預(yù)氧化技術(shù)在油田污水處理中的應(yīng)用分析

郭勇軍

摘 要 預(yù)氧化技術(shù)是油田污水處理應(yīng)用的新技術(shù)，作用在于將二價(jià)鐵離子轉(zhuǎn)變?yōu)槿齼r(jià)鐵，并通過(guò)添加化學(xué)試劑沉淀出來(lái)，以達(dá)到提高水質(zhì)穩(wěn)定性的目的。文章對(duì)預(yù)氧化技術(shù)相關(guān)知識(shí)進(jìn)行探討，以期為其在油田污水處理中的廣泛應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞 預(yù)氧化技術(shù)；油田；污水處理；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：X741 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）03-0079-02

為提高原油采收率國(guó)內(nèi)陸地油田多采用注水方式開(kāi)發(fā)，該種方式下注水水質(zhì)往往給井下管柱、地面設(shè)備等產(chǎn)生直接影響，進(jìn)而影響油田開(kāi)發(fā)工作的順利開(kāi)展。鑒于此，為處理開(kāi)發(fā)過(guò)程中產(chǎn)生的污水提高水質(zhì)多采用三段式污水處理工藝，不過(guò)采用該技術(shù)除鐵不夠徹底，而預(yù)氧化技術(shù)在凈化污水方面具有較大優(yōu)越性。

1 預(yù)氧化技術(shù)原理

當(dāng)前預(yù)氧化技術(shù)有電化學(xué)預(yù)氧化和化學(xué)預(yù)氧化技術(shù)之分，其中前者利用電化學(xué)設(shè)備將污水中富含的Nacl轉(zhuǎn)化為Cl2、O2等，從而將污水中的二價(jià)鐵離子氧化成三價(jià)鐵離子。當(dāng)將污水的pH調(diào)試超過(guò)3.7時(shí)三價(jià)鐵離子會(huì)以Fe（OH）3形式沉淀出來(lái)，此時(shí)在pH=6.5～7.0環(huán)境中采用石英砂過(guò)濾和大罐沉降便可將鐵離子除去，以保證水質(zhì)穩(wěn)定性?；瘜W(xué)預(yù)氧化技術(shù)通過(guò)向污水中添加適量的次氯酸鈉、H2O2等試劑將二價(jià)鐵離子氧化成三價(jià)鐵離子，進(jìn)而達(dá)到除去鐵離子的目的。

2 傳統(tǒng)重力沉降技術(shù)與預(yù)氧化技術(shù)

2.1 傳統(tǒng)重力沉降技術(shù)

應(yīng)用該技術(shù)調(diào)整污水pH值主要利用石灰乳，并結(jié)合使用絮凝劑將雜質(zhì)去除，最后使用阻垢劑將鎂、鈣等進(jìn)行穩(wěn)定，最終達(dá)到提高水質(zhì)的目的。

該技術(shù)有效解決了油田污水腐蝕問(wèn)題，致使細(xì)菌、含鐵、含油等含量降低，從而有效控制了腐蝕速率。不過(guò)采用該技術(shù)也引入了新的問(wèn)題，一方面為了將污水中的pH值提高到8左右，需向污水中添加大量石灰乳，導(dǎo)致污水中存在大量的鈣離子，達(dá)到提高結(jié)垢機(jī)率，因此處理時(shí)必須定期清理流程管線。另一方面，飽和的離子濃度注入到地層后受到溫度因素的影響，導(dǎo)致成垢溶解度降低，進(jìn)而阻塞近井地帶層，影響油層滲透率，給油田的生產(chǎn)產(chǎn)生不利影響。

