浅析油田污水处理现状及发展

张崇宇

摘 要：油田污水处理的目的是去除水中的油、悬浮物和其他容易导致注水系统腐蚀的成分。油田或区块组成复杂多样，处理后回注水水质要求也不同，因此治理要因地制宜。整个油田回注污水处理技术水平较低，没有及时引进国际先进技术和设备，也没有借鉴国外先进的管理经验，这是我国大多数油田回注污水处理站处理效率较低、水质无法达标的主要原因之一。

关键词：油田；污水处理；生物处理

一、概述

油田污水主要包括原油脱出水、钻井污水及站内其它类型的含油污水。油田污水的处理依据油田生产、环境等因素可以有多种方式。当油田需要注水时，油田污水经处理后回注地层，此时要对水中的悬浮物、油等多项指标进行严格控制，防止其对地层产生伤害。如果处理后排放，则根据当地环境要求，将污水处理到排放标准。我国一些干旱地区，水资源严重缺乏，如何将采油过程中产生的污水变废为宝，处理后用于饮用或灌溉，具有十分重要的现实意义。

钻井污水的污染物主要包括钻屑、石油、粘度控制剂（如粘土）、加重剂、粘土稳定剂、腐蚀剂、防腐剂、杀菌剂、润滑剂、地层亲和剂、油基解卡剂、消泡剂等，因此，钻井污水成分非常复杂，既有钻井液，也有洗井液。其它类型污水主要包括油污泥堆放场所的渗滤水、洗涤设备的污水、油田地表径流雨水、生活污水以及事故性泄露和排放引起的污染水体等。

由于油田污水种类多、地层差异及钻井工艺不同等原因，各油田污水处理站不仅水质差异大，而且油田污水的水质变化也大，这为油田污水的处理带来困难。

二、油田污水处理技术现状

1.物理法和化学法

物理处理法的重点是去除废水中的矿物质和大部分固体悬浮物、油类等。物理法主要包括重力分离、离心分离、过滤、粗粒化、膜分离和蒸发等方法。重力分离技术，即依靠油水比重差进行重力分离是油田废水治理的关键。从油水分离的试验结果看，沉淀时间越长，从水中分离浮油的效果越好。自然沉降除油罐、重力沉降罐、隔油池作为含油废水治理的基本手段，已被各油田广泛使用。

膜分离技术被认为是21世纪的水处理技术，是一大类技术的总称。主要包括微滤、超滤、纳滤、反渗透和其他类型。膜分离产品拦截使用特制的多孔材料的能力，以除去杂质的物理截留的方式一定粒度。特别是超滤，已经在相关研究中取得了一定的进展，逐渐从实验室走向实际应用阶段。

化学法主要用于物理方法中不可单独使用，或在生物废水中溶解和胶体物质的一部分，尤其是含油废水中的乳化油。其中包括混凝、化学转化和中和法。混凝沉淀法是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，在絮凝剂的作用下，发生絮凝沉淀以去除污水中的悬浮物和可溶性污染物。目前采用的混凝剂主要有铝盐类、铁盐类、聚丙烯酰胺（PAM）类、接枝淀粉类等。

2.物理化学法

油田污水物理化学处理法通常包括气浮法和吸附法两种。

吸附法主要是利用固体吸附剂去除废水中多种污染物。根据固体表面吸附力的不同，吸附可分为表面吸附、离子交换吸附和专属吸附三种类型。

油田污水处理中采用的吸附主要是利用亲油材料来吸附水中的油。常用的吸附材料是活性炭，由于其吸附容量有限，且成本高，再生困难，使用受到一定的限制，故一般只用于含油废水的深度处理。因此，近年来开展了寻求新的吸油剂方面的研究，研究主要集中在两点：一是把具有吸油性的无机填充剂与交联聚合物相结合，提高吸附容量；二是提高吸油材料的亲水性，改善其对油的吸附性能。

