油田污水處理技術(shù)現(xiàn)狀及展望

油田污水主要包括原油脫出水（又名油田采出水）、鉆井污水及站內(nèi)其它類型的含油污水。油田污水的處理依據(jù)油田生產(chǎn)、環(huán)境等因素可以有多種方式。當(dāng)油田需要注水時(shí)，油田污水經(jīng)處理后回注地層，此時(shí)要對(duì)水中的懸浮物、油等多項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)格控制，防止其對(duì)地層產(chǎn)生傷害。如果是作為蒸汽發(fā)生器或鍋爐的給水，則要嚴(yán)格控制水中的鈣、鎂等易結(jié)垢的離子含量、總礦化度以及水中的油含量等。如果處理后排放，則根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)境要求，將污水處理到排放標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)一些干旱地區(qū)，水資源嚴(yán)重缺乏，如何將采油過(guò)程中產(chǎn)生的污水變廢為寶，處理后用于飲用或灌溉，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

采用注水開采的油田，從注水井注人油層的水，其中大部分通過(guò)采油井隨原油一起回到地面，這部分水在原油外運(yùn)和外輸前必須加以脫除，脫出的污水中含有原油，因此被稱為油田采出水。隨著油田開采年代的增長(zhǎng)，采出液的含水率不斷上升，有的區(qū)塊已達(dá)到90%以上，這些含油污水已成為油田的主要注水水源。隨著油田外圍低滲透油田和表外儲(chǔ)層的連續(xù)開發(fā)，對(duì)油田注水水質(zhì)的要求更加嚴(yán)格。

鉆井污水成分也十分復(fù)雜，主要包括鉆井液、洗井液等。鉆井污水的污染物主要包括鉆屑、石油、粘度控制劑（如粘土）、加重劑、粘土穩(wěn)定劑、腐蝕劑、防腐劑、殺菌劑、潤(rùn)滑劑、地層親和劑、消泡劑等，鉆井污水中還含有重金屬。

其它類型污水主要包括油污泥堆放場(chǎng)所的滲濾水、洗滌設(shè)備的污水、油田地表徑流雨水、生活污水以及事故性泄露和排放引起的污染水體等。

1 油田污水處理現(xiàn)狀

根據(jù)油田污水生產(chǎn)目的以及水質(zhì)特性的不同，其處理的方法也不同。油田污水主要由鉆井污水、油田采出水和其他形式的含油污水三大部分組成。傳統(tǒng)的油田污水處理工藝為：隔油—浮選除油—過(guò)濾，其中，主要是通過(guò)壓力、重力、水力旋流和浮選四種方法進(jìn)行除油。就國(guó)外而言，其采用的石油污水處理工藝與我國(guó)的基本上一致。如美國(guó)德克薩斯州的Permian Basin油田，把浮選除油和隔油工藝用水力旋流技術(shù)代替進(jìn)行采出水的處理，此工藝把含油量為0.2g/L、硫化物含量0.5g/L、礦化度10g/L的采油污水轉(zhuǎn)化成為蒸汽鍋爐用水。

2 油田污水處理技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

國(guó)內(nèi)外油田污水處理技術(shù)隨著油田回注水水質(zhì)要求和環(huán)保要求的不斷提高而不斷的提高和改進(jìn)。把上面所說(shuō)的傳統(tǒng)的工藝改變?yōu)楦粲汀炷龤飧　^(guò)濾技術(shù)和物化預(yù)處理—水解酸化—生化—過(guò)濾技術(shù)一整套工藝。石油污水處理技術(shù)正在超著生化技術(shù)和氣浮兩個(gè)方面發(fā)展。近十年以來(lái)，國(guó)內(nèi)各大油田對(duì)采收率技術(shù)進(jìn)行了不同程度的應(yīng)用推廣，根據(jù)含有聚合物油田污水的特性，以水力旋流、聚結(jié)以及沉降等石油污水處理的技術(shù)作為重點(diǎn)，開發(fā)研究出了含有高效聚合物的石油污水處理的新工藝。如大慶油田的核心是：規(guī)整聚結(jié)除油反應(yīng)技術(shù)，其以親油疏水、形式整齊的聚氯乙烯作為聚結(jié)的填料，對(duì)三元復(fù)合驅(qū)開采的石油污水進(jìn)行處理，運(yùn)行了三年的結(jié)果表明：聚結(jié)除油的出水水質(zhì)良好，滿足三元復(fù)合驅(qū)回注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的各項(xiàng)指標(biāo)。