另外，將污水的pH值調(diào)高后會(huì)產(chǎn)生大量污泥，出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因有兩點(diǎn)：首先，向污水中添加大量石灰乳引入部分不溶性固體；其次，很多高價(jià)離子在pH值較高的環(huán)境容易析出進(jìn)而產(chǎn)生較多污泥量，進(jìn)而增加污水處理成本。除此之外，利用該技術(shù)除鐵穩(wěn)定性較差。當(dāng)污水中的pH超過(guò)4時(shí)，污水的二價(jià)和三價(jià)鐵離子就會(huì)沉淀析出，如污水中存在硫酸鹽或硫化氫等物質(zhì)時(shí)很容易生產(chǎn)硫化亞鐵沉淀。產(chǎn)生的沉淀會(huì)將地層的孔隙阻塞，導(dǎo)致注水壓升高，進(jìn)而增加注水的能耗。因此實(shí)際操作時(shí)應(yīng)將水中二價(jià)和三價(jià)鐵離子控制在較低水平，而A級(jí)注水標(biāo)準(zhǔn)要求含鐵量不能超過(guò)0.5 mg/L，但是利用傳統(tǒng)技術(shù)很難達(dá)到這一要求，因此，二價(jià)鐵離子的去除效果有待進(jìn)一步提升。

2.2 預(yù)氧化技術(shù)

對(duì)污水中的金屬離子進(jìn)行認(rèn)真分析，發(fā)現(xiàn)在酸性環(huán)境中利用強(qiáng)氧化劑很容易將二價(jià)鐵離子氧化成三價(jià)鐵離子，而且經(jīng)試驗(yàn)測(cè)定Fe（OH）2的Ksp值大于Fe（OH）3值，尤其當(dāng)pH值超過(guò)4時(shí)三價(jià)鐵離子溶解度遠(yuǎn)不及二價(jià)鐵離子溶解度。并且當(dāng)處在堿性環(huán)境中三價(jià)鐵離子會(huì)更容易析出，因此使用氧化劑將二價(jià)鐵離子氧化成三價(jià)鐵離子沉淀，能夠?qū)崿F(xiàn)污水的深層次凈化。在三段式污水處理基礎(chǔ)上對(duì)化學(xué)預(yù)氧化技術(shù)加以改進(jìn)，即優(yōu)化處理藥劑，同時(shí)在混合罐的進(jìn)口位置設(shè)置添加預(yù)氧化劑入口。該預(yù)氧化技術(shù)工藝流程如圖1所示。

圖1 化學(xué)預(yù)氧化技術(shù)工藝流程

預(yù)氧化污水處理技術(shù)改善了傳統(tǒng)技術(shù)去鐵不徹底的缺陷，因此在眾多油田開(kāi)采中得到廣泛應(yīng)用。另外，利用預(yù)氧化技術(shù)處理油田污水時(shí)產(chǎn)生較少污泥極大的減少了工藝工作負(fù)荷。不過(guò)需要注意在實(shí)際運(yùn)用時(shí)為提高氧化劑效果降低腐蝕，向污水中添加氧化劑后應(yīng)同時(shí)添加適量強(qiáng)堿使污水pH值達(dá)到7。在該過(guò)程中和傳統(tǒng)重力沉降技術(shù)相比引入的強(qiáng)堿量較少，因此可減少污泥的產(chǎn)出。

3 兩種預(yù)氧化技術(shù)應(yīng)用

不管是電化學(xué)預(yù)氧化技術(shù)還是化學(xué)預(yù)氧化技術(shù)在油田開(kāi)采中均得到廣泛應(yīng)用，下面以某油田開(kāi)采為例對(duì)兩種預(yù)氧化技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行探討。

3.1 兩種預(yù)氧化技術(shù)工藝

兩種預(yù)氧化技術(shù)均是從傳統(tǒng)重力沉降工藝基礎(chǔ)上轉(zhuǎn)變而來(lái)，其中化學(xué)預(yù)氧化技術(shù)主要借助氧化劑實(shí)現(xiàn)二價(jià)鐵離子的氧化，因此其與傳統(tǒng)工藝相比差別并不明顯。而電化學(xué)預(yù)氧化技術(shù)主要利用電解出的氧化劑實(shí)現(xiàn)鐵離子的氧化，因此應(yīng)用時(shí)額外安裝預(yù)氧化裝置，投資成本相對(duì)較大。

