海外油田采油污水處理方法與發(fā)展趨勢
摘要:對油田采油污水處理問題進行了簡要的闡述,介紹了油田采油污水處理的基本方法,分析 了處理方法的優(yōu)缺點,并對今后海外油田采油污水處理的發(fā)展趨勢進行了探討。
關(guān)鍵詞:油田采油污水;污水處理方法;發(fā)展趨勢
1 概述
近幾年來,發(fā)展中國家有關(guān)環(huán)境保護的法律法 規(guī)正在逐步健全,委內(nèi)瑞拉長期以來一直執(zhí)行與西 方發(fā)達國家接軌的環(huán)境保護法律法規(guī);蘇丹政府加 強了環(huán)境監(jiān)管,制定和頒布了一系列石油開發(fā)安全 環(huán)保標準;哈薩克斯坦加大了環(huán)境保護力度。這些 都對中國石油企業(yè)的海外項目做好環(huán)保工作提出了 更高要求。
隨著環(huán)保要求的提高,水資源日趨緊張,搞好油 田采油污水處理是當(dāng)務(wù)之急。由于石油開采的不斷 深入,注水是一種常用的油田開發(fā)技術(shù),許多油田已 經(jīng)進入中后期開采階段,原油含水率甚至達到90% 以上,導(dǎo)致采油污水處理量增加較快,處理難度加 大。而從地層中隨原油一起開采出來的、含有原油 的油田采油污水(又稱“采出水”),是油田開發(fā)和生 產(chǎn)中產(chǎn)生的最主要的一類廢水。
采油污水中含有原油、各種鹽類、有機物、無機 鹽及微生物等。針對采油污水具有以下4個主要特 點: (1)水溫較高; (2)礦化度較高; (3)含有大量的 細菌,特別是SRB、TGB; (4)表面張力大,殘存有化 學(xué)藥劑及其它的雜志。傳統(tǒng)的工藝、技術(shù)和設(shè)備因 處理效率低,工程投資大、處理成本高,既不能滿足 排水水質(zhì)指標,也不能達到油田污水處理的需要,更 不能達到采出水回注回注地層的水質(zhì)要求。因此 我們總結(jié)了油田采油污水處理的基本方法,分析了 采油污水處理的優(yōu)缺點,并對未來油田采油污水處 理的發(fā)展趨勢進行了探討。
2 油田采油污水處理方法現(xiàn)狀
國內(nèi)的采油污水的處理技術(shù)主要是針對污水回 注設(shè)計的。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)標準也不一樣,因此各 種油田采油污水處理工藝流程也不盡相同。由于油 井油藏特性、采出液物性及油田區(qū)塊分布等的不同, 加之環(huán)境保護對油田污水處理的不斷提高,有油田 污水處理的要求日益提高,油田污水處理及回注并 非易事。但是歸納起來多數(shù)采用三段處理工藝即除 油-混凝沉降(或氣浮)-過濾。目前,勝利油田采 出液綜合含水率已達到90%以上,每天需外排污水 約8萬m3,而外排污水一直不能全部達標。提高采 油污水處理率及采用先進有效的處理工藝成為解決 采油污水外排的關(guān)鍵。
2·1 重力除油技術(shù)
主要包括自然除油、斜板除油、浮板除油、機械 分離技術(shù)、水力旋流技術(shù)。該技術(shù)對廢水中的浮油、 分散油和一定程度的乳化油有很高的去除能力,且 處理效果穩(wěn)定、運行費用低、管理方便。
2·2 粗粒化法
粗粒化法是分離乳狀液的一種物理化學(xué)法方 法。含油廢水通過裝有粗粒化材料的裝置,水中油 分在潤濕聚結(jié)、碰撞聚結(jié)、截留、附著等過程的作用 下,油珠由小變大,從而得到去除。該技術(shù)主要用于 處理分散油,只有聚結(jié)作用,沒有破乳功能。其技術(shù) 關(guān)鍵是粗粒化材料。粗粒化材料有親油性的材料、 親水性材料,以及石英砂、煤粒等無機材料。該法無 需外加化學(xué)試劑,無二次污染,設(shè)備占地面積小、基 建費用低、運行方便、操作簡單的優(yōu)點,缺點是易堵塞。
