预氧化技术在油田污水处理中的应用分析

郭勇军

摘 要 预氧化技术是油田污水处理应用的新技术，作用在于将二价铁离子转变为三价铁，并通过添加化学试剂沉淀出来，以达到提高水质稳定性的目的。文章对预氧化技术相关知识进行探讨，以期为其在油田污水处理中的广泛应用提供参考。

关键词 预氧化技术；油田；污水处理；应用

中图分类号：X741 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）03-0079-02

为提高原油采收率国内陆地油田多采用注水方式开发，该种方式下注水水质往往给井下管柱、地面设备等产生直接影响，进而影响油田开发工作的顺利开展。鉴于此，为处理开发过程中产生的污水提高水质多采用三段式污水处理工艺，不过采用该技术除铁不够彻底，而预氧化技术在净化污水方面具有较大优越性。

1 预氧化技术原理

当前预氧化技术有电化学预氧化和化学预氧化技术之分，其中前者利用电化学设备将污水中富含的Nacl转化为Cl2、O2等，从而将污水中的二价铁离子氧化成三价铁离子。当将污水的pH调试超过3.7时三价铁离子会以Fe（OH）3形式沉淀出来，此时在pH=6.5～7.0环境中采用石英砂过滤和大罐沉降便可将铁离子除去，以保证水质稳定性。化学预氧化技术通过向污水中添加适量的次氯酸钠、H2O2等试剂将二价铁离子氧化成三价铁离子，进而达到除去铁离子的目的。

2 传统重力沉降技术与预氧化技术

2.1 传统重力沉降技术

应用该技术调整污水pH值主要利用石灰乳，并结合使用絮凝剂将杂质去除，最后使用阻垢剂将镁、钙等进行稳定，最终达到提高水质的目的。

该技术有效解决了油田污水腐蚀问题，致使细菌、含铁、含油等含量降低，从而有效控制了腐蚀速率。不过采用该技术也引入了新的问题，一方面为了将污水中的pH值提高到8左右，需向污水中添加大量石灰乳，导致污水中存在大量的钙离子，达到提高结垢机率，因此处理时必须定期清理流程管线。另一方面，饱和的离子浓度注入到地层后受到温度因素的影响，导致成垢溶解度降低，进而阻塞近井地带层，影响油层渗透率，给油田的生产产生不利影响。

另外，将污水的pH值调高后会产生大量污泥，出现这一现象的原因有两点：首先，向污水中添加大量石灰乳引入部分不溶性固体；其次，很多高价离子在pH值较高的环境容易析出进而产生较多污泥量，进而增加污水处理成本。除此之外，利用该技术除铁稳定性较差。当污水中的pH超过4时，污水的二价和三价铁离子就会沉淀析出，如污水中存在硫酸盐或硫化氢等物质时很容易生产硫化亚铁沉淀。产生的沉淀会将地层的孔隙阻塞，导致注水压升高，进而增加注水的能耗。因此实际操作时应将水中二价和三价铁离子控制在较低水平，而A级注水标准要求含铁量不能超过0.5 mg/L，但是利用传统技术很难达到这一要求，因此，二价铁离子的去除效果有待进一步提升。

2.2 预氧化技术

对污水中的金属离子进行认真分析，发现在酸性环境中利用强氧化剂很容易将二价铁离子氧化成三价铁离子，而且经试验测定Fe（OH）2的Ksp值大于Fe（OH）3值，尤其当pH值超过4时三价铁离子溶解度远不及二价铁离子溶解度。并且当处在碱性环境中三价铁离子会更容易析出，因此使用氧化剂将二价铁离子氧化成三价铁离子沉淀，能够实现污水的深层次净化。在三段式污水处理基础上对化学预氧化技术加以改进，即优化处理药剂，同时在混合罐的进口位置设置添加预氧化剂入口。该预氧化技术工艺流程如图1所示。

图1 化学预氧化技术工艺流程

预氧化污水处理技术改善了传统技术去铁不彻底的缺陷，因此在众多油田开采中得到广泛应用。另外，利用预氧化技术处理油田污水时产生较少污泥极大的减少了工艺工作负荷。不过需要注意在实际运用时为提高氧化剂效果降低腐蚀，向污水中添加氧化剂后应同时添加适量强碱使污水pH值达到7。在该过程中和传统重力沉降技术相比引入的强碱量较少，因此可减少污泥的产出。

3 两种预氧化技术应用

不管是电化学预氧化技术还是化学预氧化技术在油田开采中均得到广泛应用，下面以某油田开采为例对两种预氧化技术的实际应用进行探讨。

3.1 两种预氧化技术工艺

两种预氧化技术均是从传统重力沉降工艺基础上转变而来，其中化学预氧化技术主要借助氧化剂实现二价铁离子的氧化，因此其与传统工艺相比差别并不明显。而电化学预氧化技术主要利用电解出的氧化剂实现铁离子的氧化，因此应用时额外安装预氧化装置，投资成本相对较大。

