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油田含油污水处理技术及发展趋势

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油田 含油 污水处理 技术 发展趋势
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2009. 技 术图 影 徐 颖(辽宁工程技术大学资源与环境工程学院 辽宁阜新 123000)摘要 油田开发生产过程中产生和排放的含油废水含有多种污染物 ,对生态环境造成严重污染 。 针对油田废水 ,介绍了主要采用的生物处理方法 , 并分析了油田采油污水回用和今后处理发展趋势 。关键词 油田含油废水 生物法 废水回用中图分类号 :献标识码 :A 文章编号 :1672009)02-0097-03水是人类生活和生产活动中不可缺少的物质资源 ,水又是石油的天然伴生物 ,随着油田开发的进程 ,油田废水日益增多 ,石油的溢出和排放所造成的石油烃污染已成为环境污染的主要原因之一 。我国大部分油田已进入中后期开采阶段 ,采出液含水量逐年递增 ,许多油田达 90%以上 ,导致采油污水处理量增加较快 ,并且处理难度越来越大 。随着环保要求的提高 ,水资源日趋紧张 ,搞好油田污水处理是当务之急 。传统的工艺 、设备和技术因处理效率较低 、工程投资大 、处理成本高 ,不能满足油田污水处理的需要 。 对油田废水处理及回注 ,是目前开发和利用水资源的正确途径 。1 油田采油污水的特点采油污水中含有原油 、各种盐类 、有机物 、无机物及微生物等 。 采油污水具有如下特点 :① 水温较高 ;② 矿化度较高 ;③ 含有大量的细菌 ,特别是 表面张力大 ,残存有化学药剂及其他的杂质 。主要污染物由浮油 、分散油 、乳化油污及微量的溶解油所组成 ,以乳化油的处理难度较大 。 采油污水经处理后大部分作为回注水注入地层用于二次采油 ,部分排放或者作为蒸汽采油的锅炉用水 , 不同用途的水 ,处理要求不同 ,采用的方法也有区别 。2 理现状国内外油田多余含油污水处理技术的发展经历了从排放 回灌 综合利用的发展历程 , 开发出了多种污水处理技术 。炼油厂污水处理技术按治理程度分为 3 级 。 1 级处理所用的方法包括格栅 、沉砂 、调整酸碱度 、破乳 、隔油 、气浮 、粗粒化等 ;2 级处理方法主要是生物治理 ,如活性污泥 、生化曝气池 、生物膜法 、生物滤池 、接触氧化 、氧化塘法等 ;3 级处理方法有吸附法 、化学耗氧法 、膜法等 。常规工艺油田废水经隔油 、浮选等处理后 ,出水油含量一般仍高达 20~30,由于废水中还有破乳剂等溶解性有机物 , 很高 , 都达不到国家规定的排放标准 ,尚需进行 2 级处理 , 炼厂污水一般经 2 级处理可达标排放 。国内采用 3 级处理的企业极少 ,而国外炼油厂污水一般都有3 级或深度处理工艺 。从 20 世纪 90 年代起 ,我国部分油田开始进行生物污水处理技术工程化应用和试验研究 。 胜利 、大港油田进行了生物接触氧化加污泥回流处理技术 ,粉煤灰吸附加生物氧化塘技术的工程应用 ,取得了成效 。 河南油田 、冀东油田开展了厌氧 、好氧的 A/O 新型处理工艺技术的现场小试 ,取得了初步成效 。 目前矿化度小于 10000 的含油污水生物处理技术已基本成熟 ,处理后的污水达到国家污水外排标准 ,但不能达到生活用水水质标准 。生物法处理含油污水的优点是 :处理成本低 ,工艺设施简单 ,日常维修费用低 。 缺点是 :一次投资较高 ,约 1000 元 /田企业对生物处理技术的运行管理经验不足 ;对含油污水盐含量和氯离子含量要求较高 ,排放地点受当地水体影响大 。目前 , 国外油田含油废水处理采用的构筑物主要有 :沉沙池 、油池 、油池 、自然除油罐 、混凝除油罐 、粗粒化罐 、压力沉降罐 、浮选池 (柱 )、压力滤罐 、单阀滤罐 、组合式处理装置 、水力旋流分离器和精滤器等多种 。 