以维持渗透水流量。

（3）关于陶瓷膜的过滤速率。陶瓷膜的过滤速率是单位时间内透过单位面积膜面的水的体积。在满足水质要求的前提下，它是所追求的 目标，因为过滤速率决定了设备应用是否经济可行。

过滤速率受许多因素的制约，在其它条件不变的情况下，过滤速率减小的原因主要有两点：

①小颗粒污染物堵塞膜孔，引起过滤面积减小，降低了过滤速率，要消除这些堵塞物只能通过过滤器化学清洗的方法。

②极化作用引起膜表面形成沉积动态层，引起过滤速率降低。极化作用可以通过增加泵的排量来减弱，因为排量增加，膜面过滤速率提高，对膜面冲刷作用加剧，可大大削弱沉积动态层。

另外，膜压降、液体温度、脉动冲洗、频率等因素都会对过滤速率有较大的影响。

（4）关于膜压降。膜压降即膜两侧的压力差，在数值上等于膜进出口压强的平均值减去渗透水的压强，当温度和流量设定后，膜压降即决定了。一般来说，增加膜压降，过滤速率会提高，但不是膜压降越大，过滤速率就会越高。因为膜压降达到某一值时在膜表面就会形成一层胶质类污染物或引起膜孔堵塞，从而降低过滤速率。

当膜压降增大时，有些颗粒就会透过滤器膜层进入渗透水一侧，降低水的质量。另外，原水中一般都溶有一定量的气体，在膜过滤时应保证渗透水一侧的背压，以防过滤时产生气体。

当膜压降太高，渗透水的流量达不到额定值，设备就该停止运行，进行化学清洗。

3 结语

（1）从本次试验的分析结果可以看出，用陶瓷膜处理含油污水效果较好。处理后出水含油＜3mg/L，悬浮物含量＜1mg/L，固体颗粒直径＜1μm，可满足低渗透油田的注水水质要求。

（2）陶瓷膜处理含油污水虽然效果不错，但制造成本高。本次试验所用全套设备是1996年从美国U.S.Filter公司引进的，价格超过100万人民币。江苏石油工程技术研究所测算处理规模为1000m³/d的陶瓷微膜系统，其成本在80万元左右，看来陶瓷膜过滤器要投放市场需进一步降低制造成本。

（3）陶瓷膜过滤器操作成本高。陶瓷膜过滤器在化学清洗过程中，除了需要使用碱和酸外，其清洗所用的水也很讲究，要求水中的颗粒少，硬度低，含盐量在100～200mg/L之间，硅酸盐含量不超过5mg/L，铁和锰含量不超过0.5mg/L。本次试验用水是RO反渗透水，如果膜清洗不彻底就得更换。另外，在设备停止运行前需要用蒸汽或高压水对其消毒，以防微生物生长而堵塞膜孔。江苏石油工程技术研究所测算其运行成本为1.5元/m³，本次试验运行成本为2元/m³，费用相当高。

（4）陶瓷膜处理含油污水优势明显，有很广阔的发展应用前景，其主要障碍是制造成本，运行费用以及膜的污染等，在油田推广使用还有很长的一段路要走，建议陶瓷膜研究和生产者同油田技术结合起来，粗滤设备与膜精滤设备结合起来，克服上述障碍，在油田推广。但也应看到，陶瓷膜处理油田污水并非油田工业中的答案。