采油廢水處理工藝研究及發(fā)展趨勢(shì)

中國(guó)石油吉林油田分公司英臺(tái)采油廠

采油廢水處理工藝研究及發(fā)展趨勢(shì)

張海波

中國(guó)石油吉林油田分公司英臺(tái)采油廠

采油廢水有多種處理工藝，每一種處理技術(shù)都存在著優(yōu)缺點(diǎn)，只有將幾種技術(shù)有效地結(jié)合起來(lái)，發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)才能取得較好的處理效果。因此，針對(duì)目前的研究現(xiàn)狀及存在的問題認(rèn)為，開發(fā)出多種組合工藝及多功能集成的一體化設(shè)備，具有高效、經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)單實(shí)用等優(yōu)點(diǎn)的小型采油廢水處理裝置將是以后的主要研究趨勢(shì)。

采油廢水；浮選；過(guò)濾；絮凝；生物氧化法

1 含油污水處理工藝

在原油煉制生產(chǎn)過(guò)程中，將排出大量的含油污水，以年處理量為250×104t的石油煉廠為例，每小時(shí)約排含油污水500 t，其含油量為500～1 000mg/L。石油在水中一般呈浮油、浮化油和溶解油三種不均勻系狀態(tài)分布。

（1）隔油池。在煉廠一般都采用利用油、水的比重差進(jìn)行油水分離的隔油池。其中比重小于1的油品上浮至水面而得到回收；比重大于1的其他機(jī)械雜質(zhì)沉于池底。所以，隔油池同時(shí)又是沉淀池，但主要起除油作用。

（2）浮選。浮選就是向污水中通入空氣，使污水中的乳化油粘附在空氣泡上，隨氣泡一起浮升至水面。一般為了提高浮選效果，向污水中投加少量浮選劑。由于煉廠的生產(chǎn)污水中本身含有某些表面活性劑，如脂肪酸鹽、環(huán)烷酸鹽、磺酸鹽等，故不需另外加入浮選劑，也能獲得較好的浮選效果。所以，近幾年來(lái)在國(guó)內(nèi)外都廣泛地用它來(lái)處理煉廠的含油污水。

（3）絮凝。對(duì)于顆粒直徑小于10-5m的油粒，一般稱之為乳化油。這種乳化油由于其表面吸附有水分子，此水層使油粒不能相互聚合。另外，因油粒表面帶有相同電荷，由于靜電排斥作用也妨礙油粒間的相互聚合而在水中呈穩(wěn)定的懸浮狀態(tài)。這兩種因素構(gòu)成了乳化油在水中的穩(wěn)定狀態(tài)。再者，油粒間由于水分子運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的布朗運(yùn)動(dòng)，促使油粒相互碰撞聚合而變成較大的油粒，以及由于范德華力所產(chǎn)生的油粒間相互吸引力，促使它們相互聚合，以上所有這些因素就構(gòu)成了油粒的不穩(wěn)定因素。為了使具有這種特性的油粒凝聚，就應(yīng)消除其穩(wěn)定因素。絮凝法的基本原理主要是根據(jù)油粒穩(wěn)定因素之一——靜電排斥力發(fā)生電中和作用的現(xiàn)象來(lái)進(jìn)行絮凝。僅用雙電層原理來(lái)解釋絮凝原理尚有許多現(xiàn)象不能說(shuō)明，因此絮凝作用還應(yīng)考慮金屬氧化物的水化物對(duì)油粒的吸附、包圍圈帶等各種現(xiàn)象的綜合作用。

（4）過(guò)濾。含油污水中油粒和懸浮物質(zhì)在通過(guò)濾層時(shí)被截留在濾層中間，一般污水中的懸浮物質(zhì)的粒度同砂層中的空隙相比要小得多，這種微小的顆粒在砂層中被截留下來(lái)的現(xiàn)象，許多學(xué)者試用下列作用來(lái)解釋：篩濾作用、沉淀作用、化學(xué)吸附作用、物理吸附作用、附著作用及絮凝形成作用，這些作用中，到底哪一種對(duì)過(guò)濾起著決定性的作用，不同的研究者提出了不同的看法，至今還未建立一個(gè)統(tǒng)一的、肯定的說(shuō)法。

