油田污水處理現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

油田污水處理現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢摘要：油田污水處理的目的是去除水中的油、懸浮物、添加劑以及其它有礙注水、易造成注水系統(tǒng)腐蝕、結(jié)垢的不利成分。所采用的技術包括重力分離、粗?；?、浮選法、過濾、膜分離以及生物法等十幾種方法。各油田或區(qū)塊的水質(zhì)成分復雜、差異較大，處理后回注水的水質(zhì)要求也不一樣，因此處理工藝應有所選擇。研制新型設備和藥劑，開發(fā)新工藝，應用新技術成為油田污水處理發(fā)展的新趨勢。關鍵字：油田污水污水處理技術分類膜分離技術MBR1．概述油田污水主要包包括原油脫出出水(又名油田采采出水)、鉆井污水水及站內(nèi)其它它類型的含油油污水。油田田污水的處理理依據(jù)油田生生產(chǎn)、環(huán)境等等因素可以有有多種方式。當當油田需要注注水時，油田田污水經(jīng)處理理后回注地層層，此時要對對水中的懸浮浮物、油等多多項指標進行行嚴格控制，防防止其對地層層產(chǎn)生傷害。如如果是作為蒸蒸汽發(fā)生器或或鍋爐的給水水，則要嚴格格控制水中的的鈣、鎂等易易結(jié)垢的離子子含量、總礦礦化度以及水水中的油含量量等。如果處處理后排放，則則根據(jù)當?shù)丨h(huán)環(huán)境要求，將將污水處理到到排放標準。我我國一些干旱旱地區(qū)，水資資源嚴重缺乏乏，如何將采采油過程中產(chǎn)產(chǎn)生的污水變變廢為寶，處處理后用于飲飲用或灌溉，具具有十分重要要的現(xiàn)實意義義。采用注水開采的的油田，從注注水井注人油油層的水，其其中大部分通通過采油井隨隨原油一起回回到地面，這這部分水在原原油外運和外外輸前必須加加以脫除，脫脫出的污水中中含有原油，因因此被稱為油油田采出水。隨隨著油田開采采年代的增長長，采水液的的含水率不斷斷上升，有的的區(qū)塊已達到到90％以上，這這些含油污水水已成為油田田的主要注水水水源。隨著著油田外圍低低滲透油田和和表外儲層的的連續(xù)開發(fā)，對對油田注水水水質(zhì)的要求更更加嚴格。鉆井污水成分也也十分復雜，主主要包括鉆井井液、洗井液液等。鉆井污污水的污染物物主要包括鉆鉆屑、石油、粘粘度控制劑(如粘土)、加重劑、粘粘土穩(wěn)定劑、腐腐蝕劑、防腐腐劑、殺菌劑劑、潤滑劑、地地層親和劑、消消泡劑等，鉆鉆井污水中還還含有重金屬屬。其它類型污水主主要包括油污污泥堆放場所所的滲濾水、洗洗滌設備的污污水、油田地地表徑流雨水水、生活污水水以及事故性性泄露和排放放引起的污染染水體等。由于油田污水種種類多，地層層差異及鉆井井工藝不同等等原因，各油油田污水處理理站不僅水質(zhì)質(zhì)差異大，而而且油田污水水的水質(zhì)變化化大，這為油油田污水的處處理帶來困難難。2.國內(nèi)外油田田污水處理技技術現(xiàn)狀2.1技術分分類

