海外油田采油污水處理方法與發(fā)展趨勢(shì)
行業(yè)動(dòng)態(tài)
1 概述
近幾年來，發(fā)展中國(guó)家有關(guān)環(huán)境保護(hù)的法律法規(guī)正在逐步健全，委內(nèi)瑞拉長(zhǎng)期以來一直執(zhí)行與西方發(fā)達(dá)國(guó)家接軌的環(huán)境保護(hù)法律法規(guī)；蘇丹政府加強(qiáng)了環(huán)境監(jiān)管，制定和頒布了一系列石油開發(fā)安全環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)；哈薩克斯坦加大了環(huán)境保護(hù)力度。這些都對(duì)中國(guó)石油企業(yè)的海外項(xiàng)目做好環(huán)保工作提出了更高要求。
隨著環(huán)保要求的提高，水資源日趨緊張，搞好油田采油污水處理是當(dāng)務(wù)之急。由于石油開采的不斷深入，注水是一種常用的油田開發(fā)技術(shù)，許多油田已經(jīng)進(jìn)入中后期開采階段，原油含水率甚至達(dá)到90%以上，導(dǎo)致采油污水處理量增加較快，處理難度加大。而從地層中隨原油一起開采出來的、含有原油的油田采油污水（又稱“采出水”），是油田開發(fā)和生產(chǎn)中產(chǎn)生的最主要的一類廢水。
采油污水中含有原油、各種鹽類、有機(jī)物、無機(jī)鹽及微生物等。針對(duì)采油污水具有以下4個(gè)主要特點(diǎn)：
（1）水溫較高；
（2）礦化度較高；
（3）含有大量的細(xì)菌，特別是SRB、TCB；
（4）表面張力大，殘存有化學(xué)藥劑及其它的雜質(zhì)。
傳統(tǒng)的工藝、技術(shù)和設(shè)備因處理效率低，工程投資大、處理成本高，既不能滿足排水水質(zhì)指標(biāo)，也不能達(dá)到油田污水處理的需要，更不能達(dá)到采出水回注回注地層的水質(zhì)要求。因此，我們總結(jié)了油田采油污水處理的基本方法，分析了采油污水處理的優(yōu)缺點(diǎn)，并對(duì)未來油田采油污水處理的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了探討。
2 油田采油污水處理方法現(xiàn)狀
國(guó)內(nèi)的采油污水的處理技術(shù)主要是針對(duì)污水回注設(shè)計(jì)的。油田污水處理的目的是去除水中的油、懸浮物以及其它有礙注水、易造成注水系統(tǒng)腐蝕、結(jié)構(gòu)的不利成分。由于各油田采油污水的物理化學(xué)性質(zhì)差異較大，要求的注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)也不一樣，因此各種油田采油污水處理工藝流程也不盡相同。由于油井油藏特性、采出液物性及油田區(qū)塊分布等的不同，加之環(huán)境保護(hù)對(duì)油田污水處理的不斷提高，有油田污水處理的要求日益提高，油田污水處理及回注并非易事。但是歸納起來多數(shù)采用三段處理工藝即除油-混凝沉降（或氣浮）-過濾。目前，勝利油田采出液綜合含水率已達(dá)到90%以上，每天需外排污水約8萬m3，而外排污水一直不能全部達(dá)標(biāo)。提高采油污水處理率及采用先進(jìn)有效的處理工藝成為解決采油污水外排的關(guān)鍵。
2.1 重力除油技術(shù)
主要包括自然除油、斜板除油、浮板除油、機(jī)械分離技術(shù)、水力旋流技術(shù)。該技術(shù)對(duì)廢水中的浮油、分散油和一定程度的乳化油有很高的去除能力，且處理效果穩(wěn)定、運(yùn)行費(fèi)用低、管理方便。
2.2 粗粒化法
粗?；ㄊ欠蛛x乳狀液的一種物理化學(xué)法方法。含油廢水通過裝有粗?；牧系难b置，水中油分在潤(rùn)濕聚結(jié)、碰撞聚結(jié)、截留、附著等過程的作用下，油珠由小變大，從而得到去除。該技術(shù)主要用于處理分散油，只有聚結(jié)作用，沒有破乳功能。其技術(shù)關(guān)鍵是粗?；牧?。粗粒化材料有親油性的材料、親水性材料，以及石英砂、煤粒等無機(jī)材料。該法無需外加化學(xué)試劑，無二次污染，設(shè)備占地面積小、基建費(fèi)用低、運(yùn)行方便、操作簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是易堵塞。
