含油污水除油凈水技術(shù)研究與發(fā)展
行業(yè)動(dòng)態(tài)
我國油田分布廣闊，遍及東北、華北、中南、西南、華中及東南沿海各地，全國各油田基本都采用注水開發(fā)方式，隨著開發(fā)時(shí)間的延長，原油含水率不斷上升，油田采出水量也在迅猛增長。油田采出水是伴隨著采油作業(yè)采出的經(jīng)原油脫水分離后的含油污水，這部分污水不僅含有石油類，還含有固體懸浮物、分散油及浮油，以及化學(xué)藥劑等多種成分?？紤]到環(huán)境保護(hù)和節(jié)約水資源等問題，將這部分污水進(jìn)行處理后作為生產(chǎn)用水回注地層是較經(jīng)濟(jì)有效的辦法。但隨著油田開發(fā)的不斷深入，原油含水率逐漸上升，許多油田含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)＞80%。因此，如何經(jīng)濟(jì)、有效地對大量的油田含油污水作高效除油凈水處理，使之達(dá)到回注或回用及外排的要求，對油田經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著重要的意義。而稠油污水因其所含污油密度大、黏度高、乳化嚴(yán)重及水溫高等因素影響，污水處理難度更大，是目前油田污水處理的重頭戲。
1 工藝流程
目前，國內(nèi)外油田含油污水處理采用的是構(gòu)筑物主要有：沉砂池、美國石油協(xié)會的油型分離器（API）、波紋板式隔油池（CPI）、平行板式隔油池（PPI）、斜板式隔油池（IPI）、自然儲油罐、混凝除油罐、粗粒化罐、壓力沉降罐、浮選池（柱）、壓力濾罐、單閥濾罐、組合式處理裝置、水力旋流分離器和精濾器等多種。采用的附屬設(shè)施有：各種緩沖罐（池）、回收水罐（池）、反沖洗水罐（池）、污油罐、藥劑投配系統(tǒng)、各種水泵和油水計(jì)量設(shè)施等。一般根據(jù)含油污水和凈化水的水質(zhì)要求由上述各種構(gòu)筑物與附屬設(shè)施可以組成若干種含油污水處理工藝流程。
下面介紹幾種國內(nèi)油田含油污水處理站現(xiàn)場工藝流程。根據(jù)注水水質(zhì)指標(biāo)可看出，油田采出水處理主要是對其中的石油類和固體懸浮物進(jìn)行處理。
遼河油田曙一區(qū)杜84污水處理站的熱采超稠油分離出的污水水質(zhì)復(fù)雜，具有高溫（＞70℃）、高含油（＞10000mg/L）、高懸浮物含量的特征。所含超稠油黏度大、密度與水接近（0.997kg/L）、流動(dòng)性差（相變溫度拐點(diǎn)＞58℃）。
在遼河油田特稠污水的處理中，首 行破乳，回收其中的油，然后出水中加入凈水劑，分離出機(jī)雜，凈化水進(jìn)入后續(xù)處理裝置，而機(jī)雜則經(jīng)脫水后外運(yùn)處置。
新疆油田自20世紀(jì)80年代大規(guī)模工業(yè)性開采稠油以來，針對稠油污水處理先后做了大量工作。紅淺稠油污水水質(zhì)指標(biāo)中，除石油類、懸浮物和化學(xué)需氧量外，其余指標(biāo)均達(dá)到了 污水排放標(biāo)準(zhǔn)。若能將紅淺污水中的含油量、懸浮物和化學(xué)需氧量處理達(dá)標(biāo)，就可實(shí)現(xiàn)紅淺污水達(dá)標(biāo)排放。
中試、放大結(jié)果表明，紅淺稠油污水處理裝置建成后，從不同進(jìn)水水質(zhì)、各個(gè)工藝環(huán)節(jié)的處理效果和污油回收率三個(gè)方面檢驗(yàn)裝置運(yùn)行狀況，均收到良好的效果。