2.1.1物物理法物理處理法的重重點是去除廢廢水中的礦物物質(zhì)和大部分分固體懸浮物物、油類等。物物理法主要包包括重力分離離、離心分離離、過濾、粗粗?；⒛し址蛛x和蒸發(fā)等等方法。重力分離技術，依依靠油水比重重差進行重力力分離是油田田廢水治理的的關鍵。從油油水分離的試試驗結(jié)果看，沉沉淀時間越長長，從水中分分離浮油的效效果越好。自自然沉降除油油罐、重力沉沉降罐、隔油油池作為含油油廢水治理的的基本手段，已已被各油田廣廣泛使用。離心分離是使裝裝有廢水的容容器高速旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，形成離心心力場，因顆顆粒和污水的的質(zhì)量不同，受受到的離心力力也不同。質(zhì)質(zhì)量大的受到到較大離心力力作用被甩向向外側(cè)，質(zhì)量量小的則停留留在內(nèi)側(cè)，各各自通過不同同的出口排出出，達到分離離污染物的目目的。含油廢廢水經(jīng)離心分分離后，油集集中在中心部部位，而廢水水則集中在靠靠外側(cè)的器壁壁上。按照離離心力產(chǎn)生的的方式，離心心分離可分為為水力旋流分分離器和離心心機。其中水水力旋流器，由由于具有體積積小、重量輕輕、分離性能能好、運行安安全可靠等優(yōu)優(yōu)點，而備受受重視。目前前在世界各油油田，如中東東、非洲、西西歐、美洲等等地區(qū)的海上上和陸地油田田都有應用。我我國引進的數(shù)數(shù)套Vortooil水力旋流器器，在油田污污水處理上取取得了良好的的效果。粗粒化，是指含含油廢水通過過一個裝有粗粗粒化材料的的設備時，油油珠粒徑由小小變大的過程程。目前常用用的粗?；牟牧嫌惺⑸吧?、無煙煤、蛇蛇紋石、陶粒粒、樹脂等材材料。粗粒化化除油罐用以以去除經(jīng)前期期治理后的含含油污水中的的細小油珠和和乳化油。過濾器有壓力式式和重力式兩兩種，目前我我國油田普遍遍采用的是壓壓力式，有石石英砂過濾器器、核桃殼過過濾器、雙層層濾料過濾器器、多層濾料料過濾器等。近近年來，隨著著纖維材料的的發(fā)展，以纖纖維材料為濾濾料發(fā)展起來來的深床高精精度纖維球過過濾器，因其其具有纖維細細密、過濾時時可形成上大大下小的理想想濾料空隙分分布、納污能能力大、反洗洗濾料不流失失等優(yōu)點，發(fā)發(fā)展迅速。膜分離技術被認認為是“21世紀的水處處理技術”，是一大類類技術的總稱稱。主要包括括微濾、超濾濾、納濾和反反滲透等幾類類。這些膜分分離產(chǎn)品均是是利用特殊制制造的多孔材材料的攔截能能力，以物理理截留的方式式去除水中一一定顆粒大小小的雜質(zhì)。特特別是超濾，己己經(jīng)在除油的的相關研究中中取得了—定的進展，逐逐漸從實驗室室走向?qū)嶋H應應用階段。表1膜法法水處理技術術的基本特征征膜類型孔徑大小/μmm功能膜間壓力微濾（MF）0.1~0.22去除懸浮固體1.72×1005～3.44××105Pa超濾（UF）0.01~0..1去除有機物、細細菌和熱原質(zhì)質(zhì)去除膠體物物質(zhì)去除懸浮浮固體去除染染料大分子1.72×1005～6.89××105Pa（25～100pssi）納濾（NF）0.001~00.01去除病毒去除大大的無機離子子去除分子量量在300～1000范圍內(nèi)的有有機化合物去去除三價鹽9.30×1005～15.866×105Pa(1335～230pss)反滲透（RO）~去除所有有機化化合物去除所所有溶解鹽去去除病毒、細細菌和熱原質(zhì)質(zhì)13.80×1105～68.900×105Pa(2000～1000ppsi)Humpherry等人采用Membrralox陶瓷膜進行行了陸上和海海上采油平臺臺的采出水處處理研究，經(jīng)經(jīng)過適當?shù)念A預處理后取得得了較好的效效果，懸浮物物含量由73～290mgg/L降低到1mg/L以下，油含含量由8～583mgg/L降低到5mg/L以下。