北京承天倍過濾技術(shù)有限責(zé)任公司采用采用聚結(jié)分離技術(shù)，開發(fā)出性能優(yōu)異的含油污水過濾分離器，有效的結(jié)合了微濾技術(shù)，處理過的含油污水能達(dá)到排放要求。其含油污水過濾分離器內(nèi)部裝有專門脫油的濾芯-聚結(jié)濾芯，當(dāng)介質(zhì)流經(jīng)其內(nèi)部需經(jīng)過微濾、聚結(jié)、上浮、分離四個(gè)過程，從而實(shí)現(xiàn)脫掉水中油份的功能。
2.3 絮凝法
采油污水的主要污染物質(zhì)為溶解性的有機(jī)物質(zhì)。主要是在油廢水處理過程中加入絮凝劑，水解后生成膠體，吸附油珠，并通過絮凝產(chǎn)生礬花等物理化學(xué)作用或通過藥劑中和表面電荷使其凝聚，或由于加入高分子物質(zhì)的架橋作用達(dá)到絮凝，然后通過沉降或氣浮的方法將油分除。絮凝劑今年來應(yīng)用較多，常用的絮凝劑有無機(jī)絮凝劑和有機(jī)高分子絮凝劑兩大類。馬紅竹對(duì)油田含油污水使用Z-10多功能藥劑及相應(yīng)的綜合處理方法，在投入藥量15～20mg/L下，處理水的綜合指標(biāo)達(dá)標(biāo)率≥96%。邵青等用TX-107系列有機(jī)高分子破乳絮凝劑對(duì)采油污水進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，使用藥劑處理后出水平均含油量低于26.7mg/L。
近年來，應(yīng)用得比較多的是絮凝劑除油的方法。通過以上兩位實(shí)驗(yàn)者證明，無機(jī)絮凝法處理廢水速度快，但藥劑較貴，污泥生成量多；高分子有機(jī)絮凝劑處理含油污水較好投加量較少，特點(diǎn)是可獲得較大顆粒的絮體，并把油滴絮凝吸附出去。
2.4 過濾法
過濾主要是利用濾料對(duì)石油類、懸浮物的截留來達(dá)到對(duì)污染物質(zhì)去除的目的。過濾法除油效果良好，但對(duì)進(jìn)水水質(zhì)的pH值、溫度、COD含量、石油類污染物的濃度及過濾速度率等因素的要求較為嚴(yán)格。一般用于采油污水的二級(jí)處理或深度處理，以除去水中的分散油和乳化油。常見的過濾介質(zhì)石英砂、磁針鐵礦、無煙煤、纖維球及核桃殼等。
青海油田某采油廠采用壓力過濾罐（石英砂濾料）-銀帶過濾器（核桃殼濾料）-中央過濾器（纖維濾料）過濾工藝，對(duì)石油類、COD的平均去除率分別為75.1%和86.9%，出水水質(zhì)達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)要求。
2.5 氣浮法
氣浮法是固液分離或液液分離的一種技術(shù)，主要用于從污水中去除密度小于1的懸浮物、油類和脂肪等，油水分離效果很高，對(duì)于去除膠態(tài)油與乳化油具有較好的作用，目前廣泛應(yīng)用于各類污水的處理。目前，采用的主要是加壓溶氣浮選法。在采油污水中加入絮凝劑，在加壓溶氣浮選對(duì)油的分離效果還會(huì)提高。目前該法已被廣泛應(yīng)用于油田廢水、石油化工水、食品油生產(chǎn)廢水等處理，工藝較為成熟。
（1）阿曼的Sultan Qaboos大學(xué)用聚合氯化鋁（PAC）和聚丙烯酰胺作混凝劑，結(jié)合氣浮法處理Marmul油田的采油廢水，使含油廢水的油濃度從100～200mg/L降至20mg/L以下。同時(shí)氣浮具有降溫、充氧的功效，能夠提高微生物的生化降解性能，可作為生化法的預(yù)處理技術(shù)。
（2）江漢石油機(jī)械廠等開發(fā)了溶氣氣浮、噴射氣浮、葉輪氣浮等多種氣浮設(shè)備，在進(jìn)口含油100～200mg/L時(shí)，溶氣氣浮的除油率最高；含油＞200mg/L時(shí)，葉輪式氣浮和噴射氣浮效率較好。目前的關(guān)鍵是能夠根據(jù)不同的環(huán)境，尋找出較高效率的工藝流程，以達(dá)到設(shè)備的高效配置和運(yùn)轉(zhuǎn)率。