采用的附属设施有 :各种缓冲罐 (池 )、回收水罐 (池 )、反冲洗水罐 (池 )、污油罐 、药剂投配系统 、各种水泵和油水计量设施等 。 一般根据作者简介 :图影 (1983~),女 ,辽宁沈阳人 ,在读硕士研究生 ,研究方向 :水污染控制与治理 。油 田 含 油 污 水 处 理 技 术 及 发 展 趋 势污染物含量排放标准石油类20~200102001500030硫化物20~悬浮物2~400250氨氮4~3025表 1 炼油污水主要污染物及排放标准工艺流程见图 1。图 1 污水治理典型工艺流程图972009..随着世界各国对环境保护要求的不断提高和水资源的日趋紧张 ,各国都在努力开发高效 、低耗的废水治理技术和设备 。 油田废水处理后回注是废水处理的一种方法 ,油田注水开发方式是提高驱油效率 ,保护油层能量 ,稳定油井生产能力的重要措施 ,对于不同性质的油田采出的含油废水和不同特征的油层进行回注 ,采用的水质标准 、治理工艺又不尽相同 。 它也受到地质条件 、水质要求 、开发注水指标 、回注成本等因素制约 ,还有相当一部分油田废水需要排入水体 。 目前 ,处理这种含油废水各种方法都有其局限性 ,在实际应用中通常是两三种方法联合分级使用 ,使出水水质达到排放标准 。3 生物处理法生物法处理石油烃污染的研究始于 20 世纪 90 年代初期 ,因其费用低 、效果好 、无二次污染的特点 ,已成为研究的热点 。通过向污染物中投加微生物所需的营养物质或优化某些环境条件 ,可以大大提高石油烃类的生物降解速度 ,这些影响因素包括 :营养物种类 、浓度及比例值温度等 。生物处理法生物氧化过程是污水处理系统的核心 ,是设计的关键 。 生物处理法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 。 根据氧气的供应与否 ,生物处理法可分为好氧生物处理和厌氧生物处理 。根据微生物在污水中的存在状态 ,又可分为活性污泥法和生物膜法 。好氧生物处理是在水中有充分溶解氧的情况下 ,利用好氧微生物的活动 , 将废水中的有机物分解为 2O、 一般好氧反应器分为活性污泥法 、生物膜法 (生物滤池 、生物转盘 、生物氧化塔 )、接触氧化池 、好氧塘等 。 厌氧生物处理的主要特点是可以在厌氧反应器中稳定地保持足够的厌氧生物菌体 , 使废水中的有机物降解为 2O 和 厌氧反应器主要有厌氧活性污泥法 、厌氧滤池 、升流式厌氧污泥床 (内循环反应器 (膨胀颗粒污泥床( 。 虽然油田废水 多在 300~500 ,但由于其可生化性差 ,且含有难降解的有机物 ,因此 ,目前国内普遍采用 A/O 法 ,即先厌氧后好氧的方法进行处理 。 序批间歇式活性污泥法 (融厌氧 、好氧为一体的处理方法 ,因此在研究中用得较普遍 。这些方法都不同程度地提高了对含油废水的处理效率 。性污泥法活性污泥法是借助曝气或水力搅拌 (厌氧情况下 ),使活性污泥均匀分布于曝气池内 ,微生物壁外的粘液将污水中的有机污染物吸附 ,并在生物酶的作用下对有机物进行代谢转化 ,微生物得到良好生长繁殖 ,同时污水亦得到无害化处理 。艺是一种新型高效废水处理技术 。 它集进水 、反应 、沉淀于一池 ,是传统活性污泥法的改进 。该方法具有固液分离效果好 ,工艺简单 ,占地少 、建设费用低 ,耐冲击负荷强 ,温度影响小 (5~65℃),活性污泥好及处理能力强等优点 。充分考虑含油废水的特点 ,认为其开发在含油污水领域的应用前景看好 。处理法膜处理法是一种新的高效油田污水处理工艺 。 它具有耗能低 ,不产生二次污染 ,简单易行的优点 。膜处理法有微滤和超滤 。 两种技术各有其优缺点 。 膜法处理采油污水关键在于解决膜污染导致的膜通量降低 、堵塞 、使用寿命缩短等问题 ,同时还关系到膜的选择与污水水质相匹配的问题 。