【正文】 第2章 油田污水處理技術(shù)的研究物理處理法的重點(diǎn)是去除廢水中的礦物質(zhì)和大部分固體懸浮物、油類等。由于油田含油污水集中處理量的增大、某些油層不宜進(jìn)行污水回注等多種原因, 油田含油污水尚無(wú)法完全回注地層, 其外排量正逐年增加。對(duì)含油污泥的處理已引起重視, 國(guó)內(nèi)各油田進(jìn)行了固化處理、焚燒以及固液分離回收利用等方面的研究及實(shí)踐[11], 尚無(wú)成熟工藝。油田含油污泥主要來(lái)自油田各種油、水儲(chǔ)罐底泥以及固液分離設(shè)備, 具有含油量高、重質(zhì)油組分高、粘度大、顆粒細(xì)、脫水難等特點(diǎn), 一般油田聯(lián)合站產(chǎn)生的含油污泥含油在 10% 以上, 具有回收價(jià)值。 同時(shí)集中處理后又不能完全回注。華北、勝利、江蘇等油田從20 世紀(jì) 90 年代開(kāi)始新開(kāi)發(fā)的油田多為小斷塊油田。 低滲透油田注水一般用清水, 所產(chǎn)生的污水經(jīng)處理后或排放或作為注水補(bǔ)充水, 在作為注水補(bǔ)充水時(shí), 油田現(xiàn)用常規(guī)處理技術(shù)是很難滿足上述水質(zhì)要求的。在低滲透油田開(kāi)發(fā)中, 為了不堵塞地層, 保持低滲透油藏的滲透性, 各油田針對(duì)具體情況制定了嚴(yán)格的注水標(biāo)準(zhǔn), 以大慶、遼河和勝利油田為例，要求注水的濾膜系數(shù) MF ≥ 25, 水中顆粒固體直徑≤0. 5181。L 1溶解氧總硬度二氧化硅總鐵懸浮固體總堿度PH值礦化度含油量≤≤≤50≤≤2≤2000—11≤7000≤2稠油廢水含油量較高, 在 1000mg/ L 以上, 溫度在 70℃以上, 且稠油比重與水非常接近( ≥0. 95) , 在處理中稠油的去除是主要難題[7], 另外稠油廢水處理后回用應(yīng)達(dá)到嚴(yán)格的熱采鍋爐給水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn), 而現(xiàn)有油田污水處理工藝對(duì)硬度、二氧化硅等幾項(xiàng)污染物的去除幾乎沒(méi)有作用。國(guó)內(nèi)油田已開(kāi)始動(dòng)用稠油儲(chǔ)量, 使得蒸氣驅(qū)稠油廢水量大幅度增加。油珠粒徑小是聚合物驅(qū)含油污水油水分離難于水驅(qū)含油污水的主要原因，因此傳統(tǒng)工藝處理聚合物驅(qū)含油污水的關(guān)鍵是強(qiáng)化油珠聚并，縮短沉降時(shí)間。另外聚合物能促進(jìn)油珠間的聚并，使小油珠變成大油珠，有助于油水分離。由于聚合物驅(qū)采出水中含有大量的聚丙烯酞胺，使含油污水粘度增大、乳化油更加穩(wěn)定, 造成油水分離困難處理難度比水驅(qū)采出水大得多[5]，現(xiàn)場(chǎng)傳統(tǒng)沉降過(guò)濾處理工藝已不能滿足生產(chǎn)需要，出現(xiàn)設(shè)備處理量降低，污水沉降時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，出水水質(zhì)惡化等現(xiàn)象，急需研究適合處理聚合物驅(qū)含油污水的設(shè)備和工藝。大慶油田有些采油廠采出液中APM濃度已經(jīng)達(dá)500mg/l以上。通過(guò)改變注水性質(zhì)的聚合物驅(qū)三次采油技術(shù)已在大慶、大港、勝利、玉門(mén)等油田開(kāi)始使用。(5)充分考慮當(dāng)?shù)囟練鉁剌^為寒冷這一問(wèn)題以保障冬季處理系統(tǒng)的正常運(yùn)行和處理效果。(3)采用先進(jìn)、成熟、易管理、易操作的處理工藝,并具有良好的自控水平,經(jīng)深度處理的污水作到高水高用、中水中用、低水低用,以達(dá)到良好的環(huán)境、經(jīng)濟(jì)效益比。(1)綜合考慮環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。