3.2 两种预氧化技术处理效果

油田污水处理时分别使用两种预氧化技术进出水水质如表1所示。

分析表中数据可知两个污水站水质来源具有共性，主要表现为具有较高含铁量、腐蚀率高、PH值较低等。并且采用两种预氧化技术具有较好的适应性，达到了较少的污水处理效果，满足了油田开采污水处理要求。利用化学预氧化技术使污水的pH值由之前的5.5～6.5提升至7.0，降低了腐蚀性，而且在其他药剂影响下悬浮物和油的浓度降低较为明显，有效控制了铁的含量。同时细菌也被明显抑制，经测定其他指标均满足油田注水要求。

表1 两种预氧化技术进水水质对比

项目 pH 总铁

（mg·L-1） 腐蚀速率（mm·a-1）

化学预氧化技术 进水 6.0 45 0.23

一级出水 7.0 0.2 0.01

二级出水 7.0 0.21 0.01

电化学预氧化技术 进水 5.85 5.6 0.3884

出水 7.0 - 0.05

3.3 两种预氧化技术应用管理

两种预氧化技术处理油田污水时存在一定的差别：采用化学预氧化技术时需向污水中添加杀菌剂、絮凝剂、强碱以及氧化剂等，而采用电化学预氧化技术氧化剂由电解产生，因此只需向污水中杀菌剂、絮凝剂、强碱即可。endprint

由上可知两种预氧化技术实际应用管理并不相同，如使用化学预氧化技术只需根据要求向污水中投入适量药剂，由于加药为自动化因此管理比较方便，对技术人员技能的要求不高；如使用电化学预氧化技术需使用专门设备且技术较为先进，对技术人员的技能水平要求较高。

另外，应用化学预氧化技术处理油田污水时，添加氧化剂应注意以下几点内容：首先，考虑到氧化剂具有较强的氧化性能，会腐蚀普通的钢铁管线，因此选择添加氧化剂管线时应优先使用钢骨架复合管或玻璃钢管线；其次，污水中如含有较大油量会直接影响氧化剂的氧化效果，因此，投入氧化剂时污水含油量不能超过100 mg/L。并且氧化剂添加应适量，一般为污水中二价铁离子的1.2～1.4倍；最后，控制好氧化剂的添加点，通常应在其他药剂添加之前添加，并且保证在不影响其他药剂效果的基础上，符合最低浓度添加要求。另外，为提高氧化剂的氧化效果，添加后应进行均匀搅拌且反应时间至少应为0.5 min。

3.4 两种预氧化技术对比分析

化学预氧化技术具有较为广泛的应用范围且对管理人员的技术水平要求较低，但应用过程中会产生较多的污泥量，同时会增加加入氧化剂的工作量。电化学预氧化技术应用时需配备专门的设备且会改造原有工艺流程，一次投入成本较高。另外，电化学预氧化技术应用范围较窄且对管理人员的要求较高。因此，处理油田污水时应结合油田实际情况，充分考虑化学预氧化技术和电化学预氧化技术间的区别，进而合理选择预氧化技术，提高油田污水处理效果。

4 总结

综上所述，两种预氧化技术在油田污水处理中均能取得良好效果，不过实际应用时应综合对比两种技术之间的区别，并充分考虑投入成本进而使用最佳污水处理技术。另外，考虑到预氧化技术应用时会产生较多污泥，因此应制定有效措施加强对污泥的处理，以提高油田污水处理质量，保证油田开采工作的高效进行。

参考文献

[1]刘广英，贾厚田，张秋雁.预氧化技术在油田污水处理中的应用[J].内江科技，2013（01）：91，28.

[2]于少君.预氧化技术在油田污水处理中的应用研究[J].内蒙古石油化工，2013（09）：102-104.

[3]谭文捷，党伟，唐志伟，王莉莉.预氧化技术在油田污水处理中的应用研究[J].环境工程，2013（S1）：223-225.