3.生物过程

生物法是利用微生物的生化作用，将复杂的有机物分解成更简单的物质，使有毒物质转化为无毒物质，使污水得到净化。根据是否供应氧气，生物法分为好氧生物处理和厌氧生物处理。好氧生物是在水溶解氧的条件下利用好氧微生物的活性，将废水中的有机物分解为CO2，H2O，NH3，NO3；厌氧生物处理的特征在于在厌氧反应器中厌氧微生物足够稳定，将废水中的有机物降解为CH4，CO2，H2O。

在成本方面，生物方法与物理或化学方法相比，其投资少，效率高，无二次污染，被广泛用于各个国家。油田废水可生化性差，且含有有机物的降解，因此，目前国内外广泛采用A/O法、接触氧化、曝气生物滤池（BAF），SBR，UASB和其他油田污水处理。

4.油田污水处理的一般工艺和膜生物反应器工艺

油田废水组成复杂，油含量和油在水中存在形式也不相同，而且在大多数情况下与其他废水混合，导致使用一个单一的处理法往往是无效的。同时，由于各种方法都有其局限性，在实际应用中往往是使用两个或者三个方法的组合，使出水水质达到排放标准。此外，油田的生产环境和水处理工艺不同，使油田污水处理差异很大。

膜生物反应器是一种膜分离技术与生物处理工艺相结合的新技术，它取代了传统二级生物处理工艺与膜分离技术的两个沉淀池，具有处理效率高、出水水质稳定、占地面积小、剩余污泥量少、处理成本低、结构紧凑、易于自动控制和运行管理、出水可直接回用等特点。

三、发展状况

伴随着全球水资源短缺和环境污染的加重，各国越来越强调油田污水处理回收利用的重要性。最近的研究有以下发展趋势：

1.新型水处理药剂的研究和开发

研制混凝能力强，可以快速破乳、沉降速度快、絮凝体体积小、在中性和碱性条件下同样有效的新型混凝剂，是水处理剂开发人员的工作方向。最近几年，研制和应用材料的热点是聚合铝、铁、硅等原材料应用的发展，无机高分子混凝剂物种已逐渐形成了一个体系。但是在有机方面，有机混凝剂研究的重点是复合配方的筛选和高聚物枝接。

2.生物处理技术

被认为未来最有前途的废水处理技术就是生物处理技术，它也是水处理工作者一直研究的重点和难点。特别是近几年，随着基因工程技术的飞速发展，今后污水生物处理技术的发展方向是质粒育种菌和基因工程菌为代表的高效降解菌种的特性研究和工程应用。

3.膜分离技术的研究与推广

用于油田污水处理的膜分离技术，现阶段仍处于工业试验阶段，很难大规模应用的主要问题是膜的成本和膜的污染。所以，今后的研究重点是：高质量、低价格的新材料薄膜的开发，降低膜污染的方法，清洗方法和清洗剂的优化发展。

4.开发过程里先进的复杂反应器，提高处理速率，减少占地面积

膜生物反应器工艺，是膜分离技术与生物处理技术的统一综合，其具有这两种技术的优点，已经被应用在一些工业废水处理中，目前不适用于油田污水处理。但根据其自身的特点，膜生物反应器应用于油田污水处理的发展趋势是不可改变的。

四、总结

伴随着石油领域开发力度的不断加大，采水液的含水率不断提升（一些地区已超过90%），含油废水已成为油田注水水源的中心。随着油田外围低渗透以及表外储层持续开展的工作，对油田注水水质的要求也越来越严格。

参考文献：

[1]陈国华.水体油污治理[M].北京：化学工业出版社，2010．

[2]杨云霞，张晓健.我国主要油田污水处理技术现状及问题[J].油气田地面工程，2011，20（1）：4-5．

[3]李书光，刘冰，胡松青.超声波处理石油污水的实验研究[J].石油学报，2003，19（3）：99-102．