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_近10年油田废水处理技术综述

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10 油田 废水处理 技术 综述
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石油是人类目前不可或缺的一种能源物质。随着我国经济的不断发展,对于石油类能源物质的需求呈现出明显的增长趋势,在石油的开采及运输过程中所造成的污染也日益受到人们的重视。原油开采过程中随原油一起开采出来的水称为采油废水,又称油田采出水。如果不对其中的悬浮物、矿化度、油量、酸碱度等各项指标进行严格的控制,直接排放将对生态环境造成严重的的影响。如何有效地处理油田废水,减小其对生态环境造成的污染,已成为相关学者们研究的重要课题。1 油田废水的特性油田开采过程中,随着油层压力的不断下降,为提高开采效率,常以人工注水的方式向油层补充能量,此时溶进了各种污染物的采出水不断增加,成为造成污染的主要成分[1]。尽管国内各油田采出水水质各异,但总 体看来一般都具有以下特点[2]:富含有机物,化学需氧量高;高矿化度加速了腐蚀速度,同时也给废水生化处理造成困难;含油量高,远大于各种出路所要求的水质标准;含大量微生物,细菌大量繁殖不仅腐蚀管线而且还造成地层严重堵塞;含有大量生垢离子,采出水中含有生成垢的离子;悬浮物含量高,颗粒细小容易造成地层堵塞。2 凝沉淀法混凝沉淀法是指在混凝剂的作用下,借助于混凝剂对胶体粒子产生静电中和、吸附架桥及卷扫三种作用,使废水中的胶体和细微悬浮物凝聚为絮凝体,最终去除水中的污染物的方法。常用的絮凝剂主要有无机絮凝剂、有 机 絮凝剂、生物絮凝剂等。无机絮凝剂由于良好的凝聚效果、脱色能力和操作简便等优点,在 水 处 理中起着十分重要的作用。唐琼等[3] 研究了适用于处理油田废水的新型、高效的多功能絮凝剂点及其絮凝效果。结果表明,郑怀礼等[4]研究了聚磷硫酸铁、聚磷氯化铝、铝铁共聚等复合絮凝剂的制备方法,并用南阳油田稠油污水进行混凝筛选实验,实 验 数据表明:聚磷氯化铝优于其它复合絮凝剂。聚磷氯化铝(聚磷硫酸铁(凝剂对稠油废水的处理具有破乳能力,除油率达到99%以上。有机絮凝剂大多为高分子物质,所含官能团较多,具有很强的吸附“架桥”能力,与无机高分子絮凝剂相比,用有机高分子絮凝剂处理采油污水具有用量小,絮凝速度快,受共存盐类、污水值及温度影响小,生成 污泥 量少,节 约用 水,强 化废 污水处 理,并能回收利 用等 特点 。但有机和无机高分子絮凝剂的作用机理不相同,无机高分子絮凝剂主要通过絮凝剂与水体中胶体粒子间的电荷作用使电位降低,实现胶体粒子的团聚,而有机高分子絮凝剂则主要是通过吸附作用将水体中的胶粒吸附到絮凝剂分子链上,形成絮凝体[5微生物在生命活动中产生的某些高分子物质具近10年油田废水处理技术综述任昭张涛刘智峰(陕西理工学院化学与环境科学学院,陕西汉中 723001)摘 要 文章对近年来在油田废水处理方面所采用的混凝沉淀、电化学、膜分离、生物法等技术进行了综述,并分析了各种方法的优缺点,为今后油田废水及类似废水的处理提供参考。关键词 油田废水 处理方法 资源综合利用收稿日期:2010改稿收到日期:们利用吸附架桥及电性中和等方式,吸附水中胶体物质并快速去除。目前已知的具有絮凝性的微生物有细菌、霉菌、放线菌、酵母和藻类。其化学构成主要为糖蛋白、多搪、蛋白质、纤维素和生物絮凝剂具有无毒、易生物降解、不会产生二次污染等特点[7]。絮凝法电絮凝就是在外加电场的作用下,利用可溶性阳极产生的阳离子在溶液中水解、聚合形成的一系列多核羟基络合物,这些络合物可起到凝聚、吸附的作用。并且在电解过程中,阴极不断产生氢气的微小气泡,这些气泡具有良好的黏附性能,在上浮过程中可将悬浮物带出水面,从而去除污染物。