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1油田外排污水主要處理技術(shù)

目前國(guó)內(nèi)的油田污水處理技術(shù)主要用于處理采油污水以實(shí)現(xiàn)污水回注，處理的主要目的是去除采油污水中的懸浮雜質(zhì)和油。其一般的工藝流程分為三步，即隔油、浮選和過濾。這種油田外排污水處理技術(shù)在各油田的采出水處理中都得到了廣泛的應(yīng)用，并且收到了良好的效果。經(jīng)過處理的采油污水也能夠達(dá)到回注的要求。但是，在油田采出液含水率較高的開采中后期中，由于采油污水的產(chǎn)出量越來越多，已經(jīng)不能將處理后的采油污水全部用于回注，即產(chǎn)生了多余的采油污水。這種平衡的打破是大量采油污水不得不向外界排放，相比于用于回注的污水處理技術(shù)，排放這些多余的采油污水時(shí)需要考慮到COD、油類等對(duì)于環(huán)境的破壞性作用，對(duì)相應(yīng)的污水處理技術(shù)提出了更高的要求。

1.1物理處理法

油田外排污水物理處理法的主要用于分離污水中的油類、礦物質(zhì)和固體懸浮物等。常用的物理處理技術(shù)包括分離技術(shù)、過濾技術(shù)、吸附技術(shù)、膜技術(shù)和浮選技術(shù)等。重力分離技術(shù)在我國(guó)勝利油田和江漢油田均得到了應(yīng)用。國(guó)外于上世紀(jì)80年代末開發(fā)出水力旋流法，用于油田外排污水處理可以顯著提高除油的效率和效果，目前在世界范圍內(nèi)的陸上和海上油田的污水處理中均得到了應(yīng)用，是油水離心分離技術(shù)未來的發(fā)展方向。采用過濾器對(duì)油田外排污水進(jìn)行處理，濾除污水中的油類和懸浮物，即所謂過濾法。過濾法在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，由于濾料容易產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象，影響污水處理的效果。張逢玉等改進(jìn)了大慶油田核桃殼過濾器。改進(jìn)后的低壓穩(wěn)流核桃殼過濾器反沖洗壓力大幅降低，顯著提高了過濾器的濾料再生效果和反沖洗效果。吸附法主要用于油田外排污水的深度處理。相比于其他污水處理技術(shù)，吸附法在去除污水中的大分子有機(jī)污染物方面體現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢(shì)。由于吸附劑較大的比面積和多孔的特性，對(duì)于大分子有機(jī)污染物可以產(chǎn)生很好的吸附效果。目前對(duì)于吸附法的研究重點(diǎn)主要是提高吸附的效率和經(jīng)濟(jì)性。在TeapotDome油田中，利用以膨潤(rùn)土和胺聚合物為主要組成成分的有機(jī)黏土顆粒吸附劑對(duì)油田外排污水進(jìn)行兩次吸附處理，污水中的油脂、石油類碳?xì)浠衔锏暮烤档偷?.5μg/L。膜分離技術(shù)類似于過濾法，利用特殊的多孔材料，對(duì)油田外排污水中的雜質(zhì)進(jìn)行攔截。膜分離技術(shù)在兩相之間形成一個(gè)選擇性通過的界面，污水中的一定大學(xué)的顆粒雜質(zhì)無法通過，而其余的成分則可以順利通過。近年來，國(guó)內(nèi)外關(guān)于膜分離技術(shù)的研究都取得了積極的進(jìn)展。K.Karakulski等采用管狀超濾膜處理油田外排污水，處理后的廢水中含油量低于10mg/L，同時(shí)COD指標(biāo)也降低了近80%；在利用反滲透膜進(jìn)行進(jìn)一步處理后，COD指標(biāo)降低了98.5%，懸浮物的含量也降低了95.7%，出水完全符合工業(yè)回用水的要求。浮選技術(shù)在工業(yè)中應(yīng)用廣泛，也被稱為氣浮法。浮選技術(shù)常與絮凝法結(jié)合使用，由于浮選法可以增加油田外排污水的含氧量，也被經(jīng)常用作生物處理法的預(yù)處理。對(duì)于浮選技術(shù)的研究，國(guó)外主要集中在工藝優(yōu)化和浮選設(shè)備的改進(jìn)和創(chuàng)新等方面。阿曼的SultanQaboos采用浮選法，以聚丙烯酰胺和氯化鋁作為混凝劑，對(duì)含油量為100~200mg/L的Marmu油田的采油廢水進(jìn)行處理，出水的含油量低于20mg/L。