3 油田污水處理方法

雖然油田污水處理的方法較多，但是每一種處理方法都具有局限性。由于受到多種因素，如排放方式、油存在的形式、污水成分以及回收利用率等等各種不同因素的影響，導(dǎo)致油田污水的處理很難達(dá)到滿意的效果。實(shí)際中，常常是把幾種方法相結(jié)合使用，進(jìn)而形成了深度處理工藝，使處理效果良好。?

經(jīng)常采用的油田污水的處理方法包括化學(xué)方法、物理方法以、生物法三大類。目前正在研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)在于高級(jí)氧化法、膜分離法以及磁力吸附分離法。

3.1 化學(xué)方法

化學(xué)絮凝法、水解酸化發(fā)和化學(xué)氧化法是經(jīng)常采用的化學(xué)方法。?

一般情況下，化學(xué)絮凝法往往和氣浮法聯(lián)合使用，作為預(yù)處理技術(shù)來(lái)處理油田污水，是各個(gè)油田普遍采用的化學(xué)處理方法之一。該過(guò)程中經(jīng)常用到的絮凝劑有有機(jī)絮凝劑、無(wú)機(jī)絮凝劑以及復(fù)合絮凝劑等等。近年來(lái)，有機(jī)高分子絮凝劑在油田污水處理中的應(yīng)用和研究都比較多，而且發(fā)展較快，其原因在于有機(jī)高分子絮凝劑具有生產(chǎn)污泥量少、效率高、用量少和處理速度快等優(yōu)點(diǎn)。?

水解酸化法是指在水解菌類的作用下，通過(guò)斷鏈或者開環(huán)裂解把難降解的大分子類的有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)橐咨锝到獾男》肿宇愇镔|(zhì)，進(jìn)而使后續(xù)處理的負(fù)荷減小，使油田污水處理的可生化性得以提高。該法經(jīng)常和生化法相結(jié)合，形成水解酸化—生化處理的一套工藝。?

化學(xué)氧化法是指在催化劑的作用下，通過(guò)化學(xué)氧化劑將石油污水中溶解狀態(tài)的無(wú)機(jī)物和有機(jī)物轉(zhuǎn)化成為毒性較低或者無(wú)毒的物質(zhì)，使其以容易與水分離的形態(tài)存在，提高了石油污水的可生化性。催化氧化法、UV/H2O2氧化法和UV/O3氧化法是常見的化學(xué)氧化法。作為預(yù)處理時(shí)往往和其他方法聯(lián)合使用。

3.2 物理方法

物理方法的目的是為了除去石油污水中的油類、固體懸浮物以及礦物質(zhì)等等。物理方法主要包括粗?；⒛し蛛x法以及水力旋流法等。?

粗化法在石油污水處理方面主要應(yīng)用在重力除油的工序之前，能夠大幅提高石油污水處理過(guò)程中的除油效果。?

膜分離法是應(yīng)用膜具有的選擇透過(guò)性對(duì)石油污水中的離子性物質(zhì)或者一些微粒進(jìn)行濃縮或者分離的方法。一直以來(lái)，膜處理技術(shù)的研究和開發(fā)力度不斷地在加大。王農(nóng)村等運(yùn)用改性的PVC合金超濾膜法對(duì)油田出水進(jìn)行了相關(guān)的深度處理，處理后的水質(zhì)達(dá)到了出水水質(zhì)的要求。所以，復(fù)合膜的開發(fā)研究以及膜的各種不同處理方法的相互結(jié)合是膜分離處理石油污水的發(fā)展方向所在。?

