海上油田含油污水處理及回用技術(shù)分析

付武軍(中海石油氣電集團(tuán)有限責(zé)任公司，北京 100600)

0 引言

水資源通常用于海上油田的開(kāi)發(fā)，但開(kāi)采后的污水中往往存在一些原油，如果這些含油污水沒(méi)有妥善處理便直接排放了，一定會(huì)使海上油田周?chē)淖匀画h(huán)境被污染，并且也會(huì)威脅到海上油田工作者的身體健康。同時(shí)也會(huì)使海上油田應(yīng)用水資源的量增加，最終浪費(fèi)很多水資源，為此，對(duì)含油污水經(jīng)過(guò)高效處理技術(shù)實(shí)施處理，并對(duì)處理后的水資源進(jìn)行回收再利用，這將成為當(dāng)前海上油田開(kāi)采中的一項(xiàng)緊要任務(wù)。這樣的做法不但有助于減少海上油田對(duì)水資源的使用量，也能實(shí)現(xiàn)對(duì)當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境的有效保護(hù)，并達(dá)到海上油田綠色開(kāi)采的目的。

1 含油污水處理及回用基本內(nèi)涵

海上油田含油污水處理即主要通過(guò)對(duì)各類(lèi)技術(shù)手段的有效應(yīng)用，以實(shí)現(xiàn)對(duì)含油污水中雜質(zhì)的凈化，從而確保污水在排放的過(guò)程中不會(huì)危害到自然環(huán)境，亦或是把它再次用于海上油田開(kāi)發(fā)生產(chǎn)中，其目的不同也會(huì)應(yīng)用不同的技術(shù)?，F(xiàn)如今，海上油田污水處理中，大多數(shù)主要是以回用為主要目的，通過(guò)高級(jí)氧化處理技術(shù)以及膜分離處理技術(shù)等的應(yīng)用，能夠?qū)臀鬯M(jìn)行凈化處理，從而讓水質(zhì)達(dá)到二次回用標(biāo)準(zhǔn)，并把它回收利用到二次生產(chǎn)之中[1]。

2 海上油田含油污水概述

2.1 含油污水的主要成分

含油污水中有多類(lèi)污染物質(zhì)，其中占比最大的污染物主要有兩種，即有機(jī)物與石油類(lèi)等，且含油污水的結(jié)構(gòu)缺乏一定的穩(wěn)定性，這樣會(huì)使組成成分出現(xiàn)一定改變。與此同時(shí)，也會(huì)存在部分硫化物等成分[2]。

2.2 含油污水的危害

含油污水有著較為復(fù)雜的成分，其中也有部分有毒有害物質(zhì)存在，如果未及時(shí)運(yùn)用正確的方式去處理，那么就會(huì)嚴(yán)重影響到周?chē)淖匀画h(huán)境。一般而言，含油污水產(chǎn)生的危害種類(lèi)共三類(lèi)：(1)當(dāng)水體中有油污排入后，不但會(huì)污染水體，也會(huì)破壞到水體的衛(wèi)生條件，且人們也會(huì)應(yīng)用水體去灌溉農(nóng)業(yè)，如果灌溉農(nóng)業(yè)應(yīng)用的水是被污染過(guò)的，那么就會(huì)嚴(yán)重的影響到農(nóng)業(yè)；(2)油類(lèi)在排進(jìn)水體時(shí)，會(huì)最終形成一類(lèi)膜，也就是油膜，油膜會(huì)使氧氣和水的溶解過(guò)程遭受到破壞，進(jìn)而使得氧氣不能在水中進(jìn)行溶解，也無(wú)法滿(mǎn)足水生動(dòng)物對(duì)氧的需求，進(jìn)而使水生動(dòng)物出現(xiàn)死亡；(3)油具有一定的助燃作用，水體表面的油污會(huì)為當(dāng)?shù)丨h(huán)境埋下安全隱患，進(jìn)而易引發(fā)一定的火災(zāi)。

2.3 海上油田含油污水的特點(diǎn)

