含油污水处理技术与发展趋势魏平方

342000年3月油气田苏不境保护污水治理含油污水处理技术与发展趋势TheTreatmentTeehnologyandDeveloPmentTrendaboutOilySewage魏平方邓皓WeiPi取gfangDe邹武ngHao(江汉石油学院化学工程系)ZouBin(e人emicaz百ngineeringD叩artmentof介ang人a,尸etrozeum,nstirut。)摘要含油污水处理技术有物理处理技术,化学处理技术,物理化学处理技术以及生物技术和生化处理技术等。列出了各种技术的具体应用,指明了各种含油污水处理技术的发展趋势。主题词含油污水污水处理污水处理设备ABsTRAeTTheoilysewagetreatment、teehnologyeontainsthePhysiealtreatmentehemiealtreatmentteehnology,thePhysiealehemistrytreatmentteehnology,thebiologythebioehemistrytreatmentteehnology.ItliststhediversiifedmaterialaPPlieationofindieatethetreatmentteehnologyanddeveloPmenttrendaboutoilysewage.teehnology,theteehnologyandteehnology.ItsuBJEeTHEAnINeoilysewage,sewagedisPosal,sewagetreatmentequiPment含油污水的处理技术进展〔1一4〕采油污水处理工艺大多以混凝一沉降一过滤为基础,国内有重力除油工艺、压力除油工艺、浮选工艺、精细过滤工艺、气田水氧化混凝工艺及气田水回注废弃井工艺,国外气田水处理采用回注地层、综合利用或外排。钻井污水处理工艺〔6,`8]有混凝沉降处理工艺、全封闭循环处理工艺、撬装式装置处理工艺、废井回注等,其中以混凝式处理工艺为主。1.1物理处理技术1.1.1重力分离技术利用油、水密度差和油、水不相溶性进行油水分离。包括自然除油法、斜板除油法、浮上分离法、机械分离法、离心分离法、水力旋流法。AIP式美国石油协会的油型分离器(AIP隔油池)、PIP式即平行板式隔油池、CIP式波纹板式隔油池、IP工式斜板式隔油池、水力旋流器都是高效重力除油设备。该技术除去采出水中的浮油、分散油和油一湿固体,效果稳定、运行费用低,且管理方便,但设备占地面积大。水力旋流技术是一种有前途的油水分离技术。水力旋流器由圆筒涡旋段、同心缩径段、细锥段和平行尾段四部分组成。旋流器重量轻、体积小、处理水量大、处理速度快、对运动不敏感、操作压力范围大、处理后水含烃量小于40lgnL/。与机械分离机(即沉降离心机、过滤离心机以及分离离心机)相比,它们的分离因素相当,但旋流器无运动部件,在价格、性能和操作方面均比机械分离机优越。与隔油池(AIP平流式、PIP平板式、TIP斜板式)相比,旋流器分离器的效率更高、捕捉粒径更小,对于油滴粒径小于50pm的油水混合物,宜以它代替隔油池。与二级气浮技术相比,二者处理粒径相当,但旋流器具有除油效率高、一次性投资小、占地面积小、不需投加药剂以及充气和刮渣、维修费用小等优点。塔里木油田、胜利油田、北海油田都己引用该技术,取得了较好的效果。1.1.2粗粒化技术粗粒化即含油污水通过装有粗粒化材料的装置,在润湿聚结、碰撞聚结、截流、附着作用下油珠由小变大的过程。粗粒化材料有亲油性材料、亲水性材料、亲油性和疏油性纤维的复合材料以及石英砂、煤粒等无机材料。该法用于处理分散油、乳化油,设备小、操作简单但滤料易堵塞、有表面活性剂时效果较差。