1 前言

石油是现代社会应用较为广泛的能源物质。当前陆上石油工业在环保方面存在的主要问题有：钻井污水年排放量约640×10⁴t，除少量进行了处理并达标排放，其余均未处理；采油污水年排放量3800×10⁴t，排放达标率只有52%，其中稠油污水基本全部超标排放；炼油污水年排放量2460×10⁴t，排放达标率虽较高，也仅为74%。所以含油污水的处理和再利用是一项涉及环境保护和资源开发的重要工作，现实意义重大。

2 含油污水的性质及处理方法

2.1 含油污水的性质

含油污水其主要污染物为油、固体悬浮物、溶解状有机化合物以及细菌等，有的甚至可能含有对人体有毒的元素，如砷、铬等，它具有以下特点：

（1）油水密度差值小。

（2）水中悬浮固体含量高、颗粒粒径小。

（3）细菌含量高。

（4）有机物含量高。

（5）矿化度高。

2.2 含油污水的处理方法

不同类型的含油污水要采用不同的处理方法。目前国内外含油污水的处理方法主要有以下几种：

2.2.1 物理法

物理法包括重力法、过滤法、离心分离法等方法。

（1）重力分离法。重力分离法是初级处理方法，它利用油和水的密度差及油和水的不相溶性，在静止或流动状态下实现油珠、悬浮物与水分离。重力除油可去除废水中的浮油及大部分散油达到初步除油的目的。分散在水中的油珠在浮力作用下缓慢上浮、分层，油珠上浮速度取决于油珠颗粒的大小、油与水的密度差、流动状态及流体的粘度。其关系可用Stokes和Newton等定律来描述。重力分离法的特点是能接受任何浓度的含油污水，同时除去大量的污油。

从使用情况来看，重力除油的主要设备有立式除油罐、斜板式隔油池及粗粒化除油罐等。立式除油罐均采用下向流方式，70年代中期，立式除油罐也引进了斜板技术，利用立式除油罐的高度，在罐内沉降区加设波纹斜板从而形成所谓的立式斜板除油罐。粗粒化聚结器通常设在重力除油工艺之前，它利用粗粒化材料的聚结性能，使细小的油粒在其表面聚附成较大油粒，在浮力和水流冲击下，粒径增大的油粒脱离粗粒化材料表面而上浮。经过粗粒化处理后的污水，其含油量及原油性质并不发生改变，只是更有利于重力分离法除油。利用粗粒化聚结器可去除水中粒径在10μm以上的分散油和浮油。粗粒化聚结材料大致分为天然矿石和人工有机材料两类，目前应用较多的聚结材料有聚氨酯泡沫、聚丙烯泡沫、聚乙烯和聚氯乙烯以及不锈钢填料等。

（2）过滤法。过滤是将废水通过设有孔眼的装置或通过由某种介质组成的滤层，使污水中的悬浮物得以去除。油田通常采用的过滤方式是使采油污水通过石英砂、无烟煤等滤料，使污水中的一部分原油和固体悬浮物滞留在细小滤料组成的滤层中，这样采油污水便得到处理。

（3）离心法。离心法是使装有污水的容器高速旋转，形成离心力场实现油水分离，常用的设备有水力旋流器。旋流分离器在液固分离方面的应用适于19世纪40年代，现在较为成熟，但在油/水分离领域的研究要晚得多。虽然液-固分离与液-液分离的基本原理相同，但二者的几何结构应该有很大的差别。脱油型旋流分离器起源于英国，从20世纪60年代末开始，由英国Martin Thew教授领导的多相流与机械分离研究室，开始水中去油旋流分离器的研发，发明了双锥双入口型液-液旋流分离器，在试验过程中取得满意效果。随后，Young GAB等人设计出的双锥型具有相同的分离性能但处理量要高出一倍的单锥型旋流分离器。经过几何优化设计，Conoco公司提出了K型旋流分离器，对于直径小于10μm油滴分离性能提高更加明显。旋流脱油技术在发达 产油污水处理设备中特别是在海上石油开采平台上已成为不可替代的标准设备。