1.2化學(xué)和物理化學(xué)處理法

油田外排污水中的部分溶解性物質(zhì)，如乳化油等，還有一些膠體，難以單獨(dú)使用物理處理法或生物處理法去除，就必須采用化學(xué)和物理化學(xué)處理法。混凝沉淀法、化學(xué)氧化法、鹽析法和電化學(xué)法等都是目前各油田常用的污水處理方法。混凝沉淀法的工作原理是，首先利用混凝劑是膠體粒子脫穩(wěn)，脫穩(wěn)后的膠體粒子與絮凝劑發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生絮凝沉淀，從而實(shí)現(xiàn)油田外排污水中的溶解性物質(zhì)和懸浮物等污染物的分離。常用的混凝劑包括鋁、鐵等金屬鹽類和聚丙烯胺類等。這些混凝劑與膠體粒子產(chǎn)生吸附、靜電中和架橋等作用，使膠體粒子脫穩(wěn)?；炷恋矸ǔ杀镜?，操作簡(jiǎn)便，對(duì)于油田外排污水中的溶解污染物有很好的去除效果。但是，這種方法對(duì)于COD的去除效果不佳，且會(huì)產(chǎn)生較多的泥渣。由于在污水處理過程中添加了多種化學(xué)藥劑，容易對(duì)水體造成二次污染。單獨(dú)采用混凝沉淀法處理油田外排污水，出水難以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，在實(shí)際應(yīng)用中一般僅用作預(yù)處理技術(shù)?；瘜W(xué)氧化法的主要目的的是將油田外排污水中的溶解污染物轉(zhuǎn)化成對(duì)環(huán)境沒有危害的無毒、微毒物質(zhì)，或者將污染物轉(zhuǎn)化成容易與水分離的物質(zhì)，以實(shí)現(xiàn)污水的凈化，一般也需與其他污水處理技術(shù)結(jié)合使用。目前用于處理油田外排污水的化學(xué)氧化法有催化氧化法、、UV/H2O2氧化法和臭氧氧化法。國(guó)內(nèi)某油田利用浮選技術(shù)和臭氧氧化法對(duì)采油污水進(jìn)行處理，COD去除率達(dá)到31.9%。鹽析法操作簡(jiǎn)便、成本也較低，常用作油田外排污水預(yù)處理。鹽析法的工作原理也是利用鹽類的化學(xué)性質(zhì)，使油粒脫穩(wěn)。但是，鹽析法沉降速度慢，需要的鹽類劑量也較大，對(duì)于一些較穩(wěn)定的含油乳化液，處理的效果也不夠理想。電解化學(xué)法在實(shí)際應(yīng)用中一般用作污水的深度處理。海上油田的污水含有氯離子、多環(huán)芳烴化合物和苯系衍生物，用生物降解法處理不能有效去除其中的COD，而采用電解化學(xué)法則能夠獲得較為理想的處理效果。李海濤等采用電解化學(xué)法對(duì)海上油田的污水進(jìn)行處理，出水質(zhì)量能夠達(dá)到我國(guó)的一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。但是，電解化學(xué)法能耗高，效率低，且會(huì)產(chǎn)生有毒的氯氣，具有很強(qiáng)的局限性，難以得到大范圍的推廣。

1.3生物處理法

油田外排污水在經(jīng)過物理法處理后，廢水中油類含量仍有20~30mg/L，COD也較高，并且還存在一些溶解性污染物，并不能直接排放，故還需要進(jìn)行二級(jí)生物處理。利用微生物的生化作用，凈化油田污水，即生物處理法的原理。污水中的微生物可以對(duì)有毒物質(zhì)和溶解有機(jī)物進(jìn)行降解。