要去除污水中的油，一般采用浮選、過(guò)濾等流程，選擇合適的藥劑是高效除油的關(guān)鍵。油田采出水中COD主要由油的貢獻(xiàn)和有機(jī)化學(xué)藥劑的貢獻(xiàn)構(gòu)成。由于采油污水成分復(fù)雜、石油組分的毒性、各種難降解化學(xué)藥劑的加入以及高溫高礦化度的特點(diǎn)，單獨(dú)使用常規(guī)處理工藝很難使采出水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，特別是COD和石油類指標(biāo)。采出水的污染是由于其中含有可溶性的鹽類和重金屬、懸浮的或乳化的原油、固體顆粒、硫化氫，有些油田的采出水中甚至?xí)形⒘康奶烊环派湫晕镔|(zhì)。3)含有大量的細(xì)菌，特別是SRB(硫酸鹽還原菌)，TGB(腐生菌)。油田采出水中含有原油、各種鹽類、有機(jī)物、無(wú)機(jī)物及微生物等，采出水具有如下特點(diǎn):1)水溫較高，通常可達(dá)60℃以上。為貫徹《中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)法》、《中華人民共和國(guó)污染防治法》和《中華人民共和國(guó)海洋環(huán)境保護(hù)法》，控制水污染，保護(hù)江河、湖泊、運(yùn)河、渠道、水庫(kù)和海洋等地面水以及地下水水質(zhì)的良好狀態(tài)，保障人體健康，維護(hù)生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和城鄉(xiāng)建設(shè)的發(fā)展， 由國(guó)家環(huán)境保護(hù)局于1988年制訂頒布了《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB897888,并于1996年進(jìn)行全面修訂頒布，標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為GB89781996。L1）＜≤d≤≤＜102＜102≥20總礦化度≥5000mg/l時(shí)≤；總礦化度＜5000mg/l時(shí)≤≤≤10≤10~≤d≤≤＜103＜103≥15≥≤d≤≤＜104＜104≥10但隨著采油污水量不斷增加，已超過(guò)注入水量要求，相當(dāng)一部分含油污水必須外排。a1）游離二氧化碳質(zhì)量濃度/（mgL1）總鐵質(zhì)量濃度/（mgmL1）硫酸鹽還原菌/（個(gè)m油的質(zhì)量濃度/（mgm2懸浮固體質(zhì)量濃度/（mg由于凈化水主要用于回注油層，所以污水處理工藝必須設(shè)法使凈化水達(dá)到有關(guān)注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)[4]。 由于各油田或區(qū)塊油藏孔隙結(jié)構(gòu)和喉道直徑不同，相應(yīng)的滲透率也不同，因此注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)也不相同，目前全國(guó)主要油田都制訂了本油田的注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，盡管各油田標(biāo)準(zhǔn)差異較大，但都要符合注水水質(zhì)基本要求。如果油田含油污水與其它供給誰(shuí)混注時(shí)，必須具備完全的可能性，否則必須進(jìn)行必要的處理改性后方可混注。 注水水質(zhì)必須根據(jù)注入層物性指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)選確定。因此為提高注水效率，延長(zhǎng)注水井壽命，減少投資，降低成本，在回注前必須對(duì)油田采出水進(jìn)行處理。由于油田含油污水處理后主要用于回注，處理的主要目標(biāo)污染物為油類物質(zhì)和懸浮物。從地下采出的含水原油稱“采出液”，經(jīng)脫水分離出來(lái)的水稱為“油田采出水”，也稱“油田污水”。