為確保氣浮法最佳的除油效果，一般和絮凝法結(jié)合使用。氣浮技術(shù)處理采油污水效果好，但浮選藥劑費(fèi)用較高。
2.6 生物處理法
主要利用微生物對(duì)廢水中的油分和一些生化性好的有機(jī)成分進(jìn)行氧化分解，但是，廢水中難生物降解性有機(jī)物質(zhì)含量較高，單獨(dú)生物處理很難實(shí)現(xiàn)廢水COD的達(dá)標(biāo)排放。生物法可分為好氧和厭氧處理法兩大類，根據(jù)微生物在污水中的存在狀態(tài)，又可分為活性污泥法和生物膜法。比較典型的有厭氧折流板反應(yīng)器、半推流式活性污泥系統(tǒng)和ASBR。陳治安等采用厭或酸化一好氧活性污泥法處理堿性含油污水，研究結(jié)果認(rèn)為生物（水解）酸化一二級(jí)曝氣沉淀是煉油含堿污水合適的生化處理流程。劉惠卿等利用絮凝-生物接觸氧化法處理含油廢水，結(jié)果表明COD去除率68%。
生物處理法具有不產(chǎn)生二次污染、自然凈化、水質(zhì)穩(wěn)定、處理成本低的特點(diǎn)。針對(duì)采油污水的BOD、COD值嚴(yán)重偏高，可生化性較低，微生物不易生長(zhǎng)繁殖的特點(diǎn)，在生物處理前需要對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理，投加絮凝劑、誘導(dǎo)劑、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，使含油污水的可生化性提高。
3 發(fā)展趨勢(shì)
目前，國(guó)內(nèi)油田采油污水處理一般采用隔油-混凝-過濾即所謂的“老三套”進(jìn)行處理，其治理方法一般難以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。采油污水屬難處理廢水之一，要實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，單一的方法難以達(dá)到要求。以上介紹的油田采油污水處理的基本方法，并沒有完全歸納在內(nèi)，但總體看來，這種處理方法各有優(yōu)缺點(diǎn)。為此，一般采用多種方法聯(lián)合處理。
隨著環(huán)保要求的提高和油田注水水質(zhì)的嚴(yán)格化，近年來國(guó)外油田采油污水的治理技術(shù)已經(jīng)得到改善和提高。已由原來的隔油—混凝—過濾技術(shù)改變?yōu)楦粲汀炷龤飧∩^濾技術(shù)。氣浮和生化技術(shù)的采用已成為近年來先進(jìn)的采油污水處理工藝的一種標(biāo)志。
油田采油污水處理將朝著低污染、低成本、易操作、高效處理方向發(fā)展。油田采油污水的處理方法還需要進(jìn)一步的創(chuàng)新、完善和組合。
根據(jù)近年來國(guó)外油田采出水處理技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，認(rèn)為將生化法引入采出水治理流程將是未來的發(fā)展方向。但由于采油污水除具有高含油、高水溫、高礦化度、高懸浮物和低可生化性的特點(diǎn)外，還有各油田采出水的性質(zhì)差異較大，前期化學(xué)處理劑添加量高，水質(zhì)隨油區(qū)變化大的特點(diǎn)，生化技術(shù)應(yīng)用于油田采出水的治理可能會(huì)遇到新的難題。中國(guó)石油在蘇丹的海外項(xiàng)目充分利用先進(jìn)生化技術(shù)處理采油廢水，日處理量4萬噸，處理后的廢水在旱季還可作為當(dāng)?shù)鼐G化用水。不僅保護(hù)了當(dāng)?shù)丨h(huán)境，還樹立了中國(guó)石油良好的國(guó)際形象。因此，海外項(xiàng)目應(yīng)借鑒國(guó)內(nèi)外目前成功的經(jīng)驗(yàn)，加強(qiáng)對(duì)生化技術(shù)用于油田采出水治理的工業(yè)化研究，并重視這方面的基礎(chǔ)研究。開發(fā)高效多功能一體化采出水治理設(shè)備。生物法處理采油污水將會(huì)是今后采油污水處理發(fā)展前景較好的方法之一。
