摘要:隨著石油開采中污水量的不斷增加和國內(nèi)外對(duì)環(huán)保的嚴(yán)格要求，油田污水處理引起了國內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)和學(xué)者地研究與探討。本文在大量調(diào)研國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上概括了油田污水處理的方法和種類，同時(shí)提出了污水處理方法的新進(jìn)展集中在電磁方法和生物處理技術(shù)方面。最后，認(rèn)為優(yōu)化組合多種處理方法，特別是與新興起的生物技術(shù)方法進(jìn)行組合必將成為以后的主流。
　　關(guān)鍵詞:油田污水，純化，新進(jìn)展
　　
　　石油的開采量不斷增加，在這一過程中，各大油田產(chǎn)生的污水也與日俱增。采油污水具有水溫較高，礦化度高，含有大量細(xì)菌，表面張力大等特點(diǎn)，特別是三次采油技術(shù)在我國大部分油田已進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用階段后，由于聚合物等化學(xué)藥劑的存在使得聚驅(qū)采出水具有黏度較大、油滴粒徑小、乳化程度較高、難生物降解等特點(diǎn)，增加了采出水的處理難度[1-3]。同時(shí)隨著全球范圍水資源短缺的加劇，以及人們對(duì)環(huán)境污染認(rèn)識(shí)的加深。對(duì)采油污水的處理方法和技術(shù)，國內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)一直在不懈地進(jìn)行深入研究與探討。
　　1油田污水處理的方法
　　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和方法也不盡相同。目前被廣泛應(yīng)用于采油污水處理的有效方法概括起來主要有：化學(xué)法，物理法，物理化學(xué)法等[4]。本文將三類方法分類進(jìn)行了討論。
　　1.1化學(xué)處理法
　　在油田污水處理中主要用于含油污水的深度處理，包括化學(xué)破乳法，化學(xué)氧化法(空氣氧化法、臭氧氧化法、氯氧化法、雙氧水氧化法、Fenton試劑氧化法、KMnO4氧化法、K2FeO4氧化法)，光化學(xué)氧化法等。
　　 化學(xué)破乳法主要是新型破乳劑的研發(fā)，沈明歡等采用室內(nèi)模擬的聚合物驅(qū)采出水，考察了聚合物對(duì)其穩(wěn)定性的影響，以該采出水為介質(zhì)，研制出一種陽離子型反相破乳劑HEU-7，對(duì)模擬污水及渤海油田現(xiàn)場(chǎng)聚驅(qū)采出水均有較好的除油效果，當(dāng)其用量為60mg/L時(shí)，30min后除油率達(dá)到90%以上，同時(shí)對(duì)于懸浮顆粒也具有較強(qiáng)的絮凝作用[4]。化學(xué)氧化方目前研究與應(yīng)用較多的主要有Fenton試劑氧化法和K2FeO4氧化法。Fenton試劑氧化法是利用H2O2和FeSO4按一定的比例混合得到氧化性極強(qiáng)的藥劑來處理含油污水，具有氧化和混凝的雙重效果。如張鐵鍇等應(yīng)用Fenton法處理含聚合物油田污水，同時(shí)觀察了初始pH值對(duì)聚丙烯酰胺去除率的影響，得出pH=3.0時(shí)去除率最高，pH值過高或過低都達(dá)不到理想的處理效果[5]。K2FeO4氧化法是最近幾年發(fā)展起來的高效水處理方法，K2FeO4的標(biāo)準(zhǔn)電極電位為1.90V，比高錳酸鉀等具有更強(qiáng)的氧化性，可去除水體中的有機(jī)污染物和重金屬并能脫色、脫臭等。魏宏曉等在中原油田水質(zhì)改性技術(shù)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用二氧化氯配套技術(shù)對(duì)油田污水進(jìn)行預(yù)處理，在較低pH條件下即能有效去除污水中的Fe2+，殺滅和控制細(xì)菌，實(shí)現(xiàn)了減少污泥、水質(zhì)長期穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的目標(biāo)[6]。陳平等分析了pH值對(duì)化學(xué)法處理油田采出水的效果的影響。對(duì)油田采出水的處理必須具體問題具體分析，選擇合適的PH值，力求最佳處理效果[7]。
　　1.2物理處理法
　　物理法是根據(jù)在重力場(chǎng)和離心力場(chǎng)中油水間有不同的重力和離心力達(dá)到分離的目的，包括重力沉降法、過濾法、粗粒化法、水力旋流法以及膜分離法等。
