【正文】 能夠濾除98%以上的≤2 nm 固體顆粒的裝置稱為精細過濾器。近年來在國內低滲透油田注入水處理中研究和應用的精細過濾器, 主要涉及雙濾料過濾器、纖維球過濾器、微孔管過濾器、中空纖維過濾器、濾芯過濾器、陶瓷膜過濾器等。在這些技術和設備中, 有機材料制成的微孔管過濾器、濾芯過濾器及中空纖維過濾器, 因不可再生或材料承受污物能力有限, 其應用前景并不明朗。纖維球深床過濾器, 由于在過濾時可以形成上大下小的理想濾料孔隙分布, 納污能力大、去除懸浮物效果好,在一些低滲透油田已有應用, 只是濾料親油性帶來的反沖洗較難的問題亟待解決。金屬網(wǎng)濾芯過濾器采用永久濾芯, 從而避免了濾芯的更換費用, 但不宜在特高礦化度含量的油田含油污水精細過濾中應用。陶瓷膜親水不親油、不易被污染、再生周期和使用壽命長, 且陶瓷膜耐高溫, 耐稀酸、稀堿, 可用水蒸汽、酸液、堿液進行較為徹底的再生 , 陶瓷膜過濾技術有望在油田含油污水處理中得到廣泛的應用。為了適應日益嚴格的污水排放標準, 將生化處理法引入油田污水的處理流程將是油田含油污水新的發(fā)展方向。國內已開始了研究工作, 但由于各油田含油污水的性質差異較大, 無機鹽和氯離子等含量較高, 污水的可生化性較低, 生物處理技術應用于油田污水的研究工作應加強。隨著油田含油污水處理后回用途徑的增多, 反滲透和電滲析脫鹽技術在油田含油污水中的應用將越來越多。小型高效多功能一體化污水處理設備也將成為研究熱點。在油水分離技術的應用中, 投加破乳劑、混凝劑是保證處理效果的重要手段。國內各油田常用的破乳劑、混凝劑多為無機鋁鹽, 但越來越多的有機聚合物藥劑也得到廣泛的應用。多元共聚物有機高分子絮凝劑、性能優(yōu)異的破乳劑、高效浮選劑以及用于處理水中溶解有機物的季胺鹽類藥劑也是重點發(fā)展的方向?？傊? 國內油田含油污水處理技術的改進和革新要從油田生產和水處理技術等多方面入手, 才能有效提高油田含油污水處理的整體水平, 更好地為油田生產服務和保護油田環(huán)境。(1)乳化油的去除由于含油污水中最難處理的是乳化油,而經處理后的水有一部分需要排放到地表水體,這一部分水比回注水要求要高,須達到國家相應標準,否則對環(huán)境造成嚴重污染,而這一部分水中基本上是乳化油和懸浮物,因此有必要加強乳化油去除的研究。含油污水經過了沉降、分離、氣浮、一二級過濾等工藝后,這時污水中油是以乳化形式存在的,油的質量濃度可達到40mg/l以下。有文獻介紹了一種從乳化的含油污水中分離油水的新技術。該技術通過在采油污水中加入電解質以增加其導電性,在磁電裝置的作用下使采油污水產生磁性,成為磁流體,并籍此破壞乳化油滴的穩(wěn)定性,增大其聚結能力。磁化法處理乳化含油污水是近年來研究的新技術之一,有進一步探索的必要。我們化學化工學院對光催化氧化技術應用于含油污水處理作了一些有益的研究,研究表明:納米級的催化劑TiO2在太陽光作用下對于低含油污水(乳化液)有很好的除油效果,可達98%。但還有待于進一步的工業(yè)化推廣。最后精細過濾技術直接影響含油污水的出水水質,其中濾料的選擇是最為關鍵的,現(xiàn)多數(shù)濾料只是對懸浮物的截留,對油的過濾和反洗再生能力較差。因此, 應在濾料的選擇上多下些功夫。江漢石油研究所提出一種濾料,是親水疏油的纖維,試驗驗證對油和雜質的攔截能力好,反洗再生性能優(yōu)越。它在正常過濾采用低進高出流程,水中懸浮物自然沉降,不污染濾料。反洗操作采用高進低出流程,濾層表面堆積的泥餅、油污很容易被沖掉。反洗時釋放纖維束壓力,正、反向交替旋轉纖維束,克服了纖維球泥芯洗不凈的缺點,使反洗更徹底,更干凈。與石英砂過濾器相比,具有濾速高,反洗徹底等優(yōu)點；比核桃殼過濾器的過濾精度高,適合低滲透地層；與纖維球過濾器相比,由于沒有球核,其反洗更加徹底,壽命顯著提高。在此基礎上的過濾器已有工業(yè)性試驗,效果良好。(2)生化環(huán)保技術的應用油田污水含油量和化學耗氧量(COD[2730])遠遠超過了國家規(guī)定的排放標準。由于油田污水具有高溫、高鹽、高含烴、COD高而BOD低的特點,同時又因三次采油注入各種化學藥劑,使油田污水成份越來越復雜,處理難度越來越大。