油田污水处理方法研究

第37卷第4期:学术湖南农机2010年7月Vol.37 _ No.4HUNAN AGRICULTURAL MACHINERYJul.2010油田污水处理方法研究李雅楠.(长江大学石油工程学院，湖北荆州434023)摘要:油田采油污水是一种量大而面广 的污染源。特别是随着石油工业的迅猛发展,油田污水处理已成为重要问题。新的油田污水处理方法和流程将是传统方法、生物处理法、膜处理法结合起来的方法,必将给油田含油污水处理领域带来希望和生机。关键词:油田污水;污染;水质中图分类号:TE48文献标识码:A文章编号: 1007- 8320(2010)04 0014- 03Oilfield wastewater treatment methodL Ya-nan(Instiue of Petroleum Eninering,Yangtze University ,Jingzhou ,Hubei 434023,China)Abstract:Oil field produced water is a large and wide range of sources.Especially with the rapid development of the oilindustry ,oil field wastewaler treatment has become an important issue.New oilfield sewage treatment process would be thetraditional methods . biological treatment , membrane processing method combining method,bound to the oil field wastewatertreatment bring hope and life.Key words :oil field wastewater pollution ;water水,是生命的源泉.是人类赖以生存和生产不可缺少的基东南沿海 各地。目前,大部分油田已进人石油开采的中期和后本物质,是地球上唯- -不可替代的自然资源,同时也是战略性期， 采出原油的含水率已达70% 80%，有的油田甚至高达的经济资源。水资源是一个国家综合国力的有机组成部分。我90%,油水分离后产生大量的含油污水。含油污水如果不经处国是个缺水国家，人均水资源占有量仅为世界平均水平的四理而直接排放,不仅会造成土壤、水源的污染,有时甚至会引分之一，而日趋严重的水污染进一步加剧了水资源短缺的矛起污油着 火事故，威胁人民的生命安全，造成国家的经济损盾,成为我国经济发展的制约因素。因此,保护水资源.防治水失 ,同时也会危害油田自身的利益。污染改善水环境是保护环境和实施可持续发展的重要内容。因此,如何开发出适合我国油田实际情况、高效经济的油我国正处在经济发展而水污染问题未得到根本解决的时田含油污水处理及回用技术,达到节能.降耗、保护环境、重复期,污水治理工作迫在眉睫。石油工业作为用水和排放污水的● 利用水资源的目的，成为油田水处理站改造和建立的重要问题。生产大户,在这方面的T.作显得更为迫切。众所周知.1996年1.2 油田污水的处理意义8~11月渤海湾发生赤潮其时间之长、受害面积之大损失之油田采油污水是一种量大而面广的污染源。据统计大庆重都是罕见的。此次赤潮是由于渤海湾水污染所造成的,其中油田每 天采出的含油污水达到142.5x 104 m',全国每年大约重要的一部分污染物便是油田污水。作为重要工业污染源之有 十几亿t油田采油污水需要处理，这些污水在处理达标以一的含油污水含有大量油类悬浮物,重金属等物质,如不加后 ,大部分要作为开采注人水回注地层,一小部分向自然环境以处理就任意排放，对环境危害极大。大量含油污水的处理及P排放。出路问题.成为闲扰油田生产的重大难题,也是近年来国内环在石油的二次开采中,注水开发是主要的开发方式。目前保科研工作者研究的热点问题之- -。我国各油田绝大部分开发井都采用注水开发。