本裝置污水含油回收包括兩部分：一部分是氣液反應(yīng)罐回收的污油，收油率為50%；另一部分為泥狀絮凝物回收處理裝置回收的污油，油回收率為90%。
從兩個(gè)油田含油污水處理的工藝流程可以看出，它們的共同之處都是先濃縮脫水，隨后在儲油罐中加入水處理藥劑，經(jīng)多級氣浮機(jī)除去部分絮凝物，再經(jīng)多重過濾裝置，進(jìn)行深度處理或回注、外排。含油污水池的效果取決于使用的設(shè)備和加入的藥劑。下面將這兩方面情況作逐一介紹。
2 設(shè)備
近年來，國內(nèi)外對含油污水的處理已開發(fā)了一些新設(shè)備，如新型密封式浮選箱、水力旋流器、各種組合式油水分離器等。這些裝置的成功開發(fā)，對提高含油污水的處理效果、改進(jìn)設(shè)備的處理效能以及實(shí)現(xiàn)處理設(shè)備功能的一體化都大有裨益。
J.B. Bates等報(bào)道了一種凈化含油廢水的裝置。實(shí)際上該裝置是一種密閉式的浮選箱。浮選箱被分為四個(gè)浮選室，每個(gè)浮選室都裝有氣體分布管（產(chǎn)生氣泡直徑為100～1000μm），經(jīng)過密閉浮選箱處理的含油污水下層為清水，上層的浮油收集于儲油箱，浮選氣體采用油田伴生的天然氣。據(jù)稱，使用該氣浮裝置處理含油污水可使其操作、維護(hù)以及相應(yīng)的化學(xué)藥劑費(fèi)用降低。Hubred等發(fā)明了一種新型浮選柱。這種浮選裝置采用側(cè)部布?xì)饧夹g(shù)，可用于分離含油污水中的細(xì)小懸浮物和油滴。當(dāng)含油污水流動(dòng)時(shí)，污水和氣體下下浮選柱內(nèi)分別以0.127～2.54cm/s、0.0254～2.54cm/s的流速流動(dòng)，且水流量為氣流量的10～30倍時(shí)可獲得理想的處理效果。E.D.McCasland報(bào)道了一種分離油水混合物的簡易裝置。它是由油水混合物進(jìn)口、折流擋板、油流出口和凈化水出口幾部分組成的，具有結(jié)構(gòu)簡單，油水分離速度快等優(yōu)點(diǎn)。但對油水密度差異小的含油污水其處理效果不甚理想。水力旋流技術(shù)是一種有前途的油水分離技術(shù)。水力旋流器由圓筒旋流器、同心縮徑段、細(xì)錐段和平行尾段四部分組成。旋流器質(zhì)量輕、體積小、處理水量大、處理速度快，對運(yùn)動(dòng)不敏感、操作壓力范圍大，處理后水中含烴＜40mg/L。與機(jī)械分離機(jī)（即沉降離心機(jī)、波紋板隔油機(jī)、過濾離心機(jī)以及分離離心機(jī)）相比，它們的功能相當(dāng)，但旋流器無運(yùn)動(dòng)部件，在價(jià)格、性能和操作方面比機(jī)械分離機(jī)優(yōu)越。與隔油池相比，旋流分離器的效率更高，捕捉顆粒更小。對于油滴粒徑＜50μm的油水混合物，宜以它代替隔油池。與二級氣浮技術(shù)相比，二者處理粒徑相當(dāng)，但旋流器具有除油效率高、一次性投資小、占地面積小、不需投加藥劑以及充氣和刮渣、維修費(fèi)用小等優(yōu)點(diǎn)。塔里木油田、勝利油田、北海油田都已引用該技術(shù)，取得了較好的效果。J.J.Seureau等報(bào)道了一種新型旋流分離器。該旋流分離器能實(shí)現(xiàn)油-水-固三相的分離。與除油和除砂旋流器相比，三相旋流器具有體積小、效率高、投資和操作費(fèi)用較低等特點(diǎn)，是一種集除油和除砂為一體的新型分離設(shè)備，適于海上和陸上油田含油廢水的處理。