1989年中国海洋石油公司与美国Amoco石油公司在南海联合开发的流花11-1油田，开始在海上石油开采平台上使用旋流分离器处理含油污水。国内油田也引进了旋流脱油设备。国内自南海油田进口油水分离旋流分离器以来，一些科研院所开始在仿制的基础上进行研究，但是，由于旋流分离器内流场（三维不对称湍流流场）的复杂性，加之国内研究起步晚、起点低，缺乏系统性的研究，旋流脱油技术在国内还没有全面推广。国内有研究报道的油水分离效率仅45%左右。仿制的旋流分离器有的分离效率较高，但成功应用的例子不多。

2.2.2 浮选法

气浮净水技术是国内外正在深入研究与不断推广的一种水处理新技术。气浮就是在水中通入空气或其它气体产生微细气泡，使水中的一些细小悬浮油珠及固体颗粒附着在气泡上，随气泡一起上浮到水面形成浮渣，水体表面形成含油泡沫层，然后使用适当的撇油器将油撇去。

2.2.3 生物法

生物处理方法只对可生物降解的有机化合物有效。生物处理是利用微生物的生物化学作用，将复杂的有机物分解为简单物质，将有毒物质转化为无毒物质，使废水得到净化。油类是一种烃类有机物，可以利用微生物将其分解氧化为二氧化碳和水。含油污水生化处理有活性污泥法、生物过滤法、生物转盘法等。

2.2.4 化学法

化学法是用化学作用将废水中的污染物成分转化为无害物质，使废水得到净化。常用的方法有中和、沉淀、混凝、氧化还原等。对含油废水主要用混凝法，向含油污水中加入混凝剂，在水中水解后形成带正电荷的胶团与带负电荷的乳化油产生电中和，经过治理后，油粒聚集，粒径变大，浮力也随之增大，达到油水分离。此法适合于靠重力沉降不能分离的乳化状油滴。

2.2.5 电化学法

包括电解法，电火花法和电磁吸附分离法。电解法包括电凝聚和电气浮，电凝聚是利用溶解性电极电解乳化油废水，从溶解性阳极溶解出金属离子，金属离子发生水解作用生成氢氧化物吸附、凝聚的乳化油和溶解油，然后沉淀除去油分。

电解气浮法是利用不溶性电极电解含有乳化油和溶解油的废水，利用电解分解作用和初生态的微小气泡的上浮作用，使乳化油破坏，并使油珠附着在气泡上，电解产生的气泡捕获杂质的能力比较强，去除固体杂质和油滴的效果较好，缺点是电耗大、电极损耗大，单独使用时不能达到所需要求。

电火花法是用交流电来去除废水中乳化油和溶解油的方法。装置由两根同心排列的圆筒组成，内圆筒同时兼作电极，另一电极是一根金属棒，电极间填充微粒导电材料，废水和压缩空气同时送入反应器下部的混合器，再经多孔筛板进入电极间的内圆筒。筒内的导电颗粒呈翻腾床状态，在电场作用下，颗粒间产生电火花，在电火花和废水中均匀分布的氧作用下，油分被氧化和燃烧分解。净化后的废水由内部经多孔顶板进入外圆筒并由此外排。

2.2.6 膜分离法

乳化油处于稳定状态，用物理方法或者化学方法很难将其分离，这时可用膜来处理。采用膜分离法具有不需加混凝剂，不产生含油污泥等优越性。

2.2.7 超声波分离法

超声波（频率一般为2×10⁴～5×10⁸Hz）在水中可以发生凝聚、空穴或空化效应。当超声波通过含油污水时，造成微小油滴与水一起振动。但由于大小不同的粒子具有不同的相对振动速度，油滴将会相互碰撞、粘合，使油滴的体积增大。随后，由于粒子已变大，不能随声波振动，只作无规则运动，水中小油滴凝聚并上浮，油水分离效果良好。

2.2.8 吸附法

活性炭是由含碳物质作为原料，经高温碳化、活化而制成的疏水性的吸附剂。近年来，东方红炼油厂、兰州炼油厂、浙江炼油厂相继建成了活性炭吸附装置，运行情况良好。

上述方法有不同的适用范围，需要针对不同的情况进行研究，确定合适的工艺。含油污水处理时产生大量的含油污泥，必须进行无害化处理或综合利用。处理的方法有固化处理法、土地耕作法及其它综合利用的方法等。

3 结语

油水分离技术是当前处理石油污染水的关键技术之一，应根据不同种类油的性质和不同的水质要求，采用不同的方法，采用简单的重力法除去水中的油是较理想的方式，回收的油可再利用，对其进行深入的研究是目前的主要研究方向。