油田污水处理技术现状及展望

油田污水主要包括原油脱出水（又名油田采出水）、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。如果是作为蒸汽发生器或锅炉的给水，则要严格控制水中的钙、镁等易结垢的离子含量、总矿化度以及水中的油含量等。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。

采用注水开采的油田，从注水井注人油层的水，其中大部分通过采油井随原油一起回到地面，这部分水在原油外运和外输前必须加以脱除，脱出的污水中含有原油，因此被称为油田采出水。随着油田开采年代的增长，采出液的含水率不断上升，有的区块已达到90%以上，这些含油污水已成为油田的主要注水水源。随着油田外围低渗透油田和表外储层的连续开发，对油田注水水质的要求更加严格。

钻井污水成分也十分复杂，主要包括钻井液、洗井液等。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、消泡剂等，钻井污水中还含有重金属。

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。

1 油田污水处理现状

根据油田污水生产目的以及水质特性的不同，其处理的方法也不同。油田污水主要由钻井污水、油田采出水和其他形式的含油污水三大部分组成。传统的油田污水处理工艺为：隔油—浮选除油—过滤，其中，主要是通过压力、重力、水力旋流和浮选四种方法进行除油。就国外而言，其采用的石油污水处理工艺与我国的基本上一致。如美国德克萨斯州的Permian Basin油田，把浮选除油和隔油工艺用水力旋流技术代替进行采出水的处理，此工艺把含油量为0.2g/L、硫化物含量0.5g/L、矿化度10g/L的采油污水转化成为蒸汽锅炉用水。

2 油田污水处理技术的发展趋势

国内外油田污水处理技术随着油田回注水水质要求和环保要求的不断提高而不断的提高和改进。把上面所说的传统的工艺改变为隔油—混凝气浮—生化—过滤技术和物化预处理—水解酸化—生化—过滤技术一整套工艺。石油污水处理技术正在超着生化技术和气浮两个方面发展。近十年以来，国内各大油田对采收率技术进行了不同程度的应用推广，根据含有聚合物油田污水的特性，以水力旋流、聚结以及沉降等石油污水处理的技术作为重点，开发研究出了含有高效聚合物的石油污水处理的新工艺。如大庆油田的核心是：规整聚结除油反应技术，其以亲油疏水、形式整齐的聚氯乙烯作为聚结的填料，对三元复合驱开采的石油污水进行处理，运行了三年的结果表明：聚结除油的出水水质良好，满足三元复合驱回注水水质标准的各项指标。

3 油田污水处理方法

虽然油田污水处理的方法较多，但是每一种处理方法都具有局限性。由于受到多种因素，如排放方式、油存在的形式、污水成分以及回收利用率等等各种不同因素的影响，导致油田污水的处理很难达到满意的效果。实际中，常常是把几种方法相结合使用，进而形成了深度处理工艺，使处理效果良好。 

经常采用的油田污水的处理方法包括化学方法、物理方法以、生物法三大类。目前正在研究和应用的热点在于高级氧化法、膜分离法以及磁力吸附分离法。

3.1 化学方法

化学絮凝法、水解酸化发和化学氧化法是经常采用的化学方法。 

一般情况下，化学絮凝法往往和气浮法联合使用，作为预处理技术来处理油田污水，是各个油田普遍采用的化学处理方法之一。该过程中经常用到的絮凝剂有有机絮凝剂、无机絮凝剂以及复合絮凝剂等等。近年来，有机高分子絮凝剂在油田污水处理中的应用和研究都比较多，而且发展较快，其原因在于有机高分子絮凝剂具有生产污泥量少、效率高、用量少和处理速度快等优点。 

水解酸化法是指在水解菌类的作用下，通过断链或者开环裂解把难降解的大分子类的有机物质转变为易生物降解的小分子类物质，进而使后续处理的负荷减小，使油田污水处理的可生化性得以提高。该法经常和生化法相结合，形成水解酸化—生化处理的一套工艺。 

化学氧化法是指在催化剂的作用下，通过化学氧化剂将石油污水中溶解状态的无机物和有机物转化成为毒性较低或者无毒的物质，使其以容易与水分离的形态存在，提高了石油污水的可生化性。催化氧化法、UV/H2O2氧化法和UV/O3氧化法是常见的化学氧化法。作为预处理时往往和其他方法联合使用。

3.2 物理方法

物理方法的目的是为了除去石油污水中的油类、固体悬浮物以及矿物质等等。物理方法主要包括粗粒化、膜分离法以及水力旋流法等。 

粗化法在石油污水处理方面主要应用在重力除油的工序之前，能够大幅提高石油污水处理过程中的除油效果。 

膜分离法是应用膜具有的选择透过性对石油污水中的离子性物质或者一些微粒进行浓缩或者分离的方法。一直以来，膜处理技术的研究和开发力度不断地在加大。王农村等运用改性的PVC合金超滤膜法对油田出水进行了相关的深度处理，处理后的水质达到了出水水质的要求。所以，复合膜的开发研究以及膜的各种不同处理方法的相互结合是膜分离处理石油污水的发展方向所在。 

在20世纪80年代末期，水力旋流方法在石油污水的处理方面的应用才发展起来，在水陆方面均有应用，是油田污水处理发展的另外一个趋势所在。

3.3 生物法

生物处理法是通过微生物的生物化学作用把具有毒性的物质转变为无毒的物质或者将比较复杂的有机物质转变为较为简单的物质，从而使石油废水得以净化，该方法只对可以生物降解的有机化合物有降解作用。微生物能够将油类物质氧化降解为水和二氧化碳等物质，因为油类物质属于烃类有机物。根据微生物在石油污水中的存在状态，将生物法分为生物膜法和活性污泥法，根据微生物对氧气的需求，生物法又可以分为好氧生物法和厌氧生物法。

4 油田污水处理技术展望

油田污水处理的方法有待进一步的完善、组合以及创新。 

1）目前，化学法是经常使用到的处理程序之一。由于药剂的投加量随着油田污水量的增长而不断地增加，因此，造成油田污水处理的成本增加，同时也容易造成二次污染。因此，研究开发出无污染、处理能力强的化学药剂是今后的发展趋势之一。

2）开发研究出高效破乳能力的材料、使用多种类型的聚结材料处理油田污水，从而使聚结性能提高是粗化法今后的研究发展方向。 

3）生物处理法具有自然净化、水质稳定、操作方便、成本低、易于管理等优点，在水资源相对短缺、地广人稀的地区经常使用。因此，在油田污水的处理过程中，培养研究出使用能力强、生存能力强、对大多数有机物质能够高效降解的菌种是生物处理法的关键所在。 

4）膜分离法处理油田污水是今后最有发展潜力的处理法，其处理后的水质能够严格的达到出水水质的标准要求。因此，研发抗污染、膜性能好、膜通量大的材料是当务之急。如果将粗化技术和膜技术相互结合，研发出具有物理性质破乳能力的材料，不仅仅使目前多单元处理模式减少，而且对膜污染所引起的诸多问题进行了解决。 

5）由于水力旋流器具有处理效率高、占地面积小以及设备体积小等的特点，将浮选技术和旋流技术结合起来的旋流技术值得深究。 

从总体上来看，油田采油污水的處理将朝着高效处理、低成本、低污染和易操作的方向发展。新型的处理方法和工艺是在传统的膜处理法、生物处理法和传统法相互结合的基础上发展起来的。

作者简介

陈国泉，男，工程师，大学本科，2009年毕业于中国地质大学（武汉），长期从事油田化学研究工作。