目前油田主要進(jìn)行二次、三次采油。二次采油以人工注水方式來(lái)保持地層壓力。第1章 概論隨著油田的不斷開(kāi)采，采油技術(shù)不斷發(fā)展，先后經(jīng)歷了一次、二次、三次采油。一次采油靠天然能量為動(dòng)力。三次采油是通過(guò)改變注入水的特性來(lái)提高采油率。我國(guó)多數(shù)油田已進(jìn)入石油開(kāi)采中后期，使用注水方法開(kāi)采原油，原油含水率逐年上升，油田含水率高達(dá)80%，甚至90%，含油污水的處理是油田面臨的嚴(yán)重問(wèn)題。由此可見(jiàn)，在油田生產(chǎn)過(guò)程中，油田含油污水主要來(lái)源于原油脫水站，其次是各種原油儲(chǔ)罐的罐底水、將含鹽量較高的原油用清水洗鹽后的污水、進(jìn)入污水處理站的洗井廢水等[1]。油田采出水如未進(jìn)行處理就回注，則由于污水與注水層的不配伍性而生成的新沉淀物很容易堵塞注水層的微小裂縫和縫隙，從而導(dǎo)致注水層滲透率下降，進(jìn)而降低污水回注的速度[2]。去除油類物質(zhì)的過(guò)程中，懸浮物能得到不同程度的去除，因此在油田含油污水的處理中，油水分離技術(shù)和過(guò)濾技術(shù)構(gòu)成常規(guī)處理流程的主體，同時(shí)輔以防垢、緩蝕、殺菌等化學(xué)處理措施，來(lái)滿足當(dāng)污水含油量在1000mg/l以下、懸浮固體在300mg/l左右時(shí)，處理后水能達(dá)到中、高滲透率油層所需的注水水質(zhì)要求[3]。通常要求：在運(yùn)行條件下注入水不應(yīng)結(jié)垢；注入水對(duì)水處理設(shè)備、注水設(shè)備和輸水管線腐蝕性要小；注入水不應(yīng)攜帶超標(biāo)懸浮物，有機(jī)淤泥和油；注入水注入油層后不使粘土發(fā)生膨脹和移動(dòng),與油層流體配伍性良好?？紤]到油藏孔隙結(jié)構(gòu)和喉道直徑，要嚴(yán)格限制水中固體顆粒的粒徑?，F(xiàn)將石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《碎屑巖油藏注水水質(zhì)推薦指標(biāo)》SY/T532994水質(zhì)主控指標(biāo)標(biāo)示于表1。表11 推薦水質(zhì)主要控制指標(biāo)注層滲透率/181。L1）顆粒直徑/181。L1）腐生菌/（個(gè)mL1）濾膜系數(shù)MF溶解氧質(zhì)量濃度/（mgL1）平均腐蝕率（mmL1）硫化物質(zhì)量濃度/（mg外排水水質(zhì)需遵循污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)。表12 第一類污染物最高允許排放濃度序號(hào)污染物最高允許排放濃度mg/l序號(hào)污染物最高允許排放濃度mg/l1總汞8總鎳2烷基汞不得檢出9苯并芘3總鎘10總鈹4總鉻11總銀5六價(jià)鉻12總α放射性1Bq/l6總砷13總β放射性10Bq/l7總鉛油田采出水是油田在采油過(guò)程中隨原油一同采出的地層水，由于地層不同，采油過(guò)程不同，采出水的成分十分復(fù)雜，一般不能直接排放或回注。2)礦化度較高，一般幾千至幾萬(wàn)mg/l。4)表面張力大，殘存有化學(xué)藥劑及其它的雜質(zhì)。除了以上這些天然的雜質(zhì)外，還含有一些用來(lái)改變采出水性質(zhì)的化學(xué)添加劑，以及注入地層的酸類、除氧劑、表面活性劑、潤(rùn)滑劑、殺菌劑、防垢劑等。因此，油田采出水一直被認(rèn)為是一種處理難度較高的工業(yè)污水。對(duì)于新鮮采出水，即便含油量很少，COD還有150~200mg/l。對(duì)于溶解性的化學(xué)藥劑，選擇生化處理是最經(jīng)濟(jì)的手段。(2)全面規(guī)劃,清污分流,合理布局,盡量減小污水負(fù)荷,降低投資和運(yùn)行費(fèi)用。(4)污水處理設(shè)施應(yīng)與周?chē)h(huán)境及景觀達(dá)到協(xié)調(diào)一致。