Simms等人采用高高分子膜和Membrralox陶瓷膜對加加拿大西部的的重油采出水水進行了處理理，懸浮物含含量由150～2290mmg/L降低到1mg/L以下，油含含量由125～1640mmg/L降低到20mg//L以下。美國國在1991前后研究了了一種陶瓷超超濾膜處理采采出水用于油油田回注，在在美國路易斯斯安那、墨西西哥灣的海上上和陸上油田田進行了小規(guī)規(guī)模生產(chǎn)實驗驗。采出水先先進行投加化化學藥劑和沉沉降分離常規(guī)規(guī)處理后，出出水含油為27～583mgg/L，經(jīng)過超濾濾處理后降為為10mg//L以下。美國國加利福尼亞亞的德克薩斯斯砂道油田位位于薩里納斯斯谷，氣候干干旱，特別是是近幾年來地地下水位降到到臨界點，因因此研究決定定向地下水注注入高質(zhì)量的的水以補充水水源的不足，實實驗以砂道油油田采出水作作為水源，用用膜法處理使使其滿足飲用用或灌溉要求求。Chen等對0.2～0.8μm陶瓷膜處理理油田采出水水進行了研究究，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過過Fe(OHH)2預處理，可可使油質(zhì)量分分數(shù)由27×100－6～583×110－6降低到5×10－6以下，懸浮浮固體由73×100－6～350×110－6降低到1×10－6以下，通過過反沖和快速速沖洗，膜通通量能在較長長時間內(nèi)達到到3000LL/(m2·h)。在國內(nèi)，李永發(fā)發(fā)等用超濾膜膜處理勝利油油田東辛采油油廠預處理過過的廢水，處處理后油截留留率為97.7%，能達到低低滲透油田回回注水標準。梁梁立軍等用中中空纖維超濾濾器對大慶油油田的注水站站的回注水進進行了試驗，開開發(fā)的膜組件件在通量上比比常規(guī)的中空空纖維組件大大3～4倍，在0.08MMPa的壓差下，其其通量最大。溫溫建志等采用用中空纖維超超濾膜對油田田含油廢水進進行了處理，研研究表明，總總懸浮固體質(zhì)質(zhì)量濃度由6.69mmg/L下降為0.56mmg/L，油質(zhì)量濃濃度由127.009mg/LL下降為0.5mgg/L，達到滿意意的效果。王王懷林等采用用南京化工大大學膜科學技技術研究所生生產(chǎn)的0.2μm和0.8μm陶瓷微濾膜膜對江蘇真武武油田的采出出水進行處理理，效果很好好。2.1.2化化學法化學法主要用于于處理廢水中中不能單獨用用物理法或生生物法去除的的一部分膠體體和溶解性物物質(zhì)，特別是是含油廢水中中的乳化油。包包括混凝沉淀淀、化學轉(zhuǎn)化化和中和法?；炷恋矸ㄊ墙杞柚炷齽δz體粒子的的靜電中和、吸吸附、架橋等等作用使膠體體粒子脫穩(wěn)，在在絮凝劑的作作用下，發(fā)生生絮凝沉淀以以去除污水中中的懸浮物和和可溶性污染染物。目前采采用的混凝劑劑主要有鋁鹽鹽類、鐵鹽類類、聚丙烯酰酰胺（PAM）類、接枝枝淀粉類等。化學氧化是轉(zhuǎn)化化廢水中污染染物的有效方方法，能將廢廢水中呈溶解解狀態(tài)的無機機物和有機物物轉(zhuǎn)化為微毒、無毒毒物質(zhì)或轉(zhuǎn)化化成容易與水水分離的形態(tài)態(tài)。