海上油田含油污水处理及回用技术分析

2023-01-04付武军中海石油气电集团有限责任公司北京100600

化工管理 2022年9期

付武军(中海石油气电集团有限责任公司，北京 100600)

0 引言

水资源通常用于海上油田的开发，但开采后的污水中往往存在一些原油，如果这些含油污水没有妥善处理便直接排放了，一定会使海上油田周围的自然环境被污染，并且也会威胁到海上油田工作者的身体健康。同时也会使海上油田应用水资源的量增加，最终浪费很多水资源，为此，对含油污水经过高效处理技术实施处理，并对处理后的水资源进行回收再利用，这将成为当前海上油田开采中的一项紧要任务。这样的做法不但有助于减少海上油田对水资源的使用量，也能实现对当地自然环境的有效保护，并达到海上油田绿色开采的目的。

1 含油污水处理及回用基本内涵

海上油田含油污水处理即主要通过对各类技术手段的有效应用，以实现对含油污水中杂质的净化，从而确保污水在排放的过程中不会危害到自然环境，亦或是把它再次用于海上油田开发生产中，其目的不同也会应用不同的技术。现如今，海上油田污水处理中，大多数主要是以回用为主要目的，通过高级氧化处理技术以及膜分离处理技术等的应用，能够对含油污水进行净化处理，从而让水质达到二次回用标准，并把它回收利用到二次生产之中[1]。

2 海上油田含油污水概述

2.1 含油污水的主要成分

含油污水中有多类污染物质，其中占比最大的污染物主要有两种，即有机物与石油类等，且含油污水的结构缺乏一定的稳定性，这样会使组成成分出现一定改变。与此同时，也会存在部分硫化物等成分[2]。

2.2 含油污水的危害

含油污水有着较为复杂的成分，其中也有部分有毒有害物质存在，如果未及时运用正确的方式去处理，那么就会严重影响到周围的自然环境。一般而言，含油污水产生的危害种类共三类：(1)当水体中有油污排入后，不但会污染水体，也会破坏到水体的卫生条件，且人们也会应用水体去灌溉农业，如果灌溉农业应用的水是被污染过的，那么就会严重的影响到农业；(2)油类在排进水体时，会最终形成一类膜，也就是油膜，油膜会使氧气和水的溶解过程遭受到破坏，进而使得氧气不能在水中进行溶解，也无法满足水生动物对氧的需求，进而使水生动物出现死亡；(3)油具有一定的助燃作用，水体表面的油污会为当地环境埋下安全隐患，进而易引发一定的火灾。

2.3 海上油田含油污水的特点

对于海上油田开采而言，其中排出的含油污水有着十分复杂的成分，其中除了原油也有很多化学物质、固废物、细菌以及无机盐等，此外，也涵盖了原油生产中所添加的一些化学药剂等。石油含油污水的显著特点主要有：(1)通常石油含油污水中的水温都较高；(2)石油含油污水中的矿化性偏高；(3)有诸多细菌存在于石油含油污水之中；(4)含油污水表面张力较大，有残留的化学品等杂质。通过一些实验研究我们知道，有许多有害的细菌存在于含油污水中，这部分细菌会严重地腐蚀着海上油田的管线，进而会严重的影响着海上油田的生产安全。同时，含油污水中也存在碳酸根离子、硫酸根离子等，这些物质能够进一步发生相应的化学反应，从而强化其对管道的腐蚀速度。今天，对我国的很多海上油田而言，因油田不同也存在不同情况，为此，应该按照具体实况应用妥善的举措去有效处理含油污水。

2.4 含油污水处理影响因素

2.4.1 沉降罐的收油工艺问题

含油污水处理工艺中，沉降罐发挥着决定性影响作用，若收油中没有进行妥善处理，那么会使得罐顶的油污层太厚，既会影响出水的水质，又会因为收油效果不佳，长此以往所产生的老化油会使联合站再次脱水的质量受到直接影响，进而常发生脱水器垮电场的状况。现在的沉降罐中，很多收油槽缺乏合理的结构，从而会使得最后收到水比油多，进而使处理后的水中含油量多。此外，浮油层无法集中加热，使得稠油块无法得以融化，使其无法进入收油槽，最终使收油效果受到影响，特别是在冬季，稠油块有较强的粘性，进而最终会使得排油困难。