針對其特點,可考慮生化方法。通過氣浮除去部分分散油和乳化油,出水經生化曝氣池進行接觸氧化,曝氣池內投入經馴化篩選的高效石油降解菌。相關工業(yè)運行數(shù)據(jù)為出水COD小于150mg/l,含油量小于10mg/l,達到國家規(guī)定的污水綜合排放二級標準。其生化處理量大,投資及運行成本費用低,科技含量高,生化處理后,外排污水基本上達國家排放標準,應用前景良好。但水質變化大,故對優(yōu)勢菌的篩選和馴化難度大,因此如何形成成熟的技術、工藝尚需進一步研究。目前我國大多數(shù)油田在處理油田產出水時均采用回注方式即污水回注。污水回注的目的層為產油層,回注污水是為了補充地層能量,提高油田的產油量及最終采收率。但處理成本太高,尤其在低滲油藏長期保證注入水水質達標十分困難,因注入水水質不合格導致注水壓力升高而無法注水的現(xiàn)象普遍存在。蘇北油田環(huán)保、注水工程技術人員提出了環(huán)保注水的新概念。環(huán)保注水:指為保護環(huán)境,將油田污水注入到高滲安全地層中去,而不將油田污水外排到自然環(huán)境中去的一種注水方式。而環(huán)保注水的目的只是將污水注入到高滲透安全地層而不一定是產油層,不讓油田多余的污水外排而污染環(huán)境,達到保護環(huán)境的目的。但這項工藝對地質條件、水質和井筒有一定要求,故還需要對其工藝應用條件作進一步探討。油田多余含油污水處理技術的發(fā)展，國內外各油田經歷了從排放— 自然蒸發(fā)— 回灌— 生化處理—綜合利用的發(fā)展歷程。開發(fā)出了多種多余污水處理技術，特別是對多余含油污水蒸發(fā)處理綜合利用技術，下面將作重點介紹。污水蒸發(fā)處理的主要成本是燃料的消耗，根據(jù)目前各油田均有大量的加熱爐和燃氣發(fā)電設備，其燃燒產生的大量高溫廢氣全部排到大氣中，不僅造成熱能的浪費而且對環(huán)境也造成污染。如塔河油田現(xiàn)有13 MW 天然氣發(fā)電機4 臺， kg/h，排出的煙氣溫度達到488℃。油田多余含油污水溫度為70℃，4 臺發(fā)電機排出的廢熱， t。如果采用多效蒸發(fā)工藝則可回收和節(jié)約大量熱能，處理的污水量還將增加。對于有條件的油田，采用該技術經濟上應是可行的。由于污水含有大量的鹽類和成垢離子，當加熱蒸發(fā)處理達到沸騰時，鹽及垢大量析出，一部分鹽及垢快速附著在蒸發(fā)裝置壁面上形成晶垢層。此垢層在蒸發(fā)過程中將不斷增厚，導致傳熱降低，以致熱量難以傳遞，必須停產檢修。如何解決含鹽水蒸發(fā)設備中的結垢問題，近年來在精制鹽及其它化工食品行業(yè)采取了汽、液、固三相流新型蒸發(fā)工藝技術，取得了較好的效果。因此，在多余污水蒸發(fā)處理中借鑒汽、液、固三相流新型蒸發(fā)工藝是可行的。（1）多余污水首先進入反應水罐并加入藥劑，沉淀出污水中存在的鈣、鎂、碳酸根、硫酸根等成垢離子，使之形成對環(huán)境無害的碳酸鈣、碳酸鎂、硫酸鈣、硫酸鎂。（2）余下的純鹽水由泵提升進入余熱換熱器，利用蒸發(fā)出的蒸汽熱量使污水升溫后再進入蒸發(fā)器。（3）在蒸發(fā)器內，由天然氣發(fā)電機排出的高溫廢氣對污水進行加熱，使之沸騰蒸發(fā)。高溫廢氣換熱后排入大氣，濃縮后的污水循環(huán)蒸發(fā)，最后得到工業(yè)鹽氯化鈉和氯化鉀。（4）蒸發(fā)器排出的高溫蒸汽進入余熱換熱器，利用蒸汽的熱量使污水溫度得到進一步提高，蒸汽溫度得到下降。（5）降溫后的蒸汽進入冷凝器進行冷卻，得到的清潔淡水進入凈化水罐用于生活和生產。、液、固三相流蒸發(fā)器的工作原理惰性粒子流化床蒸發(fā)器即汽、液、固三相流蒸發(fā)器是將流態(tài)化技術應用于蒸發(fā)過程而開發(fā)出的一種新型蒸發(fā)設備。它是以加熱管內的惰性粒子作為流化介質，使其與液態(tài)或汽液混合態(tài)的工質形成多相流，改善流體的流動狀態(tài)，從而強化傳熱。根據(jù)粒子的流化形式不同，可將其分為非循環(huán)型流化床蒸發(fā)器和循環(huán)型流化床蒸發(fā)器兩種形式。