該法分為為化學氧化法法，電解氧化化法和光化學學催化氧化法法3類。化學氧氧化是指利用用強氧化劑(如O2、O3、Cl2、H2O2、KMnO4、K2FeO4等)氧化分解廢廢水中油和COD等污染物質(zhì)質(zhì)以達到凈化化廢水的一種種方法。電解解氧化法是指指在廢水中插插上電極，通通以一定的直直流電．廢水水中的油和COD等污染物在在陽極發(fā)生電電氧化作用或或與電解產(chǎn)生生的氧化性物物質(zhì)(如C12、C1O－、Fe3－等)發(fā)生化學氧氧化還原作用用，以達到凈凈化廢水的一一種方法。光光化學催化氧氧化法是指以以半導體材料料(如TiO2、Fe2O3、WO3等)利用太陽光光能或人造光光能(如紫外燈、日日光燈等)使廢水中的的油和COD等污染物質(zhì)質(zhì)降解以達到到凈化廢水的的一種方法。目目前常用的處處理含油廢水水的方法包括括超臨界水氧氧化、濕式空空氣氧化、臭臭氧氧化、TiO2電極氧化、Fentoon試劑氧化等等。2.2.3物物理化學法油田污水物化處處理法通常包包括氣浮法和和吸附法兩種種。氣浮法是將空氣氣以微小氣泡泡形式注入水水中，使微小小氣泡與在水水中懸浮的油油粒粘附，因因其密度小于于水而上浮，形形成浮渣層從從水中分離。常常投加浮選劑劑提高浮選效效果，浮選劑劑一方面具有有破乳作用和和起泡作用，另另一方面還有有吸附架橋作作用，可以使使膠體粒子聚聚集隨氣泡一一起上浮。張登慶等把電氣氣浮技術應用用于油田采出出水處理中，研研究表明電氣氣浮工藝用于于油田采出水水除油及殺菌菌是可行的。陽陽極用于除油油，陰極用于于殺菌，除油油率為80％～90％，電耗約約為0.1kWW·h/m33。吸附法主要是利利用固體吸附附劑去除廢水水中多種污染染物。根據(jù)固固體表面吸附附力的不同，吸吸附可分為表表面吸附、離離子交換吸附附和專屬吸附附三種類型。油田污水處理中中采用的吸附附主要是利用用親油材料來來吸附水中的的油。常用的的吸附材料是是活性炭，由由于其吸附容容量有限，且且成本高，再再生困難，使使用受到一定定的限制，故故一般只用于于含油廢水的的深度處理。因因此，近年來來開展了尋求求新的吸油劑劑方面的研究究，研究主要要集中在兩點點：一是把具具有吸油性的的無機填充劑劑與交聯(lián)聚合合物相結(jié)合，提提高吸附容量量：二是提高高吸油材料的的親水性，改改善其對油的的吸附性能。20世紀70年年代，美國學學者Richaard首次提出了了超聲波輻照照的化學效應應，隨著超聲聲波技術的不不斷發(fā)展，大大功率超聲波波設備的問世世，超聲波的的物理化學效效應逐漸成為為人們的研究究熱點。20世紀90年代以來，國國內(nèi)外學者紛紛紛致力于超超聲波降解有有機物的研究究，開始將超超聲波應用于于控制水污染染，尤其是治治理廢水中難難以降解的有有毒有機污染染物，結(jié)果表表明，超聲波波對污染水體體的降解機理理是聲空化效效應及由空化化產(chǎn)生的增強強化學反應的的活性自由基基的作用。李李書光等在超超聲波處理石石油污水的實實驗中探討了了時間、功率率、pH值和溫度的的影響。另外，徐有生等等取得專利并并大力推廣的的微波能水處處理技術，也也開始應用于于油田污水。2.1.4生生物法生物法是利用微微生物的生化化作用，將復復雜的有機物物分解為簡單單的物質(zhì)，將將有毒的物質(zhì)質(zhì)轉(zhuǎn)化為無毒毒物質(zhì)，從而而使廢水得以以凈化。