油田采油废水处理技术的研究进展

油田采油废水处理技术的研究进展

王雪花 李漫丽 李玉霞

采油一厂杏河作业区，陕西 延安 745708

摘要：目前，随着石油相关产业的发展日渐成熟，我国大多数油田已经处于开采中后期。原油中的含水量不断增加，甚至可达到90%。虽然部分污水可通过处理作为回注水使用，但是实际处理后的污水很难达到回注水质量指标，另外部分油田不存在回注条件，仍会产生大量含油污水如果未经处理达标直接排放，大量无机和有机污染物可以释放到大气、水体以及土壤中，危害生态环境和人类健康。采油废水中污染物的种类和性质相对复杂，属于难降解工业废水。因此，针对废水的污染物特性，通常采用多种处理技术组合使用，合理高效地降低污染物的含量，从而实现采油废水的达标排放。

关键词：油田采油；废水处理技术；研究进展

1 油田污水处理工艺设计

在当前油田开采过程中，从经济性和效率性原则入手，建立污水处理站，并对污水处理流程进行设计，通过流程设计展开，确保油田污水处理更加合理。提升污水处理效果。同时在污水处理工艺设计中，更应该完成对技术工艺流程设计以及相关参数设计，通过多项工艺设计，确保项目设计应用更加合理。

1.1 污水处理工艺流程设计

针对污水处理工艺流程进行设计、当前在污水处理过程中，主要采用物理工艺以及化学工艺结合的方法进行污水处理，在技术研究中，要求做好对污水处理的综合应用设计分析，并且进行污水技术设计中，可以实现对污水处理的综合分析。如，在实际的工艺设计中，针对水常规处理站的污水处理进行工艺流程设计。其中包括自然沉降—混凝沉降—压力过滤、混凝沉降—气浮选机—压力过滤、横向流聚结除油装置——压力过滤等多种过滤技术工艺，设计中还要综合油田的污水处理需求建立相应的流程。当前，油田开采过程中，一般选择自然沉降—混凝沉降—压力过滤工艺的比较多。

1.2 污水处理工艺参数设计

在污水处理过程中，做好各项参数设计非常关键，主要是针对石油开采效率以及石油开采质量进行参数对比以及参数设计分析，确保其设计应用更加合理，也能够最大程度上提升设计效果。在水驱油污水站处理过程中，更可以完成对污水处理站的各项技术参数设计应用。首先，在污水处理站工艺设计中，要求做好相应的计算分析，把控工艺设计的参数，就能够最大程度上提升污水处理站工艺设计效果，并且项目设计研究中，还需要完成对污水处理的综合应用设计，提升污水处理站应用效率。在实际的设计中，要求应用相应的公式进行计算分析。如，针对负荷率进行设计计算，负荷率=污水站单日实际处理水量/污水站设计规模；针对运行沉降停留时间进行设计计算，运行沉降停留时间=设计沉降停留时间/负荷率；针对过滤速度进行设计，运行过滤滤速=设计过滤滤速×负荷率。其次，做好具体的工艺参数设计，在项目设计研究中，还可以完成各项技术设计管控，同时其研究中，也需要实现对各项参数的实际应用。

2 油田采油废水处理技术的研究进展

2.1 物理法

物理法即根据采油废水的物理化学性质，采用相应适宜技术实现油水分离进而去除，多利用过滤、吸附、膜分离等技术除去水中的浮油、悬浮物等大分子粒径物质。

2.1.1过滤法

过滤法是将含油废水通过滤层，利用滤料对油粒的吸附性能，将油类物质和悬浮物附着聚留在滤料层，实现油水分离的技术，且在具有强疏水性和亲油性的过滤器下可有效提高除油效率。将ZnO纳米颗粒和十八烷基三氯硅烷(OTS)涂覆在石英砂滤料上形成超疏水和亲油性OTS/ZnO的石英砂过滤器，以深床过滤技术去除含油废水，实验得到OTS/ZnO涂层石英砂滤器吸收的水量为1mg/g，仅为原始石英砂滤池吸收重量的1/50，且对于乙二醇、甲醇、异丙醇、丙酮和甲基苯的去除效率是原始石英砂滤池的11～20倍，结果表明与原始过滤器相比，应用OTS/ZnO涂层过滤器明显提高了吸附能力和除油效率。

2.1.2吸附法

吸附法是利用比表面积较大的多孔亲油疏水材料，吸附废水中的油性物质，使物质从一个相分离到另一个相的表面，常用于去除大分子有机污染物。常用的吸附剂一般为沸石、活性炭、陶瓷、膨胀石墨等，经过炭化、活化或有机改性来扩大孔隙，可增加用于吸附材料的表面积。近年来纳米材料因可靠性、成本效益和环境影响方面显示出更优的效果而得到广泛研究。

