油田开采工业废水处理技术

油田开采工业废水处理技术序石油是国家工业的支柱产业之一。为了提高石油的产量，油田大多采用“注水”的方式开发,每吨原油约需注水2-3吨。采出原油含水率达到60%以上，到了油田生产后期可高达90%以上。高含水率的原油加工必然产生大量含油废水。由于水质不达标无法直接回注，只好排放造成了环境污染。油田开采又需要大量的清洁水作为回注水，这既加大了水资源的消耗，又加重了环境的污染。因此，油田开采工业废水处理成为油田生产面临的重大问题。山东泰安岱峰科技有限公司在总结国内外油田废水处理技术的基础上,结合自己多年的工程实践经验,利用自主开发生产的DFS系列气浮设备、DF系列填料、DF系列絮凝剂等技术和产品，针对油田废水的特点，提出如下经济有效、切实可行的治理技术：1.油田废水的来源、危害、性质1.1油田废水的来源（1）采油废水a、来源脱水、脱盐处理后，形成特有的含油废水，又称“采出水”（现以聚合物驱和复合驱采出水居多）。b、特点含原油、各类盐、气体、许多悬浮物、化学药剂、有机物、细菌、泥沙等。油田废水中的主要杂质离子及废水性质：（2）洗井废水a.来源作业时泥浆的流失、泥浆循环系统的渗漏、冲洗地面设备及钻井工具上的泥浆和油污；b.特点主要有害物质为悬浮物、油、铬和酚。（3）洗井废水a.来源注水管端头配水器滤网的反冲洗水以及清除滤网上沉积固体和生物膜产生的废水；b.特点色度高（通常洗井废水呈黑褐色）、悬浮物浓高、PH值高（洗井废水一般呈碱性）、并含有六价铬（Cr6+）和油等。（4）其它污水采气废水或油田生活区的污水。1.2油田废水的危害n影响水体自净能力n可能燃烧，存在安全隐患n造成近水域和土地的功能丧失n通过食物链危害人体健康1.3含油废水的性质（1）油类在水中的存在形式:浮油，其粒经一般大于100μｍ，以连续相的形式漂浮于水面，形成油膜或油层；分散油，以10～100μｍ之间的微小油滴悬浮于水中，不稳定，静置一段时间后变成浮油；乳化油，油滴粒径一般小于10μｍ，多数在0.1～2μｍ之间。当废水中含有某种表面活性剂或油水混合物，经转数为3000r/min左右的离心泵高速旋转后，油滴便成为稳定的乳化液分散于水中；溶解油，油粒直径一般小于0.1μｍ，以化学方式溶解的微粒分散于水中。（2）油田废水中污染物大量的油田废水分析报告显示：废水中主要含有33种有机化合物，其中烷烃20种，芳烃8种，有机酸5种；废水中还含有硫化物、氰类、各种氨、酸碱盐（Ca2+、Mg2+、Fe3+、Cl-、CO32-、SO42-）类及悬浮物和泥沙等多种污染物。2.油田废水的处理方法2.1处理方法（1）破乳：破坏油珠的界膜，使油珠相互接近并聚集成大颗粒油珠，浮于水面。（2）再处理：破乳除油后，废水中还含有大量的有害物，仍需进一步处理，才能回注或排放。2.2破乳的必要性微小的油珠分散于水中形成水—油乳化液。由于乳化液的油珠极小，其表面形成一层界膜带有电荷，油珠外围形成双电层，使油珠相互排斥极难接近。故其为均匀相，能长时间稳定存在于水中。要使油水分离，必须要破乳。2.3破乳方法破乳方法主要有高压电场法、离心法、超滤法、药剂法，其中药剂法中包括盐析法、凝聚法、酸化法、盐析－凝聚混合法。2.4再处理方法破乳后的再处理方法主要有重力分离法、气浮法、化学凝聚法、电解法、电磁吸附法、膜过滤、砂滤、粗粒化法、生物接触氧化法、吸附法。2.5各种处理方法使用范围、优缺点对照表：名称方法适用范围去除粒径/μｍ主要优点主要缺点重力分离法浮油、分散油60效果稳定,运行费用低占地面积大气浮法分散油、乳化油10浮渣中的水分含量低、效果好,工艺成熟对溶解油去除效果不理想化学凝聚法乳化油10效果好,工艺成熟占地大,药剂用量多,污泥难处理电解法乳化油10除油率高,连续操作装置复杂,耗电量大,消耗大量铝材,难大型化电磁吸附法乳化油60除油率高,装置占地面积小耗电大,工艺未成熟膜过滤乳化油、溶解油60出水水质好,设备简单膜清洗困难,操作费用高砂滤分散油10出水水质好,投资少无浮油反冲洗操作要求较高粗粒化法分散油、乳化油10设备小型化,操作简单滤料易堵,存在表面活性剂时效果差活性污泥法溶解油10出水水质好,基建费用低进水要求高,操作费用高生物接触溶解油10适应性强,运行费用低基建投资较高氧法吸附法溶解油10出水水质好，设备占地面积小吸附剂再生困难,投资较高由上表可以看出，各种方法都有其局限性，如果只使用单一的处理方法，难以达到满意的效果。