采油廠污水處理現(xiàn)狀及對策

劉江魚，楊成艷，高萃，張文麗，劉曉霞

(延長油田股份有限公司吳起采油廠，陜西 延安 717600)

0 引言

在油田開采企業(yè)中，油田污水指的是在石油開采生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的各種廢水的總和，包括：鉆井施工用水、石油開采過程中用水、地表面生產(chǎn)用水、工作人員生活用水等部分構(gòu)成。采油廠在污水處理過程中，可能受到多種因素影響和制約，為進(jìn)一步提升采油廠污水處理水平，工作人員應(yīng)實(shí)時(shí)監(jiān)督和管控污水處理流程，并采用多種類型施工工藝，如物理、化學(xué)、生物等技術(shù)，在提升污水處理水平同時(shí)，減少對當(dāng)?shù)丨h(huán)境破壞以及影響，促進(jìn)人與自然和諧發(fā)展。

1 油田污水處理重要性

時(shí)代不斷進(jìn)步，社會不斷發(fā)展，人們對美好生活的品質(zhì)和質(zhì)量要求也與日俱增。但是，一些油田企業(yè)在進(jìn)行日常生產(chǎn)中所產(chǎn)生的油田廢水其組成成分比較復(fù)雜，比如含有硫離子、含硫化合物、碳酸鈣、酚類化學(xué)物質(zhì)、石油化合物衍生物等，這些化學(xué)物質(zhì)其主要特點(diǎn)都是難以與水相融，在自然環(huán)境作用下不能達(dá)到很好地分解和處理，若是隨意排放到環(huán)境中或者泄漏都會給當(dāng)?shù)厝司迎h(huán)境造成較大影響。

因此，在可持續(xù)發(fā)展理念下，要對油田污水處理進(jìn)行創(chuàng)新、研究，在油田企業(yè)污水處理中合理使用化學(xué)藥劑對其進(jìn)行合理使用和處理，可以減少油田污水中的雜質(zhì)以及有害物質(zhì)產(chǎn)生，確保污水經(jīng)過多道工序處理之后能夠繼續(xù)使用，讓企業(yè)能夠在可持續(xù)發(fā)展理念下與當(dāng)?shù)鼐用穹€(wěn)定和諧發(fā)展。

在實(shí)踐中，經(jīng)過相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，采用油田化學(xué)劑對油田企業(yè)污水進(jìn)行處理，可有效減少污水中有毒物質(zhì)的含量，可使油田企業(yè)產(chǎn)生的污水能達(dá)到使用標(biāo)準(zhǔn)或排放標(biāo)準(zhǔn)，有效降解硫化物以及酚類物質(zhì)等對環(huán)境有著較大危害的化學(xué)物質(zhì)。

2 采油廠污水處理技術(shù)

2.1 物理方法

合理應(yīng)用物理處理污水方法，有助于減少污水中的大部分油類以及固體顆粒物等。如油田膜分離技術(shù)，通過污水處理裝置，油田膜分離技術(shù)實(shí)現(xiàn)高速旋轉(zhuǎn)，并產(chǎn)生較強(qiáng)離心力，由于雜質(zhì)與廢水在質(zhì)量上有著較大差異，因此，在離心力作用下，將雜質(zhì)與廢水進(jìn)行分離，順著污水處理裝置排出，從而實(shí)現(xiàn)處理污水目的。

通常情況下，膜分離技術(shù)主要有微濾、超濾、納濾以及反滲透等類型，是由具有攔截能力制成的特殊類型多孔材料膜實(shí)現(xiàn)有效清除采油廠污水中多種類型雜質(zhì)。因產(chǎn)生離心力程度的不同，又可分為旋流分離器以及離心分離器兩種。相比離心分離器，旋流分離器因其性能較好、質(zhì)量較輕、較為方便等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在采油廠污水處理中。該技術(shù)目前已經(jīng)取得突破性進(jìn)展，已從實(shí)驗(yàn)室逐漸應(yīng)用到實(shí)踐中[1]。

