綦春忠 張紅新 黃延霞 尚 萍 楊冉冉

勝利油田孤島采油廠注采管理八區(qū) 山東 東營 257200

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展越來越繁榮的同時(shí),社會(huì)生產(chǎn)伴隨著也越來越發(fā)達(dá),其中石油是社會(huì)生產(chǎn)最不可或缺的環(huán)節(jié)之一。石油作為燃料和汽油,是世界上最重要的能源之一,另外石油還可作為生產(chǎn)原料,被大規(guī)模采用到許多化學(xué)工業(yè)產(chǎn)品之中。

隨著油田開發(fā)行業(yè)的發(fā)展,油田采出的污水量也隨著年份增加而增加。大量的污水如果未得到處理,將會(huì)對周圍生態(tài)帶來沉重的影響,石油開采的經(jīng)濟(jì)效益也會(huì)受到傷害。因此,為了統(tǒng)一經(jīng)濟(jì)和生態(tài)的和諧發(fā)展,加強(qiáng)油田污水處理問題不可懈怠。污水處理因?yàn)椴煌奈鬯畞碓从胁煌奶幚聿呗院图夹g(shù),下面將系統(tǒng)地介紹各種污水處理技術(shù)以及新近的技術(shù)和裝備。

一、油田污水處理的概況

1.油田污水處理的必要性。石油開采是對石油進(jìn)行挖掘和提取的行為,主要開發(fā)場地是石油儲(chǔ)存的地方,即油田。石油是埋藏于地下很深地方的流體礦物,要采用各種技術(shù)對石油進(jìn)行開采。目前,我國大部分油田已經(jīng)具備了長時(shí)間的開采年限,開采階段已經(jīng)到了中后期,因此采出原油的含水量已經(jīng)居高不下,提取原油后,所分離的水就含有了大量的油、有機(jī)雜質(zhì)和無際有害分子,將會(huì)對生態(tài)造成危害,甚至?xí){生活安全。所以,采用各種技術(shù)對污水進(jìn)行處理,將污水中的原油、懸浮雜質(zhì)、有害的化學(xué)離子在污水回注前分離出來,還以環(huán)境純凈的水資源。因此,油田污水處理對節(jié)能、減排、保護(hù)環(huán)境、保護(hù)水資源有著重大的作用,最重要的是促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益、生態(tài)效益一體化建設(shè)。

2.油田污水處理的發(fā)展現(xiàn)狀。目前的污水處理基本以隔油-旋流-除油-過濾[1]四個(gè)步驟進(jìn)行處理,將污水中的有害物去除或者降低,最終達(dá)到水資源的回注。按照以上步驟,各油田的污水系統(tǒng)常以物理法、化學(xué)法和生物法為主要的處理發(fā)放。物理法主要是對污水進(jìn)行重力分離、氣浮分離、膜分離、離心分離、過濾[1]等通過物理外力作用方式進(jìn)行分離；化學(xué)方法是通過加入一些化學(xué)藥劑或者電化學(xué)方式對污水進(jìn)行化學(xué)反應(yīng),將污水中的有害物質(zhì)溶解或者轉(zhuǎn)變,如絮凝技術(shù)、緩蝕技術(shù)、阻垢技術(shù)、殺菌技術(shù)[2]等；生物處理法是污水處理運(yùn)用最廣的方法,然而在油田污水處理上運(yùn)用較少,一般采用活性污泥法、生物膜法以及氧化塘法。油田處理污水的方法和種類多,針對性強(qiáng),然而因?yàn)楹侩S著年限逐漸增加,污水處理技術(shù)的效果不再理想,因此,污水處理需要開發(fā)新的裝置和新的技術(shù)。

二、油田污水處理的新技術(shù)和新設(shè)備

1.膜分離技術(shù)。通過運(yùn)用選擇透過性污水分離膜和壓力循環(huán)水泵[3]這兩種新型的裝備,對污水進(jìn)行水油分離,從而達(dá)到純凈水資源的目的。其工作原理是根據(jù)物理膜的選擇透過性,以其兩端的不同壓力形成壓力差,對污水中的規(guī)格各異的雜質(zhì)施壓壓力,促使這些規(guī)格、形狀、帶電荷數(shù)的雜質(zhì)從水中脫離出來,完成了有機(jī)分子和無機(jī)離子與水的分離。膜分離技術(shù)只要使用選擇透過性分離膜和壓力循環(huán)水泵這兩種設(shè)備,在資源成本上能節(jié)省下一大筆開支,又通過物理性原理,在實(shí)際的作業(yè)過程中也容易操作上手,油田污水的處理效率也不斷提高。

