含油污水處理技術(shù)與發(fā)展趨勢(shì)
行業(yè)動(dòng)態(tài)
1 含油污水的處理技術(shù)進(jìn)展
采油污水處理工藝大多以混凝-沉降-過(guò)濾為基礎(chǔ)，國(guó)內(nèi)有重力除油工藝、壓力除油工藝、浮選工藝、精細(xì)過(guò)濾工藝、氣田水氧化混凝工藝及氣田水回注廢棄井工藝，國(guó)外氣田水處理采用回注地層、綜合利用或外排。鉆井污水處理工藝有混凝沉降處理工藝、全封閉循環(huán)處理工藝、撬裝式裝置處理工藝、廢井回注等，其中以混凝式處理工藝為主。
1.1 物理處理技術(shù)
1.1.1 重力分離技術(shù)
利用油、水密度差和油、水不相溶性進(jìn)行油水分離。包括自然除油法、斜板除油法、浮上分離法、機(jī)械分離法、離心分離法、水力旋流法。API式美國(guó)石油協(xié)會(huì)的油型分離器（API隔油池）、PPI式即平行板式隔油池、CPI式波紋板式隔油池、IPI式斜板式隔油池、水力旋流器都是高效重力除油設(shè)備。該技術(shù)除去采出水中的浮油、分散油和油-濕固體，效果穩(wěn)定、運(yùn)行費(fèi)用低，且管理方便，但設(shè)備占地面積大。
水力旋流技術(shù)是一種有前途的油水分離技術(shù)。水力旋流器由圓筒渦旋段、同心縮徑段、細(xì)錐段和平行尾段四部分組成。旋流器重量輕、體積小、處理水量大、處理速度快、對(duì)運(yùn)動(dòng)不敏感、操作壓力范圍大、處理后水含烴量小于40mg/L。與機(jī)械分離機(jī)（即沉降離心機(jī)、過(guò)濾離心機(jī)以及分離離心機(jī)）相比，它們的分離因數(shù)相當(dāng)，但旋流器無(wú)運(yùn)動(dòng)部件，在價(jià)格、性能和操作方面均比機(jī)械分離機(jī)優(yōu)越。與隔油池（API平流式、PPI平板式、TPI斜板式）相比，旋流分離器的效率更高、捕捉粒徑更小，對(duì)于油滴粒徑小于50μm的油水混合物，宜以它代替隔油池。與二級(jí)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。
1.1.2 粗?；夹g(shù)
粗粒化即含油污水通過(guò)裝有粗?；牧系难b置，在潤(rùn)濕聚結(jié)、碰撞聚結(jié)、截流、附著作用下油珠由小變大的過(guò)程。粗?；牧嫌杏H油性材料、親水性材料、親油性和疏油性纖維的復(fù)合材料以及石英砂、煤粒等無(wú)機(jī)材料。該法用于處理分散油、乳化油，設(shè)備小、操作簡(jiǎn)單但濾料易堵塞、有表面活性劑時(shí)效果較差。Modular公司的S.P.Pack粗?；饔蒔VC材料和玻璃纖維制成，采出水進(jìn)入螺旋通道后充分混合，可控湍流使油滴相互結(jié)合，平均粒徑由100μm增加到1000μm。它只聚集油滴，不分離固體顆粒，油水分離的效率高；可使化學(xué)混凝劑更有效地進(jìn)行混合，減少了藥劑的投加量，降低了成本。經(jīng)測(cè)試表明在水力旋流器前面設(shè)置自由流粗?；鳎蓪⒊托侍岣叩?0%～20%。
1.1.3 過(guò)濾技術(shù)
一般作為采油污水的二級(jí)處理或深度處理，除去水中分散油和乳化油。常見(jiàn)的顆粒介質(zhì)過(guò)濾技術(shù)有多層濾料過(guò)濾技術(shù)、雙向過(guò)濾技術(shù)、移動(dòng)床過(guò)濾技術(shù)等。該技術(shù)出水水質(zhì)好，設(shè)備投資小，操作方便但反沖洗操作要求高。
纖維過(guò)濾技術(shù)以纖維材料為濾料，有纖維球過(guò)濾器和纖維束過(guò)濾器，后者可在30m/h濾速和30FTU原水濁度下，使水中的懸浮物、膠體大分子有機(jī)物、細(xì)菌、病毒等降到較低限度。它使提高深層過(guò)濾技術(shù)的處理精度成為可能，是一種極有發(fā)展前景的技術(shù)。
膜分離技術(shù)中的交叉流膜介質(zhì)過(guò)濾器處理采出水時(shí)，采出水沿膜平行流動(dòng)，流動(dòng)力防止其中的固體顆粒堵塞膜，反沖洗水量幾乎為零。它比水力旋流器和浮選器的除油效率高，但比氣浮技術(shù)的設(shè)備和運(yùn)行費(fèi)用高。0.2～0.8μm陶質(zhì)膜、0.03μm聚礬膜、0.2μm聚醚礬膜和無(wú)孔纖維素結(jié)晶膜是美國(guó)介紹的四種有發(fā)展前景的膜材料。