根據(jù)據(jù)氧氣的供應應與否，將生生物法分成好好氧生物處理理和厭氧生物物處理，好氧氧生物處理是是在水中有充充分的溶解氧氧的情況下，利利用好氧微生生物的活動，將將廢水中的有有機物分解為為CO2、H2O、NH3、NO3等；厭氧生生物處理的特特點是可以在在厭氧反應器器中穩(wěn)定的保保持足夠的厭厭氧生物菌體體，使廢水中中的有機物降降解為CH4、CO2、H2O等。生物法較物理或或化學方法成成本低，投資資少，效率高高，無二次污污染，廣泛為為各國所采用用。油田廢水水可生化性較較差，且含有有難降解的有有機物，因此此，目前國內(nèi)內(nèi)外普遍采用用A/O法、接觸氧氧化、曝氣生生物濾池（BAF）、SBR、UASB等處理油田田污水。綜上所述，含泊泊廢水處理方方法較多，各各有優(yōu)缺點(見表2)表2

油田污污水主要處理理方法比較方法名稱適用范圍去除粒徑/μmm主要優(yōu)缺點重力分離法浮油及分散油>60效果穩(wěn)定，運行行費用低，處處理量大；占占地面積大粗?；ǚ稚⒂图叭榛陀?gt;10設備小，操作簡簡便；易堵，有有表面活性劑劑時效果差過濾法分散油及乳化油油>10水質(zhì)好，設備投投資少，無浮浮渣；濾床要要反復沖洗吸附法溶解油10水質(zhì)好，設備占占地少；投資資高，吸附劑劑再生困難浮選法乳化油、分散油油>10效果好，工藝成成熟；占地大大，藥劑用量量大，有浮渣渣膜分離法乳化油及溶解油油<60出水水質(zhì)好，設設備簡單；膜膜清洗困難，運運行成本高混凝沉淀法乳化油>10效果好；占地大大，藥劑用量量大，污泥難難處理電解法乳化油>10效率高；耗電量量大，裝置復復雜，有氫氣氣產(chǎn)生，易爆爆超聲波法分散油及乳化油油>10分離效果好；裝裝置價格高，難難于大規(guī)模處處理生物法溶解油<10處理效果好，無無二次污染，費費用低；占地地大2．2油田污污水處理的一一般工藝油田污水成分比比較復雜，油油分含量及油油在水中存在在形式也不相相同，且多數(shù)數(shù)情況下常與與其他廢水相相混合，因此此單一方法處處理往往效果果不佳。同時時，因各種力力法都有其局局限性，在實實際應用中通通常是兩三種種方法聯(lián)合使使用，使出水水水質(zhì)達到排排放標準。另另外，各油田田的生產(chǎn)方式式、環(huán)境要求求以及處理水水的用途的不不同，使油田田污水處理工工藝差別較大大。在這些工藝流程程中，常見的的一級處理有有重力分離、浮浮選及離心分分離．主要除除去浮油及油油濕固體；二二級處理有過過濾、粗粒化化、化學處理理等，主要是是破乳和去除除分散油；深深度處理有超超濾、活性炭炭吸附、生化化處理等，主主要是去除溶溶解油。下圖是油田污水水處理常見的的幾種工藝，其其中工藝2、3處理后外排排；工藝4處理后回用用作熱采鍋爐爐給水；工藝藝1、5處理后用于于回注。工藝1工藝2工藝3工藝4工藝5圖1

油田污污水處理的工工藝形式2．3膜生物物反應器工藝藝膜生物反應器（MBR），是將膜膜分離技術與與廢水生物處處理技術組合合而成的新工工藝，該工藝藝是以膜分離離技術替代傳傳統(tǒng)二級生物物處理工藝中中的二沉池，具具有處理效率率高、出水水水質(zhì)穩(wěn)定；占占地面積?。?；剩余污泥量量少，處置費費用低；結(jié)構(gòu)構(gòu)緊湊，易于于自動控制和和運行管理；；出水可直接接回用等特點點。在我國，膜生物物反應器作為為污水再生回回用的一項高高新技術，其其開發(fā)與研究究也正越來越越深入。