国内外已经对膜法处理油田污水做了研究 ,效果较好 。 其构筑物主要有生物滤池 、生物流化床和生物接触氧化等 。(1)生物滤池法生物滤池法与活性污泥法不同之处在于微生物附着于滤料的表面 。形成一层生物膜 。当废水与滤料接触时 ,在充分供氧的条件下 , 微生物就可摄取废水中的有机物作为营养 ,从而使废水得以净化 。 与此同时 ,微生物在滤料表面生长繁殖 。(2)生物流化床处理技术生物流化床处理技术是借助流体使表面生长着微生物的固体颗粒呈流态化 ,同时进行去除和降解有机污染物的生物膜法处理技术 。生物流化床的载体一般为小颗粒的聚苯乙烯球 、活性炭 、砂和无烟煤等 ,载体的表面附着一层生物膜 。当流化床流化时 ,载体与废水充分接触 ,吸附废水中的有机物 ,使有机物氧化分解 ,废水得以净化 。影响其处理效果的因素有 :载体的选择 ,菌种的筛选等 。(3)生物接触氧化法生物接触氧化法是一种介于活性污泥法与生物滤池之间的生物膜法工艺 ,其特点是在池内设置填料 ,池底曝气对污水进行充氧 ,并使池体内污水处于流动状态 ,以保证污水与污水中的填料充分接触 ,避免生物接触氧化池中存在污水与填料接触不均的缺陷 。接触氧化法克服了活性污泥法易出现的污泥膨胀和超标排污事故 ,具有有机负荷高 、抗冲击能力强 、对废水中毒物忍耐力较大等优点 ,而且对氨氮也有较好的去除效果 。 接触氧化法用于含油废水深度处理 ,其技术关键在于对进水可生化性的控制 ,这就要求在综合工艺中有完善 、有效的接触氧化前处理工序 。2 种生物处理法在石油化工企业中已有较成熟的工艺 。对稠油废水生物处理进行研究结果表明生物处理法关键是对优势复合菌种的培养和选择 ,活性污泥和生物膜法结合进行处理比单一使用效果更佳 。生物处理法具有不产生二次污染 、自然净化 、水质稳定 、处理成本低等优点 。 针对采油污水的 严重偏高 ,可生化性较低 ,微生物不易生长繁殖的特点 ,在生物处理前需对其进行预处理 ,投加絮凝剂 、诱导剂 、营养物质 ,使含油污水的可生化性提高 。4 污水回用技术污水软化回用技术是将污水通过一系列的气浮过滤净化后 ,投加 阳离子聚合物进行化学反应 ,沉淀 、过滤后再进入 1 级 、2 级弱酸离子交换器 , 使污水硬度由 50降到 ,悬浮物及含油均达到锅炉用水水质标准 。环 保 技 术982009.!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!尽管污水回注是目前油田消纳含油污水的主要手段 ,但回注水量越多 ,原油含水率越高 。同时 ,为保持石油产量稳中有升 ,我国各油田逐步扩大了稠油蒸气驱采的规模 。 稠油开采大都采用热采方式 ,即蒸汽吞吐驱油 ,这意味着原油开采过程中需要消耗大量的淡水资源 。 由于油田油井相对分散 ,又处于人烟稀少之地 ,难以提供优质的淡水作为热采锅炉用水 ,只能大量使用地下水作为补给水 ,而过度的开采 ,导致地下水位急剧下降 ,已接近甚至超过临界水位线 。因此 ,若采用合适的处理工艺手段将稠油污水进行深度处理后回用热采锅炉 ,将可获得显著的经济效益 。具体表现在 :污水回用替代清水 ,可节约大量的清水费用 ;污水回用后 ,外排水量随之减少 ,使排污费用明显降低 ;回用污水温度较高 ,一般为 45℃左右 ,稠油污水可达 60℃以上 (清水平均 20℃左右 ),可节约大量能量 ,减少热采锅炉燃料油的使用 。 缺点是处理工艺比较复杂 ,处理成本较高 。5 临的问题目前 ,国内大部分油田已进入 3 次采油阶段 ,用水驱来实现大规模生产 。 随着油田的发展 ,聚合物驱油和三元驱油(聚合物 、碱和表面活性剂 )已在大庆 、大港 、胜利 、玉门等油田广泛应用 。 这使油田采出水中的聚合物含量不断增加 ,粘度也随之增加 ,乳化油更加稳定 。 原来的废水处理设施难以使污水处理达到回注水水质的标准 。 