2.2 化學(xué)方法

在采油廠處理污水期間，若單獨(dú)使用化學(xué)或者物理法難以完全去除污水中的溶解性雜質(zhì)、膠性物質(zhì)以及油廢水乳化油，可采用混凝劑沉淀方法、轉(zhuǎn)化法、化學(xué)中和法等方式進(jìn)行處理[2]。根據(jù)相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，化學(xué)方法處理油田廢水是最有效的方式之一，主要有緩蝕劑、殺菌劑、絮凝劑以及阻垢劑等化學(xué)方法，其中能將油田廢水中的微毒物質(zhì)或者讓有毒物質(zhì)轉(zhuǎn)化為容易被水分解狀態(tài)。氧化方法主要分為電解、化學(xué)以及光化學(xué)等三種類型。

通過選用不同類型的氧化劑，可進(jìn)一步分解在油田廢水中的有害物質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)凈化廢水目的。電解法是在油田污水中插入正負(fù)電極，通上電流，讓油田廢水中油以及一些污染物在氧化物質(zhì)或者氧化作用下發(fā)生化學(xué)氧化反應(yīng)，從而達(dá)到減少廢水中污染物目的。

另外還有物理化學(xué)結(jié)合法處理油田廢水污水技術(shù)，如吸附法和氣浮法，其中吸附法是將化學(xué)性質(zhì)不明顯的并帶有一定油液吸附性的材料進(jìn)行污水處理，常見的材料為活性炭。雖然活性炭的吸附性較強(qiáng)，但是其造價(jià)較高，而采用吸附法處理廢水的過程中吸附材料的使用量比較大，不適宜大規(guī)模使用，但是在對采油廠廢水進(jìn)行深度處理時(shí)可以使用活性炭。氣浮法的工作原理主要是將氣體利用微小氣泡的方法打入到廢水中，這些微小氣泡在廢水中吸附一些油性粒子，這樣微小氣泡在上浮的過程中就可以將油性粒子帶至廢水表面，然后將其與廢水進(jìn)行分離，實(shí)現(xiàn)污水處理。在采油廠污水處理工作中，為了增加氣浮法的工作效率，經(jīng)常會使用一些懸浮劑來增加其效果，并且能夠增加微小氣泡與膠性物質(zhì)的結(jié)合度。

2.3 生物處理法

在采油廠處理污水期間，也可利用生物處理方式進(jìn)行污水處理。生物處理污水工藝主要是利用微生物具備的分解作用，將采油廠廢水中的有害物質(zhì)進(jìn)行分解，并將有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì)，充分發(fā)揮生物處理污水工藝實(shí)際作用。有厭氧生物處理污水工藝、好氧污水處理工藝兩種組成生物污水處理法。厭氧法污水處理技術(shù)主要是在采油廠污水中注入相應(yīng)規(guī)格的厭氧生物菌，生物菌利用自身能力將污水中有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行降解，并將其轉(zhuǎn)換為水、二氧化碳等。

好氧污水處理技術(shù)主要是在污水中使氧含量達(dá)到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)投入使用，污水中有機(jī)物轉(zhuǎn)化為二氧化碳、水以及NO3等。微生物在廢水中將大分子有機(jī)物通過酶的作用進(jìn)行降解，從而將分子結(jié)構(gòu)中的自由能釋放出來，然后將自由能轉(zhuǎn)變?yōu)樯锬芪镔|(zhì)，微生物利用三磷酸腺苷進(jìn)行生物合成反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)菌種群落的擴(kuò)大。而在這過程中，可以將廢水中的膠態(tài)或者溶解態(tài)的大分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)污水治理的效果。

3 污水處理試劑類型

3.1 緩蝕殺菌劑

在油田開采企業(yè)中，所排出的油田廢水中含有一定量的細(xì)菌以及微生物，若不能對污水進(jìn)行及時(shí)處理，會嚴(yán)重破壞當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)以及環(huán)境，會損傷當(dāng)?shù)厣镦湥瑢又参锷鎺碛绊?，也會直接影響到人們身體健康。與此同時(shí)，由于污水中所含有的微生物以及細(xì)菌較多，在自然因素以及化學(xué)因素影響下，會產(chǎn)生很多有害氣體，給當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境帶來很大的影響。因此，采用殺菌劑對污水進(jìn)行處理，可將污水中含有的細(xì)菌以及微生物消滅干凈，并且可以根據(jù)不同菌種類型使用針對性的殺菌劑，可以將油田廢水對環(huán)境影響降到最低。