雖然然目前膜生物物反應器在我我國的實際應應用還較少，然然而，在水資資源日益緊缺缺的情況下，隨隨著膜技術的的發(fā)展、新型型膜材料的開開發(fā)以及膜材材料成本的逐逐漸下降，膜膜生物反應器器將會有較好好的應用前景景。目前膜生物反應應器已經(jīng)開始始在歐洲、北北美、南非、日日本等地區(qū)工工業(yè)化應用，用用于處理城市市污水、樓宇宇生活污水、糞糞便污水、微微污染水源水水等。另外，對對于膜生物反反應器處理垃垃圾滲濾液等等高濃度有機機廢水、造紙紙廢水、制革革廢水、印染染廢水、焦化化廢水以及其其它有毒工業(yè)業(yè)廢水已成為為國內(nèi)外研究究的熱點，并并且都取得了了良好的效果果。Scholz..W等（2000）對MBR處理含乳油油和表面活性性劑廢水進行行了研究，在在進水COD保持在1464～7877mmg/L，TOC為450～2670mg/L，烴類為500～3000mg/L，表面活性性劑為35～210mmg/L，停留時間13.3小時的8種工況條件件下，得出燃燃油類污染物物去除率在99.2％～99.9％之間，膜膜透過液的油油濃度不超過過0.3mmg/L；潤滑油在在反應器中油油濃度不超過過10g/L，透過液油濃濃度在0.036～0.0488mg/LL之間；對表表面活性劑的的去除率達到到了92.9％～99.3％；另外，研研究還對超濾濾工藝和MBR工藝對烴類類化合物的截截留效率進行行了比較，表表明在MBR中油類污染染物最終得到到了降解，而而不僅僅是濃濃縮。3.展望隨著全球范圍水水資源短缺的的加劇，以及及人們對環(huán)境境污染認識的的加深，油田污水處處理后回用已已經(jīng)越來越受受到重視。近近期的研究有有如下趨勢：：1.新型水處理理藥劑的研制制和開發(fā)混凝劑是油田采采出水、鉆井井污水等處理理中重要的藥藥劑，研制混混凝能力強、能能夠快速破乳乳、沉降速度度快、絮凝體體體積小、在在堿性和中性性條件下同樣樣有效的新型型混凝劑，是是水處理藥劑劑開發(fā)者致力力的方向。近近年來，研制制和應用原料料來源廣的聚聚合鋁、鐵、硅硅等混凝劑成成為熱點，無無機高分子混混凝劑的品種種已經(jīng)逐步形形成系列；而而在有機方面面，有機混凝凝劑復合配方方的篩選和高高聚物枝接是是研究的重點點。2.先進設備的的研制和新技技術的應用陳忠喜等開發(fā)出出的橫向流含含油污水除油油器，E.Besssa等采用光催催化氧化技術術，S.Rubbach等采用電絮絮凝技術等都都取得了較好好的效果。另另外，微波能能技術和超聲聲波技術也都都是今后研究究的重點。3.生物處理技技術生物處理技術被被認為是未來來最有前景的的污水處理技技術，一直是是水處理工作作者研究的重重點和難點。特特別是近年來來，基因工程程技術的長足足發(fā)展，以質(zhì)質(zhì)粒育種菌和和基因工程菌菌為代表的高高效降解菌種種的特性研究究和工程應用用是今后污水水生物處理技技術的發(fā)展方方向。4.膜分離技術術的研究及推推廣膜分離技術用于于油田污水處處理，目前尚尚處于工業(yè)性性試驗階段，難難以大規(guī)模工工業(yè)應用的原原因主要是膜膜的成本和膜膜污染問題。因因此，今后的的研究重點是是：開發(fā)質(zhì)優(yōu)優(yōu)價廉的新材材料膜；減少少膜污染的方方法；清洗方方法的優(yōu)化以以及清洗劑的的開發(fā)。5.開發(fā)工藝更更為先進的復復合反應器，提提高處理效率率，減少占地地面積。膜