2 含硫、氨、酚污水處理工藝

煉廠在渣油焦化、催化裂化、加氫精制等二次加工過(guò)程中都會(huì)產(chǎn)生一定量的過(guò)程凝縮水，其中含有較多的硫化物、氨和酚類，一般稱為含硫污水。它的排量不大，但如不經(jīng)任何處理直接排入煉廠排水系統(tǒng)，則將嚴(yán)重地破壞隔油池操作流程，影響污水處理構(gòu)筑物的正常運(yùn)行。

（1）水蒸汽汽提法。水蒸氣汽提法就是把水蒸汽吹進(jìn)水中，當(dāng)污水的蒸汽壓超過(guò)外界壓力時(shí)，污水就開始沸騰，這樣就加速了液相轉(zhuǎn)入氣相的過(guò)程；另一方面當(dāng)水蒸氣以氣泡形態(tài)穿過(guò)水層時(shí)，水和氣泡表面之間就形成了自由表面，這時(shí)液體就不斷地向氣泡內(nèi)蒸發(fā)擴(kuò)散。當(dāng)氣泡上升到液面時(shí)就開始破裂而放出其中的揮發(fā)性物質(zhì)，所以數(shù)量較多的水蒸氣汽提擴(kuò)大了水的蒸發(fā)面，強(qiáng)化了過(guò)程的進(jìn)行。工業(yè)污水中的揮發(fā)性溶解物質(zhì)如硫化氫、氨、揮發(fā)性酚等都可以用蒸汽蒸餾的方法從污水中分離出來(lái)。

（2）含酚污水的處理。酚既能溶于水，又能溶于有機(jī)溶劑如苯、輕油等。水和有機(jī)溶劑是兩種互不相溶的液體，利用酚在這兩種液體中的溶解度不相同（酚在有機(jī)溶劑中的溶解度較水大），把某種有機(jī)溶劑如苯加入酚水中，經(jīng)過(guò)充分混合后，酚就會(huì)逐漸溶于苯中，再利用水和苯的比重差進(jìn)行分離。因此可以利用此原理從污水中把酚提取出來(lái)。但為了獲得較高的脫酚效率，需要采用對(duì)酚的分配系數(shù)高又與水互不相溶、不易乳化、損耗小、價(jià)格低廉、來(lái)源容易的有機(jī)溶劑作萃取劑。

3 生物氧化法

利用大自然存在著大量依靠有機(jī)物生活的微生物來(lái)氧化分解污水中的有機(jī)物質(zhì)，運(yùn)行費(fèi)用比用化學(xué)氧化法低廉。這種利用微生物處理污水的方法叫作生物氧化法。由于它能有效地除去污水中溶解的和膠體狀態(tài)的有機(jī)污染物，所以一般煉廠都采用它作為凈化低濃度含酚污水的主要方法之一。

4 深度處理

煉廠污水經(jīng)過(guò)隔油、浮選（一級(jí)處理）和生化處理（二級(jí)處理）等構(gòu)筑物凈化后，水質(zhì)仍然達(dá)不到國(guó)家制定的排入地面水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的要求。為了防止惡化環(huán)境，消除其對(duì)水體、水生生物和人畜的危害，對(duì)某些地處水源上游和沒有大量水源可作稀釋水的煉廠來(lái)說(shuō)，就必須對(duì)排出污水進(jìn)行深度處理（亦稱三級(jí)處理或拋光處理）。深度處理方法很多，但一般都由于技術(shù)比較復(fù)雜，處理成本過(guò)高，而未被生產(chǎn)上廣泛采用，尚有待進(jìn)行深入研究和改進(jìn)。目前從國(guó)內(nèi)外的發(fā)展趨勢(shì)看，活性炭吸附法、臭氧氧化法，對(duì)徹底凈化煉廠污水，使其達(dá)到排入水體或回收利用方面頗有價(jià)值。

