摘要:对油田采油污水处理问题进行了简要的阐述,介绍了油田采油污水处理的基本方法,分析 了处理方法的优缺点,并对今后海外油田采油污水处理的发展趋势进行了探讨。
关键词:油田采油污水;污水处理方法;发展趋势
1 概述
近几年来,发展中国家有关环境保护的法律法 规正在逐步健全,委内瑞拉长期以来一直执行与西 方发达国家接轨的环境保护法律法规;苏丹政府加 强了环境监管,制定和颁布了一系列石油开发安全 环保标准;哈萨克斯坦加大了环境保护力度。这些 都对中国石油企业的海外项目做好环保工作提出了 更高要求。
随着环保要求的提高,水资源日趋紧张,搞好油 田采油污水处理是当务之急。由于石油开采的不断 深入,注水是一种常用的油田开发技术,许多油田已 经进入中后期开采阶段,原油含水率甚至达到90% 以上,导致采油污水处理量增加较快,处理难度加 大。而从地层中随原油一起开采出来的、含有原油 的油田采油污水(又称“采出水”),是油田开发和生 产中产生的最主要的一类废水。
采油污水中含有原油、各种盐类、有机物、无机 盐及微生物等。针对采油污水具有以下4个主要特 点: (1)水温较高; (2)矿化度较高; (3)含有大量的 细菌,特别是SRB、TGB; (4)表面张力大,残存有化 学药剂及其它的杂志。传统的工艺、技术和设备因 处理效率低,工程投资大、处理成本高,既不能满足 排水水质指标,也不能达到油田污水处理的需要,更 不能达到采出水回注回注地层的水质要求。因此 我们总结了油田采油污水处理的基本方法,分析了 采油污水处理的优缺点,并对未来油田采油污水处 理的发展趋势进行了探讨。
2 油田采油污水处理方法现状
国内的采油污水的处理技术主要是针对污水回 注设计的。油田污水处理的目的是去除水中的油、 悬浮物以及其它有碍注水、易造成注水系统腐蚀、结 构的不利成分。由于各油田采油污水的物理化学性 质差异较大,要求的注水水质标准也不一样,因此各 种油田采油污水处理工艺流程也不尽相同。由于油 井油藏特性、采出液物性及油田区块分布等的不同, 加之环境保护对油田污水处理的不断提高,有油田 污水处理的要求日益提高,油田污水处理及回注并 非易事。但是归纳起来多数采用三段处理工艺即除 油-混凝沉降(或气浮)-过滤。目前,胜利油田采 出液综合含水率已达到90%以上,每天需外排污水 约8万m3,而外排污水一直不能全部达标。提高采 油污水处理率及采用先进有效的处理工艺成为解决 采油污水外排的关键。
2·1 重力除油技术
主要包括自然除油、斜板除油、浮板除油、机械 分离技术、水力旋流技术。该技术对废水中的浮油、 分散油和一定程度的乳化油有很高的去除能力,且 处理效果稳定、运行费用低、管理方便。
2·2 粗粒化法
粗粒化法是分离乳状液的一种物理化学法方 法。含油废水通过装有粗粒化材料的装置,水中油 分在润湿聚结、碰撞聚结、截留、附着等过程的作用 下,油珠由小变大,从而得到去除。该技术主要用于 处理分散油,只有聚结作用,没有破乳功能。其技术 关键是粗粒化材料。粗粒化材料有亲油性的材料、 亲水性材料,以及石英砂、煤粒等无机材料。该法无 需外加化学试剂,无二次污染,设备占地面积小、基 建费用低、运行方便、操作简单的优点,缺点是易堵塞。
北京承天倍过滤技术有限责任公司采用采用聚 结分离技术,开发出性能优异的含油污水过滤分离 器,有效的结合了微滤技术,处理过的含油污水能达 到排放要求。其含油污水过滤分离器内部装有专门 脱油的滤芯-聚结滤芯,当介质流经其内部需经过 微滤、聚结、上浮、分离四个过程,从而实现脱掉水中 油份的功能。
2·3 絮凝法
采油污水的主要污染物质为溶解性的有机物 质。主要是在油废水处理过程中加入絮凝剂,水解 后生成胶体,吸附油珠,并通过絮凝产生矾花等物理 化学作用或通过药剂中和表面电荷使其凝聚,或由 于加入高分子物质的架桥作用达到絮凝,然后通过 沉降或气浮的方法将油分除。絮凝剂今年来应用较 多,常用的絮凝剂有无机絮凝剂和有机高分子絮凝 剂两大类。马红竹[1]对油田含油污水使用Z-10 多功能药剂及相应的综合处理方法,在投入药量15 ~20mg/L下,处理水的综合指标达标率>/96%。 邵青[2]等用TX-107系列有机高分子破乳絮凝剂 对采油污水进行实验,使用药剂处理后出水平均含 油量低于26·7mg/L。
近年来,应用得比较多的是絮凝剂除油的方法。 通过以上两位实验者证明,无机絮凝法处理废水速 度快,但药剂较贵,污泥生成量多;高分子有机絮凝 剂处理含油污水较好投加量较少,特点是可获得较 大颗粒的絮体,并把油滴絮凝吸附出去。
2·4 过滤法
过滤主要是利用滤料对石油类、悬浮物的截留 来达到对污染物质去除的目的。过滤法除油效果良 好,但对进水水质的PH值、温度、COD含量、石油类 污染物的浓度及过滤速度率等因素的要求较为严 格。一般用于采油污水的二级处理或深度处理,以 除去水中的分散油和乳化油。常见的过滤介质石英 砂、磁针铁矿、无烟煤、纤维球及核桃壳等。