　　重力沉降法和過濾法也存在一定的問題。如田曉川等對(duì)大慶油田采出水處理工藝的存在問題進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)沉降罐效率不高，有時(shí)出水出現(xiàn)反值；核桃殼濾罐的結(jié)構(gòu)及反沖洗方式，嚴(yán)重影響了過濾效果；沉降罐及過濾罐產(chǎn)生的污泥不能得到有效處理，使水質(zhì)不斷惡化。建議通過對(duì)沉降罐采取可行的技術(shù)措施，提高沉降罐的分離效果；通過優(yōu)化過濾器結(jié)構(gòu)及運(yùn)行參數(shù)，使過濾效果達(dá)到最佳狀態(tài)；通過對(duì)沉降罐中形成的污泥以及過濾罐截留的懸浮固體進(jìn)行單獨(dú)處理，防止水質(zhì)惡化[8]。膜分離法目前也是一種主要的方法，在一些油田要使污水處理后的水質(zhì)達(dá)到特低滲透注水水質(zhì)指標(biāo)，必須采用膜處理技術(shù)。目前處理含油污水的膜包括有機(jī)膜和無機(jī)膜，其中有機(jī)膜不耐高溫，應(yīng)用的pH值范圍窄，在pH值超過11的情況下很容易老化，影響截流能力。無機(jī)膜耐高溫，耐強(qiáng)酸，耐強(qiáng)堿和有機(jī)溶劑，耐微生物侵蝕，應(yīng)用的pH值范圍寬，應(yīng)用也較有機(jī)膜廣泛[9]
　　1.3物理化學(xué)處理法
　　物理化學(xué)法包括混凝、氣浮、吸附、磁吸附以及電化學(xué)法等，其中氣浮法和混凝法較為常用。
　　氣浮法是依靠空氣泡的表面吸附油粒或懸浮物達(dá)到分離目的的。混凝法是向含油水中投加絮凝劑，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并通過后續(xù)工藝去除的方法。隨著采油工藝的發(fā)展，油田采出廢水的處理難度也在增加，這就要求不斷研發(fā)新型的、有效的絮凝劑。如李玉江等研究了使用活性硅酸混凝劑SPAS處理含油污水，該絮凝劑對(duì)廢水的pH適應(yīng)能力較強(qiáng)，pH在7.2~10.6范圍內(nèi)，其對(duì)廢水中污染物的混凝去除能力基本相同，但pH太高處理效果會(huì)降低[10]。
　　此外，現(xiàn)在物理化學(xué)方法也可以與物理法進(jìn)行組合，可以起到更好的效果。如許浩偉等根據(jù)孤島油田污水的現(xiàn)狀及污水處理面臨的主要問題，利用氣浮和“雙膜”法處理油田污水進(jìn)行配聚再利用的工藝，通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)分析研究了處理前后3種水的水質(zhì)指標(biāo)，對(duì)比了配制的聚合物溶液的初始黏度和穩(wěn)定性，結(jié)果表明，采油污水經(jīng)該工藝處理后完全可以替代清水配制聚合物母液，具有較好的經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益[11]。
　　電化學(xué)法的應(yīng)用也較多，特別是可以降低油田污水礦化度。荊國林闡述了利用電滲析裝置降低油田污水礦化度的技術(shù)，通過實(shí)驗(yàn)得出最佳操作條件，并進(jìn)行了相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)[12]。 盡管以上3類方法已經(jīng)在很多油田進(jìn)行了應(yīng)用，也取得了一定的效果。隨著環(huán)保要求的提高和油田注水水質(zhì)的嚴(yán)格化，以上方法已經(jīng)明顯不能取得滿意的處理結(jié)果。因?yàn)榛瘜W(xué)法、生物降解法、膜分離法一次投資性大，操作復(fù)雜，又有化學(xué)物質(zhì)參與，給本來復(fù)雜的油田污水又不可避免的帶來了新的雜質(zhì)等等的實(shí)際缺點(diǎn)。
　　2油田污水處理方法新進(jìn)展
　　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。對(duì)于油田污水來說，用物理方法可以解決含油污水中的除油問題，但處理不掉諸如COD問題，不能做到達(dá)標(biāo)排放。用化學(xué)的方法盡管處理速度較快，但往往成本太高，或處理不徹底，同時(shí)易造成化學(xué)藥劑的二次污染[13]。因此，需要提出和發(fā)展新的油田采油污水處理方法。近些年來，在油田采油污水處理方法取得進(jìn)展主要集中在以下兩個(gè)領(lǐng)域。
　　2.1電磁處理方法
　　由于化學(xué)方法具有的缺陷遲遲使得油田污水得不到合理的解決。物理方法中以電磁場(chǎng)作用為基礎(chǔ)的水處理方法是近幾年才發(fā)展起來的一項(xiàng)新型水處理技術(shù)，由于其具有一般污水處理方法所不可比擬的優(yōu)點(diǎn)，所以它是一項(xiàng)極具發(fā)展前景的技術(shù)。近年來電磁處理主要包括：磁處理法、電子處理法、高頻電磁場(chǎng)法、高壓靜電處理法。而電磁場(chǎng)水處理的方法具有以下兩個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)：一是在整個(gè)水處理過程中不投加任何藥劑(如混凝劑聚合氯化鋁、消毒劑液氯等)。因此不會(huì)人為地引入新的雜質(zhì)及某些有害物質(zhì)；二是消毒效果好且不產(chǎn)生具有“三致”作用的氯化副產(chǎn)物。
