油田污水處理技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

劉瑜，常軍利，俱鵬(陜西長實(shí)建設(shè)工程有限公司，陜西 西安 710045)

1 油田污水的產(chǎn)生及其性質(zhì)

原油脫水站是油田污水產(chǎn)生的主要來源，油田含油污水主要是經(jīng)過脫水站后分離而來，同時(shí)原油儲罐、污水處理站的洗井廢水也是油田含油污水的來源之一。由于含油污水來自于不同的地層和生產(chǎn)工藝，所以需要處理的水質(zhì)過于復(fù)雜，主要包括含油量、懸浮物、礦化度、結(jié)垢、離子、有機(jī)物、微生物等。而這些不同性質(zhì)的油田污水對于油田的生產(chǎn)和運(yùn)輸都會造成巨大的影響(地層堵塞、管道容器結(jié)垢、微生物繁殖造成腐蝕、堵塞管道、增加廢水處理成本消耗等)[1]。

2 油田污水處理的必要性及現(xiàn)狀

2.1 油田污水處理的必要性

首先，出于環(huán)境的保護(hù)需要。油田污水由于其所包含的復(fù)雜多樣化學(xué)成分，一旦油田污水向外排放對于周邊環(huán)境的污染和破壞是巨大的。因此我國制定了《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》來控制我國油田企業(yè)禁止隨意將污水外排。20世紀(jì)90年代，我國環(huán)保局就在第二次工業(yè)污染防治工作會議上強(qiáng)調(diào)，節(jié)水和廢水利用是我國工業(yè)水污染防治的關(guān)鍵核心，特別強(qiáng)調(diào)石油工業(yè)作為我國工業(yè)污染防治工作的重點(diǎn)關(guān)注對象，需要結(jié)合石油生產(chǎn)的特點(diǎn)來進(jìn)行不斷地研發(fā)新技術(shù)和設(shè)備來應(yīng)對工業(yè)污染。由于石油開采、運(yùn)輸過程中所產(chǎn)生的污染物種類復(fù)雜多樣，一旦讓這些化學(xué)成分復(fù)雜的污染物向外排放進(jìn)入水資源和土地資源范圍內(nèi)，不僅對大自然環(huán)境造成影響，同時(shí)也會順著食物鏈直接對人類的身體健康造成影響和破壞[2]。

其次，是油田注水開發(fā)的必然需求?，F(xiàn)階段，我國仍面臨著水資源緊缺的現(xiàn)狀，然而油田注水開發(fā)正處在全面建設(shè)開發(fā)階段，如何將油田污水進(jìn)行有效防治并回收利用已然成為油田企業(yè)的關(guān)注要點(diǎn)。但是由于油田污水所蘊(yùn)含的化學(xué)成分過于復(fù)雜，如果將油田污水重新注入地層，可能會導(dǎo)致對油田堵塞、原油管道容器結(jié)垢、堵塞管道等危害出現(xiàn)。因此油田企業(yè)想要實(shí)現(xiàn)油田污水的回注必須要配套相應(yīng)的先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備來進(jìn)行有效地處理油田污水所蘊(yùn)含的雜質(zhì)和化學(xué)成分?？偠灾?，油田污水回注是我國實(shí)現(xiàn)資源再生利用和減少污水外排的重要策略[3]。

2.2 油田污水處理現(xiàn)狀

現(xiàn)階段我國大部分的油田企業(yè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了開采模式和開采工作流程的完善，含水量也隨著原油的開采而不斷增加。而近些年來由于全球人口的數(shù)量不斷增加以及水污染的情況嚴(yán)重，全球可利用的水資源數(shù)量和規(guī)模呈現(xiàn)逐年下降態(tài)勢，因此，有效將油田污水進(jìn)行處理也就成為了我國水資源保護(hù)和利用效率提高的關(guān)鍵所在。但是現(xiàn)階段我國對于油田污水的處理仍然存在污水處理效率低下、污水處理成本高、技術(shù)和管理方法還缺乏完善的問題。而我國部分油田企業(yè)仍采用先隔離石油，再進(jìn)行過濾浮選除油來實(shí)現(xiàn)污水的處理，這種傳統(tǒng)的污水處理辦法不僅效率低下，而且還極大地消耗了人力物力[4]。

