油田含聚污水處理與利用方法探討

王 闖

（大慶油田第二采油廠規(guī)劃設計研究所，黑龍江 大慶 163000）

0 引言

我國已經(jīng)進入三次采階段多年，伴隨不斷的開發(fā)、開采，我國各大油田平均含水量已經(jīng)超過90%，原油生產(chǎn)中含聚污水的總產(chǎn)生規(guī)模也極為龐大。與常規(guī)污水相比，含聚合物污水具有更高的年度，水中的固相物質比例也更好，同時比常規(guī)污水具有更高的乳化穩(wěn)定性，導致常規(guī)的污水處理技術，對含聚污水的處理效果十分有限，無法滿足污水排放需求。因此，需要對含聚污水的處理技術進行研究和完善，優(yōu)化處理技術，全面提高處理效果最大限度降低含聚污水對環(huán)境帶來的威脅[1]。

1 含聚污水的特征

受原油開采方式、地質環(huán)境因素、原油物理化學特性等因素決定，在開采過程中產(chǎn)出污水的成分相差較大，但都含有原油、固體懸浮物、微生物、有機物等物質。所有的污水也都具備高溫、高礦化程度、高細菌含量等諸共同點。

但含聚污水與常規(guī)污水相比也存在許多差異，造成了含聚污水的處理困難。首先，含聚污水中含有大量的聚合物，導致污水粘度顯著上升遠超常規(guī)含油污水。根據(jù)相關數(shù)據(jù)顯示，在45℃時，常規(guī)污水黏度約為0.6mpas，但在相同的溫度條件下，含聚污水的黏度可以達到0.8～1.1maps，這也是含聚污水處理難度較高的重要原因，過高的污水黏度，導致污水中存在的膠質物質穩(wěn)定性較強，常規(guī)的沉降工序難以實現(xiàn)對膠體的分離；其次，在對含聚污水的實驗研究中發(fā)現(xiàn)，含聚污水的油粒徑較小，多數(shù)油徑處于3～5納米范圍內，導致油水界面水膜強度倍增，較小粒徑的油珠會穩(wěn)定存在于水體中，導致污水難以得到有效的處理；再次，由于含聚污水中存在大量的陰離子聚合物，此類物質不利于絮凝劑發(fā)揮應用的效果，導致污水絮凝效果欠佳，無法有效去除含有污水中的固體懸浮物，處理效果不能符合污水排放標準。此外，受含聚污水黏度較高，污水綜合吸附性能較高，導致含聚污水中含有大量的泥沙成分，對后續(xù)的處理工藝造成了極大的影響；最后含聚污水中含有的大量聚合物成分，提高了污水的乳化程度，讓含聚污水的乳化液體穩(wěn)定性遠遠超過常規(guī)污水，也是導致含有污水處理困難的重要原因。

2 油田含聚污水的主要處理方法

2.1 物理法

2.1.1 重力分離技術

重力分離技術應用最廣的物理污水處理之一，利用污水中存在的成分中不同的密度差異實現(xiàn)污水處理，污水中油基成分和水基成分不相容，可以利用重力分離設備是實現(xiàn)油珠與懸浮物的分離，目前應用較廣的重力設備有橫向流除油器、波紋板油水分離器、聚集型油水分離器、立式儲油罐油水分離器、聚集性油水分離器、斜板式隔油池等。物理驅油方式技術需求較低，操作簡單，處理過程中影響因素較少。但物理處理設備通常體積較大，需要較大設備建設場地，整體處理效率也相對緩慢，因此該技術無法做為獨立的處理技術使用，多應用于污水綜合處理系統(tǒng)中初步處理的工藝中。

2.1.2 水力旋流技術

水力旋流技術是我國與20世紀80年代后期引入的污水處理技術之一，該裝置質量較輕、體積小、處理速度快，在我國油田中應用廣泛，尤其在海上等操作空間相對緊缺的海上由田中應用更為廣泛。

目前水利旋流器種類較多，但按照分離介質答題可以分為固-液、液-液、氣-固、氣液等幾種類型，其中液-液處理的水力旋流器與固-液分離器在組成結構與分離原理方面極為相似，均是利用不同物質之間的密度差異，實現(xiàn)分離。但液體與液體之間目的差較小，分離難度要大于固-液分離。

2.1.3 加藥氣浮技術

加藥氣浮技術是在含有污水中諸如空氣，并促使空氣泡在污水中形成，空氣氣泡在污水中逐步吸附污水中存在的各類污染物質，并改變氣泡密度，逐步懸浮出水面從而實現(xiàn)污水處理。加藥氣浮技術的核心是浮選劑。

根據(jù)相關數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示，氣浮技術的綜合除油概率可以達到81%，是目前污水處理技術中除油效率最高的技術方法，但該技術對污水中聚合的清楚效果較差，因此該技術一半不作為獨立的含聚污水處理技術，一般應用于綜合污水處理技術中。

2.2 化學法

物理除油技術多用于含有污水中固相顆粒以及懸浮油的處理中，但對污水中還有的包括細菌、腐蝕物質等物質的去除效果較差，需要通過化學法進行進一步的處理。一半采用添加絮凝劑、緩蝕劑、阻垢劑、殺菌劑等藥劑實現(xiàn)化學法處理。

2.3 絮凝劑

絮凝劑時處于含有污水的中重要方法之一，也是應用最為廣泛的化學處理工藝之一，在含有污水中加入絮凝劑可以實現(xiàn)高效的油水分離。目前絮凝劑種類較多，但主要從組成成分角度可以分為無機、有機、復合、微生物等四種。要投加相同濃度的絮凝劑。李紹文等[2]針對大慶油田含聚污水篩選出有機絮凝劑PAM-1與無機絮凝劑JO-1復配使用，其除油、除濁率分別達到95.4%和82.7%，CODCr去除率也達到83.2%以上。鄧述波等[3]通過篩選復配得到絮凝劑XN98，該絮凝劑由5種成分組成，其中以無機絮凝劑為主，含有少量有機絮凝劑。該絮凝劑處理大慶油田含聚污水效果良好，絮凝劑投加質量濃度為50mg/L時處理后水質可以達到中高滲透層含聚污水處理指標，成本約為PAC的1/3。趙書平等[4]研究了4種無機絮凝劑AlCl3、PAC、FeCl3、PFS對聚合物溶液的絮凝作用，通過對絮凝效果的分析比較發(fā)現(xiàn)，絮凝法可以有效地去除污水中的聚合物，且AlCl3效果最好，去除率可以達到90%。