青海油田某采油厂采用压力过滤罐(石英砂滤 料)-银带过滤器(核桃壳滤料)-中央过滤器(纤 维滤料)过滤工艺,对石油类、COD的平均去除率分 别为75·1%和86·9%,出水水质达到国家排放标准 要求[3]。
2·5 气浮法
气浮法是固液分离或液液分离的一种技术,主 要用于从污水中去除密度小于1的悬浮物、油类和 脂肪等,油水分离效果很高,对于去除胶态油与乳化 油具有较好的作用,目前广泛应用于各类污水的处 理。目前,采用的主要是加压溶气浮选法。在采油 污水中加入絮凝剂,在加压溶气浮选对油的分离效 果还会提高。目前该法已被广泛应用于油田废水、 石油化工水、食品油生产废水等处理,工艺较为成熟。
(1)阿曼的Sultan Qaboos大学用聚合氯化铝 (PAC)和聚丙烯酰胺作混凝剂,结合气浮法处理 Marmul油田的采油废水,使含油废水的油浓度从 100~200mg/L降至20mg/L以下[5]。同时气浮具 有降温、充氧的功效,能够提高微生物的生化降解性 能,可作为生化法的预处理技术[4]。
(2)江汉石油机械厂等开发了溶气气浮、喷射 气浮、叶轮气浮等多种气浮设备,在进口含油100~ 200mg/L时,溶气气浮的除油率最高;含油> 200mg/L时,叶轮式气浮和喷射气浮效率较好[5]。 目前的关键是能够根据不同的环境,寻找出较高效 率的工艺流程,以达到设备的高效配置和运转率。 为确保气浮法最佳的除油效果,一般和絮凝法 结合使用。气浮技术处理采油污水效果好,但浮选 药剂费用较高。
2·6 生物处理法
主要利用微生物对废水中的油分和一些生化性 好的有机成分进行氧化分解,但是,废水中难生物降 解性有机物质含量较高,单独生物处理很难实现废 水COD的达标排放。生物法可分为好氧和厌氧处 理法两大类,根据微生物在污水中的存在状态,又可 分为活性污泥法和生物膜法。比较典型的有厌氧折 流板反应器、半推流式活性污泥系统和ASBR。陈 治安等[6]采用厌或酸化一好氧活性污泥法处理碱 性含油污水,研究结果认为生物(水解)酸化一二级 曝气沉淀是炼油含碱污水合适的生化处理流程。刘 惠卿等[7]利用絮凝-生物接触氧化法处理含油废 水,结果表明COD去除率68%。
生物处理法具有不产生二次污染、自然净化、水质稳定、处理成本低的特点。针对采油污水的 BOD、COD值严重偏高,可生化性较低,微生物不易 生长繁殖的特点,在生物处理前需要对其进行预处 理,投加絮凝剂、诱导剂、营养物质、,使含油污水的 可生化性提高。
3 发展趋势
目前,国内油田采油污水处理一般采用隔油- 混凝-过滤即所谓的“老三套”进行处理,其治理方 法一般难以达到排放标准。采油污水属难处理废水 之一,要实现达标排放,单一的方法难以达到要求。 以上介绍的油田采油污水处理的基本方法,并没有 完全归纳在内,但总体看来,这种处理方法各有优缺 点。为此,一般采用多种方法联合处理。
随着环保要求的提高和油田注水水质的严格 化,近年来国外油田采油污水的治理技术已经得到 改善和提高。已由原来的隔油———混凝———过滤技 术改变为隔油———混凝气浮———生化———过滤技 术。气浮和生化技术的采用已成为近年来先进的采 油污水处理工艺的一种标志。
油田采油污水处理将朝着低污染、低成本、易操 作、高效处理方向发展。油田采油污水的处理方法 还需要进一步的创新、完善和组合。
根据近年来国外油田采出水处理技术的发展状 况,认为将生化法引入采出水治理流程将是未来的 发展方向。但由于采油污水除具有高含油、高水温、高矿化度、高悬浮物和低可生化性的特点外,还有各 油田采出水的性质差异较大,前期化学处理剂添加 量高,水质随油区变化大的特点,生化技术应用于油 田采出水的治理可能会遇到新的难题。中国石油在 苏丹的海外项目充分利用先进生化技术处理采油废 水,日处理量4万吨,处理后的废水在旱季还可作为 当地绿化用水。不仅保护了当地环境,还树立了中 国石油良好的国际形象。因此,海外项目应借鉴国 内外目前成功的经验,加强对生化技术用于油田采出水治理的工业化研究,并重视这方面的基础研究。 开发高效多功能一体化采出水治理设备。生物法处理采油污水将会是今后采油污水处理发展前景较好 的方法之一。
参考文献
[1] 马红竹,王博,张宁生等.含油污水综合治理新方法. 石油与天然气化工, 1999, 28(3): 228-203.
[2] 邵青,王伟,林蓓等.含油污水用破乳絮凝剂的应用实 验.工业水处理, 1999, 19(3): 18-19.
[3] 于晓丽,李斌莲,李秀珍.油田采油废水处理现状及发 展前景.石油与天然气化工, 2000, 29(6): 327-328.
[4] 龚争辉,吕兴东,周雅芳等.气浮-生物接触氧化技术在 采油废水处理中的应用[J].黑龙江环境通报, 2000, 24(4): 26-27.
[5] 谷玉洪,刘凯文,周光元.三种气浮设备处理油田污水 的试验[J].油气田地面工程, 2000, 19(4): 21-27.
[6] 赵芯,解庆林,廖雷等.含油废水处理研究进展.中国 环境论文保护优秀论文集(2005): 1165-1169. 来源：谷腾水网
