油田污水處理現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
行業(yè)動態(tài)
1 前言
油田污水的處理依據(jù)油田生產(chǎn)、環(huán)境等因素可以有多種方式。由于油田污水種類多，地層差異及鉆井工藝不同等原因，各油田污水處理站不僅水質(zhì)差異大，而且油田污水的水質(zhì)變化大，這為油田污水的處理帶來困難。
2 國內(nèi)外油田污水處理技術(shù)現(xiàn)狀
2.1 技術(shù)分類
2.1.1 物理法
物理處理法的重點是去除廢水中的礦物質(zhì)和大部分固體懸浮物、油類等。物理法主要包括重力分離、離心分離、過濾、粗?；?、膜分離和蒸發(fā)等方法。
重力分離技術(shù)，依靠油水比重差進(jìn)行重力分離是油田廢水治理的關(guān)鍵。從油水分離的試驗結(jié)果看，沉淀時間越長，從水中分離浮油的效果越好。自然沉降除油罐、重力沉降罐、隔油池作為含油廢水治理的基本手段，已被各油田廣泛使用。
離心分離是使裝有廢水的容器高速旋轉(zhuǎn)，形成離心力場，因顆粒和污水的質(zhì)量不同，受到的離心力也不同。質(zhì)量大的受到較大離心力作用被甩向外側(cè)，質(zhì)量小的則停留在內(nèi)側(cè)，各自通過不同的出口排出，達(dá)到分離污染物的目的。含油廢水經(jīng)離心分離后，油集中在中心部位，而廢水則集中在靠外側(cè)的器壁上。按照離心力產(chǎn)生的方式，離心分離可分為水力旋流分離器和離心機(jī)。其中水力旋流器，由于具有體積小、重量輕、分離性能好、運(yùn)行安全可靠等優(yōu)點，而備受重視。目前在 各油田，如中東、非洲、西歐、美洲等地區(qū)的海上和陸地油田都有應(yīng)用。我國引進(jìn)的數(shù)套水力旋流器，在油田污水處理上取得了良好的效果。
粗粒化，是指含油廢水通過一個裝有粗粒化材料的設(shè)備時，油珠粒徑由小變大的過程。目前常用的粗?；牧嫌惺⑸?、無煙煤、蛇紋石、陶粒、樹脂等材料。
膜分離技術(shù)被認(rèn)為是“21世紀(jì)的水處理技術(shù)”，是一大類技術(shù)的總稱。主要包括微濾、超濾、納濾和反滲透等幾類。這些膜分離產(chǎn)品均是利用特殊制造的多孔材料的攔截能力，以物理截留的方式去除水中一定顆粒大小的雜質(zhì)。特別是超濾，已經(jīng)在除油的相關(guān)研究中取得了一定的進(jìn)展，逐漸從實驗室走向?qū)嶋H應(yīng)用階段。
2.1.2 化學(xué)法
化學(xué)法主要用于處理廢水中不能單獨用物理法或生物法去除的一部分膠體和溶解性物質(zhì)，特別是含油廢水中的乳化油。包括混凝沉淀、化學(xué)轉(zhuǎn)化和中和法。
2.1.3 物理化學(xué)法
油田污水物化處理法通常包括氣浮法和吸附法兩種。
氣浮法是將空氣以微小氣泡形式注入水中，使微小氣泡與水中懸浮的油粒粘附，因其密度小于水而上浮，形成浮渣層從水中分離。常投加浮選劑提高浮選效果，浮選劑一方面具有破乳作用和起泡作用，另一方面還有吸附架橋作用，可以使膠體粒子聚集隨氣泡一起上浮。
吸附法主要是利用固體吸附劑去除廢水中多種污染物。根據(jù)固體表面吸附力的不同，吸附可分為表面吸附、離子交換吸附和專屬吸附三種類型。
油田污水處理中采用的吸附主要是利用親油材料來吸附水中的油。常用的吸附材料是活性炭，由于其吸附容量有限，且成本高，再生困難，使用受到一定的限制，故一般只用于含油廢水的深度處理。因此，近年來開展了尋求新的吸油劑方面的研究，研究主要集中在兩點：一是把具有吸油性的無機(jī)填充劑與交聯(lián)聚合物相結(jié)合，提高吸附容量；二是提高吸油材料的親水性，改善其對油的吸附性能。
2.1.4 生物法
生物法是利用微生物的生化作用，將復(fù)雜的有機(jī)物分解為簡單的物質(zhì)，將有毒的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì)，從而使廢水得以凈化。根據(jù)氧氣的供應(yīng)與否，將生物法分成好氧生物處理和厭氧生物處理，好氧生物處理是在水中有充分的溶解氧的情況下，利用好氧微生物的活動，將廢水中的有機(jī)物分解為CO2、H2O、NH3、NO3等；厭氧生物處理的特點是可以在厭氧反應(yīng)器中穩(wěn)定的保持足夠的厭氧生物菌體，使廢水中的有機(jī)物降解為CH4、CO2、H2O等。
生物法較物理或化學(xué)方法成本低，投資少，效率高，無二次污染，廣泛為各國所采用。
2.2 油田污水處理的一般工藝