北京承天倍過濾技術(shù)有限責(zé)任公司采用采用聚 結(jié)分離技術(shù),開發(fā)出性能優(yōu)異的含油污水過濾分離 器,有效的結(jié)合了微濾技術(shù),處理過的含油污水能達 到排放要求。其含油污水過濾分離器內(nèi)部裝有專門 脫油的濾芯-聚結(jié)濾芯,當(dāng)介質(zhì)流經(jīng)其內(nèi)部需經(jīng)過 微濾、聚結(jié)、上浮、分離四個過程,從而實現(xiàn)脫掉水中 油份的功能。
2·3 絮凝法
采油污水的主要污染物質(zhì)為溶解性的有機物 質(zhì)。主要是在油廢水處理過程中加入絮凝劑,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,或由 于加入高分子物質(zhì)的架橋作用達到絮凝,然后通過 沉降或氣浮的方法將油分除。絮凝劑今年來應(yīng)用較 多,常用的絮凝劑有無機絮凝劑和有機高分子絮凝 劑兩大類。馬紅竹[1]對油田含油污水使用Z-10 多功能藥劑及相應(yīng)的綜合處理方法,在投入藥量15 ~20mg/L下,處理水的綜合指標達標率>/96%。 邵青[2]等用TX-107系列有機高分子破乳絮凝劑 對采油污水進行實驗,使用藥劑處理后出水平均含 油量低于26·7mg/L。
近年來,應(yīng)用得比較多的是絮凝劑除油的方法。 通過以上兩位實驗者證明,無機絮凝法處理廢水速 度快,但藥劑較貴,污泥生成量多;高分子有機絮凝 劑處理含油污水較好投加量較少,特點是可獲得較 大顆粒的絮體,并把油滴絮凝吸附出去。
2·4 過濾法
過濾主要是利用濾料對石油類、懸浮物的截留 來達到對污染物質(zhì)去除的目的。過濾法除油效果良 好,但對進水水質(zhì)的PH值、溫度、COD含量、石油類 污染物的濃度及過濾速度率等因素的要求較為嚴 格。一般用于采油污水的二級處理或深度處理,以 除去水中的分散油和乳化油。常見的過濾介質(zhì)石英 砂、磁針鐵礦、無煙煤、纖維球及核桃殼等。
青海油田某采油廠采用壓力過濾罐(石英砂濾 料)-銀帶過濾器(核桃殼濾料)-中央過濾器(纖 維濾料)過濾工藝,對石油類、COD的平均去除率分 別為75·1%和86·9%,出水水質(zhì)達到國家排放標準 要求[3]。
2·5 氣浮法
氣浮法是固液分離或液液分離的一種技術(shù),主 要用于從污水中去除密度小于1的懸浮物、油類和 脂肪等,油水分離效果很高,對于去除膠態(tài)油與乳化 油具有較好的作用,目前廣泛應(yīng)用于各類污水的處 理。目前,采用的主要是加壓溶氣浮選法。在采油 污水中加入絮凝劑,在加壓溶氣浮選對油的分離效 果還會提高。目前該法已被廣泛應(yīng)用于油田廢水、 石油化工水、食品油生產(chǎn)廢水等處理,工藝較為成熟。
(1)阿曼的Sultan Qaboos大學(xué)用聚合氯化鋁 (PAC)和聚丙烯酰胺作混凝劑,結(jié)合氣浮法處理 Marmul油田的采油廢水,使含油廢水的油濃度從 100~200mg/L降至20mg/L以下[5]。同時氣浮具 有降溫、充氧的功效,能夠提高微生物的生化降解性 能,可作為生化法的預(yù)處理技術(shù)[4]。
(2)江漢石油機械廠等開發(fā)了溶氣氣浮、噴射 氣浮、葉輪氣浮等多種氣浮設(shè)備,在進口含油100~ 200mg/L時,溶氣氣浮的除油率最高;含油> 200mg/L時,葉輪式氣浮和噴射氣浮效率較好[5]。 目前的關(guān)鍵是能夠根據(jù)不同的環(huán)境,尋找出較高效 率的工藝流程,以達到設(shè)備的高效配置和運轉(zhuǎn)率。 為確保氣浮法最佳的除油效果,一般和絮凝法 結(jié)合使用。氣浮技術(shù)處理采油污水效果好,但浮選 藥劑費用較高。
2·6 生物處理法