在实际应用中通常采用几种方法结合，形成多级处理的工艺，从而实现良好的污染物去除效果，使出水水质达到回注水质标准或排放标准。3.对油田废水的解决方案3.1整体思路3.2工艺流程3.3污水的达标排放处理（1）加药系统包括中和剂投加系统和絮凝剂投加系统两部分。分别由溶解设备、贮液罐、计量泵、管道、阀门等组成。（2）物化处理系统①油水分离器原理：利用油水的密度差，使油水得到初步分离；作用：分离大颗粒泥沙、浮油、部分分散油、重油以及油-固体物等不与水溶解的有害物质。参数：流速0.64~0.7mm/s,HRT=2～4h。②DFS气浮设备原理：水中欲去除的颗粒(油珠)吸附在微细气泡上，利用气体本身的浮力将污染物带出水面，再通过刮沫机的作用,达到分离油、悬浮物的目的；作用：分离残留于水中粒经为10～60μm的分散油、乳化油及细小的悬浮固体物；组成：溶气泵、溶气释放器、布水装置、刮渣装置、气浮池、射流器等；参数：HRT＝20～30min，油、悬浮物去除效率90%。DFS型气浮设备特点：a.处理能力大处理能力大，单位面积的处理量为150～280m3／(m2·d)。采用全溶气气浮的方法，DFS型气浮设备比一般的部分溶气气浮设备的处理能力提高了30%。b.污染物去除率高对于一般的工业废水采用DFS型气浮设备，油和悬浮物的去除率可以达到90%以上；尤其是对含油废水处理效果更加显著。c.占地面积小水力停留时间短，占地面积小，由传统的30～60min减至20～30min。还可以设置为多层、架空、地面等多种形式，可灵活应用。d.气浮效果好絮凝好的废水分5至10点交差错位进入絮凝总管时，提高了废水的溶气化和分离效果，根除了传统技术所产生的气浮面积小、气泡分布不均匀、存在气浮死区、“必须反冲洗”等许多弊病。e.管凝器絮凝技术设计为几排连接在一起的PVC管或不锈钢管。经计算流速，在管上适当位置，接入混凝剂管。当混凝剂注入到管中的废水时，利用废水经管弯头反复折流，达到混凝剂与废水的均匀混合。在水质发生变化时，可随时调整，能充分掌握混凝剂反应的准确时间。因此，用少量的药剂，便可达到处理废水的最佳效果。f.自动除渣技术采用链条式自动除渣，具有占用设施空间小、排渣无振动、稳定均匀、不破坏渣层、不影响废水在气浮池中净化的特点。装置安装调试方便、全部采用防腐材料，使用长久。（3）生物接触氧化系统①系统的原理、作用、组成、参数原理：生物接触氧化法是在池内设置填料，池底曝气对污水进行充氧，利用填料上形成的微生物菌群对废水中含有石油烃类等有机物进行降解。降解过程为：在加氧酶的催化作用下,将分子氧结合到基质中,先是形成含氧中间体,然后再转化成二氧化碳、水等物质。在生物接触氧化法中,微生物所需要的氧通过鼓风曝气供给，生物膜生长至一定厚度后，近填料壁的微生物由于缺氧而进行厌氧代谢，产生的气体及曝气形成的冲刷作用会造成生物膜的脱落，并促进新生物膜的生长，形成生物膜的新陈代谢，脱落的生物膜将随出水流出池外。作用：去除、降解溶解性的石油烃类等有机物；组成：布水装置、放空装置、曝气装置、填料(DFS型膜化弹性立体填料)、集水装置、管道、阀门等；参数：按《生物接触氧化法设计规程CECS128：2001》，结合工程经验选取。②生物接触氧化法的特点：a.容积负荷高填料比表面积大，池内充氧条件良好，单位容积生物固体量高，因此，生物接触氧化池具有高的容积负荷；b.耐冲击能力强生物接触氧化池内生物固体量多，水流完全混合，故对水质水量的骤变有较强的缓冲和适应能力；c.