對(duì)于海上油田開(kāi)采而言，其中排出的含油污水有著十分復(fù)雜的成分，其中除了原油也有很多化學(xué)物質(zhì)、固廢物、細(xì)菌以及無(wú)機(jī)鹽等，此外，也涵蓋了原油生產(chǎn)中所添加的一些化學(xué)藥劑等。石油含油污水的顯著特點(diǎn)主要有：(1)通常石油含油污水中的水溫都較高；(2)石油含油污水中的礦化性偏高；(3)有諸多細(xì)菌存在于石油含油污水之中；(4)含油污水表面張力較大，有殘留的化學(xué)品等雜質(zhì)。通過(guò)一些實(shí)驗(yàn)研究我們知道，有許多有害的細(xì)菌存在于含油污水中，這部分細(xì)菌會(huì)嚴(yán)重地腐蝕著海上油田的管線(xiàn)，進(jìn)而會(huì)嚴(yán)重的影響著海上油田的生產(chǎn)安全。同時(shí)，含油污水中也存在碳酸根離子、硫酸根離子等，這些物質(zhì)能夠進(jìn)一步發(fā)生相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)，從而強(qiáng)化其對(duì)管道的腐蝕速度。今天，對(duì)我國(guó)的很多海上油田而言，因油田不同也存在不同情況，為此，應(yīng)該按照具體實(shí)況應(yīng)用妥善的舉措去有效處理含油污水。

2.4 含油污水處理影響因素

2.4.1 沉降罐的收油工藝問(wèn)題

含油污水處理工藝中，沉降罐發(fā)揮著決定性影響作用，若收油中沒(méi)有進(jìn)行妥善處理，那么會(huì)使得罐頂?shù)挠臀蹖犹?，既?huì)影響出水的水質(zhì)，又會(huì)因?yàn)槭沼托Ч患?，長(zhǎng)此以往所產(chǎn)生的老化油會(huì)使聯(lián)合站再次脫水的質(zhì)量受到直接影響，進(jìn)而常發(fā)生脫水器垮電場(chǎng)的狀況?，F(xiàn)在的沉降罐中，很多收油槽缺乏合理的結(jié)構(gòu)，從而會(huì)使得最后收到水比油多，進(jìn)而使處理后的水中含油量多。此外，浮油層無(wú)法集中加熱，使得稠油塊無(wú)法得以融化，使其無(wú)法進(jìn)入收油槽，最終使收油效果受到影響，特別是在冬季，稠油塊有較強(qiáng)的粘性，進(jìn)而最終會(huì)使得排油困難。

2.4.2 核桃殼過(guò)濾罐問(wèn)題

現(xiàn)如今，核桃殼過(guò)濾罐中的問(wèn)題有：過(guò)濾罐在進(jìn)行過(guò)濾時(shí)，其中有諸多雜質(zhì)和懸浮物會(huì)在核桃殼的表面停留，進(jìn)而會(huì)降低其密度，出現(xiàn)嚴(yán)重的濾料膨化情況，這樣會(huì)使很多濾料直接進(jìn)入到補(bǔ)水篩管和罐頂間的死角處，它會(huì)影響到最終的反沖過(guò)程和過(guò)濾材料的再生，且未合理地把控反沖洗強(qiáng)度，則最終會(huì)影響反沖洗過(guò)程中濾料的應(yīng)用和最終水質(zhì)。

3 海上油田含油污水處理及回用技術(shù)的不足

3.1 綜合性能不良

目前，我國(guó)石油工業(yè)中對(duì)石油開(kāi)采所產(chǎn)生的含油污水缺乏有效的處理技術(shù)，進(jìn)而導(dǎo)致污水沒(méi)有較高的回用效率，進(jìn)而使得含油污水處理的綜合性不佳。究其原因?yàn)楹臀鬯幚砗突赜眉夹g(shù)再應(yīng)用中的結(jié)構(gòu)缺陷。

比如，抽油壓力不能同過(guò)濾器石油反沖進(jìn)行密切相連，若石油的抽油壓力較低，然后，管道中的油流動(dòng)性將減慢，這時(shí)，石油過(guò)濾處會(huì)出現(xiàn)斷檔，這樣會(huì)使石油過(guò)濾器工作效率降低，導(dǎo)致石油開(kāi)采工作間斷，那么就無(wú)法充分確保石油過(guò)濾后的潔凈度，石油的濾水也滿(mǎn)足不了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，這不但嚴(yán)重影響了石油開(kāi)采的長(zhǎng)期發(fā)展，也對(duì)行業(yè)的持續(xù)發(fā)展不利。

3.2 石油的過(guò)濾技術(shù)不佳

如今，通常需要應(yīng)用過(guò)濾技術(shù)來(lái)處理石油的含油污水，從而更好地避免原油在水體中滲入。然而，此類(lèi)較為傳統(tǒng)的過(guò)濾方式將不能有效地粉粹及處理原油中的顆粒，所以，在石油的實(shí)際開(kāi)采中和石油含油污水的過(guò)濾中應(yīng)全程分開(kāi)開(kāi)展，并進(jìn)行多次轉(zhuǎn)折。唯有如此，方可徹底清除掉固體廢料及水體中的雜質(zhì)。然而，分離過(guò)程不但會(huì)浪費(fèi)資源，同時(shí)也會(huì)增加成本費(fèi)用。