3.2 兩種預(yù)氧化技術(shù)處理效果

油田污水處理時(shí)分別使用兩種預(yù)氧化技術(shù)進(jìn)出水水質(zhì)如表1所示。

分析表中數(shù)據(jù)可知兩個(gè)污水站水質(zhì)來(lái)源具有共性，主要表現(xiàn)為具有較高含鐵量、腐蝕率高、PH值較低等。并且采用兩種預(yù)氧化技術(shù)具有較好的適應(yīng)性，達(dá)到了較少的污水處理效果，滿足了油田開(kāi)采污水處理要求。利用化學(xué)預(yù)氧化技術(shù)使污水的pH值由之前的5.5～6.5提升至7.0，降低了腐蝕性，而且在其他藥劑影響下懸浮物和油的濃度降低較為明顯，有效控制了鐵的含量。同時(shí)細(xì)菌也被明顯抑制，經(jīng)測(cè)定其他指標(biāo)均滿足油田注水要求。

表1 兩種預(yù)氧化技術(shù)進(jìn)水水質(zhì)對(duì)比

項(xiàng)目 pH 總鐵

（mg·L-1） 腐蝕速率（mm·a-1）

化學(xué)預(yù)氧化技術(shù) 進(jìn)水 6.0 45 0.23

一級(jí)出水 7.0 0.2 0.01

二級(jí)出水 7.0 0.21 0.01

電化學(xué)預(yù)氧化技術(shù) 進(jìn)水 5.85 5.6 0.3884

出水 7.0 - 0.05

3.3 兩種預(yù)氧化技術(shù)應(yīng)用管理

兩種預(yù)氧化技術(shù)處理油田污水時(shí)存在一定的差別：采用化學(xué)預(yù)氧化技術(shù)時(shí)需向污水中添加殺菌劑、絮凝劑、強(qiáng)堿以及氧化劑等，而采用電化學(xué)預(yù)氧化技術(shù)氧化劑由電解產(chǎn)生，因此只需向污水中殺菌劑、絮凝劑、強(qiáng)堿即可。endprint

由上可知兩種預(yù)氧化技術(shù)實(shí)際應(yīng)用管理并不相同，如使用化學(xué)預(yù)氧化技術(shù)只需根據(jù)要求向污水中投入適量藥劑，由于加藥為自動(dòng)化因此管理比較方便，對(duì)技術(shù)人員技能的要求不高；如使用電化學(xué)預(yù)氧化技術(shù)需使用專門(mén)設(shè)備且技術(shù)較為先進(jìn)，對(duì)技術(shù)人員的技能水平要求較高。

另外，應(yīng)用化學(xué)預(yù)氧化技術(shù)處理油田污水時(shí)，添加氧化劑應(yīng)注意以下幾點(diǎn)內(nèi)容：首先，考慮到氧化劑具有較強(qiáng)的氧化性能，會(huì)腐蝕普通的鋼鐵管線，因此選擇添加氧化劑管線時(shí)應(yīng)優(yōu)先使用鋼骨架復(fù)合管或玻璃鋼管線；其次，污水中如含有較大油量會(huì)直接影響氧化劑的氧化效果，因此，投入氧化劑時(shí)污水含油量不能超過(guò)100 mg/L。并且氧化劑添加應(yīng)適量，一般為污水中二價(jià)鐵離子的1.2～1.4倍；最后，控制好氧化劑的添加點(diǎn)，通常應(yīng)在其他藥劑添加之前添加，并且保證在不影響其他藥劑效果的基礎(chǔ)上，符合最低濃度添加要求。另外，為提高氧化劑的氧化效果，添加后應(yīng)進(jìn)行均勻攪拌且反應(yīng)時(shí)間至少應(yīng)為0.5 min。

3.4 兩種預(yù)氧化技術(shù)對(duì)比分析

化學(xué)預(yù)氧化技術(shù)具有較為廣泛的應(yīng)用范圍且對(duì)管理人員的技術(shù)水平要求較低，但應(yīng)用過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較多的污泥量，同時(shí)會(huì)增加加入氧化劑的工作量。電化學(xué)預(yù)氧化技術(shù)應(yīng)用時(shí)需配備專門(mén)的設(shè)備且會(huì)改造原有工藝流程，一次投入成本較高。另外，電化學(xué)預(yù)氧化技術(shù)應(yīng)用范圍較窄且對(duì)管理人員的要求較高。因此，處理油田污水時(shí)應(yīng)結(jié)合油田實(shí)際情況，充分考慮化學(xué)預(yù)氧化技術(shù)和電化學(xué)預(yù)氧化技術(shù)間的區(qū)別，進(jìn)而合理選擇預(yù)氧化技術(shù)，提高油田污水處理效果。

