油田污水处理技术现状及发展趋势

2021-01-08刘瑜常军利俱鹏陕西长实建设工程有限公司陕西西安710045

化工管理 2021年27期

刘瑜，常军利，俱鹏(陕西长实建设工程有限公司，陕西西安 710045)

1 油田污水的产生及其性质

原油脱水站是油田污水产生的主要来源，油田含油污水主要是经过脱水站后分离而来，同时原油储罐、污水处理站的洗井废水也是油田含油污水的来源之一。由于含油污水来自于不同的地层和生产工艺，所以需要处理的水质过于复杂，主要包括含油量、悬浮物、矿化度、结垢、离子、有机物、微生物等。而这些不同性质的油田污水对于油田的生产和运输都会造成巨大的影响(地层堵塞、管道容器结垢、微生物繁殖造成腐蚀、堵塞管道、增加废水处理成本消耗等)[1]。

2 油田污水处理的必要性及现状

2.1 油田污水处理的必要性

首先，出于环境的保护需要。油田污水由于其所包含的复杂多样化学成分，一旦油田污水向外排放对于周边环境的污染和破坏是巨大的。因此我国制定了《污水综合排放标准》来控制我国油田企业禁止随意将污水外排。20世纪90年代，我国环保局就在第二次工业污染防治工作会议上强调，节水和废水利用是我国工业水污染防治的关键核心，特别强调石油工业作为我国工业污染防治工作的重点关注对象，需要结合石油生产的特点来进行不断地研发新技术和设备来应对工业污染。由于石油开采、运输过程中所产生的污染物种类复杂多样，一旦让这些化学成分复杂的污染物向外排放进入水资源和土地资源范围内，不仅对大自然环境造成影响，同时也会顺着食物链直接对人类的身体健康造成影响和破坏[2]。

其次，是油田注水开发的必然需求。现阶段，我国仍面临着水资源紧缺的现状，然而油田注水开发正处在全面建设开发阶段，如何将油田污水进行有效防治并回收利用已然成为油田企业的关注要点。但是由于油田污水所蕴含的化学成分过于复杂，如果将油田污水重新注入地层，可能会导致对油田堵塞、原油管道容器结垢、堵塞管道等危害出现。因此油田企业想要实现油田污水的回注必须要配套相应的先进技术和设备来进行有效地处理油田污水所蕴含的杂质和化学成分。总而言之，油田污水回注是我国实现资源再生利用和减少污水外排的重要策略[3]。

2.2 油田污水处理现状

现阶段我国大部分的油田企业已经实现了开采模式和开采工作流程的完善，含水量也随着原油的开采而不断增加。而近些年来由于全球人口的数量不断增加以及水污染的情况严重，全球可利用的水资源数量和规模呈现逐年下降态势，因此，有效将油田污水进行处理也就成为了我国水资源保护和利用效率提高的关键所在。但是现阶段我国对于油田污水的处理仍然存在污水处理效率低下、污水处理成本高、技术和管理方法还缺乏完善的问题。而我国部分油田企业仍采用先隔离石油，再进行过滤浮选除油来实现污水的处理，这种传统的污水处理办法不仅效率低下，而且还极大地消耗了人力物力[4]。

2.3 主要问题

虽然油田企业逐渐采用聚合法驱采等技术方法来实现对于油田注水开发工作以及水质的处理，但是油田污水处理技术仍面临着以下四大矛盾和问题。

首先，各油田企业为了提高原油油层能量，通过向地层注入化学药剂和水等来提高原油的注水粘度，波及系数等来实现注水开发更好的成效。但是这种注水开发的技术使得地层水成分更加复杂，反而增加了油田污水处理难度。其次，油田注水开发所需要的药剂量、费用成本较高，国家现阶段要求各大油田不断地提高生产效率同时降低生产成本，如何实现油田开发效果提高与注水开发所需要的药剂量和费用降低，已经成为油田企业污水处理所面临的重大难点。因此开发出药剂量和费用较低且运行效率高的水处理剂已经是油田企业推动发展的必然选择。再者，腐蚀管道和管道结垢仍然是油田污水系统开发和运行的重要难题，虽然许多油田企业积极的采取各项技术和措施来应对腐蚀管道和管道结构问题，但是受限于企业的投资资金、管理模式等因素的影响，管道结垢和腐蚀问题依然没有得到有效的解决。最后，虽然油田企业污水处理系统经过了注水站的污水层层处理和过滤，但是在注水实际运行过程中仍发现水中的Fe经过氧化后形成沉淀物质，反而造成了水质污染。再加上部分油田企业注水管线缺乏管线内部的防腐设施，导致污水中SRB在长时间的厌氧环境下发生化学反应，水质在新一轮沉淀下造成二次污染[5]。