3.3 污水的低溫處理效果不理想

含油污水在低溫條件下處理達(dá)不到最理想狀態(tài)，這個(gè)問(wèn)題始終影響著傳統(tǒng)石油污水處理工作。低溫情況下，含油污水不能得到有效處理，因?yàn)槿绻鲇涂跍囟鹊?，油水分離效果不明顯，導(dǎo)致原油的開(kāi)采必須經(jīng)過(guò)多次轉(zhuǎn)折。因此，水資源中含有大量的石油，后續(xù)的分離和過(guò)濾處理也無(wú)法進(jìn)行有效的升級(jí)，造成了一定程度的石油資源浪費(fèi)。

3.4 處理稠油廢水時(shí)，處理效果不佳

事實(shí)上，海上油田開(kāi)采的過(guò)程十分復(fù)雜，特別是在后續(xù)的廢水處理中，也有著復(fù)雜的工序。若油與水沒(méi)有徹底進(jìn)行分離，既會(huì)讓水體中含有大量的油污，也會(huì)使最終的回用效率受到影響，并且直接排放也會(huì)使管道腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)有所增加，最終威脅到周?chē)纳鷳B(tài)環(huán)境。特別是前端的油水分離工作欠科學(xué)性，將導(dǎo)致污水中的油含量及粘土含量增加，一系列的有機(jī)物互為反應(yīng)會(huì)有大量的有毒物質(zhì)產(chǎn)生，從而使后期的分離及清除工作無(wú)法有效進(jìn)行，不但影響回用效率，同時(shí)也會(huì)使處理成本有所增加。

4 含油污水處理技術(shù)與回用技術(shù)的應(yīng)用

4.1 膜分離處理技術(shù)

膜分離技術(shù)作為新型的一類(lèi)濾油技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了化學(xué)分離技術(shù)和現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的有效結(jié)合。如今，我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)與科技不斷發(fā)展進(jìn)步，在處理海上油田含油污水時(shí)，膜分離技術(shù)，在應(yīng)用原有過(guò)濾技術(shù)的基礎(chǔ)上，將化學(xué)分離技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，提高石油的超過(guò)濾，實(shí)現(xiàn)反滲透和微過(guò)濾，達(dá)到過(guò)濾甚至凈化的效果。在實(shí)際應(yīng)用膜分離過(guò)濾技術(shù)時(shí)，開(kāi)采的石油通常會(huì)經(jīng)過(guò)三個(gè)過(guò)程，即反滲透、微過(guò)濾、超過(guò)濾，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)石油的綜合過(guò)濾，最終讓石油的過(guò)濾效果更佳。而超過(guò)濾具體是分離出石油中的大體積物質(zhì)，微過(guò)濾是處理石油中存在的微量懸浮物。反滲透主要利用電解技術(shù)把石油及水徹底分離出來(lái)，如今，在現(xiàn)代石油開(kāi)采中，膜分離技術(shù)是污水處理中運(yùn)用的一個(gè)重要技術(shù)[3]。

4.2 磁吸附分離處理技術(shù)的應(yīng)用

磁吸附分離技術(shù)將傳統(tǒng)的石油污水處理技術(shù)打破了，此技術(shù)對(duì)物理分子的運(yùn)動(dòng)理念及磁性吸附能力進(jìn)行了有效利用。海上油田污水處理中，首先應(yīng)用凈水劑和絮凝劑等藥劑打破了污水穩(wěn)定性，之后再加入鐵粉，使虛體和鐵粉顆粒有效結(jié)合，然后在磁盤(pán)作用后，磁盤(pán)吸附會(huì)有效除去絮體。在磁力的作用下，能將石油污水中的物質(zhì)分離除去，進(jìn)而更好的提高了海上油田含油污水分離效果。同時(shí)，應(yīng)用磁吸附分離技術(shù)也能夠?qū)⑹烷_(kāi)采中對(duì)各類(lèi)資源的消耗降低，進(jìn)而讓開(kāi)采用水的處理、回用等工序效果理想。