伴随着油田注本文以油田含油污水为研究对象，从油田含油污水处理水开发生产的进行， 出现了两大问题，- -是注入水的水源问后回注回用及外排等三个出路方面,对油田含油污水处理方题;二是注入水 和油田采出水的处理及排放问题。注水开发初法进行系统探讨研究。期的注水水源是通过开采浅层地下水或地表水来解决的,但大量开采浅层地下水会引起局部地层水位下降，而地表水资1油 田污水的处理意义与出路源又得中国煤化工油田回注水为各大油1.1我国油 田污水概况田所采YHC N MH G的要求(主要是含油我国油田分布广阔,遍及东北华北、中南、西南、华中及量 、悬浮物超怀), V然凹任到地r ,这将导致堵塞地层出油通道,降低注水效率和石油开采量;因此污水处理是否达标将直收稿日期:2010-06-10作者简介:李雅楠(1987-),男,大学本科,油气储运专业。接影响注水采油的效率。第37卷第4期李雅楠:油田污水处理方法研究15另外，随着原油含水量的逐渐表1我国主要油田含油污水水质上升,油田采出水水量越来越大,由项目总矿化度 硫化物溶解氨悬浮物总铁油温度 平均腐蚀TCB腐牛菌SRB 硫酸盐mg/L_ mg/l. mg/L_ mg/L m/L mg/L_ C_ 率 mn/a个儿还原蔺个几于注水井的布局及注人量的不均一中原油田8万0.8 140 46 3022100*衡、现有技术设备的处理局限等因华北油田0.6110410*素,一部分油田污水不能够做为回胜利油田2万 4万10 30 0-6 400).7大港油田3万1.4468256000注水使用，而需排到环境中去。因江苏油田4万-5万 1528 5.33 271001000此,必须考虑污水的达标排放问题。大庆油田60250如果这些污水不经处理或处理后未吉林油田30 1.11 48325x 10辽河油田2000 8 05 83.4 12 150 55 0.0248 1000达标而排放,将会造成环境污染、破塔里木油田23万28.5 200坏水体、土壤、影响生态平衡,造成淮 东油田005 40-80 0.0960重大的经济损失。因此，油田污水的克拉玛依油田8647s.o 02-310010_吐哈油田455 7~8 8670.217处理回用对于保护、节约水资源,保护生态平衡促进可持续发展，具有重大的意义。由于原油产地地质条件、原油性质、注水性质以及原油集1.3油田含油污水处理后的出 路输和初加工的整个工艺不尽相同，各油田含油污水水质有较从国内外油田生产情况来看,油田含油污水经处理后的大的差异 ,详见表1。出路-般有三种:从总体上看,油田含油污水都具有以下共同特点:(1)回注:代替清水资源直接回注地层或配制聚合物后回(1)含多种有机物。含有多种原油有机成分和多种化学药注地层。剂,化学需氧量高有利于微生物的繁殖.容易造成腐蚀和堵塞。(2)回用:处理后作为热采锅炉的给水。(2)矿化度高。矿化度在1000~14x 10* mg/L之间。高矿(3)外排:处理后达到国家污水排放标准.直接排放。化度会加速腐蚀.并给污水生化处理带来困难。(3)含油量高。含油量- -般在1000 mgL. 以上.回注容易2油田含油污水的来源与水质堵塞地层,外排会造成油污染。2.1 污水来源(4)水中含有微生物。常见微生物有硫酸盐还原菌、铁细在油田生产过程中，广义上油田含油污水主要有四个来菌 、腐生菌.均为丝状菌.多数污水中细菌含量为10-10*个源:油田采出水、含盐量较高的原油用清水洗盐后污水、洗井/mL, 有的高达10个/mL,细菌大量繁殖不仅腐蚀管线，而且污水以及三采污水。我国各油田基本都采用注水开发方式,即还会造 成地层严重堵塞。注人高压水保持油层压力,驱动原油从油井开采出来。经过一(5)含有大量成垢离子。含有大量的HCO;、Ca2* Mg"、.Ba2*段时间注水后.注人水将伴随原油被开采出来,即采出水。稠等成垢离子 .容易在管道及容器内结垢。油油田开发是从油井向地层注人高压水蒸汽，注入一段时间(6)悬浮物含量高。悬浮物含量高,颗粒微小，容易造成地后水蒸气将稠油减粘，原油与水蒸汽冷凝水混合在一起从油层堵塞。