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为满足低渗透油田含油污水的回注要求,本文建立了19通道陶瓷膜的二维数值模拟模型,对单相水膜处理特性、粒子截留特性、膜孔堵塞规律和影响陶瓷膜(膜孔径50nm的19管式陶瓷膜)含油污水处理效果(粒子截留特性及膜通量)的各种影响因素(主要包括跨膜压差、处理温度及含油污水浓度)进行了Fluent软件数值模拟并与徐超师兄的实验数据进行对比分析。
结果表明蒸馏水陶瓷膜技术的实验研究较好地验证了单相水陶瓷膜的数值模拟得到的规律,膜通量与时间无关,基本保持恒定,数值计算值与实验结果的误差仅在10%以内。跨膜压差0.12MPa,操作处理温度40℃,膜对粒子的截留特性最佳,到达支撑体的粒子平均半径仅有0.85μm,通过过渡层的粒子仅有0.000111%。
膜孔窄化模型和滤饼层模型的有效结合能较好地反应含油污水实际膜通量的衰减规律,提高跨膜压差可以迅速提高膜通量,但是膜通量的衰减幅度也在急剧地增加。含油污水处理温度升高,膜通量逐渐增加,但是膜通量的衰减速度基本不变,跨膜压差对膜通量的影响较污水处理温度更为明显。污水处理温度40℃,跨膜压差为0.12MPa,膜通量衰减速度最慢,装置运行100min后,膜通量仍在250 l/m2.h左右。因此推荐本次含油污水处理最佳的跨膜压差为0.12MPa,最优含油污水处理温度为40℃。