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石油开采废水处理技术的现状与展望 陈 雷, 祁佩时, 南 军 哈尔滨建筑大学 市政环境工程学院,黑龙江 哈尔滨150008 摘 要 石油开采废水经处理后回注油层作为生产用水,是解决油田环境污染和节约水资源 的有效途径。今后应重点开发相关的深度处理技术、 材料和设备。 关键词 石油开采废水; 深度处理; 废水回用 中图分类号 X74 文献标识码 B 文章编号 1000 - 4602199911 - 0033 - 03 1 石油开采废水治理现状 石油开采废水中主要污染物是原油和悬浮物,为 使其处理后能达到回注水质标准的要求,目前各油田 采用的处理工艺大多为二段法,即除油 → 除悬浮物 → 注水,并辅以防垢、 缓蚀、 杀菌等化学处理措施[1]。水 驱采油废水水质与回注水质标准见表1。 表1 水驱采油废水水质与油田回注水质标准mg/L 项 目总悬浮物TGB个 / mL 总 铁溶解氧总溶解固体 水驱采油废水100～330250～3151040180～6151103 000～13 200 部颁回注水水质标准 3 3 1103 015 0105≤7 000 项 目pH总碱度CO2H2S含油量 水驱采油废水614～818600～3 00050～3000105～132 000～5 000 部颁回注水水质标准 3 615～715 2 000≤10 0105 5 注 3 石油天然气总公司1988年颁布。 111 除油 除油是石油开采废水处理的重要环节,原油在 水中的存在形式以浮油、 分散油和乳化油为主,其中 颗粒直径在10～100μm之间的分散油和大于100 μm的浮油占90 左右,其余为110 - 3～10μ m的 乳化油。针对油粒的物理化学特性,目前多采用两 级除油法,即一级重力除油、 二级混凝除油法。 11111 重力除油 重力除油依靠油水的比重差通过油与水的自然 分离实现除油效果。重力除油可去除废水中的浮油 及大部分分散油达到初步除油的目的。从目前使用 情况来看,重力除油的主要设备有立式除油罐、 斜板 式隔油池及粗粒化除油罐等。 ① 立式除油罐 立式除油罐均采用下向流方式,一般具有较大 池深,这不仅可以提高除油效率,也是含油废水处理 重力流程所需要的。70年代中期,立式除油罐也引 进了斜板技术,利用立式除油罐的高度,在罐内沉降 区加设波纹斜板从而形成所谓的立式斜板除油罐, 这种除油罐集立式除油罐与斜板隔油池的优点于一 体,大大提高了除油效率,可基本去除水中的浮油和 分散油。 ② 粗粒化聚结器 粗粒化聚结属于物理化学法,通常设在重力除 油工艺之前。粗粒化聚结器是利用粗粒化材料的聚 结性能,使细小的油粒在其表面聚附成较大油粒,在 浮力和水流冲击下,粒径增大的油粒脱离粗粒化材 料表面而上浮。经过粗粒化处理后的污水,其含油 量及原油性质并不发生改变,只是更有利于重力分 离法除油。利用粗粒化聚结器可去除水中粒径在 10μm以上的分散油和浮油。粗粒化聚结材料大致 分为天然矿石和人工有机材料两类,目前应用较多 的聚结材料有聚氨脂泡沫、 聚丙烯泡沫、 聚乙烯和聚 氯乙烯,以及不锈钢填料等。 11112 混凝破乳除油 经一级重力除油后,浮油和大部分分散油已被 33 中国给水排水 1999 Vol.15 CHINA WATER 而根据 聚合物驱采回注水质的要求,在处理过程中应将废 水中的聚合物、 表面活性剂等物质予以保留,这使得 聚合物驱采废水的除油处理变得异常困难,也给石 油废水处理回用技术提出了更高的要求。 根据聚合物驱采废水的特点及其回用要求,处 理过程应采用物理法和物理化学法,但表面活性剂 等物质的存在增加了除油的难度。在现有的处理技 术中,只有聚结法可以大幅度提高物理法的除油效 果,但由于聚结材料的种类较少,聚结效率不高,导 致粗粒化聚结工艺的除油效果较差。另外到目前为 止,粗粒化聚结除油的机理尚不清楚,仍处于探讨阶 段,未形成统一的理论[2]。总的说来有两种观点,即 “润湿聚结” 与 “碰撞聚结” 。 “润湿聚结” 建立在亲油 性粗粒化材料上,而 “碰撞聚结” 建立在疏油材料基 础上[4]。因此,完善聚结除油机理,开发新型聚结材 料,改善聚结工艺条件,进而提高聚结除油效率是解 决聚合物驱采废水处理的有效办法。 212 蒸汽驱采稠油废水 现在各油田均已开始动用稠油储量,扩大了蒸 43 1999 Vol.15 中国给水排水 No.11 汽驱采规模,使稠油废水量大幅度增加。稠油废水 含油量大、 温度高,且因其处理后回用至注汽锅炉, 故净化后水质应满足注汽锅炉给水水质标准,这就 对稠油废水处理技术提出了新的要求。蒸汽驱采稠 油废水水质情况以新疆油田采油一厂稠油处理站 稠油废水为例与注汽锅炉给水水质标准见表3。 表3 稠油废水水质与注汽锅炉给水水质标准mg/L 项 目总硬度总悬浮物总 铁溶解氧总溶解固体总碱度 稠油废水1241051161103 000863 锅炉给水标准 SY J002793 011 2 0105 0105≤7 000 2 000 项 目CODMnSiO2BOD5H2SpH含油量 稠油废水10372947108174 000～10 000 锅炉给水标准 SY J002793 50715～11 4 ,污染物颗粒直径必须 0145μm ,而常规处理技术,包括精细过滤、 活性炭吸 附等都很难满足这一要求。膜处理技术在理论上可 达到这一要求,超滤可截留水中直径0145μm以上 的颗粒,但超滤对其进水水质有严格要求,而且超滤 膜的耐久性、 抗腐蚀性以及可清洗再生程度等仍需 进一步研究[6]。 3 展望 石油开采废水处理技术现已滞后于驱油技术的 发展,成为驱油技术大规模推广应用的主要限制因 素,今后应重点在以下几个方面进行研究和开发① 研制更为有效、 快速的混凝破乳剂,强化除油效率, 以减轻后续处理设施的负担,为石油开采废水的深 度处理回用提供可靠保证;② 深入研究聚结除油原 理,寻找更为有效的聚结材料,以提高物理法除油效 率;③ 推广膜处理技术在石油开采废水处理上的应 用;④ 开发工艺更为先进的配套单元处理设备,提高 处理效率,减少占地面积。 参考文献 [1] 国家环境保护局 1 石油石化工业废水治理[M]1 中国 环境科学出版社,1992. [2] 李化民,苏显举等 1 油田含油污水处理[M]1 石油工业 出版社,1992. [3] 张自杰等1 排水工程[M]1 中国建筑工业出版社,1996. [4] 王良均,吴孟周 1 石油化工废水处理设计手册[M]1 中 国石化出版社,1996. [5] 陈雷,祁佩时等 1 稠油废水深度处理的试验研究[J ]1 中国给水排水,1998 ,145 19 - 21. [6] 高以桓,叶凌碧 1 膜分离技术基础[M]1 科学出版社, 1989. 电话04516282109 收稿日期1999 - 03 - 01 53 1999 Vol.15 中国给水排水 No.11