4 總結(jié)

綜上所述，兩種預(yù)氧化技術(shù)在油田污水處理中均能取得良好效果，不過(guò)實(shí)際應(yīng)用時(shí)應(yīng)綜合對(duì)比兩種技術(shù)之間的區(qū)別，并充分考慮投入成本進(jìn)而使用最佳污水處理技術(shù)。另外，考慮到預(yù)氧化技術(shù)應(yīng)用時(shí)會(huì)產(chǎn)生較多污泥，因此應(yīng)制定有效措施加強(qiáng)對(duì)污泥的處理，以提高油田污水處理質(zhì)量，保證油田開(kāi)采工作的高效進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]劉廣英，賈厚田，張秋雁.預(yù)氧化技術(shù)在油田污水處理中的應(yīng)用[J].內(nèi)江科技，2013（01）：91，28.

[2]于少君.預(yù)氧化技術(shù)在油田污水處理中的應(yīng)用研究[J].內(nèi)蒙古石油化工，2013（09）：102-104.

[3]譚文捷，黨偉，唐志偉，王莉莉.預(yù)氧化技術(shù)在油田污水處理中的應(yīng)用研究[J].環(huán)境工程，2013（S1）：223-225.

[4]歐天雄，吳建軍.預(yù)氧化技術(shù)在油田污水處理中的應(yīng)用[A].第二屆石油石化工業(yè)用材研討會(huì)論文集[C].2001.endprint

由上可知兩種預(yù)氧化技術(shù)實(shí)際應(yīng)用管理并不相同，如使用化學(xué)預(yù)氧化技術(shù)只需根據(jù)要求向污水中投入適量藥劑，由于加藥為自動(dòng)化因此管理比較方便，對(duì)技術(shù)人員技能的要求不高；如使用電化學(xué)預(yù)氧化技術(shù)需使用專門(mén)設(shè)備且技術(shù)較為先進(jìn)，對(duì)技術(shù)人員的技能水平要求較高。

另外，應(yīng)用化學(xué)預(yù)氧化技術(shù)處理油田污水時(shí)，添加氧化劑應(yīng)注意以下幾點(diǎn)內(nèi)容：首先，考慮到氧化劑具有較強(qiáng)的氧化性能，會(huì)腐蝕普通的鋼鐵管線，因此選擇添加氧化劑管線時(shí)應(yīng)優(yōu)先使用鋼骨架復(fù)合管或玻璃鋼管線；其次，污水中如含有較大油量會(huì)直接影響氧化劑的氧化效果，因此，投入氧化劑時(shí)污水含油量不能超過(guò)100 mg/L。并且氧化劑添加應(yīng)適量，一般為污水中二價(jià)鐵離子的1.2～1.4倍；最后，控制好氧化劑的添加點(diǎn)，通常應(yīng)在其他藥劑添加之前添加，并且保證在不影響其他藥劑效果的基礎(chǔ)上，符合最低濃度添加要求。另外，為提高氧化劑的氧化效果，添加后應(yīng)進(jìn)行均勻攪拌且反應(yīng)時(shí)間至少應(yīng)為0.5 min。

3.4 兩種預(yù)氧化技術(shù)對(duì)比分析

化學(xué)預(yù)氧化技術(shù)具有較為廣泛的應(yīng)用范圍且對(duì)管理人員的技術(shù)水平要求較低，但應(yīng)用過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較多的污泥量，同時(shí)會(huì)增加加入氧化劑的工作量。電化學(xué)預(yù)氧化技術(shù)應(yīng)用時(shí)需配備專門(mén)的設(shè)備且會(huì)改造原有工藝流程，一次投入成本較高。另外，電化學(xué)預(yù)氧化技術(shù)應(yīng)用范圍較窄且對(duì)管理人員的要求較高。因此，處理油田污水時(shí)應(yīng)結(jié)合油田實(shí)際情況，充分考慮化學(xué)預(yù)氧化技術(shù)和電化學(xué)預(yù)氧化技術(shù)間的區(qū)別，進(jìn)而合理選擇預(yù)氧化技術(shù)，提高油田污水處理效果。

4 總結(jié)