循環(huán)型流化床蒸發(fā)器根據(jù)粒子的流化循環(huán)方式，又分為內循環(huán)型流化床蒸發(fā)器和外循環(huán)型流化床蒸發(fā)器兩種形式。由于加入了惰性固體粒子，強化了傳熱，降低了鹽垢在設備內壁的結垢趨勢。該設備不僅在傳熱及防、除垢方面有較強的優(yōu)勢，而且具有生產能力強、設備利用率高和操作穩(wěn)定等優(yōu)點。、液、固三相流技術與裝備的關鍵技術汽、液、固三相流技術與裝備的主要關鍵技術是選擇與確定惰性固體粒子的種類、尺寸、形狀、濃度和最佳流化速度，確保惰性固體粒子不流失，且不增加設備用電功率。在保證惰性固體粒子在管束中分布均勻、磨損小；防止污水中原油對惰性固體粒子的黏附；防止設備腐蝕及確定系統(tǒng)運行參數(shù)和設備結構的最優(yōu)化值范圍等方面，還須進一步研究。利用高溫廢氣的熱量蒸發(fā)處理多余污水工藝與回灌處理工藝相比有較明顯的經濟效益。以處理1000m3 /d污水量為基準進行分析。（1）采用污水回灌處理方式效益分析如每口回灌井注水500m3/d，回灌井深1900m需打2口注水井。其初期投資：鉆井費用684 萬元；回灌井井下管柱及射孔費用230萬元；地面管線部分費用50 萬元；合計約為964萬元。由于各油田所選擇的回灌地層容量不同，以平均可容納7 年的污水回灌量計算，7年后必須重新尋找注水層位并新建設回灌井等配套設施。按14年的污水處理年限估算，最終污水回灌井需要將近約2000萬元的建設投資。污水回灌處理必須使用耗電量較高的高壓注水泵，加上各種維修、人工、設備折舊等成本各油田注水成本基本在6～10元/m（主要是各油田因地層注水壓力不同所導致的電耗和設備折舊有較大差別）。以注水成本6元/m3計，年運行費用約為219萬元/a。（2）采用蒸發(fā)處理多余污水工藝經濟效益分析蒸發(fā)處理工藝主要利用高溫廢氣的熱量達到處理污水的目的，本身消耗能量極少（主要是少量的電力）。不僅可節(jié)約污水回灌的所有費用，而且可回收1000 m3/d 清水代替地下水。投資費用約1000萬元；運行費用：折舊按14年計每年費用約71萬元/a，其它（工資、維修、電費等）50萬元/a，共計約121萬元/a；蒸發(fā)工藝產生清水1000 m3/。如果考慮把污水含有的鹽進行回收分離用于工業(yè)用鹽，則經濟效益會更加明顯。（3）社會及環(huán)境效益有效利用了高溫廢氣的熱能，凈化了煙氣保護了大氣環(huán)境；有效利用不可使用的污水，節(jié)約大量清水資源，對干旱沙漠地區(qū)節(jié)水有重要意義。避免了污水回灌造成的能源浪費和不斷尋找新回灌井及井下作業(yè)等費用的增加。 議一是油田多余污水處理在技術和外部環(huán)境允許的條件下，應盡可能優(yōu)先用于污水回用或回收污水中有益礦物質的綜合利用，以降低運行成本。二是對礦化度小于10000 mg/l 的含油污水，生化污水處理技術已基本成熟，具有處理成本低、設備運行周期長的優(yōu)點。對于適合外排的區(qū)域，應優(yōu)先采用生化污水處理技術處理多余污水。三是利用油田高溫廢氣對多余污水進行蒸發(fā)處理制取淡水在經濟與技術上是可行的，可有效解決污水出路和淡水資源緊缺問題。同時對東部淡水資源豐富，并對污水排放要求嚴格的區(qū)域，用于處理外排污水也是可行的。四是建議對高含鹽、高腐蝕性污水的蒸發(fā)、軟化、生化及其它工藝和設備進一步進行研究和優(yōu)化，開發(fā)出適應不同污水特點的新工藝和新設備。結論通過以上的文獻綜述，我得出如下結論：在油田污水處理中，膜分離法優(yōu)于其它方法，主要是因為：分離精度高：可實現(xiàn)分子級到微米級分離。應用范圍廣：完成濃縮、分離、純化、分級等用途?？沙叵逻M行：這對于某些熱敏性物質尤其重要。無相變、能耗低：與有相變的分離法相比，能耗低，整體運行費用低于蒸發(fā)濃縮、凍干濃縮。投資低、運行成本低：與化學反應法分離相比，膜分離不需要添加化學品；與色譜分離相比，投資和運行費用更低。隨著應用規(guī)模的擴大，膜分離將在經濟性上進一步超越越來越多傳統(tǒng)分離工藝。適應性強：僅以壓力為推動力，設備簡潔、易于放大、易于操作維護、易于封閉運轉、占地少、配套簡單、移機簡便。29 / 29