Modular公司的5.P.Paek粗粒化器由PVC材料和玻璃纤维制成,采出水进入缥旋流通道后充分混合,可控湍流使油滴相互结合,平均粒径由100pm增加到1000pm。它只聚集油滴,不分离固体颗粒,油水分离的效率高;可使化学混凝剂更有效地进行混合,减少了药剂的投加量,降低了成本。经测试表明在水力旋流器前面设置自由流粗粒化器,可将除油效率提高到10%~20%。污水治理油气田篇不境保护第10卷第1期351.1.3过滤技术一般作为采油污水的二级处理或深度处理,除去水中分散油和乳化油。常见的颗粒介质过滤技术有多层滤料过滤技术、双向过滤技术、移动床过滤技术等。该技术出水水质好,设备投资小,操作方便但反冲洗操作要求高。纤维过滤技术以纤维材料为滤料,有纤维球过滤器和纤维束过滤器,后者可在30m/h滤速和30FUT原水浊度下,使水中的悬浮物、胶体大分子有机物、细菌、病毒等降到最低限度。它使提高深层过滤技术的处理精度成为可能,是一种极有发展前景的技术。膜分离技术中的交叉流膜介质过滤器处理采出水时,采出水沿膜平行流动,流动力防止其中的固体颗粒堵塞膜,反冲洗水量几乎为零。它比水力旋流器和浮选器的除油效率高,但比气浮技术的设备和运行费用高。0.2一0.8pm陶质膜、0.03pm聚矾膜、0.2pm聚醚矾膜和无孔纤维素结晶膜是美国介绍的四种有发展前景的膜材料。1.2化学处理技术借助混凝剂对胶体粒子的静电中和、吸附、架桥等作用使胶体粒子脱稳,发生絮凝沉降等作用除去污水中的悬浮物和可溶性污染物质。常见的方法有混凝沉降法、混凝浮选法、分级混凝处理法、二次混凝处理法、稀释处理法、中和混凝处理法以及酸碱处理法。其中混凝剂的选择是关键。该法主要用于钻井污水的处理,有时也用来处理采油污水。1.3物理化学处理技术1.3.1气浮分离技术含油污水中的油珠和悬浮物质粘附在气泡上上浮与水分离而除去。气浮技术主要用于处理油田采油污水和含油类及各种机械杂质的钻井污水,效果好,但气泡药剂贵。其研究方向是减小气泡尺寸,提高气浮设备的气浮效果。电气浮法是一种运用电化学方法去除水中的悬浮物、油类、有机物等有害杂质的废水处理单元操作。它是将正负相间的多组电极安插于废水中,当通以直流电时,产生电解、颗粒极化、电泳、氧化、还原、电解产物间及废水间的相互作用等。按阳极材料是否溶解可将电气浮法分为电凝聚气浮和电解气浮。当采用可溶性材料如铁、铝等作阳极时,称为电凝聚气浮。当用不溶性或惰性材料如石墨、铂、不锈钢、碳、二氧化钉等作阳极时,则为电解气浮。1.3.2过滤一吸附一反渗透法处理对出水水质要求特别高或干旱地区的钻井污水,该法采用撬装式装置,机动灵活、易于搬迁、处理效果好,但处理成本高。1.4生化处理技术微生物絮凝技术利用生物有机高分子絮凝物质替代化学絮凝剂处理含油污水,适于油气田勘探开发流动作业;酶工程技术可去除其中的酚、胺等难降解的有机物;高效生物降解技术利用生物技术培育出对石油具有特殊降解能力的优势菌种,用细胞固定技术将其固定在合适的载体上,吃掉采油污水中的烃。该技术能避免二次污染,降低处理费用,净化效果比化学处理好。1.4.1HUMASORB一CS技术是一种改进的“上流式生物反应器”,即一个填充HUMAOSBR一CS基质的多层柱子,其中有供微生物生长和新陈代谢的养分,微生物以生物膜的形式固定其上。被HUMASORB一CS吸收的有机物(VOCS和非一VOCS)和无机物(金属、硫类、放射性核素和氧代阴离子)的吸附作用及微生物生物降解作用能使污水中的石油烃类有机物和含硫化合物有效地降解为无毒无害的二氧化碳和水,某些金属如eF、Mn和Ba的去除率达55%以上,苯、甲苯、乙苯、m&p一二甲苯、0一二甲苯的去除率达97%以上,处理后水质为中性。1.4.2GAC一FBR处理系统采出水向上泵入粒状活性碳床,使介质流化,水溶性有机物被碳粒外面的微生物薄膜降解为无害的0C,、HZO和一些新的生物介质。