剩余污泥量少，不存在污泥膨胀问题，运行管理简便。③DFS膜化弹性立体填料特点：a.产品已形成系列化，能满足各种废水的处理需要；b.对各种挂膜环境及工艺条件的适应能力强；c.填料的材质比重为0.92－0.93g/cm3，单丝在水中的浮力适当，挂膜后可均匀张展，有一定的空隙可变和颤动性，促进生物膜良好的新陈代谢，而不堵塞；d.比表面积大，生物固体量高，和废水接触充分；e.经过固化膜工艺处理，具有较好的亲水性和表面粗糙度，能促进诱导特性水解菌株的优势生长，对处理含油废水优势明显。（4）深度处理系统①絮凝沉淀池原理：向废水中投加我公司生产的DF系列絮凝剂,利用絮凝剂的压缩双电层、吸附架桥、网捕卷扫等作用,使水中胶体、微粒油珠、细小悬浮物结合成比重大于水的聚合体，然后下沉，达到与水分离的目的；作用：去除胶体态污染物、乳化油及细小的悬浮固体物；组成：由絮凝剂投加系统、混合装置、絮凝反应装置、沉淀池等组成；参数：混合30s~60s，絮凝约30min，总HRT＜5h。②采用以下方法强化絮凝沉淀效果：a.严格控制PH值，以6.5～8.5为宜（由于油田水质差异，要做试验确定）；b.优选最佳的DF系列絮凝剂种类和投加量；c.优化搅拌混合反应的强度、控制絮凝反应的速度和时间，提高促进晶核形成与长大的效果；d.优化沉淀池的结构，提高固液分离的效果。③DF系列絮凝剂特点：项目名称种类投加量腐蚀性色度去除率SS去除率COD去除率常规絮凝剂品种单一较多中等一般较高较高DF系列絮凝剂已系列化少小高高高④吸附过滤池原理：利用亲油性材料具有大比表面积的特点，吸附过滤污染物；作用：去除水中的残留油及细小微生物碎片；组成：布水装置、排泥装置、承托层、滤料、反冲洗装置、集水装置等；参数：滤速5～6m/h,反冲洗强16～18L/m2s。（5）污泥处理污泥处理流程：污泥浓缩→污泥压滤→外运填埋（或再利用）（6）其他①污油池回收油水分离器的污油，以及气浮池产生的油渣，以便废油再利用。②废水回收池收集洗井废水，油罐排污、滤罐反冲水、污泥池上清液，然后用泵送至污水处理系统。3.4污水的回注水处理（1）部分油田回注水水质标准（2）不合格水回注产生的危害采出水处理后应首先用于油田回注水，达到节约用水，减少污染的目的。但未经进一步处理的废水，直接回注将产生如下危害：a.SS堵塞地层、岩层的渗滤空隙，严重者可使油井报废；b.硫酸盐还原菌、腐生菌等微生物可腐蚀设备；c.余氧、余氯、游离CO2可加速金属管道腐蚀；d.其它杂质能引起管道结垢，影响液体输送，从而影响生产。（3）回注水的处理方法经前面处理达标的废水，还需要经过消毒杀菌处理后才能用于油田回注水。一般消毒杀菌的方法有氯剂消毒、臭氧消毒，紫外线消毒，但目前用于污水处理消毒的主要是氯剂消毒，二氧化氯是氯剂消毒的一种。它具有以下特点：二氧化氯具有强氧化性,是一种广谱型杀菌剂。杀菌作用主要是通过渗入细菌细胞内部将核酸氧化,阻止细菌的合成代谢使细菌死亡。可以有效杀灭油田废水中的如硫酸盐还原菌(SRB)、铁细菌(IB)、腐生菌(TGB)等微生物，避免由此造成的影响原油开发与生产过程中的腐蚀、结垢和阻塞等问题。二氧化氯杀菌的优点：选择注水储罐入口作为二氧化氯的投加点,经济投药量40mg/L~50mg/L,杀菌率大于90％，成本0.35～0.4元/m3与一般杀菌药剂(由季胺盐类和添加剂组成)相比，二氧化氯杀菌可节省药剂费约为0.60～0.65元/m3?；同时减少水中的硫化物、COD含量。3.5与常规工艺处理比较①常规处理工艺一般主体采用“自然除油+混凝除油+压力过滤”三段处理工艺。②与一般工艺处理后水质比较：项目名称石油类硫化物总铁CODSSSRB颜色/气味预处理后原水700//1200800105黑/有一般工艺≤10≤65≤1.0≤1502.0～5.0≤150微黄绿/有我们的工艺≤5≤35≤0.5≤60≤2.0≤75透明/无注水水质5~10≤50≤0.5/?≤2.0≤102/说明：注水水质为胜