　　應(yīng)用電磁場(chǎng)處理污水可以節(jié)省水處理藥劑費(fèi)、人工清洗費(fèi)、水質(zhì)分析費(fèi)用等。因此，此項(xiàng)技術(shù)的進(jìn)一步完善具有其它一些水處理方法不可比擬的優(yōu)點(diǎn)。其在油田污水處理中的大規(guī)模應(yīng)用終將產(chǎn)生良好的社會(huì)效益及經(jīng)濟(jì)效益。如王東莉等針對(duì)油田高含離子污水排放嚴(yán)重污染環(huán)境并對(duì)油田生產(chǎn)安全造成一些嚴(yán)重后果的問題，結(jié)合實(shí)際情況提出了電磁油田污水處理的方法[14]。
　　2.2先進(jìn)生化技術(shù)處理方法
　　生化處理在環(huán)保方面的應(yīng)用越來越廣泛，目前已在化工、醫(yī)藥、造紙、印染等廢棄污染物、污水處理方面都有成功運(yùn)用。特別是近來運(yùn)用微生物技術(shù)在核廢料進(jìn)行無害化處理方面的發(fā)現(xiàn)，引起關(guān)注。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?混凝氣浮-生化-過濾技術(shù)。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。
　　如中國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[15]。再如，冀東油田于2002年相繼完成了兩座聯(lián)合站污水處理系統(tǒng)的改造擴(kuò)建工程后，2個(gè)污水處理系統(tǒng)的工藝基本相同，主要采用沉降隔油、過濾和生化處理等方法。處理后外排水水質(zhì)指標(biāo)全部達(dá)到國家GB8978-1996一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)濟(jì)效益顯著，大幅降低了運(yùn)行成本，一年即可為油田節(jié)約成本1670萬元[16]。
　　3總結(jié)及展望
　　盡管目前污水處理的技術(shù)較多，但對(duì)于復(fù)雜的油田污水任何單項(xiàng)技術(shù)都難以處理達(dá)標(biāo)，這需要進(jìn)行多項(xiàng)技術(shù)綜合處理。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。同時(shí)應(yīng)該考慮油田自身的特點(diǎn)，對(duì)污水處理方法進(jìn)行優(yōu)化篩選和組合。無論是化學(xué)法、物理法、物理化學(xué)法還是新新興起的地磁方法和生物處理方法，在應(yīng)用的過程中必須針對(duì)水質(zhì)和排放及回注的要求，具體問題具體分析，以求達(dá)到最佳的處理效果。
　　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(shì)：(1)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(yàn)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，應(yīng)該注重膜分離技術(shù)的研究及推廣。今后的研究重點(diǎn)是開發(fā)質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的新材料膜和減少膜污染的方法；(2)混凝劑是油田采出水、鉆井污水等處理中重要的藥劑，研制混凝能力強(qiáng)、能夠快速破乳、沉降速度快、絮凝體體積小、在堿性和中性條件下同樣有效的新型混凝劑，是水處理藥劑開發(fā)者致力的方向。近年來，新型水處理藥劑的研制和開發(fā)，如研制和應(yīng)用原料來源廣的聚合鋁、鐵、硅等混凝劑等成為熱點(diǎn)，有機(jī)混凝劑復(fù)合配方的篩選和高聚物枝接也是研究的重點(diǎn)；(3)MBR是膜分離技術(shù)與生物處理法的高效結(jié)合，其起源是用膜分離技術(shù)取代活性污泥法中的二沉池，進(jìn)行固液分離。這種工藝不僅有效地達(dá)到了泥水分離的目的，而且具有污水三級(jí)處理傳統(tǒng)工藝不可比擬的優(yōu)點(diǎn)。在水環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)格的今天，處理方法的復(fù)合，特別是與生物處理方法和電磁方法結(jié)合的組合方法必將顯示出其巨大的發(fā)展?jié)摿Γ�替代傳統(tǒng)廢水處理技術(shù)成為水處理的領(lǐng)先方法。
　　
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