油田污水成分比較復(fù)雜，油分含量及油在水中存在形式也不相同，且多數(shù)情況下常與其他廢水相混合，因此單一方法處理往往效果不佳。同時，因各種力法都有其局限性，在實際應(yīng)用中通常是兩三種方法聯(lián)合使用，使出水水質(zhì)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。
在這些工藝流程中，常見的一級處理有重力分離、浮選及離心分離。主要出去浮油及油濕固體；二級處理有過濾、粗?；⒒瘜W(xué)處理等，主要是破乳和去除分散油；深度處理有超濾、活性炭吸附、生化處理等，主要是去除溶解油。
2.3 膜生物反應(yīng)器工藝
膜生物反應(yīng)器（MBR），是將膜分離技術(shù)與廢水生物處理技術(shù)組合而成的新工藝，該工藝是以膜分離技術(shù)替代傳統(tǒng)二級生物處理工藝中的二沉池，具有處理效率高、出水水質(zhì)穩(wěn)定；占地面積小；剩余污泥量少，處置費用低；結(jié)構(gòu)緊湊，易于自動控制和運(yùn)行管理；出水可直接回用等特點。
在我國，膜生物反應(yīng)器作為污水再生回用的一項高新技術(shù)，其開發(fā)與研究也正越來越深入。雖然目前膜生物反應(yīng)器在我國的實際應(yīng)用還較少，然而，在水資源日益緊缺的情況下，隨著膜技術(shù)的發(fā)展、新型膜材料的開發(fā)以及膜材料成本的逐漸下降，膜生物反應(yīng)器將會有較好的應(yīng)用前景。
3 不斷創(chuàng)新技術(shù)與設(shè)備
隨著全球范圍水資源短缺的加劇，以及人們對環(huán)境污染認(rèn)識的加深，油田污水處理后回用已經(jīng)越來越受到重視。近期的研究有如下趨勢：
3.1 新型水處理藥劑的研制和開發(fā)
混凝劑是油田采出水、鉆井污水等處理中重要的藥劑，近年來，研制和應(yīng)用原料來源廣的聚合鋁、鐵、硅等混凝劑成為熱點，無機(jī)高分子混凝劑的品種已經(jīng)逐步形成系列；而在有機(jī)方面，有機(jī)混凝劑復(fù)合配方的篩選和高聚物枝接是研究的重點。
3.2 設(shè)備的研制和新技術(shù)的應(yīng)用
陳忠喜等開發(fā)出的橫向流含油污水除油器，E.Bessa等采用光催化氧化技術(shù)，S.Rubach等采用電絮凝技術(shù)等都取得了較好的效果。另外，微波能技術(shù)和超聲波技術(shù)也都是今后研究的重點。
3.3 生物處理技術(shù)
生物處理技術(shù)被認(rèn)為是未來較有前景的污水處理技術(shù)，一直是水處理工作者研究的重點和難點。特別是近年來，基因工程技術(shù)的長足發(fā)展，以質(zhì)粒育種菌和基因工程菌為代表的高效降解菌種的特性研究和工程應(yīng)用是今后污水生物處理技術(shù)的發(fā)展方向。
3.4 膜分離技術(shù)的研究及推廣
膜分離技術(shù)用于油田污水處理，目前尚處于工業(yè)性試驗階段，難以大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用的原因主要是膜的成本和膜污染問題。因此，今后的研究重點是：開發(fā)質(zhì)優(yōu)價廉的新材料膜；減少膜污染的方法；清洗方法的優(yōu)化以及清洗劑的開發(fā)。
3.5 開發(fā)工藝更為 的復(fù)合反應(yīng)器
膜生物反應(yīng)器工藝，作為膜分離技術(shù)和生物處理技術(shù)的結(jié)合體，集中了兩種技術(shù)的優(yōu)點，已經(jīng)在一些工業(yè)廢水處理中應(yīng)用，但目前未見其應(yīng)用于油田污水處理的報道。但就其自身特點而言，膜生物反應(yīng)器應(yīng)用于油田污水處理的趨勢已經(jīng)不可逆轉(zhuǎn)。
4 結(jié)束語
隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國對石油的需求量不斷增加，含油污水對環(huán)境的危害越來越嚴(yán)重，處理難度加大，加強(qiáng)油田污水處理技術(shù)的基礎(chǔ)研究工作十分重要。為了達(dá)到較大限度的減少含油污水的危害性，采取 的工藝處理手段和更高效的處理設(shè)備，從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)兩方面探求污水處理的較佳標(biāo)準(zhǔn)，變廢為寶，從而實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，為子孫后代造福。