井采出,这种水也称为采出水。随着油田原油含水率的不断上2.3 油田含油污水处理工艺的水质要求升,油田采出水成为油田含油污水的主要来源。因此,狭义的我国采油污水的处理净化水90%以上用于回注(包括稠油田含油污水主要指油田采出水。油的热采锅炉给水),外排较少。污水处理主要控制指标是油2.2污水水质类和悬浮固体含量。另外,水中含氧量高也会加速对管线及设油田污水成分复杂,是- -种含有固体杂质、液体杂质、溶备的腐蚀，同时还为腐生菌的繁殖提供了条件,腐生菌和腐蚀解气体和溶解盐类等较为复杂的多相体系。污水中杂质种反应物 都会造成油层堵塞,从而增大管线.设备的维护及水质类及性质和原油地质条件、注人水性质和原油集输条件等因处理的成本 和工作量。为更好地进行注水油田开发,必须对水素有关。一般来说油田污水中含有原油、各种盐类、有机物、质进行处理。无机物及微生物等。污水含油约000-2000 mg/L，高的可达(1)回注水要具有化学稳定性,以免在储存运输过程中发5000 mg/L以上，存在的形式依油的颗粒大小而分为浮油分生化学反应形成悬浮固体物质.导致注人井的渗透率降低。散油、乳化油和溶解油;污水中含盐约几千到几万甚至十几万(2)具有一定的洗油能力,以确保注水时采收率不低于储mg/.其无机盐离子主要有Ca2* Mg".K*、Na*.Fe*.C1.HCO5、量的60%。 主要是水中的表面活性剂含量不宜过多。CO*等;污水中含有的有机物.主要有脂肪烃、芳香烃、酚类、(3)必须严格控制注入水中的机械杂质油含量.以使注有机硫化物脂肪酸、表面活性剂、聚合物等;无机物主要有溶水井保持 -定的吸收能力。解HS.FeS颗粒、粘土颗粒、粉砂和细砂等,主要以悬浮物形中国煤化工式存在于污水中;油田污水中的微生物主要有硫酸盐还原菌.由悬浮物和细菌外，腐生菌和铁细菌等。油田污水除了含有天然的杂质以外还含还要 去THCNMH(有要求。有一些用来改变污水性质的化学添加剂，以及注入地层的酸如采出水外排.则要求去除石油类悬浮物、有机物及硫类除氧剂、润滑剂杀菌剂、防垢剂和驱替剂等。化物等。国内油田外排水各项指标均严格遵循GB8978- 199616湖南农机2010年7月《污水综合排放标准》中相关规定。其中对油含量要求低于处理构筑物有 混凝除油罐和过滤罐,处理流程见图2。10 mg/L,C0D值低于150 mg/L。针对不同国家,油田污水的排混凝剂]放标准不尽相同。例如印度尼西亚制定的标准如表2。表2印度尼西亚油田污水排放标准油田污水一业>混凝沉淀除油, 过滤]→注水站项明氨氨BOD3COD.烃类铁离子pH酚TDST图2二段污水处理工艺流程标准5_150300_15106-91400040随着破乳剂质量的不断提高，静电脱水的污水含油率也注:除T(温度)单位为C .pH无单位外,其他各项单位都为mg/L。逐渐下降,而且污水温度越高,乳化程度越低,这为简化污水3油田污水处理技术及其工艺处理流程创造了有利条件。二段污水处理流程正是在这种情根据对油田污水处理程度和水质要求的不同,通常将污水况下,从三段治理的基础上简化而来。处理技术分为- -级处理.二级处理和三级处理。各级处理所除三段流程适应性强.应用范围大,可满足一般的回注水质去或处理对象见表3。-般来说- -级处理属于预处理,二级处要求。但所需设备较多。相对的,二段流程简单,设备投人少，理能除去90%左右可降解有机物荷90%-95%的周体悬浮物。节约投资,适用于进水质量较好的情况。然而对于重金属毒物和生物难以降解有机物高碳化合物以及3.3传统工艺存在的问题在生化处理过程中出现氮、磷难以完全除去.尚需进行三级处(1)大多数油田污水的可生化性差.如果采用生物法处理。各级处理技术主要包括重力分离、粗粒化浮选法、过滤、理,运行成本低但停留时间长、所需处理构筑物体积大,建设周期长;膜分离以及生物法等十几种方法。(2 )采用化学混凝法,流程简单、建设周期短，表3污水处理技术分级但加药量大、运行成本高,而且油田污水的成分复处理级别污染物质处理方法一级处理 悬浮物或胶态固体慧浮油类.酸.