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摘要：某注水站是该油田首家将膜过滤技术引入油田注水过滤工艺中的，根据注水站超滤岗来水水质及其所用超滤装置的膜组件实际生产情况，分析了超滤膜的污染原因。根据实际生产情况及分析，考察了反冲洗和化学清洗对超滤膜的清洗效果，反冲洗能一定程度的恢复膜通量，但随着时间的延长，单纯的水力冲洗不能完全恢复膜的通量，而化学清洗能够有效地恢复膜通量，但由于成本过高，最终确定综合清洗为超滤膜清洗的最佳方案。
关键词：超滤膜 膜通量 清洗 恢复率
中图分类号：TV523 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）29-099-01
某油田某注水站是该油田首家将膜过滤技术引入油田注入水过滤工艺中的。其本身是在原来过滤工艺的基础上增加超滤工艺，使处理后的水质满足低渗透层注水水质要求，即含油≤5mg/l，悬浮物固体≤1mg/l，粒径中值d50≤1μm。
一、超滤膜的应用基本情况
（1）超滤岗来水水质
注水站来水取自某水源，经过该站深处理岗过滤，水中的大阿部分有机物及杂质已经过滤，表1列出了超滤岗来水的各项指标。
（2）膜组件及清洗装置
注水站超滤岗采用荷兰某公司卧式中空纤维超滤膜组件，壳材料为玻璃钢，膜材料PES，长度1524mm，直径203mm，膜面积40m2，膜丝内径0.8mm，自动化运行最大压差0.15MPa，过滤方式为内压过滤。
超滤岗使用的反冲洗装置流程如图1所示，主要由反洗水箱，反洗泵，反洗过滤器超滤膜组成。反冲洗使用的是经超滤膜过滤的水，经反洗泵加压后通过反洗过滤器，最终进入超滤膜，对膜进行冲洗，冲洗过后的水进入深处理岗的污水回收罐，如遇反冲洗水过脏，也进行外排。
超滤岗使用的化学清洗装置流程图如图2所示，主要由药箱，加药泵，清洗水箱，清洗泵，清洗过滤器，超滤膜组成。化学清洗使用的也是超滤膜过滤的水，在清洗水箱中加入药剂，经清洗泵加压后进入清洗过滤器，最终进入超滤膜，对膜进行清洗，所不同的是清洗后的水会再次回到清洗水箱进行下一次的清洗，知道清洗结束后，通过清洗水箱向外排放。
（3）膜通量恢复率
对本论文中涉及的膜组件的清洗效果引入膜通量恢复率FR表达式（1）来进行评价。
（1）
其中， 为清洗后膜的通量； 为清洗前膜的通量； 为膜刚投入生产的通量。[1]
二、超滤膜污染的原因
造成超滤膜污染的原因主要是由于水中悬浮物含量上升，这些悬浮物在膜丝表面聚集，最终导致超滤膜污染，而导致水中悬浮物含量上升主要是由于以下原因。
（1）水中悬浮物聚集沉降
注水站来水经过深处理岗处理以后，水中仍然存在微小的悬浮物（粒径中值应小于3μm），后输入超滤岗500m3缓冲罐，然后进入超滤设备，在整个管道的运移过程中，悬浮物发生聚集，其体积开始逐渐增大，最后沉降，并且悬浮在水体中，导致水体悬浮物含量上升。[2]
（2）氧化腐蚀
注水站所用水中含有氧气，在水的共同作用下与管线中的Fe发生氧化还原反应，生成FeO、Fe2O3，对金属管线的表面造成破坏，形成的金属氧化物溶于水中，在水流的冲击作用下随着水流在管线中运移，使得水体悬浮物含量上升。
（3）深处理纤维球纤维脱落
注水站深处理岗采用纤维球过滤材料对站来水进行过滤，其本身纤维球上所固定的纤维有可能由于机械力的作用导致纤维脱落，脱落的纤维随着水的运移被带离纤维球滤罐进入输入到超滤岗的水体中，造成水体悬浮物含量上升。
三、超滤膜清洗方案探索
（1）超滤膜的反冲洗
注水站超滤岗在实际的生产运行中每运行1小时对超滤膜进行一次反冲洗，以清除膜表面被过滤下来的物质。图3是超滤膜在使用NaOH和NaClO清洗完以后6天内每日10点的膜通量衰减情况。
从图3可以发现纯粹的水力清洗并不能完全恢复膜的通量，随着时间的延长，不论启动1台升压泵还是2台升压泵，膜的通量都不会得到有效的恢复，这就有必要对膜进行化学清洗。
（2）超滤膜的化学清洗
注水站超滤膜刚投产时在水温为20℃时，启动2台泵通量能够达到180m3/h，启动一台泵时通量达到150m3/h。根据超滤膜的实际情况，对超滤膜分别使用不同的药剂进行单种清洗剂清洗。每种药剂的加入量均为25kg，在加入膜组件后浸泡膜组件24小时，然后启动清洗泵对膜进行1个小时的清洗，其清洗效果如表2所示：
通过单种清洗剂清洗的效果可以看出虽然NaOH、NaClO清洗液的恢复率最高，但是其恢复率也没有超过50%，这其中有超滤膜长期使用导致发生一次吸附和膜孔堵塞的问题，同时更重要的是某种清洗剂只能清洗某种固定成份的悬浮物，单种清洗剂并不能将所有导致膜丝孔堵塞的物质，在这种情况下，可以尝试综合使用清洗剂对超滤膜进行清洗。
四、结论
对膜组件的反冲洗虽然也能去除沉积于膜表面的物质，但是膜通量的恢復并不是很高，采用单种化学清洗剂提高了膜通量的恢复率，但是效果还不是很理想。综合以上可知综合清洗方案膜通量恢复率较高，能够有效地对膜进行清洗。
参考文献：
[1]镇祥华等.油田采出水的超滤膜清洗[J].水处理技术，2006，32（2）：57-59.