我國(guó)已有許多油田進(jìn)入石油開(kāi)采中后期, 采出液含水率不斷上升, 含油污水量增大, 同時(shí)各油田為確保原油產(chǎn)量, 不斷開(kāi)發(fā)新油藏, 大力發(fā)展驅(qū)油技術(shù), 使得油田含油污水處理面臨新的處理問(wèn)題。,越來(lái)越多的聚丙烯酞胺(APM)會(huì)隨采出水帶出。采出水處理是采油后的后續(xù)作業(yè)，尤其是對(duì)聚合物驅(qū)油污水的處理，直接關(guān)系到該技術(shù)的推廣應(yīng)用。聚合物對(duì)傳統(tǒng)沉降過(guò)濾處理工藝有很大影響，聚合物對(duì)油水分離的作用一為增加污水粘度，減小上升速度，增加油水界面的水膜強(qiáng)度，延長(zhǎng)油珠聚并時(shí)間，不利于油水分離。當(dāng)聚合物濃度較低時(shí)，聚并作用大于粘度影響，聚合物有助于油水分離。在稠油區(qū), 通過(guò)向地層注入高壓蒸汽降低原油粘度, 使稠油得以開(kāi)采。稠油廢水一般在處理后回用于熱采鍋爐, 故凈化后水質(zhì)應(yīng)滿足熱采鍋爐給水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn), 見(jiàn)表13[6]表13 熱采鍋爐給水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)( SY0027—1994) mg　在我國(guó)低滲透油田的石油儲(chǔ)備約占全國(guó)已知石油儲(chǔ)量的50%，低滲透油田的開(kāi)采規(guī)模不斷擴(kuò)大。m[8] 。國(guó)內(nèi)一般把年產(chǎn)能力低于 10104 t/ a 的斷塊油田稱為小斷塊油田【9】。對(duì)于小斷塊油田產(chǎn)生的含油污水, 由于油田斷塊小而分散、各斷塊污水水質(zhì)不同, 給集中處理帶來(lái)困難。因此, 對(duì)小斷塊油田含油污水宜分散處理及回注, 而現(xiàn)有常規(guī)處理流程很難小型化。油田含油污泥的產(chǎn)生量一般為原油產(chǎn)量的 0. 5% ～1% , 但油田采出水量增加使得污泥量增加, 目前我國(guó)每年產(chǎn)生近百萬(wàn)噸的油田含油污泥[10]。由于國(guó)內(nèi)油田含油污泥含水率在 70% ～95% 之間, 給污泥的排放及處理帶來(lái)困難, 含油污泥處理必須將排泥、處理與水處理工藝進(jìn)行有機(jī)結(jié)合, 才能有效地解決問(wèn)題。1995年～1997年外排量分別為2688萬(wàn)t， 2699萬(wàn)t, 3595萬(wàn)t, 外排水的達(dá)標(biāo)率僅為50% , 主要表現(xiàn)在外排水CODcr 嚴(yán)重偏高, 特別是對(duì)于稠油廢水、聚合物采出水、高含鹽采出水, 其達(dá)標(biāo)排放率更低[12]。物理法主要包括重力分離、離心分離、過(guò)濾、粗?；?、膜分離和蒸發(fā)等方法。從油水分離的試驗(yàn)結(jié)果看，沉淀時(shí)間越長(zhǎng)，從水中分離浮油的效果越好。離心分離是使裝有廢水的容器高速旋轉(zhuǎn)，形成離心力場(chǎng)，因顆粒和污水的質(zhì)量不同，受到的離心力也不同。含油廢水經(jīng)離心分離后，油集中在中心部位，而廢水則集中在靠外側(cè)的器壁上。其中水力旋流器，由于具有體積小、重量輕、分離性能好、運(yùn)行安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，而備受重視。我國(guó)引進(jìn)的數(shù)套Vortoil水力旋流器，在油田污水處理上取得了良好的效果。目前常用的粗粒化材料有石英砂、無(wú)煙煤、蛇紋石、陶粒、樹(shù)脂等材料。過(guò)濾器有壓力式和重力式兩種，目前我國(guó)油田普遍采用的是壓力式，有石英砂過(guò)濾器、核桃殼過(guò)濾器、雙層濾料過(guò)濾器、多層濾料過(guò)濾