碱格栅沉淀、浮选、中和杂、变化大运行不稳定;二级处理溶解性可降解有机物生物处理(3)采用电气浮法,处理效果好、建设周期短,可降解有机物活性炭吸附三级处理溶解性无机物离子交换化学法、反渗透.凝聚等_但电耗大; .(4)“隔油一过滤"和“隔油- -浮 选(或旋流除3.1 常用油田污水处理技术油)- -过滤”处理工艺,对石油类有较好的处理能力,污水处理(1 )物理水处理技术:物理技术的处理对象为污水中的矿后石油类基本达标,但对COD处理效果不明显。物质、大部分固体悬浮物及油类。主要方法包括过滤、浮选、重3.4采出水治理新技术及工艺力分离离心分离蒸发及活性碳吸附等。经过多年的研究应用和发展，国内外针对采油污水的处(2)化学水处理技术:化学技术虽然有-些弊端,但仍是 理 尤其在除油、降低COD方面已取得了多项新技术。在去除目前不可避免的水处理程序。化学法主要是通过添加水处理污油方 面,有三相旋流分离器高效气浮器、电气浮技术、专项药剂来去除油田污水中的乳化油等部分胶体和溶解性物质。絮凝技术等 ,在去除悬浮物方面,有吸附过滤技术连续自动具体手段有混凝沉淀、化学氧化、离子交换。常用的水处理剂砂滤器 膜分离技术(主要是微滤和超滤)。在去除有机物和盐包括絮凝剂、氧化剂、杀菌剂等。类方面有:膜技术(纳滤、反渗透)、高级氧化技术(化学催化氧(3)物化水处理技术:综合物理技术与化学技术的长处。化、光催化氧化湿式催化氧化、电催化氟化微波诱导催化氧可以更有效地治理污水包括浮选法离子交换法电渗析等。化 生物酶催化氧化催化超临界水氧化超声氧化以及组合(4)生物水处理技术:生物法是利用生态系统中的微生物氧化等)、生化技术及膜生物反应器等。来消除污染物质,通过微生物在一定时间内快速分解污染物，随着科技的不断进步,人们对环保的重视程度不断加深,以降低污水中的COD。相关领域的研究也不断的发展创新，并且已经取得了众多新3.2传统油 田水处理工艺成果。例如:旋流技术的应用.全物理性膜分离技术曝气除铁油田的水处理T.艺,其流程-般为“隔油一 过滤”和“隔 技术 电化学技术.射流器浮技术超声波改善水质增注技术、油一浮选(或旋流除油)一过滤"， 即通常称为的“老三高级氧化技术、超滤法、悬浮、附着厌氧- -好氧技术、水质改性套" ,其艺主要是除去废水中的油和悬浮物。在很长一 -段时技术。 总而言之,油田采油污水处理将朝着低污染低污染低间内,此工艺流程被广泛地应用于各油田的采出水处理中,而成本 .易操作高效处理方向发展。新的处理方法和流程将是且效果良好,处理后的水质- -般都能达到回注水的要求。传统方法生物处理法、膜处理法结合起来的方法。三段式污水处理流程的主要构筑物是- -次除油罐、二次4我国油田污水处理方法研究方向混凝除油罐.压力过滤罐等,处理流程见图1。.[混凝剂]中国煤化工油田污水-一次除油三次混凝沉淀除油一，过健]→注水站MHCNMHG效的凝结材料,提高图1三段污水处理工艺流程(3)开发复合菌种。二段处理流程主要分为混凝除油和过滤两部分。其主要(4)开发工艺更为先进的配套单元处理设(下转第 28页)28湖南农机2010年7月位相互干扰的光影,另外还有话简吊杆的影子,经常让摄像及素材丰富，镜头景别变化大，镜头组接常常可以做到无缝连灯光师伤透脑筋,考验他们的智慧,好在该剧的摄影(《牵手》接,也就是常说的可用剪点多,对于经验丰高的演员的戏可以的摄影)和灯光师(北影厂高级灯光师)经验比较老道,有大量剪得淋漓尽致，锦上添花，但对于不会走位的演员就会“吃多机拍摄的经验，游刃有余，极少的由于环镜限制不好双机亏",在现场不知道自己在A、B机上“切换"的演员,后期剪起“齐下”的，只好单机作业了。记得在拍摄第五集第十二场徐顺来就麻烦,时常给观众的大背影,或大侧脸,有时只好牺牲他子率若干侦缉队冲进回民马大哥家找麻烦-场戏时， 马家卧(她)，切给其对手的镜头,而这些在单机拍摄是不存在问题室较小,而演员众多,室内只能放- -台摄像机,另一台放在室的,走位不准就重拍。而双机拍摄导演要同时看两个监视器，外透过窗户拍摄.