
随着近些年石油的大量开采,我国大部分油田的储油量在逐渐减少,为了能达到石油的较大开采量,采用向油井注水的方式,这使得在采出的液体中含水量超过了90%,产生了大量的采油污水。为了更好的处理采油污水,人们积极地探索新的工艺和方法。
1 油田污水现状
油田污水是石油在地下开采出来经过脱水处理而得到的废水,这些污水包括在石油开采中为了增加压力而注入到油井经污染的水以及石油地层中的水。由于地区不同、各地区的油田组成不同,因此各个地区的油田污水也有很大差别。由于注入石油中的水以及地层中的水能够溶解石油中的盐类、和部分原油发生乳化作用,将石油中的悬浮物和有害气体及有机物溶解等,开采出来的原油,首先要进行脱水脱盐处理,此时因发生乳化作用还要加入一定的破乳剂和除去颜色用的漂白剂。因此,油田污水中含油部分和水发生乳化的原油,溶解的水中的无机盐和硫化物,此外石油中的有机酚和氰也溶解在水中,此外,还有地下的细菌,原油中的固体颗粒以及为了防止乳化作用而加的破乳剂和絮凝剂,还有抑制细菌的药剂。这样的污水既不能排放也不能回注,比如经过处理达到排放或者回注的要求。
2 油田污水的处理方法
油田污水处理是我国采油行业在环境保护方面所面临的巨大问题。油田污水与其他行业产生的污水不同,油田污水含有因乳化而产生石油类物质,而且将地层中的不容固体物质带入废水中,此外还有原油的处理、污水的处理过程中所加的各种化学药剂。因此,油田污水处理的目的是要去除污水因乳化而带入的石油、带入的不溶性悬浮物等污染物以及影响水质的其它化学药剂。目前,在油田上,常用的物理处理法、化学处理法和生物化学处理法来处理采油污水,其中,膜分离法成为人们研究的热点。
2.1 物理法
(1)膜分离法:膜分离法是20世纪发展的一项新技术,是利用特殊材料做成的膜,这种膜具有选择性,这种膜可以对污水中的某些污染物或者离子具有过滤作用。据报导,将油田废水通过一种用高分子材料制成的超滤膜处理之后,污水中乳化的油几乎可以全部被分离过滤,此时的污水能够达到工业回用水的标准。王农村等人采用改性的PVC合金作为超滤膜,对油田污水进行深度处理,结果表明:以12min作为一个运行周期,正冲线速度控制在0.4m/s,运行时间10s,反冲洗通量达到150L/(㎡·h),冲洗时间控制在10s,进水压力达到0.1MPa时污水的处理效果较佳,经过此方法处理后,水质能够达到榆林特低渗透油田的处理要求。
(2)吸附法:是利用多孔性的固体吸附剂将污水中的一种或数种组分吸附于表面,再用适宜溶剂、加热或吹气等方法将预测组分解吸,达到分离和富集的目的。常用的固体吸附剂有分子筛、硅藻土和活性炭等。赵延茂研究了采用吸附法处理现河首站采油污水,结果表明:通过对粉煤灰和灰场氧化塘处理采油污水效果进行了研究,研究了粉煤灰处理采油污水机理,确定了粉煤灰对采油污水中污染物吸附的较佳量。然后研究了粉煤灰吸附采油污水中污染物的吸附影响因素,确定了较佳的工艺参数。研究指出:利用现有电厂储存的粉煤灰,开发出“粉煤灰+氧化塘”处理采油污水新工艺,能够实现处理高温高盐采油污水,使其达标排放。
(3)离心分离法:离心分离法是利用两种物质的离心力不同,使油田污水通入到一个高速旋转的容器中,由于悬浮的颗粒和污水的质量不同,在离心场中的离心力也就不同。质量大的悬浮物颗粒受到的离心力较大,因此被甩向外侧,而质量相对较小的因离心力较小污水则留在内侧,然后各自通过不同的出口排出,以达到分离污染物的目的。当采油污水受到离心力后,质量小的油粒集中在中心部位,而质量大的水则集中在靠外侧的器壁上,这样就达到了油水分离的目的。陈文兵等人研究了水封旋流器对油田污水的处理情况,研究表明:水封旋流器对于含油、含悬浮固体污水有一个良好的处理效果,并且它适用范围广、处理污水的效率高、而且设备小型化,在处理油的同时,可以有效去除悬浮固体,是一种实用的处理设备。
2.2 化学法
化学法经常利用的是混凝沉淀法,所谓混凝沉淀法就是通过在污水中加入混凝剂,使污水中胶体粒子和混凝剂产生吸附、静电中和、架桥等作用,从而使污水中胶体粒子失去稳定性,然后向污水中加入絮凝剂,让失去稳定性的粒子发生絮凝沉淀以去除污水中的悬浮物和可溶解性污染物质。张中杰研究了利用混凝-Fenton试剂法处理油田采油废水的技术。首先利用混凝预处理油田污水,然后利用Fenton试剂氧化处理。分析了混凝剂种类及其投加量,絮凝剂种类及其投加量,pH值、温度、盐浓度、搅拌速度以及混凝时间等对混凝效果的影响程度,结果表明:较佳的混凝处理条件为:投加PAC25mg/L,投加PAM0.25mg/L,调节pH为7,控制温度为50℃,以200r/min的速度搅拌60s,然后沉降时间为30min。混凝结束后,用Fenton试剂氧化,可以处理油田污水达到回注的要求。
2.3 生物化学法
所谓生化处理法就是利用微生物的代谢作用,通过微生物在代谢过程中的生物化学作用,将污水中的有机物进行分解,可以将污水得到净化。根据在反应过程中是否向微生物提供足量氧气,可以将生物化学法分为好氧生物处理和厌氧生物处理。由于油田污水生化反应性能差,且污水中含有难降解的有机物,因此,目前活性污泥法、生物膜法、A2/O、接触氧化法、纯氧曝气法等方法是常用的方法。
3 结束语
随着石油的大量开采,油田的注水量也在逐渐增大,而经过原油脱水产生的污水量势必在增大。选择良好的处理方法成为处理油田污水的关键。本文论述了处理油田污水的膜分离法、吸附法、离心分离法、化学混凝法以及生物化学法,对于有的油田,有时候将多种方法综合使用,以达到较佳的污水处理效果。