处理污染物含量高的污水时,可循环利用一部分处理后的洁净水。剪切掉床层上部多余的生物介质让其回到床层中以保持微生物膜的薄而高活性的特性,控制高度在预定的水平。该方法用于处理水质变化大的采出水。1.5生物技术有水生植物法、水生植物一化学絮凝法、地层渗透法(注入安全地层法、地层集中处理法、回收利用法)。水生植物法利用根系发达和生命力、繁殖力较强的水生植物能较强地截污、吸附污水中的重金属离子和有机物和能沉降分解污水中悬浮有机物的特点来净化污水。水浮莲能生长在PH为6一8的偏碱362000年3月油气田篇不倪保护污水治理性水环境中,可处理污水量大、浓度较低、含油量较小的钻井污水;凤眼莲对污水中的有机污染物和重金属有生物浓缩和生物积累作用,有很强的净水能力,pH为6一8时它能正常生长,pH为7时它生长最旺盛,净化钻井污水时在氧化塘中养殖30一4d0后,污水色度去除率为33.3%一39.3%,eoD由178.2mg/L降为114.7mg/L,SS也有所降低。地层渗透法用于钻井污水的完井处理,钻井污水用化学法处理后直接喷洒到地层上,土壤中的微生物降解其中的有机物,水中的金属离子通过离子交换作用固定在土壤中。该法能使井场周围的污染隐患完全根除。1.6电泳法水包油型乳液中的乳状油滴带负`电位,在外加电压作用下移向正极,从而分离出油滴。该法不加化学药剂,除去采出水中的乳化油,有利于消除排放处理水对环境的影响。2含油污水处理技术发展趋势2.1稠油污水处理技术发展趋势稠油采出水处理后用作热采锅炉用水,它既消除了一个大的污染源,又为热采锅炉解决了水源问题,形成了废物利用的良性循环,故以此为目的的处理方法和技术是稠油污水处理技术的发展方向。膜技术和液一液水力是极有前景的除油和固体悬浮物的技术;活性铝土吸附和热力软化法是有研究和开发前景的除硅技术;而蒸发技术(蒸汽压缩蒸发为首)、膜技术(电渗析和反渗透)、膜蒸馏以及冷冻除盐技术中的真空冷冻技术则为有发展前景的溶解总固体的技术。2.2低渗油藏采出水处理技术发展趋势对低渗油藏而言,应开发出处理后水质(主要是55含量和颗粒粒径)能满足低渗油藏注水要求的采出水处理技术。精细过滤技术能很好地控制水中悬浮固体含量和颗粒粒径,故是该种油藏采出水处理技术的关键。2.3常规油藏采出水处理技术的发展趋势研究和开发处理能力大、处理精度高、处理成本低、处理工艺简化的处理设备和技术是该领域的发展方向。☆研究高效的无公害的水处理剂或用已有的药剂复配出性能优越的增效复配药剂,如DCT(二硫化氨基甲酸盐)净水剂;☆膜技术中的横向流超滤和横向流微滤以及纤维过滤技术如纤维球过滤器和纤维束过滤器;☆改进水力旋流器结构、研制新型旋流器、用旋流器取代隔油池和气浮技术;☆减小板间距提高板式分离器的分离精度、选择适当的板材强化板式除油器的除油过程、减小气泡尺寸提高气浮效果等都是优化和改进现有处理技术的思路;☆处理后的采出水除回注外,能向地面直接排放或在石油行业以外的行业中使用如农业灌溉用水、野生动物用水以及城市用水等。2.4钻井污水处理技术的发展趋势研制适合各种地层的泥浆体系,减少钻井过程中泥浆体系的更换;使用低毒性、易处理的高性能泥浆,减少泥浆体系中的有机有害物;研究新型高效的废水处理剂,最大限度地降低外排废水中的有害物浓度如COD;研究适用范围广、药效好的新型污水处理剂与经济、实用、简化的污水处理工艺,降低处理成本;同时,在钻井过程中要变末端处理为全过程控制,实行清洁生产工艺,投加精而少的用料,减少废物的产生量。参考文献1张兴儒等.油气田环境保护.北京:石油工业出版社,19952李化民等.油田含油污水处理,北京:石油工业出版社,19923国家环保局.石油化工废水治理(废水卷).北京:中国环境科学出版社,19924陈翼孙等.气浮净水技术的研究与应用.上海:科学技术出版社(修改稿日期1999一12一08)(编辑李娟}