3.2 絮凝劑

絮凝劑可分為有機(jī)、無機(jī)、復(fù)合絮凝劑這三種類型。絮凝劑的主要作用可分為沉降、凝結(jié)、架橋等。在油田污水處理中應(yīng)用絮凝劑，可使絮體雜質(zhì)等下沉到沉降區(qū)底部，從而達(dá)到清理污水效果形成清澈水質(zhì)的作用。架橋作用則是通過高聚物與膠粒通過吸附作用進(jìn)行橋梁連接。高聚物分子因其具備較強(qiáng)線性結(jié)構(gòu)讓其能夠與膠粒結(jié)合產(chǎn)生化學(xué)基團(tuán)，并且二者通過化學(xué)反應(yīng)互相依附凝結(jié)，高聚物另一部分分子與溶液之中膠性粒子也進(jìn)行依附，從而具備較強(qiáng)聚合效果。凝結(jié)效果則因?yàn)槟z性粒子對一些負(fù)號粒子有著一定的吸附作用，在這種效果作用下可以中和其部分電荷，有效減少靜電排斥力，可以與其余不同顆粒互相依附并形成顆粒物絮體作用，達(dá)到油田廢水處理效果。

3.3 阻垢劑

在油田企業(yè)運(yùn)行過程中，產(chǎn)生油田廢水之后其內(nèi)含有眾多種類不溶性雜質(zhì)。進(jìn)行油田廢水處理時(shí)，常常發(fā)生結(jié)垢現(xiàn)象，這些污垢存在金屬設(shè)備表面并進(jìn)行累計(jì)，積累到一定程度甚至?xí)绊懙接吞镎Ｉa(chǎn)和運(yùn)行。在油田注水設(shè)備中，因?yàn)榻Y(jié)垢情況產(chǎn)生的問題比較常見，金屬管道結(jié)垢以后其整體運(yùn)輸水量明顯減少、消耗能量明顯增加、結(jié)垢表面損害程度加劇，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)绊懺O(shè)備正常運(yùn)行，讓油井使用周期大大縮短，會增加企業(yè)正常運(yùn)行成本，影響企業(yè)發(fā)展。

阻垢藥劑是具有能分散水中的難溶性無機(jī)鹽、阻止或干擾難溶性無機(jī)鹽在金屬表面的沉淀、結(jié)垢功能，并且能進(jìn)一步防止爆管，維持金屬設(shè)備有良好的傳熱效果的一類藥劑。阻垢劑可分為天然阻垢劑、合成阻垢劑兩種。而合成阻垢劑又可以分為有機(jī)磷酸鹽阻垢劑、綠色阻垢劑、有機(jī)物阻垢劑等類型。有機(jī)磷酸鹽類型阻垢劑能有效將油田企業(yè)污水中的鈣、鎂等離子結(jié)合并進(jìn)行分解，使用化學(xué)反應(yīng)將污垢中的碳酸鹽離子分解，將結(jié)晶碳酸鈣分子結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)椴荒苡行ЫY(jié)合的分子結(jié)構(gòu)，從而有效扼制晶體的生長和擴(kuò)散，并且慢慢將其打散分解。天然阻垢劑的組成成分主要是淀粉、纖維素等，天然阻垢劑形成范圍較廣，但是有效阻斷結(jié)垢效果一般，效率較低，逐漸被合成阻垢劑所代替。

4 案例分析

4.1 項(xiàng)目概況

吳起采油廠油溝聯(lián)合站于2007 年投入運(yùn)行污水處理系統(tǒng)，采出水主要是延10 層原油和長4 采出水，并設(shè)計(jì)采出水處理能力為1 000 m3/d，但根據(jù)相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，目前實(shí)際處理量為650 m3/d 左右。目前，該采油廠聯(lián)合站采出水處理后外輸送至17 號注水站進(jìn)行回注，進(jìn)行站內(nèi)回注，采取PVC 材質(zhì)制作采集出流程管線。

