采油废水处理技术及进展

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摘要：采油废水因其对环境污染极为严重而备受关注。本文概述了采油废水的特征,对采油废水的处理方法进行了分类与评述,指出了各种方法的优势及存在的问题与适应场合,对采油废水的高分子膜法、微波法及超声法等处理新工艺进行了讨论,提出了采油废水处理技术的难点及发展方向。

关键词：含油废水；生物处理；催化氧化；研究进展

石油作为工业的血液，在能源和化工行业起着重要的作用，同时与人类的衣食住行密切相关，社会经济的发展也有赖于石油能源的发展，石油能源的地位依旧难以替代。目前我国的大多数油田进入了高含水开采期,导致采油废水处理量增长较快。因此，迫切需要将经粗分离水进行处理并回灌，减少对环境的污染，增加采油量。采油废水具有其组分复杂、COD高、稳定性强、色度大、难生物降解等特点[1]，因此其处理的难度也较大。本文就目前采油废水处理技术及其未来的发展方向，作一综合论述。

1物理处理法

物理法工艺简单，操作方便，费用节省，但其去除效率较低，一般只适用于含油废水的初级处理或预处理，主要有重力沉降、过滤及粗粒化工艺。

2化学处理法

化学法处理速度快，操作较为方便，去除效率高，但费用较高，加入的化学试剂如果处理不当容易造成二次污染。该种处理方法主要用于含油污水的深度处理，包括化学氧化法、电解法以及催化氧化法等等。

2.1电解法

电解法对去除乳化油及一些高分子有机物质效果显著,具有应用广泛、占地面积小、使用寿命长等优点,但它存在需定期清洗、耗电量高、运行费用较高等缺点。因此一般只适用于处理小规模的乳化油废水。

2.2催化氧化法

催化氧化法在含油废水处理中的研究较多，应用也较广泛。张现斌等[2]用混凝-催化氧化技术对钻井废水进行深度处理，实验结果表明在最适条件下，处理出水的色度,浊度和COD均能达到国家一级排放要求。曹晓春等[3]研究了TO2光催化剂对大庆油田聚驱采出水的处理,结果表明,光催化剂对于大庆油田聚驱采出水均有一定的光催化降解作用，可以有效降低采出水的COD。吴小娟等[4]通过研究多相催化-臭氧联用技术去除采油废水中的COD表明:在O3质量浓度为80mg/L,投加催化剂质量浓度为1000mg/L，pH值为10.8和反应时间为50min的最佳工艺条件下，出水COD质量浓度为118.450mg/L,COD去除率最高为79.40%。

3物理化学法

物理化学法是目前应用广泛且有效的采油污水处理方法之一，是用化学和物理的方法相互配合，以达到最好的除油效果和最低的除油成本；但其一次投资性大，操作复杂，因有化学药剂的加入，可能会带来二次污染的风险。物理化学法主要有气浮分离法、吸附法和絮凝法等。

3.1气浮分离法

气浮技术是把污水中固体与液体分离的典型的净水方法。按气泡产生的方法，气浮可分为加压溶气气浮法、散气气浮法和电解气浮法等；气浮法对于去除水中的油类、脂肪等效果显著,为取得更佳的效果一般和絮凝法结合使用。

3.2吸附法

吸附法一般用于采油废水的深度处理。常用的吸附材料有活性炭、煤、陶粒、石英砂、膨胀石墨（EG）、膨润土等。吸附材料具有其体积小，吸附效率高，出水水质稳定等优点，在含油废水的处理中应用较为广泛。现阶段影响新型吸附材料的发展主要是原料和成本，因此要不断改进加工工艺，开发廉价、易得的新型吸附材料，以提高吸附剂的吸附效率。J.Carvalho[5]等通过从蛋壳的副产物提取低成本的吸附剂的研究表明，蛋壳吸附剂除了对有机物的吸收之外，还可以吸附稀溶液中积累的各种重金属离子，并在适宜条件下经过较短的接触时间被吸收。

3.3絮凝法

化学絮凝法是操作简单、高效、经济且目前应用广泛的固液两相体系分离的废水处理方法。但也存在运行成本较高、投药量大且COD去除率不高的缺点，甚至还可能造成水的二次污染。因此一般作为预处理技术与其他技术联合使用。国内外对絮凝法的研究有很多，主要有化学絮凝，联合絮凝，磁絮凝，电絮凝，微絮凝，微生物絮凝等絮凝方法处理含油废水。沈建军等[6]采用PAC与PAM复合絮凝法处理含油废水取得了很好的效果,结果表明，当PAC的加入量为10mg/L时除油率达到88.6%,去浊率达92.3%；当加入量大于10mg/L后,其除油、去浊率都可达到90%以上。

4生物法

4.1活性污泥法

活性污泥法是常用的废水处理工艺。其中厌氧-好氧式组合生物处理法可以充分利用微生物的代谢活动，对废水中有机污染物进行去除。厌氧-好氧法首先通过厌氧段中的厌氧微生物的作用将废水中的大分子有机物转化成小分子，从而提高废水的可生化性，然后再经好氧段进行进一步处理。焦向民等[7]通过厌氧—好氧生化处理技术对冀东油田采油废水进行处理，处理后废水的各项指标均达到国家排放标准要求，而且该生物处理系统还节约费用，提高经济效益。但活性污泥法产生的污泥量大也是不可忽视的，因此，有待高效降解菌方面的开发研究。

