1试验装置及方法

1.1试验装置

超滤膜为5-HFP-276-PVI型管式超滤膜，共4根，两两串联后再并联，单根管长为152.4am，直径为2.54em，有效面积为0.10m2，其材质为PVDF，截留分子质量为120ku，经处理后使其表面带负电荷，因而具有抗油污染的性能。

电渗析所用离子交换膜为3361和3362型异相阴阳离子交换膜，共60对，按两极4段安装，膜的有效面积为770am2，阳膜面电阻<12Q•am2，阴膜面电阻<15Q•am2，阴阳极都为钛涂钌电极。

1.2工艺流程

试验地点为大庆采油二厂聚南八污水站(采用自然沉降、混凝、两次压力过滤工艺)，其出水先进入超滤膜进行预处理，然后进入电渗析装置。调节电渗析的电压分别为5、10、15、20、25、30V，固定浓水和极水流量均为50L/h，调节淡水流量为100、150、200、250、300I/h进行脱盐试验。具体工艺流程见图1。

1.3试验材料及检测方法

油：荧光光度法；聚合物：分光光度法；悬浮物：质量法；阳离子分析采用原子吸收法；阴离子分析采用滴定法。

试验所用聚合物为部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)，其分子质量为1.2×10711，水解度为25%～30%；所配制聚合物溶液的粘度及抗剪切性用粘度计测定。

1.4原水水质

污水站出水水质见表1。

2结果与讨论

2.1超滤效果

超滤几乎可去除所有的原油和悬浮物及绝大部分的聚合物(见表2)，其出水水质满足电渗析的进水水质要求。

2.2电渗析降低矿化度的效果

2.2.1电压和淡水产量对处理效果的影响不同电压和淡水流量下，电渗析降低矿化度的效果(用脱盐率表示)如图2所示。

由图2可知，当淡水产量固定时，脱盐率随电压的提高而逐渐增加，最高脱盐率可达95%以上；在相同的电压下，产量越大则脱盐率越低；如要达到相同的脱盐率，则产量大时所需电压高。

综上所述，电渗析可有效降低含聚合物污水的矿化度，并且可通过调整电压或淡水产量来获得不同矿化度的出水。

2.2.2回用作配液用水时的脱盐率要求利用电渗析出水配制1000mg/L的聚合物溶液，测定其粘度并与用清水配制的作比较，结果见表3。

由表3可知，用含聚合物污水配制的聚合物溶液的粘度不到清水的-半，而用脱盐率为80%水样配制的聚合物溶液粘度已大于用清水配制的聚合物溶液粘度，因此在现场试验时，将含聚合物污水矿化度降低到848mg/L(相应的电导率为950I_LS/cm)作为控制指标值。由于电导率的测定比较容易，所以以电导率作为控制指标。

2.2.3淡水产量和能耗的关系

结果表明，在淡水产量为200I/h时能耗最低[只有0.65(kW•h)/m3]，因此选定淡水产量为200L/h。由于浓水流量为50L/h，而极水可以循环回用作电渗析进水，所以淡水的产率为80%。含聚合物污水达到80%脱盐率时直流变压器及进水泵的能耗为0.15(kW•h)/m3，所以电渗析部分的能耗为0.8(kW•h)/m3。

2.3配液的性能评价

2.3.1粘度

试验结果表明，在相同的聚合物浓度下，低矿化度处理出水的配液粘度大于清水，而清水的配液粘度又远大于含聚合物污水的配液粘度，即含聚合物污水经处理后其配液性能大大提高；当达到同-粘度时，由低矿化度处理出水配制的聚合物溶液浓度最低，清水次之，含聚合物污水的最大。所以在满足现场驱油的配液粘度时，采用低矿化度处理出水配制可节省聚合物用量。

2.3.2抗剪切性能

分别用清水、含聚合物污水和处理出水配制浓度为1000mg/L的聚合物溶液，然后测其粘度随剪切速率的变化。结果表明，由处理出水配制溶液的抗剪切性优于清水的，满足驱油要求；而直接用含聚合物污水配制溶液的抗剪切性能远低于清水，不能满足现场要求。

2.3.3处理前后离子组成的变化

试验结果表明，含聚合物污水经超滤预处理及电渗析脱盐后，其矿化度降低了约80%，配液的性能大大改善。尽管处理出水的矿化度仍远高于清水(388.47mg/L)，但配液效果却好于清水。这是因为经处理后其Ca2+、M92+含量分别降至0.8mg/L和0.3mg/L，大大低于清水中的ca2+、M92+含量。

根据王宝江的研究结果，在低矿化度的情况下，Ca2+、M92+对聚合物粘度的影响占主要地位，而随着矿化度的增加则Ca2+、M92+对聚合物粘度的影响越来越小，在矿化度达到3500m∥L以上时，影响聚合物粘度的主要因素是矿化度总值，而不是Ca2+、M92+含量。含聚合物污水的矿化度高达4467.60mg/L，所以配液效果很差，而处理出水的矿化度值虽比清水的高，但Ca¨、M92+含量很低，所以配液粘度和抗剪切性能都优于清水。

3经济评价

按300m3/d的处理规模进行经济评价。

①设备费
电渗析：27.24万元；超滤膜：40.86万元。设备折旧按10年计，则折旧费为0.63形m。
②运行费用
制水电耗：电渗析为0.8(kW•h)/m3淡水，超滤为0.93(kW•h)/m3淡水，如电价以(kW•h)计，则电费为0.77形m3淡水。药剂清洗费用：电渗析为0.021形滤为0.044G/m3淡水，总计为0.065元/m3淡水。
③设备维护费
主要是膜更换费，其中离子交换膜按电渗析设备造价的8%计算，则维护费用为0.2超滤膜按主体设备造价的7%计算，则维护费用为0.26形m3淡水。总维护费为0.46元/ m3。综上所述，制水成本为1.93：TV./m3淡水，低于购买清水的费用(2.00形m3)，同时减放量。。

4结论

①超滤和电渗析的组合使用可以把含聚合物污水处理为配液用水，其中超滤能有效去除含聚合物污水中的油、悬浮物和聚合物等，保证了电渗析的良好脱盐性能；电渗析能有效去除各种离子，改善了含聚合物污水的配液性能。
②电渗析的运行参数：脱盐率为80%，出水电导率为950斗S/cm，淡水产率为80%，此时的能耗为0.8(kW•h)/m3。
③处理出水的矿化度比清水高许多，但Ca2+、M92+含量显著低于清水，所以其配液粘度及抗剪切性能都超过了清水，可代替清水配制聚合物溶液进行驱油。
④生产低矿化度出水的成本为1.93G/m3，低于现场购买清水的费用。
⑤超滤部分的投资及运行、维护费较高，因而寻求-种既能满足电渗析进水水质要求又非常廉价的预处理设备，或者开发抗污染的离子交换膜，是降低处理成本的关键，也是进-步的研究方向。