1.2 化學(xué)處理技術(shù)
借助混凝劑對(duì)膠體粒子的靜電中和、吸附、架橋等作用使膠體粒子脫穩(wěn)，發(fā)生絮凝沉降等作用除去污水中的懸浮物和可溶性污染物質(zhì)。常見(jiàn)的方法有混凝沉降法、混凝浮選法、分級(jí)混凝處理法、二次混凝處理法、稀釋處理法、中和混凝處理法以及酸堿處理法。其中混凝劑的選擇是關(guān)鍵。該法主要用于鉆井污水的處理，有時(shí)也用來(lái)處理采油污水。
1.3 物理化學(xué)處理技術(shù)
1.3.1 氣浮分離技術(shù)
含油污水中的油珠和懸浮物質(zhì)粘附在氣泡上上浮與水分離而除去。氣浮技術(shù)主要用于處理油田采油污水和含油類及各種機(jī)械雜質(zhì)的鉆井污水，效果好，但氣泡藥劑貴。其研究方向是減小氣泡尺寸，提高氣浮設(shè)備的氣浮效果。
電氣浮法是一種運(yùn)用電化學(xué)方法去除水中的懸浮物、油類、有機(jī)物等有害雜質(zhì)的廢水處理單元操作。它是將正負(fù)相間的多組電極安插于廢水中，當(dāng)通以直流電時(shí)，產(chǎn)生電解、顆粒極化、電泳、氧化、還原、電解產(chǎn)物間及廢水間的相互作用等。按陽(yáng)極材料是否溶解可將電氣浮法分為電凝聚氣浮和電解氣浮。當(dāng)采用可溶性材料如鐵、鋁等作陽(yáng)極時(shí)，稱為電凝聚氣浮。當(dāng)用不溶性或惰性材料如石墨、鉑、不銹鋼、碳、二氧化釕等作陽(yáng)極時(shí)，則為電解氣浮。
1.3.2 過(guò)濾-吸附-反滲透法
處理對(duì)出水水質(zhì)要求特別高或干旱地區(qū)的鉆井污水，該法采用撬裝式裝置，機(jī)動(dòng)靈活、易于搬遷、處理效果好，但處理成本高。
1.4 生化處理技術(shù)
微生物絮凝技術(shù)利用生物有機(jī)高分子絮凝物質(zhì)替代化學(xué)絮凝劑處理含油污水，適于油氣田勘探開(kāi)發(fā)流動(dòng)作業(yè)；酶工程技術(shù)可去除其中的酚、胺等難降解的有機(jī)物；高效生物降解技術(shù)利用生物技術(shù)培育出對(duì)石油具有特殊降解能力的優(yōu)勢(shì)菌種，用細(xì)胞固定技術(shù)將其固定在合適的載體上，吃掉采油污水中的烴。該技術(shù)能避免二次污染，降低處理費(fèi)用，凈化效果比化學(xué)處理好。
1.4.1 HUMASORB-CS技術(shù)
是一種改進(jìn)的“上流式生物反應(yīng)器”，即一個(gè)填充HUMASORB-CS基質(zhì)的多層柱子，其中有供微生物生長(zhǎng)和新陳代謝的養(yǎng)分，微生物以生物膜的形式固定其上。被HUMASORB-CS吸收的有機(jī)物（VOCS和非-VOCS）和無(wú)機(jī)物（金屬、硫類、放射性核素和氧代陰離子）的吸附作用及微生物生物降解作用能使污水中的石油烴類有機(jī)物和含硫化合物有效地降解為無(wú)毒無(wú)害的二氧化碳和水，某些金屬如Fe、Mn和Ba的去除率達(dá)55%以上，苯、甲苯、乙苯、m&p-二甲苯、O-二甲苯的去除率達(dá)97%以上，處理后水質(zhì)為中性。
1.4.2 GAC-FBR處理系統(tǒng)
采出水向上泵入粒狀活性碳床，使介質(zhì)流化，水溶性有機(jī)物被碳粒外面的微生物薄膜降解為無(wú)害的CO2、H2O和一些新的生物介質(zhì)。處理污染物含量高的污水時(shí)，可循環(huán)利用一部分處理后的潔凈水。剪切掉床層上部多余的生物介質(zhì)讓其回到床層中以保持微生物膜的薄而高活性的特性，控制高度在預(yù)定的水平。該方法用于處理水質(zhì)變化大的采出水。
1.5 生物技術(shù)
有水生植物法、水生植物-化學(xué)絮凝法、地層滲透法（注入安全地層法、地層集中處理法、回收利用法）。