2.3 主要問題

雖然油田企業(yè)逐漸采用聚合法驅(qū)采等技術(shù)方法來實(shí)現(xiàn)對于油田注水開發(fā)工作以及水質(zhì)的處理，但是油田污水處理技術(shù)仍面臨著以下四大矛盾和問題。

首先，各油田企業(yè)為了提高原油油層能量，通過向地層注入化學(xué)藥劑和水等來提高原油的注水粘度，波及系數(shù)等來實(shí)現(xiàn)注水開發(fā)更好的成效。但是這種注水開發(fā)的技術(shù)使得地層水成分更加復(fù)雜，反而增加了油田污水處理難度。其次，油田注水開發(fā)所需要的藥劑量、費(fèi)用成本較高，國家現(xiàn)階段要求各大油田不斷地提高生產(chǎn)效率同時(shí)降低生產(chǎn)成本，如何實(shí)現(xiàn)油田開發(fā)效果提高與注水開發(fā)所需要的藥劑量和費(fèi)用降低，已經(jīng)成為油田企業(yè)污水處理所面臨的重大難點(diǎn)。因此開發(fā)出藥劑量和費(fèi)用較低且運(yùn)行效率高的水處理劑已經(jīng)是油田企業(yè)推動發(fā)展的必然選擇。再者，腐蝕管道和管道結(jié)垢仍然是油田污水系統(tǒng)開發(fā)和運(yùn)行的重要難題，雖然許多油田企業(yè)積極的采取各項(xiàng)技術(shù)和措施來應(yīng)對腐蝕管道和管道結(jié)構(gòu)問題，但是受限于企業(yè)的投資資金、管理模式等因素的影響，管道結(jié)垢和腐蝕問題依然沒有得到有效的解決。最后，雖然油田企業(yè)污水處理系統(tǒng)經(jīng)過了注水站的污水層層處理和過濾，但是在注水實(shí)際運(yùn)行過程中仍發(fā)現(xiàn)水中的Fe經(jīng)過氧化后形成沉淀物質(zhì)，反而造成了水質(zhì)污染。再加上部分油田企業(yè)注水管線缺乏管線內(nèi)部的防腐設(shè)施，導(dǎo)致污水中SRB在長時(shí)間的厭氧環(huán)境下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，水質(zhì)在新一輪沉淀下造成二次污染[5]。

3 油田污水處理常見技術(shù)

3.1 化學(xué)法

周天企業(yè)污水處理主要運(yùn)用的化學(xué)處理方法有化學(xué)轉(zhuǎn)換法和化學(xué)絮凝法。前者主要是通過對油田污水當(dāng)中的有機(jī)物和無機(jī)物直接運(yùn)用化學(xué)試劑來進(jìn)行產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，讓油田污水當(dāng)中的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無毒或微毒的成分后進(jìn)行分離排出；后者主要是通過將油田污水當(dāng)中的懸浮物和膠體利用絮凝劑來實(shí)現(xiàn)化學(xué)中和，通過將膠體與懸浮物轉(zhuǎn)化為絮凝體后直接進(jìn)行排除。油田污水處理技術(shù)采用化學(xué)方法的手段不僅操作簡單、效果較強(qiáng)，而且還能實(shí)現(xiàn)與物理方法和生物方法進(jìn)行結(jié)合來進(jìn)一步提高對于油田污水處理的效率和質(zhì)量[6]。

3.2 物理法

物理處理油田污水技術(shù)方法需要大量的時(shí)間來進(jìn)行操作，主要是將油田污水當(dāng)中的不同成分進(jìn)行簡單的分離和處理。物理方法的油田污水處理效果遠(yuǎn)不如化學(xué)方法和生物方法。而物理方法主流的操作技術(shù)有膜分離、水力旋流、粗化法三種。其中膜分離法是我國現(xiàn)階段物理方法石油污水處理的常見手段，也是物理處理方法的主要研究開發(fā)方向。

3.3 生物法

生物法主要是將油田污水當(dāng)中的元素(厭氧分子和好氧分子)與微生物進(jìn)行結(jié)合，將有毒物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì)的一種轉(zhuǎn)變方法。生物法主要的處理方法由活性污泥法和生物膜法組成，并且在生物法較好的處理效果以及成本優(yōu)勢下逐漸成為我國油田企業(yè)油田污染處理的主流方法之一。