张莹等[8]针对油田采出水高盐、高油的特点,采用电絮凝法对油田废水进行处理,考察了电解时间、极板间距、初始果表明,电絮凝技术处理油田采出水效果好,除油率一般在90%以上,对 浊度也有一定的去除效果,处理5水含油量达到《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法》(5329蓉沙等[9]应用电絮凝法对油田采出水进行处理研究证实:含油量去除率达100%,各项指标均远低于国家综合污水排放标准(电絮凝法不但处理油田污水效果显著,而且设备简单,耐冲击性、操作简单、不需投加化学药剂、增设投药设备和易实现管理现代化等优点,该方法技术上可行且有广泛的应用前景。化学氧化法电化学氧化法是指利用具有催化活性的电极氧化去除水中污染物的方法。通常往废水中加入一定量的食盐,使溶液的导电性增加,生氯氧化剂,强化阳极的氧化作用,从而提高污染物的去除效果[10]。李海涛等[11]采用电化学氧化法处理某海洋油田废水。用钛基钌铱锰锡钛多元氧化物涂层电极作阳极,钛作阴极,测定上述污水的电化学氧化指数(化学耗氧量(g(以有机物计),在 电 化 学副 反 应 产 生的化学降解后产生的部分有机物可以进一步的进行化学降解,从而达到几乎完全消除废水中电化学氧化法来处理该类有机废水,其降解的最终产物是环境不造成二次污染,具有与环境的可兼容性。应用电化学氧化法可进行自动化操作,各项参数具有可检验性,对 于 废 水 的 过电解氧化和延时反应的过程,废水的该方法处理废水的能耗较高,在能源有保障的条件下,电化学氧化法可以实际应用于处理海洋石油开采中产生的废水。分离法目前,经过大 量专家 的研究探索,总结出一些改善膜性质的方法,如进行膜的改性,通过加入一些新的组分,改 变 膜 的 化 学 成分,从而提高其化学稳定性和亲水性,优化过滤效果。将各种材料组合在一起,制成高性能的复合膜等[12]。膜法处理油田采出水已经得到了广泛的研究和试验,而陶瓷膜以它特有的优点备受关注。祝威等[13]利用陶瓷膜处理低渗透油田采出水,研究表明:陶瓷膜材料具有亲水憎油特性及化学稳定性,其处理过的油田采出水水质好,水质稳定,且 陶瓷膜处理设备使用寿命长、占地面积小、配套设施少。但是,陶瓷膜处理油田采出水也有一系列缺点,主要有使用成本高,针对不同水质,膜的清洗方法不同等问题。物法由于生物菌成本低、效果好、无污染,微生物处理污水工艺技术在采油厂也得到了广泛的应用。但一般情况下,油田废水很难通过生物降解处理,但 随着生物技术的不断改进,越来越多的生物技术开始应用于油田废水的深度处理中。通常情况下,生物 方法 在对含油量在30以下的废水进行处理时效果最佳,常用的方法有:序列间歇式活性污泥法(氧化沟法、膜生物反应器法、接触氧化法以及氧化塘法,此外还有生物絮凝剂絮凝法方法[1]。闻岳等[14别采用水解酸化进水20,水解酸化段和缺氧段停留时间分别为10h、48水3。运用明水解近10年油田废水处理技术综述25卷4期 2925卷4期广州环境科学酸化和缺氧法处理油田废水时有协同作用,可有效降解废水中酚类化合物、酮类化合物、芳烃和用察不同生物反应器内微生物种群及其分布特征,初步确定水解酸化应器内的优势菌种有 氧反应器中优势菌种有 为采用投菌法生物强化技术提高油田废水处理能力提供了理论依据。他方法目前,对 油 田 废 水 处 理 的方法除了生物处理、混凝沉淀、电化学法等还有一些其他方法。杨丹丹等[16]用催化铁内电解加 验以新场气田现场的压裂返排液为研究对象,采用“氧化混凝—微电解—化氧化—二次微电解—二次化氧化”工艺流程,并确定出了最优工艺条件。在此 工艺 条 件下 一 ,去除率可达75%左右。经过二次该工艺处理,最终上,左右,达到油田废水处理的排放要求,但该工艺存在成本高的问题,有待进一步研究完善。李孟等[17]采用改性陶瓷滤球粗粒化装置处理油田废水的试验结果表明,在进水油的质量浓度为700~900时,该装置对油的去除率可达到90%以上,且 有 明显的油珠聚结现象,粗粒化效果明显。