1.3.1好氧生物處理。主要的好氧生物處理方法有生物膜法和活性污泥法。油田外排污水常用的生物膜法有生物接觸氧化、生物流化床和生物濾池等。由于油田采油污水中一般含有較多的懸浮物，在采用生物膜法處理前，一般需要進(jìn)行預(yù)處理。J.C.Campus將經(jīng)預(yù)處理后的采油污水用空氣提升反應(yīng)器進(jìn)行處理?？諝馓嵘磻?yīng)器中放入附有生物膜的直徑2mm的聚苯乙烯顆粒。持續(xù)通入空氣12小時(shí)后，去除了污水中65%的COD和80%的TOC。在處理油田外排污水時(shí)，活性污泥法的SBR工藝應(yīng)用最為廣泛。D.D.Freire等利用SBR工藝處理油田外排污水，去除了污水中93%的氨氮類物質(zhì)、65%的苯酚類物質(zhì)和50%以上的COD。

1.3.2好氧生物與其他方法聯(lián)合處理。采用化學(xué)—好氧聯(lián)合處理的方法，能有效去除油田污水中的污染物。勝利油田某采油廠對(duì)外排污水進(jìn)行隔油、浮選和生物接觸氧化處理后，出水水質(zhì)達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)要求。劉惠卿等采用絮凝和生物接觸氧化法聯(lián)合處理油田外排污水，去除率污水中超過68%的COD。菌種的選擇對(duì)于生物接觸氧化法的處理效果有著決定性的影響。對(duì)于好氧—厭氧聯(lián)合處理，國(guó)內(nèi)也有研究人員取得了積極的成果。竺建榮等采用厭氧—好氧聯(lián)合處理油田外排污水，COD去除率約為64%。

1.3.3自然生物處理。在處理油田外排污水中主要應(yīng)用的自然生物處理法是氧化塘法。勝利油田樁西聯(lián)利用當(dāng)?shù)氐奶J葦塘處理外排污水。污水中的污染物經(jīng)吸附、沉降和生物降解等綜合作用被凈化，處理后的廢水達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。生物處理法具有成本低、效果好、無污染和處理量大等優(yōu)點(diǎn)。但是，由于菌種的選擇和培養(yǎng)仍有相當(dāng)大的困難，技術(shù)也不夠成熟，仍需要展開進(jìn)一步的研究。在應(yīng)用生物處理法前，油田外排污水一般需要進(jìn)行預(yù)處理。

2結(jié)語

近年來，聚合物采油和三元復(fù)合驅(qū)采等新技術(shù)的投入使用使得采油污水的水質(zhì)發(fā)生率較大的變化，為當(dāng)前油田外排污水的處理提出了新的挑戰(zhàn)。雖然國(guó)內(nèi)對(duì)于采油污水的處理技術(shù)展開了大量的研究，但各油田的采油污水性質(zhì)存在較大差異，目前仍沒有一種處理技術(shù)能夠在國(guó)內(nèi)油田大范圍的推廣應(yīng)用。而油田開采進(jìn)程的不斷推進(jìn)，使采油污水的處理問題日益突出。此外，稠油污水、低溫含有污水以及聚合物驅(qū)油三元復(fù)合采油污水的處理技術(shù)也是制約我國(guó)石油工業(yè)的難題。近年來國(guó)內(nèi)外對(duì)于油田外排污水處理技術(shù)的研究都有著積極的進(jìn)展，研發(fā)出多項(xiàng)新技術(shù)。由于采用單一方法處理油田外排污水往往難以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，未來有必要加大對(duì)多種方法聯(lián)合處理技術(shù)的研究力度，改進(jìn)現(xiàn)有的油田污水處理工藝，以提高污水處理的有效性和經(jīng)濟(jì)性。生物處理技術(shù)在處理油田外排污水上展現(xiàn)出了諸多優(yōu)勢(shì)，但采油污水的可生化性一般較差，限制了生物處理技術(shù)的推廣和應(yīng)用。如何提高油田外排污水的可生化性以適用生物處理技術(shù)，是油田污水處理技術(shù)一個(gè)重要的研究方向。

作者：賈生中王云昆陳杰曹楷單位：新疆吐哈石油技術(shù)服務(wù)有限責(zé)任公司