（1）活性炭吸附法。活性炭吸附污水中的雜質(zhì)屬于物理吸附。其原理是由于活性炭是松散多孔性結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，具有很大的比表面積，一般可達(dá)1 000m2/g。在它的表面粒子上存在著剩余的吸引力而引起對(duì)污水中雜質(zhì)的吸附。近幾年來(lái)國(guó)內(nèi)外利用活性炭吸附處理煉廠一級(jí)或二級(jí)出水，取得了良好的效果，綜合起來(lái)，可得到以下的主要試驗(yàn)結(jié)果：①用活性炭吸附法凈化煉廠污水生化需氧量可脫除80%，出水中酚含量＜0.02mg/L；②使水產(chǎn)生臭味的有機(jī)污染物，較其他有機(jī)污染物更容易脫除，在凈化過(guò)程中它們首先被吸附掉；③在使用活性炭吸附前，污水應(yīng)經(jīng)過(guò)預(yù)處理，使固體懸浮物小于60mg/L，油含量達(dá)到20mg/L以下，這樣可以減輕活性炭的負(fù)擔(dān)，延長(zhǎng)操作時(shí)間，減少再生頻率，降低再生費(fèi)用；④每公斤活性炭可吸附0.3～0.5 kg以化學(xué)耗氧量衡量的有機(jī)物，吸附飽和后的活性炭可用烘焙法再生，再生損失約為5%～10%；⑤活性炭的粒徑對(duì)吸附速度影響較大，一般水處理活性炭采用8～30目較合適。

（2）臭氧氧化法。臭氧具有很強(qiáng)的氧化能力，所以在西歐各國(guó)被廣泛用于給水處理的殺菌、脫色和除臭處理。目前國(guó)內(nèi)外已開始大規(guī)模地研究把臭氧氧化用于工業(yè)污水的最終處理，并取得了良好的效果。

5 其他處理工藝

除了上述幾種常見的采油廢水處理工藝外，近幾年來(lái)也出現(xiàn)了一些新技術(shù)。文獻(xiàn)[1-2]指出，越來(lái)越多的膜分離技術(shù)開始用于油田采出水處理，膜分離技術(shù)是利用膜的選擇透過(guò)性進(jìn)行分離和提純的技術(shù)。膜法處理可以根據(jù)廢水中油粒子的大小，合理地確定膜截留分子量。文獻(xiàn)[3-4]指出，生物吸附法是一種較為新穎的處理含重金屬?gòu)U水的方法，具有高效、廉價(jià)的潛在優(yōu)勢(shì)。所謂生物吸附法就是利用某些生物體本身的化學(xué)結(jié)構(gòu)及成分特性來(lái)吸附溶于水中的金屬離子，再通過(guò)固液兩相分離來(lái)去除水溶液中金屬離子的方法。

6 結(jié)語(yǔ)

采油廢水有多種處理工藝，每一種處理技術(shù)都存在著優(yōu)缺點(diǎn)，不同的分離技術(shù)適用于不同的含油污水水質(zhì)情況，如活性炭吸附法成本高，活性炭不易再生；氣浮法要加破乳劑，而且油不易回收；隔油池只能去除大粒徑的油珠，不能去除水中乳化油和溶解油。膜分離技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)應(yīng)用原因在于：一是成本過(guò)高；二是膜的清洗再生方法難；三是如何達(dá)到長(zhǎng)時(shí)間維持膜通量的穩(wěn)定性，減少清洗次數(shù)。只有將幾種技術(shù)有效地結(jié)合起來(lái)，發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)才能取得較好的處理效果。因此，針對(duì)目前的研究現(xiàn)狀及存在的問題認(rèn)為，開發(fā)出多種組合工藝及多功能集成的一體化設(shè)備，具有高效、經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)單實(shí)用等優(yōu)點(diǎn)的小型采油廢水處理裝置將是以后的主要研究趨勢(shì)。

[1]劉國(guó)信，劉錄聲．膜法分離技術(shù)及應(yīng)用[M]．北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，1992.

[2]張杰，褚良銀，陳文梅．膜分離技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用[J]．過(guò)濾與分離，2004，14（3）：8-11.

[3]王建龍，陳燦．生物吸附法去除重金屬離子的研究進(jìn)展[J]．環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2010，30（4）：673-701.

[4]林紅巖，于翠艷，許濤．含油廢水處理技術(shù)進(jìn)展[J]．油氣田地面工程，2006，25（10）：29.

（欄目主持 張秀麗）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.9.031