膜分離技術(shù)因?yàn)榉蛛x膜的材質(zhì)不一樣,可以分為有機(jī)膜、無機(jī)膜和復(fù)合膜[3]三種膜分離方式。第一種有機(jī)膜是一種高分子膜,由高分子聚合物制作而成,其親水性和疏水性可以很好地運(yùn)用到污水分離工作當(dāng)中。疏水性可以很好地進(jìn)行雜質(zhì)與水的分離,但是容易受到污水的污染,然而膜的親水性卻可以彌補(bǔ)這一缺點(diǎn),對污水具備很強(qiáng)的抵抗能力；第二種無機(jī)膜相比于有機(jī)膜而言,具備更強(qiáng)的抗腐蝕能力,對溫度容忍度高,以金屬材質(zhì)和陶瓷材質(zhì)組成的無機(jī)膜發(fā)展較為先進(jìn),其中陶瓷無機(jī)膜的工作效率高,占據(jù)了大量市場。然而,由于成本的因素,無機(jī)膜還未廣泛運(yùn)用到油田污水分離之中；第三種復(fù)合膜,其材質(zhì)由任何可能的材料結(jié)合而成,包括無機(jī)材質(zhì)和有機(jī)材質(zhì)的結(jié)合。復(fù)合膜采納了有機(jī)膜和無機(jī)膜的優(yōu)勢,規(guī)避了其不足的因素,在高效率工作的同時(shí)又能具備高強(qiáng)度的抵抗能力。然而,復(fù)合膜的采用需要克服制造工藝難度上的問題。

2.高級(jí)氧化技術(shù)。高級(jí)氧化技術(shù)是當(dāng)下最新的科學(xué)研究成果,由光、電、聲、磁[1]等物質(zhì)科學(xué)組合交雜在一起發(fā)展而來的。高級(jí)氧化技術(shù)可以在污水中投入相應(yīng)的化學(xué)藥劑產(chǎn)生氧化反應(yīng)從而促進(jìn)有機(jī)污染成分進(jìn)行轉(zhuǎn)變,將污染物分子進(jìn)行溶解和轉(zhuǎn)變。高級(jí)氧化技術(shù)在水中產(chǎn)出氫氧化學(xué)基團(tuán)不僅能有效轉(zhuǎn)化污染分子,而且其產(chǎn)出的二氧化碳、水、無機(jī)鹽等物質(zhì)對水不會(huì)產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性的傷害。因其通過化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行氧化,其工作上的操作性簡便,同時(shí)在水中的化學(xué)反應(yīng)發(fā)生范圍廣,污水處理的效率高。

高級(jí)氧化技術(shù)在油田污水處理中主要以臭氧氧化技術(shù)、高鐵酸鹽氧化技術(shù)、光催化氧化技術(shù)三種形式為主。臭氧氧化技術(shù)主要在堿性環(huán)境下使用,通過臭氧的殺菌作用處理污水中的有害物質(zhì),有效地純凈水資源；高鐵酸鹽氧化技術(shù)是以六價(jià)鐵鹽的強(qiáng)氧化性在污水中進(jìn)行消毒作用,并且其氧化后的反應(yīng)還原物氫氧化鐵能高效地除去沉浮的雜質(zhì),是一種非常高效的凈化水技術(shù)；最后一種光催化氧化技術(shù)是目前最新的研究成果,其工作原理就是在光的作用下進(jìn)行氧化反應(yīng),利用某種催化劑激發(fā)光照輻射與氧化劑相結(jié)合,所反應(yīng)產(chǎn)生的氫氧化學(xué)基團(tuán)可以很好地凈化污水。

3.極限微生物處理法。極限微生物處理法是目前研發(fā)的一種全新的污水處理方法。極限生物處理法可以解決化學(xué)需氧量過高和油水分離導(dǎo)致的雜質(zhì)過多等問題,取代氧化反應(yīng)和物理分離作用,將培養(yǎng)的新型微生物投入污水中,利用創(chuàng)造出的微生物細(xì)菌群在水中進(jìn)行生物分子的生態(tài)鏈作用,降低污水的污染程度,純凈提高水質(zhì)。

微生物處理技術(shù)主要分為好氧微生物處理法和厭氧微生物處理法。好氧微生物處理法是將藻類等微生物投入污水中,利用生態(tài)自然反應(yīng)分解污水有機(jī)物,有利于維護(hù)生態(tài)的平衡,所產(chǎn)生的化學(xué)還原物也不會(huì)對環(huán)境造成負(fù)擔(dān)；厭氧微生物處理法是利用厭氧微生物與污水有害物質(zhì)進(jìn)行接觸,在反應(yīng)器中對有機(jī)物進(jìn)行分解,從而達(dá)到純凈污水的作用。雖然其工作原理和作用都有利于環(huán)境水質(zhì)的發(fā)展,在眾多新技術(shù)中脫穎而出,但其開發(fā)被成本、效率和實(shí)用性所絆住了腳步。

4.超聲波污水處理技術(shù)。超聲波降解是通過超聲波的空化作用對污水中的有機(jī)物進(jìn)行降解,工作原理主要是以空化理論和自由基氧化理論為主。超聲波在水中產(chǎn)生高溫高壓能生成多種氧化性離子,促成污染物被氧化分解。超聲波污水處理原理簡單,可操作性強(qiáng),然而超聲波反應(yīng)的符合條件難以控制,成本也太高,超聲波所需要的設(shè)備也未得到進(jìn)一步發(fā)展,所以超聲波污水處理技術(shù)未能大范圍運(yùn)用到實(shí)際當(dāng)中。

三、結(jié)語

綜上所述,雖然油田污水處理的新技術(shù)和新設(shè)備都得到了一定程度的研發(fā),然而要克服各種技術(shù)的弱點(diǎn),集中發(fā)揮其處理污水的實(shí)際效能,油田污水處理技術(shù)還需要進(jìn)一步的研究和開發(fā)。