4.3 高氧化技術(shù)的應(yīng)用

高級(jí)氧化處理技術(shù)主要是通過(guò)強(qiáng)氧化的高分辨率直接分解處理含有污水中的有害肥料，進(jìn)而使其可以生產(chǎn)無(wú)害的物質(zhì)。高級(jí)氧化技術(shù)有突出的優(yōu)勢(shì)，沒(méi)有較高的操作條件要求，但有鮮明的氧化效果。19世紀(jì)問(wèn)世至今，深受石油開(kāi)采業(yè)界人士的廣泛重視和應(yīng)用，且高級(jí)氧化技術(shù)在通過(guò)實(shí)踐后也可以更好的節(jié)約能源。由于此技術(shù)沒(méi)有太高的成本，不管是應(yīng)用的材料抑或是耗費(fèi)的時(shí)間，均有高效性及穩(wěn)定性，且有很強(qiáng)的去污力和較高的催化活性。在科技持續(xù)發(fā)展背景下，高級(jí)氧化技術(shù)也可依靠太陽(yáng)能實(shí)現(xiàn)對(duì)含有污水的高端處理，可以對(duì)接能源指標(biāo)，更好的實(shí)現(xiàn)污水回用。

4.4 生物技術(shù)的應(yīng)用

所謂生化處理技術(shù)，就是通過(guò)微生物代謝功能和生化效應(yīng)，有效處理與分離石油含油污水中的污染物及有機(jī)化合物，一直到污水中的有害物質(zhì)被分解完以后，繼而生成無(wú)毒害的物質(zhì)，方可把它排放至水體中或進(jìn)行回用。現(xiàn)如今，此技術(shù)在全球范圍內(nèi)得以廣泛的推廣及應(yīng)用，其主要可分成兩類(lèi)，即無(wú)氧技術(shù)及有氧技術(shù)。盡管兩類(lèi)技術(shù)的種類(lèi)和應(yīng)用形式有很大的不同性，然而，通常均為通過(guò)物理與化學(xué)方式高效處理含油污水，不但能夠降低成本，也會(huì)提升綜合治理性。所以，此技術(shù)在含有污水的處理中有廣闊的應(yīng)用前景。

4.5 氣浮處理

這種處理方法主要是利用各種手段使污水中有許多微小的氣泡產(chǎn)生，當(dāng)這些小氣泡漂浮在水中時(shí)，會(huì)充分接觸到原油中的其他成分與懸浮顆粒物，從而發(fā)揮出吸附作用。這種方式能夠更好地分離污水中的固態(tài)與液態(tài)物體，固體物體會(huì)沉淀或浮到污水表面，從而凈化污水。但是，氣浮法有著非常復(fù)雜的成分，且有很高的難度，所以，對(duì)維護(hù)人員的技術(shù)能力提出了更高的要求。但此項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)很大，氣浮池對(duì)難處理的低濁度水的處理效果十分明顯。且由于重力式沉降罐具有通用性，可實(shí)現(xiàn)建設(shè)投資成本的有效降低，同時(shí)氣浮過(guò)程中會(huì)使很多氧氣發(fā)生溶解，這對(duì)污水的后處理非常有利。此種方式對(duì)混凝反應(yīng)沒(méi)有較高的要求，進(jìn)而能夠使固液分離時(shí)間縮短。

4.6 過(guò)濾技術(shù)

過(guò)濾技術(shù)具體指的是通過(guò)濾膜阻隔作用，對(duì)含油污水中的顆粒物進(jìn)行分離，進(jìn)而可以確保其有良好的凈化效果。通常而言，在氣浮技術(shù)與混凝技術(shù)處理之后使用過(guò)濾技術(shù)，繼而可以對(duì)上面工藝流程中所沉降下來(lái)的絮狀混合物進(jìn)行有效分離。據(jù)有關(guān)科學(xué)研究可證，通過(guò)過(guò)濾技術(shù)處理后，含油污水中的油含量要低于10 mg/L，其構(gòu)筑物載體是壓力濾池或普通快速濾池。然而，在具體操作中，經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生濾料堵塞的情況，這種問(wèn)題可通過(guò)熱水反洗或空氣反向曝氣等方式進(jìn)行解決，防止處理效果降低?，F(xiàn)代城市的含油污水處理中，超濾膜技術(shù)有廣泛的應(yīng)用范圍，其中主要在兩類(lèi)活性污泥中進(jìn)行應(yīng)用。普通活性污泥主要是以二沉池和曝氣池為主體，然后也融入了污泥回流系統(tǒng)，接著它與含油污水融合，產(chǎn)生一種新的混合液體。另一類(lèi)除磷除氧活性污泥是把缺氧區(qū)分為兩個(gè)區(qū)域，分別處理回流污泥中的硝酸鹽等成分及上面形成的混合液體。

5 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)如今，海上油田含油污水處理中依舊有很多的不足存在，含油廢水處理和回用技術(shù)的應(yīng)用還需進(jìn)一步加強(qiáng)，以便于更好地實(shí)現(xiàn)水資源的二次回收及利用，以此實(shí)現(xiàn)水資源應(yīng)用效率的有效提高，進(jìn)而能夠使水資源得到最大節(jié)約。