4.2 油溝聯(lián)合站水質(zhì)波動情況及解決措施

在油溝聯(lián)合站正常運(yùn)行期間，可能存在著來水發(fā)黑，含油量較少情況。出現(xiàn)這一問題主要原因在于水中細(xì)菌、泥沙含量較高。因此，工作人員需進(jìn)行混凝實(shí)驗(yàn)小樣觀察，并且相應(yīng)加大藥劑比例，同時(shí)觀察各個(gè)端口實(shí)際情況：(1)過濾前水質(zhì)較好，過濾之后水發(fā)蒙不透亮，這主要原因在于過濾罐可能長時(shí)間沒有清洗，導(dǎo)致管內(nèi)細(xì)菌增生。需提高反洗頻率，延長反洗時(shí)間，在特殊情況下，進(jìn)行開罐檢查。(2) 過濾后水質(zhì)發(fā)黃，出現(xiàn)黃色絮體，這主要原因在于采油廠污水處理時(shí)間過短，導(dǎo)致大量懸浮物顆粒沒充分沉降。除復(fù)合混凝劑之外，也需加強(qiáng)其余藥劑增加量，并且提供過濾罐反洗力度，定期觀察水樣實(shí)際情況，以便及時(shí)相應(yīng)調(diào)整。(3)經(jīng)過過濾之后水質(zhì)較好，但是當(dāng)放置一段時(shí)間之后，水質(zhì)逐漸發(fā)黃，并且有黃色絮體。這主要原因在于絮體內(nèi)可能含有Fe2+離子。也可能出現(xiàn)Fe3+需要持續(xù)增加復(fù)合混凝劑藥量，但是工作人員應(yīng)監(jiān)控實(shí)際情況，以免投入混凝劑過量。

4.3 提供精細(xì)化管控力度

針對吳起采油廠油溝聯(lián)合站處理難度逐漸加大情況，需提高對污水處理站管控力度，設(shè)置污水治理達(dá)標(biāo)管理部門，不斷優(yōu)化以及改進(jìn)污水處理指標(biāo)考核制度，并制定相應(yīng)工作標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)從污水站來水，直至外輸污水水質(zhì)達(dá)標(biāo)，從而讓污水處理環(huán)節(jié)都能按操作標(biāo)準(zhǔn)及具體參數(shù)進(jìn)行。同時(shí)，強(qiáng)化監(jiān)管力度，可采取月度檢查、季度評比方式。同時(shí)制定污水處理獎(jiǎng)懲制度，對于表現(xiàn)較為優(yōu)秀的員工可給予物質(zhì)和精神方面獎(jiǎng)勵(lì)。部分污水處理廠在處理期間，可能因?yàn)槿鄙傧鄳?yīng)過濾設(shè)備，導(dǎo)致控制懸浮物相對困難，可提高對清砂和排泥力度，有助于提升排泥效率，并且定期對排泥設(shè)施進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)，有助于提升回收水質(zhì)質(zhì)量，并確保各環(huán)節(jié)回收指標(biāo)平穩(wěn)。此外，因?yàn)樗巹┍旧砜赡芫哂幸欢ǜg性，導(dǎo)致經(jīng)過多年運(yùn)行之后，各加藥系統(tǒng)存在一定腐蝕問題，可能導(dǎo)致藥劑泵損壞，管線穿孔現(xiàn)象較為嚴(yán)重。因此，需要定期更換藥劑泵損壞部件。

5 結(jié)語

綜上所述，技術(shù)創(chuàng)新和發(fā)展對油田污水處理水平提出更高的要求。以吳起采油廠油溝聯(lián)合站為例，分析油污處理現(xiàn)狀，以及影響處理污水水平主要因素。同時(shí)依據(jù)企業(yè)自身油田污水不同，選擇相應(yīng)化學(xué)技術(shù)、物理技術(shù)以及生物技術(shù)等多種類型處理方式，有助于提升污水處理水平，減少對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境造成的破壞以及影響，提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。