3.4 油田污水處理工藝

通過將油田污水當(dāng)中的油層成分、含油量等作為處理工藝的依據(jù)，并采用一級或二級處理工藝來進(jìn)行處理。一級處理工藝，主要是借助物理處理方法當(dāng)中的膜分離法、水力旋流法、粗化法來對油田污水當(dāng)中的浮游固體進(jìn)行分離處理。二級處理工藝，則是物理處理方法與化學(xué)處理方法、生物方法進(jìn)行結(jié)合，來實(shí)現(xiàn)對油田污水深度處理和去除溶解油的目標(biāo)。油田企業(yè)在進(jìn)行油田污水處理過程中，需要根據(jù)實(shí)際的污水處理情況和類型來采取合適的污水處理工藝。

4 油田污水處理技術(shù)的發(fā)展方向

4.1 污水處理藥劑的研發(fā)與創(chuàng)新

藥劑是油田污水處理的必要組成部分，現(xiàn)階段市場上已經(jīng)不斷地研發(fā)各種新型高效污水處理藥劑，這些新型高效污水處理藥劑主要包含新型化合物質(zhì)、氧化劑、復(fù)合化學(xué)物質(zhì)等藥劑成分，創(chuàng)新和發(fā)展新型高效污水處理藥劑的目的是為了有效降低油田污水當(dāng)中的水的黏度，并且通過藥劑來實(shí)現(xiàn)原油與水的分離，最終以油珠的方式進(jìn)行排出處理。通過研究和創(chuàng)新能夠更快地降解污水當(dāng)中的沉淀物、破乳速度加快、絮凝體積較小的新型高效處理藥劑，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)油田污水滅菌、去垢、防污染等功能，同時(shí)還能防止油田污水重新注入地層再次對水資源和原油資源造成污染的現(xiàn)象發(fā)生，最后還能實(shí)現(xiàn)新型高效污水處理藥劑能夠避免出現(xiàn)與污水過濾清潔后水中的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，繼續(xù)生成有害物質(zhì)污染水資源和原油資源[7]。

4.2 污水處理裝備研發(fā)

經(jīng)過多年的發(fā)展，我國已經(jīng)逐步研發(fā)擁有自主產(chǎn)權(quán)的油田污水處理設(shè)備，并將研發(fā)先進(jìn)的污水處理設(shè)備運(yùn)用在實(shí)際的油田污水處理工作當(dāng)中。油田污水處理技術(shù)人員通過不斷地提高對于先進(jìn)設(shè)備的技術(shù)操作以及技術(shù)原理的了解，經(jīng)過長期的努力和操作后可以熟練地掌握先進(jìn)的油田污水處理設(shè)備，可以提高整體的污水處理效率和工作進(jìn)程。通過在我國油田企業(yè)廣泛地使用先進(jìn)的污水處理設(shè)備，不僅實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模的污水處理效率提高，同時(shí)還推動了我國油田無水通電事業(yè)的發(fā)展和整體進(jìn)程的創(chuàng)新與加快[8]。

4.3 復(fù)合反應(yīng)器的開發(fā)與運(yùn)用

通過在油田污水處理過程中運(yùn)用先進(jìn)的復(fù)合反應(yīng)器，不僅可以有效地提高污水處理的范圍和工作效率，同時(shí)還減少了過去復(fù)合反應(yīng)器占據(jù)大量的用地面積。生物處理技術(shù)與膜分離技術(shù)在先進(jìn)的復(fù)合反應(yīng)器的推動下實(shí)現(xiàn)了兩者的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合，是我國現(xiàn)階段油田污水處理技術(shù)當(dāng)中最為先進(jìn)的技術(shù)之一。

5 結(jié)語

現(xiàn)階段我國油田污水處理所采用的化學(xué)法、物理法、生物法都具備各自的優(yōu)點(diǎn)與缺陷，伴隨著我國石油規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大而產(chǎn)生的各種新型環(huán)境問題，必須要不斷地提高和創(chuàng)新油田污水處理技術(shù)，才能有效地應(yīng)對未來可能出現(xiàn)的各種環(huán)境問題對人類的生存造成的威脅。