在20世紀(jì)80年代末期，水力旋流方法在石油污水的處理方面的應(yīng)用才發(fā)展起來(lái)，在水陸方面均有應(yīng)用，是油田污水處理發(fā)展的另外一個(gè)趨勢(shì)所在。

3.3 生物法

生物處理法是通過(guò)微生物的生物化學(xué)作用把具有毒性的物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)毒的物質(zhì)或者將比較復(fù)雜的有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)檩^為簡(jiǎn)單的物質(zhì)，從而使石油廢水得以凈化，該方法只對(duì)可以生物降解的有機(jī)化合物有降解作用。微生物能夠?qū)⒂皖愇镔|(zhì)氧化降解為水和二氧化碳等物質(zhì)，因?yàn)橛皖愇镔|(zhì)屬于烴類有機(jī)物。根據(jù)微生物在石油污水中的存在狀態(tài)，將生物法分為生物膜法和活性污泥法，根據(jù)微生物對(duì)氧氣的需求，生物法又可以分為好氧生物法和厭氧生物法。

4 油田污水處理技術(shù)展望

油田污水處理的方法有待進(jìn)一步的完善、組合以及創(chuàng)新。?

1）目前，化學(xué)法是經(jīng)常使用到的處理程序之一。由于藥劑的投加量隨著油田污水量的增長(zhǎng)而不斷地增加，因此，造成油田污水處理的成本增加，同時(shí)也容易造成二次污染。因此，研究開發(fā)出無(wú)污染、處理能力強(qiáng)的化學(xué)藥劑是今后的發(fā)展趨勢(shì)之一。

2）開發(fā)研究出高效破乳能力的材料、使用多種類型的聚結(jié)材料處理油田污水，從而使聚結(jié)性能提高是粗化法今后的研究發(fā)展方向。?

3）生物處理法具有自然凈化、水質(zhì)穩(wěn)定、操作方便、成本低、易于管理等優(yōu)點(diǎn)，在水資源相對(duì)短缺、地廣人稀的地區(qū)經(jīng)常使用。因此，在油田污水的處理過(guò)程中，培養(yǎng)研究出使用能力強(qiáng)、生存能力強(qiáng)、對(duì)大多數(shù)有機(jī)物質(zhì)能夠高效降解的菌種是生物處理法的關(guān)鍵所在。?

4）膜分離法處理油田污水是今后最有發(fā)展?jié)摿Φ奶幚矸?，其處理后的水質(zhì)能夠嚴(yán)格的達(dá)到出水水質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)要求。因此，研發(fā)抗污染、膜性能好、膜通量大的材料是當(dāng)務(wù)之急。如果將粗化技術(shù)和膜技術(shù)相互結(jié)合，研發(fā)出具有物理性質(zhì)破乳能力的材料，不僅僅使目前多單元處理模式減少，而且對(duì)膜污染所引起的諸多問(wèn)題進(jìn)行了解決。?

5）由于水力旋流器具有處理效率高、占地面積小以及設(shè)備體積小等的特點(diǎn)，將浮選技術(shù)和旋流技術(shù)結(jié)合起來(lái)的旋流技術(shù)值得深究。?

從總體上來(lái)看，油田采油污水的處理將朝著高效處理、低成本、低污染和易操作的方向發(fā)展。新型的處理方法和工藝是在傳統(tǒng)的膜處理法、生物處理法和傳統(tǒng)法相互結(jié)合的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。

作者簡(jiǎn)介

陳國(guó)泉，男，工程師，大學(xué)本科，2009年畢業(yè)于中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢），長(zhǎng)期從事油田化學(xué)研究工作。