水生植物法利用根系發(fā)達(dá)和生命力、繁殖力較強(qiáng)的水生植物能較強(qiáng)地截污、吸附污水中的重金屬離子和有機(jī)物和能沉降分解污水中懸浮有機(jī)物的特點(diǎn)來(lái)凈化污水。水浮蓮能生長(zhǎng)在pH為6～8的偏堿性水環(huán)境中，可處理污水量大、濃度較低、含油量較小的鉆井污水；鳳眼蓮對(duì)污水中的有機(jī)污染物和重金屬有生物濃縮和生物積累作用，有很強(qiáng)的凈水能力，pH為6～8時(shí)它能正常生長(zhǎng)，pH為7時(shí)它生長(zhǎng)較旺盛，凈化鉆井污水時(shí)在氧化塘中養(yǎng)殖30～40d后，污水色度去除率為33.3%～39.3%，COD由178.2mg/L降為114.7mg/L，SS也有所降低。
地層滲透法用于鉆井污水的完井處理，鉆井污水用化學(xué)法處理后直接噴灑在地層上，土壤中的微生物降解其中的有機(jī)物，水中的金屬離子通過(guò)離子交換作用固定在土壤中。該法能使井場(chǎng)周圍的污染隱患完全根除。
1.6 電泳法
水包油型乳液中的乳狀油滴帶負(fù)ζ電位，在外加電壓作用下移向正極，從而分離出油滴。該法不加化學(xué)藥劑，除去采出水中的乳化油，有利于消除排放處理水對(duì)環(huán)境的影響。
2 含油污水處理技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
2.1 稠油污水處理技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
稠油采出水處理后用作熱采鍋爐用水，它既消除了一個(gè)大的污染源，又為熱采鍋爐解決了水源問(wèn)題，形成了廢物利用的良性循環(huán)，故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(kāi)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)展前景的溶解總固體的技術(shù)。
2.2 低滲油藏采出水處理技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
對(duì)低滲油藏而言，應(yīng)開(kāi)發(fā)出處理后水質(zhì)（主要是SS含量和顆粒粒徑）能滿足低滲油藏注水要求的采出水處理技術(shù)。精細(xì)過(guò)濾技術(shù)能很好地控制水中懸浮固體含量和顆粒粒徑，故是該種油藏采出水處理技術(shù)的關(guān)鍵。
2.3 常規(guī)油藏采出水處理技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
研究和開(kāi)發(fā)處理能力大、處理精度高、處理成本低、處理工藝簡(jiǎn)化的處理設(shè)備和技術(shù)是該領(lǐng)域的發(fā)展方向。
（1）研究高效的無(wú)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，如DTC（二硫化氨基甲酸鹽）凈水劑。
（2）膜技術(shù)中的橫向流超濾和橫向流微濾以及纖維過(guò)濾技術(shù)如纖維球過(guò)濾器和纖維束過(guò)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）減小板間距，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(guò)程、減小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。
2.4 鉆井污水處理技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
研制適合各種地層的泥漿體系，減少鉆井過(guò)程中泥漿體系的更換；使用低毒性、易處理的高性能泥漿，減少泥漿體系中的有機(jī)有害物；研究新型高效的廢水處理劑，較大限度地降低外排廢水中的有害物濃度如COD；研究適用范圍廣、藥效好的新型污水處理劑與經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、簡(jiǎn)化的污水處理工藝，降低處理成本；同時(shí)，在鉆井過(guò)程中要變末端處理為全過(guò)程控制，實(shí)行清潔生產(chǎn)工藝，投加精而少的用料，減少?gòu)U物的產(chǎn)水量。