[2]吴红军等.油田回注水水质劣化原因及机理分析[J].油气田地面工程，2005，24（1）：25-27.
关键词：超滤膜 膜通量 清洗 恢复率
中图分类号：TV523 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）29-099-01
某油田某注水站是该油田首家将膜过滤技术引入油田注入水过滤工艺中的。其本身是在原来过滤工艺的基础上增加超滤工艺，使处理后的水质满足低渗透层注水水质要求，即含油≤5mg/l，悬浮物固体≤1mg/l，粒径中值d50≤1μm。
一、超滤膜的应用基本情况
（1）超滤岗来水水质
注水站来水取自某水源，经过该站深处理岗过滤，水中的大阿部分有机物及杂质已经过滤，表1列出了超滤岗来水的各项指标。
（2）膜组件及清洗装置
注水站超滤岗采用荷兰某公司卧式中空纤维超滤膜组件，壳材料为玻璃钢，膜材料PES，长度1524mm，直径203mm，膜面积40m2，膜丝内径0.8mm，自动化运行最大压差0.15MPa，过滤方式为内压过滤。
超滤岗使用的反冲洗装置流程如图1所示，主要由反洗水箱，反洗泵，反洗过滤器超滤膜组成。反冲洗使用的是经超滤膜过滤的水，经反洗泵加压后通过反洗过滤器，最终进入超滤膜，对膜进行冲洗，冲洗过后的水进入深处理岗的污水回收罐，如遇反冲洗水过脏，也进行外排。
超滤岗使用的化学清洗装置流程图如图2所示，主要由药箱，加药泵，清洗水箱，清洗泵，清洗过滤器，超滤膜组成。化学清洗使用的也是超滤膜过滤的水，在清洗水箱中加入药剂，经清洗泵加压后进入清洗过滤器，最终进入超滤膜，对膜进行清洗，所不同的是清洗后的水会再次回到清洗水箱进行下一次的清洗，知道清洗结束后，通过清洗水箱向外排放。
（3）膜通量恢复率
对本论文中涉及的膜组件的清洗效果引入膜通量恢复率FR表达式（1）来进行评价。
（1）
其中， 为清洗后膜的通量； 为清洗前膜的通量； 为膜刚投入生产的通量。[1]
二、超滤膜污染的原因
造成超滤膜污染的原因主要是由于水中悬浮物含量上升，这些悬浮物在膜丝表面聚集，最终导致超滤膜污染，而导致水中悬浮物含量上升主要是由于以下原因。
（1）水中悬浮物聚集沉降
注水站来水经过深处理岗处理以后，水中仍然存在微小的悬浮物（粒径中值应小于3μm），后输入超滤岗500m3缓冲罐，然后进入超滤设备，在整个管道的运移过程中，悬浮物发生聚集，其体积开始逐渐增大，最后沉降，并且悬浮在水体中，导致水体悬浮物含量上升。[2]
（2）氧化腐蚀
注水站所用水中含有氧气，在水的共同作用下与管线中的Fe发生氧化还原反应，生成FeO、Fe2O3，对金属管线的表面造成破坏，形成的金属氧化物溶于水中，在水流的冲击作用下随着水流在管线中运移，使得水体悬浮物含量上升。
（3）深处理纤维球纤维脱落
注水站深处理岗采用纤维球过滤材料对站来水进行过滤，其本身纤维球上所固定的纤维有可能由于机械力的作用导致纤维脱落，脱落的纤维随着水的运移被带离纤维球滤罐进入输入到超滤岗的水体中，造成水体悬浮物含量上升。
三、超滤膜清洗方案探索
（1）超滤膜的反冲洗
注水站超滤岗在实际的生产运行中每运行1小时对超滤膜进行一次反冲洗，以清除膜表面被过滤下来的物质。图3是超滤膜在使用NaOH和NaClO清洗完以后6天内每日10点的膜通量衰减情况。
从图3可以发现纯粹的水力清洗并不能完全恢复膜的通量，随着时间的延长，不论启动1台升压泵还是2台升压泵，膜的通量都不会得到有效的恢复，这就有必要对膜进行化学清洗。
（2）超滤膜的化学清洗
注水站超滤膜刚投产时在水温为20℃时，启动2台泵通量能够达到180m3/h，启动一台泵时通量达到150m3/h。根据超滤膜的实际情况，对超滤膜分别使用不同的药剂进行单种清洗剂清洗。每种药剂的加入量均为25kg，在加入膜组件后浸泡膜组件24小时，然后启动清洗泵对膜进行1个小时的清洗，其清洗效果如表2所示：
通过单种清洗剂清洗的效果可以看出虽然NaOH、NaClO清洗液的恢复率最高，但是其恢复率也没有超过50%，这其中有超滤膜长期使用导致发生一次吸附和膜孔堵塞的问题，同时更重要的是某种清洗剂只能清洗某种固定成份的悬浮物，单种清洗剂并不能将所有导致膜丝孔堵塞的物质，在这种情况下，可以尝试综合使用清洗剂对超滤膜进行清洗。
四、结论
对膜组件的反冲洗虽然也能去除沉积于膜表面的物质，但是膜通量的恢復并不是很高，采用单种化学清洗剂提高了膜通量的恢复率，但是效果还不是很理想。综合以上可知综合清洗方案膜通量恢复率较高，能够有效地对膜进行清洗。
参考文献：
[1]镇祥华等.油田采出水的超滤膜清洗[J].水处理技术，2006，32（2）：57-59.
[2]吴红军等.油田回注水水质劣化原因及机理分析[J].油气田地面工程，2005，24（1）：25-27.