实际上演员越多,就越体现双机拍摄的优势难免顾不过来,有时看到A机监视器就漏看B机的,只好靠来,但是由于拍摄场最太小,几乎没有布灯的“死角”,能同时后期来找补了。在剪辑十五集二十九场照像馆内革命党人崔容纳两个话简员的位置也没有，拍摄N次,演员表演都很到醒民和查理王的妹妹丽丽久别重逢的一场情感戏时，由于饰位,可要么是灯具“穿帮”,要么是话简吊杆影子进画,反复N演崔醒民的演员经验的欠缺，经常走位不准确,而且不习惯在次都没有过,最后还是灯光师出“绝招" ,把灯具都吊上房子，A.B机上“切换" ,顾上了A机就忘了B机,而B机又是架设两位话简员用绳子绑在房梁上“涉险过关"。当然,高清摄像机在轨道上移动的,这就要求演员和B机要配合默契,动作、节对于灯光照度要求比较严,不能曝光过度(不能毛);镜头景深奏把握要恰到点上,反复演练了多次,拍摄NG了多次,最后.小,焦点要求精准,不能软;色饱和度还原弱,要求演员服装色为了赶进度,只好弃用这个镜头改用全景中完成,显然全景的彩等相对艳丽些等等,很多文章都提及了,笔者在此就不细述艺术表现力不如中 近景的更直观、更强烈了,全景中只能看了。到两人相互走近的行为;而B机跟移既可以表现清楚演员脸《尘世笑谈》后期剪辑几乎和前期拍摄同时进行的,使用上复杂变化的表情,配合镜头缓缓移动,以及前景遮挡物(馆的SONY的HD-J5放像机和APPLE G5 FINA CUT PRO非内各色道具、服装)色彩的变化,光线明、暗的变化,无论是内编系统,采用高清下变换为标准信号高压缩比批采脱机剪辑，部表演节 奏还是外部运动节奏(移动及前期色彩的变化)都能精剪完再到高清机房回批高清信号,统- -调光调色后,下载高很好 地寓意、谊染这种久别重逢,-方苦苦期待,而一方情有清及标准数字磁带。另系的复杂的此景此情。直到最后精剪时导演还在为浪费了剪辑每天的工作流程:头天晚上现场场记将当时已拍好、这 个刻意设计的长镜头勒腕叹息。的磁带和场记单交给笔者，第二天上午剪辑助理将已拍好的3结语戏,根据场记单编目批量压缩采人非编系统中,笔者再费大半天时间将所拍内容分场次剪辑好.到晚上现场拍摄人员(主要《尘世笑谈)前期拍摄花费了两个月时间,后期共用了三是导演和摄影)收工后,有时会来机房看看已剪内容,主要是个月时间。 审片时得到了中央电视台及中国国际电视总公司看看有无需要再补拍的内容以便及时调整拍摄方案，这也是的领导 及相关专家的致好评,并被中央台重金收购。《尘世边拍边剪的优点之一。笑谈)在热播期间,收视率节节攀高,网上好评如潮,赢得了观双机拍摄对于后期剪辑来说,应该是好处多多,首先就是众的认可。(上接第16页)备,提高处理效率,减少占地面积。庆石油学院,2003.油田含油污水处理问题是- -项难 度极大的技术课题,也[4]杨云霞. 张晓健，我国油田采出水处理回注的现状及技术发展[J].是一项关系地下和地面的复杂系统工程。从目前国内含油污蛤水排水2000,267):32 -35.水处理技术的研究及应用现状来看，与国外相比还有- -定的.[5]邓秀芙.油田采出水处理技术综迷[J].工业用水与废水199,30(2):7-9.差距,未能很好解决这一关系油田生产和环保事业的难题。因[6]龙凤乐,杜灿敏,周海剛,等.胜利油田注聚采出液含油污水处理技此,开发出新的油田含油污水综合处理及回用技术,必将给油术研究[].工业水处理, 2005,25(8):30-33.田含油污水处理领域带来希望和生机。[7]邹启贤,陆正禹油田废水处理综述[].工业水处理,2001,21(8);参考文献1-3.[1]王临红,赵振兴,韩桂华,等.含油污水除油净水技术研究与发展[8]邓述波油田污水的特性及处理技术[J].工业水处理,000,20(7);[J].工业水处理,2005,25(2):5-8.[2]陈进富油田采出水处理技术与进展[]环境工程,2000,18(1): .[9]程海鹰,张洁,梁利平，采油污水处理现状及深度处理技术[J].工业18-20.[3]孔凡贵.高级氧化技术处理油田水中污染物的研究[D].黑龙江:大水处理,2003,23(8):5-8.中国煤化工YHCNMHG