3 油田污水处理常见技术

3.1 化学法

周天企业污水处理主要运用的化学处理方法有化学转换法和化学絮凝法。前者主要是通过对油田污水当中的有机物和无机物直接运用化学试剂来进行产生化学反应，让油田污水当中的物质转化为无毒或微毒的成分后进行分离排出；后者主要是通过将油田污水当中的悬浮物和胶体利用絮凝剂来实现化学中和，通过将胶体与悬浮物转化为絮凝体后直接进行排除。油田污水处理技术采用化学方法的手段不仅操作简单、效果较强，而且还能实现与物理方法和生物方法进行结合来进一步提高对于油田污水处理的效率和质量[6]。

3.2 物理法

物理处理油田污水技术方法需要大量的时间来进行操作，主要是将油田污水当中的不同成分进行简单的分离和处理。物理方法的油田污水处理效果远不如化学方法和生物方法。而物理方法主流的操作技术有膜分离、水力旋流、粗化法三种。其中膜分离法是我国现阶段物理方法石油污水处理的常见手段，也是物理处理方法的主要研究开发方向。

3.3 生物法

生物法主要是将油田污水当中的元素(厌氧分子和好氧分子)与微生物进行结合，将有毒物质转化为无毒物质的一种转变方法。生物法主要的处理方法由活性污泥法和生物膜法组成，并且在生物法较好的处理效果以及成本优势下逐渐成为我国油田企业油田污染处理的主流方法之一。

3.4 油田污水处理工艺

通过将油田污水当中的油层成分、含油量等作为处理工艺的依据，并采用一级或二级处理工艺来进行处理。一级处理工艺，主要是借助物理处理方法当中的膜分离法、水力旋流法、粗化法来对油田污水当中的浮游固体进行分离处理。二级处理工艺，则是物理处理方法与化学处理方法、生物方法进行结合，来实现对油田污水深度处理和去除溶解油的目标。油田企业在进行油田污水处理过程中，需要根据实际的污水处理情况和类型来采取合适的污水处理工艺。

4 油田污水处理技术的发展方向

4.1 污水处理药剂的研发与创新

药剂是油田污水处理的必要组成部分，现阶段市场上已经不断地研发各种新型高效污水处理药剂，这些新型高效污水处理药剂主要包含新型化合物质、氧化剂、复合化学物质等药剂成分，创新和发展新型高效污水处理药剂的目的是为了有效降低油田污水当中的水的黏度，并且通过药剂来实现原油与水的分离，最终以油珠的方式进行排出处理。通过研究和创新能够更快地降解污水当中的沉淀物、破乳速度加快、絮凝体积较小的新型高效处理药剂，不仅能够实现油田污水灭菌、去垢、防污染等功能，同时还能防止油田污水重新注入地层再次对水资源和原油资源造成污染的现象发生，最后还能实现新型高效污水处理药剂能够避免出现与污水过滤清洁后水中的物质发生化学反应，继续生成有害物质污染水资源和原油资源[7]。

4.2 污水处理装备研发

经过多年的发展，我国已经逐步研发拥有自主产权的油田污水处理设备，并将研发先进的污水处理设备运用在实际的油田污水处理工作当中。油田污水处理技术人员通过不断地提高对于先进设备的技术操作以及技术原理的了解，经过长期的努力和操作后可以熟练地掌握先进的油田污水处理设备，可以提高整体的污水处理效率和工作进程。通过在我国油田企业广泛地使用先进的污水处理设备，不仅实现了大规模的污水处理效率提高，同时还推动了我国油田无水通电事业的发展和整体进程的创新与加快[8]。