出水水样在静置一段时间后,表面有明显的浮油,有利于随后的油水分离过程。与传统的粗粒化装置相比,这种装置具有截污量大,周期长,无需投药等特点。这套粗粒化装置还具有能耗低、操作简便、运输方便等特点。它的实施将有望给油田带来巨大的经济效益和社会效益。杨旭等[18] 采用电态实验结果表明,与单独使用催化剂或电场相比,两者同时使用即电场和催化剂协同可以获得更高的除率。并通过动态实验对电试实验中,采用槽式反应器、组 电 极、特定的电极排列方式进行电反应槽 中加400水量为800L/h,反应后出水 ,颜色很浅,稳定运行8d。再次絮凝处理后,。陈爽等[19]通过高温焙烧和交联改性2种方法制备出改性膨润土,并研究了其在不同条件下对油田废水果表明:改性膨 润 土的 最佳处理 条件 为 600℃交联改性,最佳改性剂用量为5%,,3 小结随着油田的持续开发,石油污染的面积的不断扩大,开采及运输石油所带来的环境污染问题更是值得我们关注。纵观以上研究结果,笔者认为,在油田废水 治理 过程 中,一方面要进一步开发研制新型高效药剂,借助于混凝沉淀、电化学、生物等方法去除废水中的污染物,最终达到更好的处理效果。另一方面应不断完善油田污水处理技术,深入研究各方法之间的的联系,充分发挥各自优点,开发出新型联合高效的处理方法,使废水处理达到一个系统化和最优化的整体过程,在综合兼顾经济效益和社会效益的同时,将油田废水的污染降到最低。4 参考文献[1] 李永东,]009,29:141.[2] 王振波,]001,11(1):403] 唐琼,张新申,林海波,]. 皮革科学与工程,2003,13(3)494] 郑怀礼,舒型武,刘名崇,等. 含磷复合絮凝剂的应用研究[J]001,27(5):2745] 张立山,]005,22(6):3616] 钱军民,张 兴,吕 飞,等 . 国内絮凝剂的制备与应用[J]001,2(7):467] —生物絮凝法[J]001,22(3):98] 张莹,]008,24(5): 同 时 由 于 氧 化 沟 池 体 加 深 ,水 压 加大,使得鼓风机需加大鼓风量满足曝气要求,如何平衡氧化沟风机鼓风量以及曝气器的布置深度,是下一阶段需要研究的内容。采用间隔式布置曝气器,可使整个氧化沟上下层污水完全混合并且与水中溶解氧充分接触,避免了氧化沟池底沉泥,从而提高了水中污染物的去除率,下一阶段将对曝气器布置间距进行进一步的研究,使得氧化沟水力流态得到更进一步的优化。5 参考文献[1] 李元,李文婷,余占奎,术的新进展[J]术版),2006,(2):32] ]八期)[C]3] 汪永红,何睦盈,]003,19(2):754] ]然科学版),2001,18(2):565] ]学教研),2007,(26):199,288.[6] 吴敏,]002,(5):167] 韩志强,白振光,]007,(6):408] ]005,36(1):699] 杨淑霞,丁志强,]003,34(6):569] 王蓉沙,邓皓,肖遥,]. 环境科学研究,1999,12(4):3010] 邵琪君. 电化学在废水处理中的应用研究[J]006,(4):9211] 李海涛,朱其佳,祖荣. 电化学氧化法处理海洋油田废水[J]002,22(6):2312] 高杰,]005,3(99):2913] 祝威,韩月梅,陆诗建,]009,(9):12514] 闻岳,黄翔峰,裘湛,]006,26(3):136215] 闻岳,黄翔峰,裘湛,]006,27(7):28816] 杨丹丹,]007,21(4):10117] 李孟,]007,38(2):5518] 杨旭,孙承林,谢茂松,]002,22(12):2719] 陈爽,张磊,邹昊辰,]008,18(3):接第24页)近 10年油田废水处理技术综述 31
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