綜上所述，兩種預(yù)氧化技術(shù)在油田污水處理中均能取得良好效果，不過(guò)實(shí)際應(yīng)用時(shí)應(yīng)綜合對(duì)比兩種技術(shù)之間的區(qū)別，并充分考慮投入成本進(jìn)而使用最佳污水處理技術(shù)。另外，考慮到預(yù)氧化技術(shù)應(yīng)用時(shí)會(huì)產(chǎn)生較多污泥，因此應(yīng)制定有效措施加強(qiáng)對(duì)污泥的處理，以提高油田污水處理質(zhì)量，保證油田開(kāi)采工作的高效進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)

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[4]歐天雄，吳建軍.預(yù)氧化技術(shù)在油田污水處理中的應(yīng)用[A].第二屆石油石化工業(yè)用材研討會(huì)論文集[C].2001.endprint

由上可知兩種預(yù)氧化技術(shù)實(shí)際應(yīng)用管理并不相同，如使用化學(xué)預(yù)氧化技術(shù)只需根據(jù)要求向污水中投入適量藥劑，由于加藥為自動(dòng)化因此管理比較方便，對(duì)技術(shù)人員技能的要求不高；如使用電化學(xué)預(yù)氧化技術(shù)需使用專門(mén)設(shè)備且技術(shù)較為先進(jìn)，對(duì)技術(shù)人員的技能水平要求較高。

另外，應(yīng)用化學(xué)預(yù)氧化技術(shù)處理油田污水時(shí)，添加氧化劑應(yīng)注意以下幾點(diǎn)內(nèi)容：首先，考慮到氧化劑具有較強(qiáng)的氧化性能，會(huì)腐蝕普通的鋼鐵管線，因此選擇添加氧化劑管線時(shí)應(yīng)優(yōu)先使用鋼骨架復(fù)合管或玻璃鋼管線；其次，污水中如含有較大油量會(huì)直接影響氧化劑的氧化效果，因此，投入氧化劑時(shí)污水含油量不能超過(guò)100 mg/L。并且氧化劑添加應(yīng)適量，一般為污水中二價(jià)鐵離子的1.2～1.4倍；最后，控制好氧化劑的添加點(diǎn)，通常應(yīng)在其他藥劑添加之前添加，并且保證在不影響其他藥劑效果的基礎(chǔ)上，符合最低濃度添加要求。另外，為提高氧化劑的氧化效果，添加后應(yīng)進(jìn)行均勻攪拌且反應(yīng)時(shí)間至少應(yīng)為0.5 min。

3.4 兩種預(yù)氧化技術(shù)對(duì)比分析

化學(xué)預(yù)氧化技術(shù)具有較為廣泛的應(yīng)用范圍且對(duì)管理人員的技術(shù)水平要求較低，但應(yīng)用過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較多的污泥量，同時(shí)會(huì)增加加入氧化劑的工作量。電化學(xué)預(yù)氧化技術(shù)應(yīng)用時(shí)需配備專門(mén)的設(shè)備且會(huì)改造原有工藝流程，一次投入成本較高。另外，電化學(xué)預(yù)氧化技術(shù)應(yīng)用范圍較窄且對(duì)管理人員的要求較高。因此，處理油田污水時(shí)應(yīng)結(jié)合油田實(shí)際情況，充分考慮化學(xué)預(yù)氧化技術(shù)和電化學(xué)預(yù)氧化技術(shù)間的區(qū)別，進(jìn)而合理選擇預(yù)氧化技術(shù)，提高油田污水處理效果。

4 總結(jié)

綜上所述，兩種預(yù)氧化技術(shù)在油田污水處理中均能取得良好效果，不過(guò)實(shí)際應(yīng)用時(shí)應(yīng)綜合對(duì)比兩種技術(shù)之間的區(qū)別，并充分考慮投入成本進(jìn)而使用最佳污水處理技術(shù)。另外，考慮到預(yù)氧化技術(shù)應(yīng)用時(shí)會(huì)產(chǎn)生較多污泥，因此應(yīng)制定有效措施加強(qiáng)對(duì)污泥的處理，以提高油田污水處理質(zhì)量，保證油田開(kāi)采工作的高效進(jìn)行。

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