不同油田、同一油田的不同驅(qū)塊要根據(jù)自己含油污水的實(shí)際情況選擇適合本油田驅(qū)塊特點(diǎn)的處理設(shè)備，力求能夠高效、經(jīng)濟(jì)的發(fā)揮處理設(shè)備的效能。
從上述兩個(gè)不同油田處理含油污水的工藝流程和設(shè)備的描述中，可以知道，成熟的工藝流程和 的設(shè)備需要性能優(yōu)良的藥劑來配合。因此，本文將在下面的環(huán)節(jié)著重對藥劑作進(jìn)一步研究。
3 藥劑
為了處理含油污水中的溶解有機(jī)物、油及固體懸浮物，近年來大量文獻(xiàn)報(bào)道了一些新的水處理藥劑。
（1）HL-005除油劑。該藥劑分為A、B、C三組分。除油劑組分A是利用丙烯酰胺及其衍生物的共聚物與聚季銨鹽、環(huán)氧乙烷與環(huán)氧丙烷嵌斷共聚物科學(xué)復(fù)配而成，組分B與組分C為性能各異的助凝劑。
（2）TC-2復(fù)合絮凝劑。該藥劑由A劑和B劑高分子復(fù)合而成，高分子主要為陰離子、非離子、陽離子共聚物和一種含有多種功能基的水溶性高聚在一定壓力、溫度下共聚而成。
（3）CR破乳劑。一種非聚醚類陽離子有機(jī)胺酯化合物，活性物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)85%，游離胺質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%。勝利煉油廠的氯烴油，密度為1.136～1.90g/cm3，因皂化作用形成穩(wěn)定的W/O乳狀液，采用CR破乳劑進(jìn)行破乳，脫水處理后，脫出水中含油質(zhì)量分?jǐn)?shù)＜5.0×10-5，油中含水1.3%，已滿足了生產(chǎn)要求。
（4）自制BCY除油劑。針對遼河油田杜84稠油污水，實(shí)驗(yàn)組合成了一種聚醚類高分子物質(zhì)。密度1.8g/cm3，含固質(zhì)量分?jǐn)?shù)98%。
4 含油污水處理技術(shù)發(fā)展趨勢
稠油污水處理后用作熱采鍋爐用水，既能消除一個(gè)大的污染源，又為熱采鍋爐解決了水源問題，形成了廢物利用的良性循環(huán)，以此為目的的處理方法和技術(shù)是稠油污水處理技術(shù)的發(fā)展方向；膜技術(shù)和液-液水力旋流分離技術(shù)是極有前景的除油和固體懸浮物的技術(shù)；活性鋁土吸附和熱力軟化法是有研究和開發(fā)前景的除硅技術(shù)；而蒸發(fā)技術(shù)（蒸汽壓縮蒸發(fā)為首）、膜技術(shù)（電滲析和反滲透）、膜蒸餾以及冷凍除鹽技術(shù)中的真空冷凍技術(shù)則為有發(fā)展前景的除鹽技術(shù)。
研究和開發(fā)處理能力大、精度高、成本低、工藝簡單的設(shè)備和技術(shù)是該領(lǐng)域的發(fā)展方向。歸納起來有以下幾點(diǎn)：
（1）研究高效的無公害的水處理劑或用已有的藥劑復(fù)配出性能優(yōu)越的增效復(fù)配藥劑。
（2）膜技術(shù)中的橫向流超濾和橫向流微濾以及纖維過濾技術(shù)，如纖維球過濾器和纖維束過濾器。
（3）改進(jìn)水力旋流器結(jié)構(gòu)，研制新型旋流器，用旋流器取代隔油池和氣浮技術(shù)。
（4）減少板間距，提高板式分離器的分離精度，選擇適當(dāng)?shù)陌宀膹?qiáng)化板式除油器的除油過程，減少氣泡尺寸提高氣浮效果等都是優(yōu)化和改進(jìn)現(xiàn)有處理技術(shù)的思路。
（5）處理后的采出水除回注外，能向地面直接排放或在石油行業(yè)以外的行業(yè)中使用，如農(nóng)業(yè)灌溉用水、野生動(dòng)物用水以及城市用水等。