2.1.3膜分离法

膜分离法是利用薄膜的选择透过性，以压力差为驱动力，根据膜孔径大小的不同，实现不同程度的油水选择透过性分离。主要技术包括微滤(MF)、超滤(UF)、反渗透(RO)和纳滤(NF)等。陶瓷膜和聚合物膜是含油废水处理中膜技术的广泛形式。其中聚合物膜由于低成本和易于处理而应用较广。而陶瓷膜具有更高的机械性、化学稳定性以及更好的抗膜污染性。

2.2化学法

化学法通过添加混凝剂、絮凝剂等化学试剂或发生氧化反应将物理法难以去除的乳化油、溶解油去除。主要包含如下几种物化处理技术。

2.2.1气浮法

气浮法自20世纪70年代以来被广泛应用于水处理研究中，该技术是利用水中高度分散的微小气泡作为载体，来黏附废疏水的油滴颗粒，油滴黏附凝聚在气泡上后浮于水面，油/水中漂浮的气泡和悬浮的油滴混合物形成气泡－油聚集体，根据密度差分离油/水。处理效果好、操作便捷、可回收物质。

2.2.2混凝法

混凝法是利用混凝剂加入含油废水中发生凝聚、絮凝作用，以破坏油粒的稳定性及降低油类物质的乳化性使胶体离子脱稳，悬浮的固体、胶体和油颗粒不稳定，开始聚集并发生絮凝沉淀使污染物质与水分离。常用的絮凝剂有无机低分子絮凝剂、无机高分子絮凝剂、有机高分子絮凝剂以及天然絮凝剂等，其中聚硫酸铁(PFS)和聚氯化铝(PAC)被广泛用作废水处理中的混凝剂。

2.2.3氧化法

氧化法是用于降解废水中污染物质的常用方法，利用强氧化剂、催化剂、光及电等产生的强氧化性自由基将废水中的有机物逐步降解成为简单的无机物，或将有机物彻底氧化分解为CO₂和H₂O的方法。目前，可用于采油废水处理的氧化法主要有芬顿(Fenton)及类芬顿(Fenton)氧化、光催化氧化、光化学氧化、臭氧氧化及电化学氧化等。

2.3 生物法

生物法主要利用微生物自身的新陈代谢将采油废水中有机物作为微生物生长所需的营养物质来降解废水中的有机污染物，实现有机物的分解转化。整个过程都无需额外添加化学药剂，在前期预处理大部分浮油基础上，应用生物法达到COD的排放标准。根据微生物需氧量的不同又可分为好氧生物处理法和厌氧生物处理法。生物膜技术是近些年兴起的一种生物处理技术，在对采油废水进行深度处理的过程中发挥了很好的效果。

2.3.1活性污泥法

活性污泥法是利用活性污泥中的好氧微生物群体，对废水中的溶解油类等有机物产生凝聚、吸附、分解和氧化作用，经一定时间后因好氧性微生物繁殖而形成污泥状絮凝物，在有氧条件下，菌体将有机物转化为自身组成部分或者氧化为CO₂和H₂O。生物方法的处理效率取决于微生物活性和活性污泥中高度多样化的群落之间的相互作用。

2.3.2生物膜法

生物膜法结合了活性污泥工艺和膜过滤技术，利用好氧微生物一定条件下生长繁殖形成的生物膜实现过滤作用，废水中的有机物通过与膜接触，进而被微生物自身氧化代谢作用吸附降解。生物膜法包括生物滤池、生物流化床和生物接触氧化等，其中有毒化学成分如苯酚等对膜形成污染。

3 结束语

总之，由于油田采油废水产量大、成分复杂，各油田废水成分不尽相同，采油废水的处理工艺也随之相对复杂多变。在实际处理采油废水过程中，各油田应结合自身情况，选择最佳的组合工艺。并且不断地发展新的处理技术以优化组合工艺，保证更加科学高效地提升油田采油废水的处理效率，最大程度地减少对生态环境的污染，实现我国在石油开采与污水处理两方面均可持续发展的可能。

参考文献：

［1］张凤影，刘艳青，叶冰杰，等．采油废水的处理现状［J］．黑龙江科技信息，2018，(34):133－133，174．

［2］马莉亚．辽河油田采油废水生化处理及生物降解菌特性研究［D］．北京:北京交通大学，2017．

［3］王伟伟．金属膜处理油田采出水的膜污染机理及控制对策研究［D］．青岛:中国海洋大学，2018．