主要利用微生物對廢水中的油分和一些生化性 好的有機成分進行氧化分解,但是,廢水中難生物降 解性有機物質(zhì)含量較高,單獨生物處理很難實現(xiàn)廢 水COD的達標排放。生物法可分為好氧和厭氧處 理法兩大類,根據(jù)微生物在污水中的存在狀態(tài),又可 分為活性污泥法和生物膜法。比較典型的有厭氧折 流板反應(yīng)器、半推流式活性污泥系統(tǒng)和ASBR。陳 治安等[6]采用厭或酸化一好氧活性污泥法處理堿 性含油污水,研究結(jié)果認為生物(水解)酸化一二級 曝氣沉淀是煉油含堿污水合適的生化處理流程。劉 惠卿等[7]利用絮凝-生物接觸氧化法處理含油廢 水,結(jié)果表明COD去除率68%。
生物處理法具有不產(chǎn)生二次污染、自然凈化、水質(zhì)穩(wěn)定、處理成本低的特點。針對采油污水的 BOD、COD值嚴重偏高,可生化性較低,微生物不易 生長繁殖的特點,在生物處理前需要對其進行預(yù)處 理,投加絮凝劑、誘導(dǎo)劑、營養(yǎng)物質(zhì)、,使含油污水的 可生化性提高。
3 發(fā)展趨勢
目前,國內(nèi)油田采油污水處理一般采用隔油- 混凝-過濾即所謂的“老三套”進行處理,其治理方 法一般難以達到排放標準。采油污水屬難處理廢水 之一,要實現(xiàn)達標排放,單一的方法難以達到要求。 以上介紹的油田采油污水處理的基本方法,并沒有 完全歸納在內(nèi),但總體看來,這種處理方法各有優(yōu)缺 點。為此,一般采用多種方法聯(lián)合處理。
隨著環(huán)保要求的提高和油田注水水質(zhì)的嚴格 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?mdash;——混凝氣浮———生化———過濾技 術(shù)。氣浮和生化技術(shù)的采用已成為近年來先進的采 油污水處理工藝的一種標志。
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。油田采油污水的處理方法 還需要進一步的創(chuàng)新、完善和組合。
根據(jù)近年來國外油田采出水處理技術(shù)的發(fā)展狀 況,認為將生化法引入采出水治理流程將是未來的 發(fā)展方向。但由于采油污水除具有高含油、高水溫、高礦化度、高懸浮物和低可生化性的特點外,還有各 油田采出水的性質(zhì)差異較大,前期化學(xué)處理劑添加 量高,水質(zhì)隨油區(qū)變化大的特點,生化技術(shù)應(yīng)用于油 田采出水的治理可能會遇到新的難題。中國石油在 蘇丹的海外項目充分利用先進生化技術(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。不僅保護了當(dāng)?shù)丨h(huán)境,還樹立了中 國石油良好的國際形象。因此,海外項目應(yīng)借鑒國 內(nèi)外目前成功的經(jīng)驗,加強對生化技術(shù)用于油田采出水治理的工業(yè)化研究,并重視這方面的基礎(chǔ)研究。 開發(fā)高效多功能一體化采出水治理設(shè)備。生物法處理采油污水將會是今后采油污水處理發(fā)展前景較好 的方法之一。
參考文獻
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[2] 邵青,王偉,林蓓等.含油污水用破乳絮凝劑的應(yīng)用實 驗.工業(yè)水處理, 1999, 19(3): 18-19.
[3] 于曉麗,李斌蓮,李秀珍.油田采油廢水處理現(xiàn)狀及發(fā) 展前景.石油與天然氣化工, 2000, 29(6): 327-328.
[4] 龔爭輝,呂興東,周雅芳等.氣浮-生物接觸氧化技術(shù)在 采油廢水處理中的應(yīng)用[J].黑龍江環(huán)境通報, 2000, 24(4): 26-27.
[5] 谷玉洪,劉凱文,周光元.三種氣浮設(shè)備處理油田污水 的試驗[J].油氣田地面工程, 2000, 19(4): 21-27.
[6] 趙芯,解慶林,廖雷等.含油廢水處理研究進展.中國 環(huán)境論文保護優(yōu)秀論文集(2005): 1165-1169.
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