4.2生物膜法

生物膜法是一种利用生物膜的高效过滤作用的新兴高效采油废水处理技术，它具有成本低廉、能耗少等优点，且不需要二沉池和污泥回流系统。生物膜法主要包括生物滤池、生物流化床和生物接触氧化等型式，其中生物滤池由于具有负荷高、抗冲击力强等特点而应用于采油废水处理的研究较多。许谦等[8]人通过加入FYS-5微生物催生剂的方法来迅速培养能处理采油废水的微生物，把絮凝后的废水COD控制在500mg/L左右，处理后的采油废水能达到国家要求的一级标准。

4.3自然处理法

污水的自然生物处理方法主要有氧化塘法和人工湿地处理法等。其中氧化塘法的应用较为普遍。祝威[9]等人利用人工湿地工艺处理胜利油田采油废水取得了较好的效果。且经过生化处理的废水毒性大幅降低。

5采油废水处理新方法及发展方向

油田采油污水由于其成份复杂，处理难度较大，因此低污染、低成本、易操作、高效率应是此类废水处理的研究方向。单一的物理方法虽然可以解决含油污水中的部分除油问题，且资源可以做到回收利用。但COD降低有限，因此不能达标排放。用化学的方法尽管处理速度较快，去除效率也较高，但往往成本太高，或处理不彻底易造成化学药剂的二次污染。用生物的方法可以处理含油污水中的部分有机物，但占地面积大，污泥量大，处理工程量大；因此，需要提出和发展新的油田采油污水处理方法。近些年来，在油田采油污水处理中的新方法主要有以下几个方面。

5.1膜法

班辉[10]对大庆油田的含聚采油废水进行膜处理试验。该法聚合物及盐类去除率较高,同时产生的回用淡水也可以重新被循环利用。张瑞君[11]通过采用一种商用纳滤膜（NF90）处理自行配制的模拟聚驱采油废水，以原油、APAM以及盐分作为配水的目标组分，研究该纳滤过程的处理效能，结果表明，在各类不同条件下，该种纳滤膜的综合脱盐率均能达到85%以上，出水含油量低于0.2mg/L。

5.2微波法

冀忠伦等[12]通过应用微波处理油田采出水,缩短了处理时间，同时几乎全部杀死采出水中的TGB(腐生菌),FEB(铁细菌),SRB(硫酸盐还原菌),微波处理后水质腐蚀率，与常规工艺相比至少可减少20%。SunYong[13]等利用微波辅助湿式催化氧化过程，在低温(150℃)、低压(0.8MPa)条件下处理炼油行业严重污染的石油废水,此技术使含油废水的可生化性大大提高,可作为石油废水生物处理的预处理。

5.3超声波法

超声波对含油污水的处理原理主要是机械振动和声空化。李璐等[14]考察了反应时间,pH值,超声功率,黄原胶初始质量浓度,曝气量对超声-曝气降解黄原胶溶液的影响，利用超声-曝气组合工艺降解采油废水中黄原胶,。该法在最佳反应条件下,黄原胶粘度降低率大大提高。对采油废水的处理应针对废水的水质条件及处理要求，通过实验或参考一些经验，采用物理化学＋生物等的复合处理手段，或是分级处理的方式，有效降低采油废水中的污染物浓度，实现达标排放或达标回注，同时尚需注意污泥的安全处置。

6结论

油田采油废水由于其水质复杂且生化性较差，传统处理技术方面采用多工艺叠加，造成处理时间和能耗大幅度增加。考虑到油田自身的特点以及各种处理技术都有其适用范围和局限性，因此要对污水处理方法进行进一步的优化筛选和创新组合。无论是化学法、物理法、物理化学法、生物法还是新兴起的超声法、微波法和高分子膜处理方法，在应用的过程中必须对症下药，具体问题具体分析，以求达到最佳的处理效果。

作者:孟岩 倪子钧 马天池 范荣桂 单位:辽宁工程技术大学环境科学与工程学院

参考文献：

［1］肖遥,王蓉莎,李凡修,等.钻井污水絮凝处理实验研究[J].石油与天然气工，2000,29(6):323-326.

［2］张现斌,邱正松,陶瑞东,等.深度处理钻井废水的混凝-催化氧化技术[J].钻井液与完井液，2009,26(6):33-36.

［3］曹晓春,陈淼,邓军,等.光催化剂处理大庆油田采出水的研究[J].科学技术与工程，2011,11(19):4529-4532.

［4］吴小娟,王兵,杨德敏,等.多相催化臭氧化处理采油废水试验研究[J].水处理技术，2012,38(2):79-83.

［6］沈建军.复合絮凝剂处理含油废水的研究[J].科技资讯，2009,18:9-11．

［7］焦向民,李凯双,周东月.冀东油田采油废水生化处理工艺[J].油气田地面工程，2012,31(12）:51-52．

［8］许谦.序批式生物膜法处理油田采油废水[J].油气田环境保护，2003,13(3）:23-25．

［9］祝威,沈捷,黄翔峰.生物法/人工湿地工艺处理采油废水及其生态毒性削减研究[J].环境污染与防治,2009,31(11):53-57．

［10］班辉.大庆油田含聚采油废水脱盐回用工艺试验研究[J].给水排水，2009,35(5):182-185．

［11］张瑞君.纳滤对聚驱采油废水的处理效能及膜污染研究[D].2014．

［12］冀忠伦,任建科,赵敏,等.油田采出水微波处理技术探讨[J].油气田环境保护，2012,22(3):44-46.81．

［14］]李璐,刘梅,伏渭娜,等.超声曝气组合工艺降解采油废水黄原胶的研究[J].水处理技术，2010,36(10):32-34．