[4]欧天雄，吴建军.预氧化技术在油田污水处理中的应用[A].第二届石油石化工业用材研讨会论文集[C].2001.endprint

由上可知两种预氧化技术实际应用管理并不相同，如使用化学预氧化技术只需根据要求向污水中投入适量药剂，由于加药为自动化因此管理比较方便，对技术人员技能的要求不高；如使用电化学预氧化技术需使用专门设备且技术较为先进，对技术人员的技能水平要求较高。

另外，应用化学预氧化技术处理油田污水时，添加氧化剂应注意以下几点内容：首先，考虑到氧化剂具有较强的氧化性能，会腐蚀普通的钢铁管线，因此选择添加氧化剂管线时应优先使用钢骨架复合管或玻璃钢管线；其次，污水中如含有较大油量会直接影响氧化剂的氧化效果，因此，投入氧化剂时污水含油量不能超过100 mg/L。并且氧化剂添加应适量，一般为污水中二价铁离子的1.2～1.4倍；最后，控制好氧化剂的添加点，通常应在其他药剂添加之前添加，并且保证在不影响其他药剂效果的基础上，符合最低浓度添加要求。另外，为提高氧化剂的氧化效果，添加后应进行均匀搅拌且反应时间至少应为0.5 min。

3.4 两种预氧化技术对比分析

化学预氧化技术具有较为广泛的应用范围且对管理人员的技术水平要求较低，但应用过程中会产生较多的污泥量，同时会增加加入氧化剂的工作量。电化学预氧化技术应用时需配备专门的设备且会改造原有工艺流程，一次投入成本较高。另外，电化学预氧化技术应用范围较窄且对管理人员的要求较高。因此，处理油田污水时应结合油田实际情况，充分考虑化学预氧化技术和电化学预氧化技术间的区别，进而合理选择预氧化技术，提高油田污水处理效果。

4 总结

综上所述，两种预氧化技术在油田污水处理中均能取得良好效果，不过实际应用时应综合对比两种技术之间的区别，并充分考虑投入成本进而使用最佳污水处理技术。另外，考虑到预氧化技术应用时会产生较多污泥，因此应制定有效措施加强对污泥的处理，以提高油田污水处理质量，保证油田开采工作的高效进行。

参考文献

[1]刘广英，贾厚田，张秋雁.预氧化技术在油田污水处理中的应用[J].内江科技，2013（01）：91，28.

[2]于少君.预氧化技术在油田污水处理中的应用研究[J].内蒙古石油化工，2013（09）：102-104.

[3]谭文捷，党伟，唐志伟，王莉莉.预氧化技术在油田污水处理中的应用研究[J].环境工程，2013（S1）：223-225.

[4]欧天雄，吴建军.预氧化技术在油田污水处理中的应用[A].第二届石油石化工业用材研讨会论文集[C].2001.endprint

由上可知两种预氧化技术实际应用管理并不相同，如使用化学预氧化技术只需根据要求向污水中投入适量药剂，由于加药为自动化因此管理比较方便，对技术人员技能的要求不高；如使用电化学预氧化技术需使用专门设备且技术较为先进，对技术人员的技能水平要求较高。

另外，应用化学预氧化技术处理油田污水时，添加氧化剂应注意以下几点内容：首先，考虑到氧化剂具有较强的氧化性能，会腐蚀普通的钢铁管线，因此选择添加氧化剂管线时应优先使用钢骨架复合管或玻璃钢管线；其次，污水中如含有较大油量会直接影响氧化剂的氧化效果，因此，投入氧化剂时污水含油量不能超过100 mg/L。并且氧化剂添加应适量，一般为污水中二价铁离子的1.2～1.4倍；最后，控制好氧化剂的添加点，通常应在其他药剂添加之前添加，并且保证在不影响其他药剂效果的基础上，符合最低浓度添加要求。另外，为提高氧化剂的氧化效果，添加后应进行均匀搅拌且反应时间至少应为0.5 min。

3.4 两种预氧化技术对比分析

化学预氧化技术具有较为广泛的应用范围且对管理人员的技术水平要求较低，但应用过程中会产生较多的污泥量，同时会增加加入氧化剂的工作量。电化学预氧化技术应用时需配备专门的设备且会改造原有工艺流程，一次投入成本较高。另外，电化学预氧化技术应用范围较窄且对管理人员的要求较高。因此，处理油田污水时应结合油田实际情况，充分考虑化学预氧化技术和电化学预氧化技术间的区别，进而合理选择预氧化技术，提高油田污水处理效果。

4 总结

综上所述，两种预氧化技术在油田污水处理中均能取得良好效果，不过实际应用时应综合对比两种技术之间的区别，并充分考虑投入成本进而使用最佳污水处理技术。另外，考虑到预氧化技术应用时会产生较多污泥，因此应制定有效措施加强对污泥的处理，以提高油田污水处理质量，保证油田开采工作的高效进行。

参考文献

[1]刘广英，贾厚田，张秋雁.预氧化技术在油田污水处理中的应用[J].内江科技，2013（01）：91，28.

[2]于少君.预氧化技术在油田污水处理中的应用研究[J].内蒙古石油化工，2013（09）：102-104.

[3]谭文捷，党伟，唐志伟，王莉莉.预氧化技术在油田污水处理中的应用研究[J].环境工程，2013（S1）：223-225.

[4]欧天雄，吴建军.预氧化技术在油田污水处理中的应用[A].第二届石油石化工业用材研讨会论文集[C].2001.endprint