2.4.2 核桃壳过滤罐问题

现如今，核桃壳过滤罐中的问题有：过滤罐在进行过滤时，其中有诸多杂质和悬浮物会在核桃壳的表面停留，进而会降低其密度，出现严重的滤料膨化情况，这样会使很多滤料直接进入到补水筛管和罐顶间的死角处，它会影响到最终的反冲过程和过滤材料的再生，且未合理地把控反冲洗强度，则最终会影响反冲洗过程中滤料的应用和最终水质。

3 海上油田含油污水处理及回用技术的不足

3.1 综合性能不良

目前，我国石油工业中对石油开采所产生的含油污水缺乏有效的处理技术，进而导致污水没有较高的回用效率，进而使得含油污水处理的综合性不佳。究其原因为含油污水处理和回用技术再应用中的结构缺陷。

比如，抽油压力不能同过滤器石油反冲进行密切相连，若石油的抽油压力较低，然后，管道中的油流动性将减慢，这时，石油过滤处会出现断档，这样会使石油过滤器工作效率降低，导致石油开采工作间断，那么就无法充分确保石油过滤后的洁净度，石油的滤水也满足不了相应的标准，这不但严重影响了石油开采的长期发展，也对行业的持续发展不利。

3.2 石油的过滤技术不佳

如今，通常需要应用过滤技术来处理石油的含油污水，从而更好地避免原油在水体中渗入。然而，此类较为传统的过滤方式将不能有效地粉粹及处理原油中的颗粒，所以，在石油的实际开采中和石油含油污水的过滤中应全程分开开展，并进行多次转折。唯有如此，方可彻底清除掉固体废料及水体中的杂质。然而，分离过程不但会浪费资源，同时也会增加成本费用。

3.3 污水的低温处理效果不理想

含油污水在低温条件下处理达不到最理想状态，这个问题始终影响着传统石油污水处理工作。低温情况下，含油污水不能得到有效处理，因为如果出油口温度低，油水分离效果不明显，导致原油的开采必须经过多次转折。因此，水资源中含有大量的石油，后续的分离和过滤处理也无法进行有效的升级，造成了一定程度的石油资源浪费。

3.4 处理稠油废水时，处理效果不佳

事实上，海上油田开采的过程十分复杂，特别是在后续的废水处理中，也有着复杂的工序。若油与水没有彻底进行分离，既会让水体中含有大量的油污，也会使最终的回用效率受到影响，并且直接排放也会使管道腐蚀的风险有所增加，最终威胁到周围的生态环境。特别是前端的油水分离工作欠科学性，将导致污水中的油含量及粘土含量增加，一系列的有机物互为反应会有大量的有毒物质产生，从而使后期的分离及清除工作无法有效进行，不但影响回用效率，同时也会使处理成本有所增加。

4 含油污水处理技术与回用技术的应用

4.1 膜分离处理技术

膜分离技术作为新型的一类滤油技术，实现了化学分离技术和现代计算机技术的有效结合。如今，我国社会经济与科技不断发展进步，在处理海上油田含油污水时，膜分离技术，在应用原有过滤技术的基础上，将化学分离技术与互联网技术相结合，提高石油的超过滤，实现反渗透和微过滤，达到过滤甚至净化的效果。在实际应用膜分离过滤技术时，开采的石油通常会经过三个过程，即反渗透、微过滤、超过滤，进而实现对石油的综合过滤，最终让石油的过滤效果更佳。而超过滤具体是分离出石油中的大体积物质，微过滤是处理石油中存在的微量悬浮物。反渗透主要利用电解技术把石油及水彻底分离出来，如今，在现代石油开采中，膜分离技术是污水处理中运用的一个重要技术[3]。