针对目前的现状 ,开发与之配套的采出水处理工艺已迫在眉睫 。国内研究人员主要从两方面入手 :① 开发小型高效水处理设备 (如聚结器 、旋流器等 ),加速油水分离速度 ;② 开发高效水处理药剂 ,降低采出水的粘度 ,破坏油水体系 ,达到油珠凝聚 ,加速分离的目的 。另外 ,随着油田综合含水率的提高 ,采油污水的产出量不断增加 ,已超过注水量的需求 ,不能全部用于注水 ;再加上有些区块地层渗透率低 ,对注水水质要求很严 ,处理后的采油废水达不到要求 ,只能注新鲜水 ;还有的地区注蒸汽采油 ,采油污水处理后达到锅炉水质标准也很难 ,所以 ,相当一部分采油废水必须要排放到环境中 ,而且必须达到国家排放标准 , 这样对处理后污水的 过去的处理工艺很难满足需要 ,这就给很多油田的采油废水处理提出了新的课题 。展趋势油田废水无论是处理回注还是达标排放 ,许多方面还需要进一步完善 。 要不断开发新型的水处理药剂 ,降低药剂成本 ,尤其是杀菌剂 。现场观察 ,铁细菌和硫酸盐还原菌堵塞是造成 精细过滤器爆裂的主要原因之一 。 选择合适的过滤滤料 ,使过滤器过滤速度快 ,除污效率高 ;研究采用高效的粗粒化材料和构筑物 ,降低废水处理工程投资 ;优化设计小型 、高效 、低耗的油田废水治理设备 ,进一步提高田 ,废水处理水平 ,这些都有待我们今后的努力 。油田采油污水的处理方法还需进一步创新 、 完善和组合 。(1)化学处理法是目前不可避免的处理程序 。 在污水量不断增长的情况下 ,药剂投放量也在增加 ,导致处理成本过高 ,易造成二次污染 。因此开发具有高效处理能力 、无污染的化学药剂是今后的研究方向之一 ;(2)生物处理法应用于地广人稀 、水资源相对缺少的油田地区 ,具有操作方便 、易于管理 、水质稳定 、成本低 、自然净化的优点 ,可使采油污水达标排放 。 研究培养在含油污水中具有生存能力强 、适应性强 、能高效降解多种有机物质的菌种是其处理的关键 ;(3) 聚结法的发展趋势是研究开发高效破乳能力的材料 ,改变材料的空间设置结构和使用多种聚结材料一起处理污水 ,从而使聚结性能进一步提高 ;(4)水力旋流器具有设备体积小 、占地面积小 、处理效率高的特点 ,将旋流技术和浮选技术结合起来的处理技术值得研究 ;(5)膜法处理采油污水能达到最严格的出水水质标准 ,是今后最具发展潜力的处理方法 ,开发膜通量大 、膜性能好 、抗污染的材料是当前急需解决的课题 ;将膜技术和聚结技术结合起来 ,开出具有物理性破乳功能的材料 ,既解决了膜污染所造成的诸多问题 ,还减少了目前的多单元处理模式 。 新的处理方法和流程将是传统方法 、生物处理法 、膜处理法结合起来的方法 。油田采油污水处理将朝着低污染 、低成本 、易操作 、高效处理方向发展 。采油废水处理发展方向主要是将污染消灭在生产工艺中 ,大力开发和推广清洁工艺 ,并积极实施采油废水深度处理技术 , 充分发挥各种处理技术的优点和特色 ,进行综合处理 ,以期达到最佳处理效果 。 将来的采油废水处理技术的发展方向集中在多学科的交叉应用与技术互渗上 ,广泛借鉴各学科综合技术 。参考文献1 陆柱 ,郑士忠 ,等 . 油田水处理技术 石油工业出版 ,19922 马云 ,黄风林 ,田小博 . 炼油厂污水处理回用综述 20053 刘芳 ,路宝仲 ,郑少奎 ,等 . 生物技术处理稠油废水的研究 2001,11(2)4 谢磊 ,胡勇有 ,仲海涛 . 含油废水处理技术进展 2003,23(7)5 ,000, 74环 保 技 术中石油将完成巨额碳交易中石油辽阳石化公司二氧化碳减排清洁发展机制项目已正式通过国际核准 ,首批近 100 万 t 碳指标获准交易 。 作为中国目前最大的有关碳交易项目 , 每年可减少 1000 万 t 当量的二氧化碳排放 。99
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