4.2 磁吸附分离处理技术的应用

磁吸附分离技术将传统的石油污水处理技术打破了，此技术对物理分子的运动理念及磁性吸附能力进行了有效利用。海上油田污水处理中，首先应用净水剂和絮凝剂等药剂打破了污水稳定性，之后再加入铁粉，使虚体和铁粉颗粒有效结合，然后在磁盘作用后，磁盘吸附会有效除去絮体。在磁力的作用下，能将石油污水中的物质分离除去，进而更好的提高了海上油田含油污水分离效果。同时，应用磁吸附分离技术也能够将石油开采中对各类资源的消耗降低，进而让开采用水的处理、回用等工序效果理想。

4.3 高氧化技术的应用

高级氧化处理技术主要是通过强氧化的高分辨率直接分解处理含有污水中的有害肥料，进而使其可以生产无害的物质。高级氧化技术有突出的优势，没有较高的操作条件要求，但有鲜明的氧化效果。19世纪问世至今，深受石油开采业界人士的广泛重视和应用，且高级氧化技术在通过实践后也可以更好的节约能源。由于此技术没有太高的成本，不管是应用的材料抑或是耗费的时间，均有高效性及稳定性，且有很强的去污力和较高的催化活性。在科技持续发展背景下，高级氧化技术也可依靠太阳能实现对含有污水的高端处理，可以对接能源指标，更好的实现污水回用。

4.4 生物技术的应用

所谓生化处理技术，就是通过微生物代谢功能和生化效应，有效处理与分离石油含油污水中的污染物及有机化合物，一直到污水中的有害物质被分解完以后，继而生成无毒害的物质，方可把它排放至水体中或进行回用。现如今，此技术在全球范围内得以广泛的推广及应用，其主要可分成两类，即无氧技术及有氧技术。尽管两类技术的种类和应用形式有很大的不同性，然而，通常均为通过物理与化学方式高效处理含油污水，不但能够降低成本，也会提升综合治理性。所以，此技术在含有污水的处理中有广阔的应用前景。

4.5 气浮处理

这种处理方法主要是利用各种手段使污水中有许多微小的气泡产生，当这些小气泡漂浮在水中时，会充分接触到原油中的其他成分与悬浮颗粒物，从而发挥出吸附作用。这种方式能够更好地分离污水中的固态与液态物体，固体物体会沉淀或浮到污水表面，从而净化污水。但是，气浮法有着非常复杂的成分，且有很高的难度，所以，对维护人员的技术能力提出了更高的要求。但此项技术的优点很大，气浮池对难处理的低浊度水的处理效果十分明显。且由于重力式沉降罐具有通用性，可实现建设投资成本的有效降低，同时气浮过程中会使很多氧气发生溶解，这对污水的后处理非常有利。此种方式对混凝反应没有较高的要求，进而能够使固液分离时间缩短。

4.6 过滤技术

过滤技术具体指的是通过滤膜阻隔作用，对含油污水中的颗粒物进行分离，进而可以确保其有良好的净化效果。通常而言，在气浮技术与混凝技术处理之后使用过滤技术，继而可以对上面工艺流程中所沉降下来的絮状混合物进行有效分离。据有关科学研究可证，通过过滤技术处理后，含油污水中的油含量要低于10 mg/L，其构筑物载体是压力滤池或普通快速滤池。然而，在具体操作中，经常会产生滤料堵塞的情况，这种问题可通过热水反洗或空气反向曝气等方式进行解决，防止处理效果降低。现代城市的含油污水处理中，超滤膜技术有广泛的应用范围，其中主要在两类活性污泥中进行应用。普通活性污泥主要是以二沉池和曝气池为主体，然后也融入了污泥回流系统，接着它与含油污水融合，产生一种新的混合液体。另一类除磷除氧活性污泥是把缺氧区分为两个区域，分别处理回流污泥中的硝酸盐等成分及上面形成的混合液体。