油田含油污水处理及回用技术研究

发表时间:2020/7/3   来源:《科学与技术》2020年2月5期   作者:刘国利
[导读] 近年来我国的工业化进程不断加快,对石油的需求量开始大幅度增加

         摘要:近年来我国的工业化进程不断加快,对石油的需求量开始大幅度增加,石油工程开始快速发展。含油污水处理一直都是油田工程中的重要环节之一,对最终的水质有很大的影响,所以近年来不断采用新型的科学技术加强相关的设备以及工艺。
         关键词:油田含油污水;处理;回用技术
         引言
         石油开采经历了一次采油、二次采油及三次采油三个阶段,三个阶段的采收率分别为10%~15%、30%~50%和50%~70%。随着我国油田进入中、后期高含水开采阶段,各油田为稳定产量不断加大开采力度,油田采出水产量也随之增加。我国每年大约需处理10亿m3油田采出污水,其中大庆油田采油污水年总产量为2.3亿m3。油田含油污水处理是油田矿场开发和生态环境保护面临的重要课题。
         1含油污水的主要成分和危害
         1.1主要成分
         含油污水中所包含的污染物类型很多,而石油类和有机物这两种类型的污染物所占据的比例最大。而且含油污水的结构不太稳定,其组成成分会发生改变。除此之外,还会有一些硫化物等成分。
         1.2危害
         含油污水成分十分复杂,并且还会含有一些有毒物质,若没有采取正确的方法对有毒物质进行处理,则会对周围的自然环境产生严重的影响。通常来讲,含油污水所产生危害的类型主要分为三种:第一种,当含油污水排入水体之后,会对其造成污染并且对水体的卫生条件进行破坏,而人们会使用水体灌溉农业,若使用已经被污染的水体灌溉农业,那对农业也会产生严重的影响。第二种,油类在排入水体时会形成一种膜,即油膜,而油膜破坏氧气与水的溶解过程,导致氧气就无法溶解于水中,不能满足水生动物对氧气的需求,会导致水生动物死亡。第三种,油有助燃的作用,水体表面的油会为当地的环境埋下安全隐患,可能会发生火灾。
         2含油污水处理影响因素
         2.1沉降罐的收油工艺问题
         沉降罐在含油污水处理工艺当中占据着决定性的影响作用,如果在收油的过程当中处理不当,将会直接导致罐顶的油污层过厚,不但影响出水水质,而且由于收油效果不好,长期积累下去产生的老化油将会直接影响到联合站再次脱水的质量,经常出现脱水器垮电场的情况。现有的沉降罐当中,许多收油槽的结构不合理,将会导致最终收到的水多油少,使得处理之后的水中含有的油量较多。同时浮油层不能集中加热,导致稠油块得不到融化,从而不能进入收油槽,影响收油效果,尤其是在冬季的时候稠油块的粘性加强,将会造成排油困难的问题。
         2.2核桃壳过滤罐存在的问题
         现在核桃壳过滤罐存在的主要问题包括:过滤罐在过滤的过程当中有许多杂质以及悬浮物会停留在核桃壳的表面,导致其密度降低,滤料的膨化严重,最终导致大量的滤料以及油污直接进入补水筛管以及罐顶之间的死角,影响到最终的反冲此过程以及滤料的再生。同时对反冲洗的强度把控不合理,导致在反冲洗的过程当中影响到滤料的使用以及最终的水质。
         3油田含油污水处理及回用技术
         3.1气浮技术
         这种处理方法主要是借助各种手段,使污水内部产生很多微小的气泡,这些微小的气泡在水中进行上浮时,会和原油的其他成分以及悬浮的颗粒物等进行充分的接触,进而产生吸附作用,这样就可以使污水中的液态物体和固态相分离,固态物体会进行沉淀或者漂浮到污水表面,这样就可以实现净化污水的目的。

但是气浮法这一工艺比较复杂,有着很高的难度,这样就对维护人员有着很高的要求,尤其是技术方面的能力,但是这一技术也有很大好处,气浮池对那些很难被处理的低浊水有很好的效果,而且因为重力式沉降罐是通用的,就能够使建设的投资成本得到降低,气浮的过程还会溶解众多的氧气,这对污水的后续处理也有很大的作用。这一方法对混凝反应的要求也比较低,使固液分离的时间被有效缩短。根据研究,气浮产生的气泡,其直径大概在20-100微米,悬浮颗粒的直径和气浮产生的气泡接近时,污水处理的效果最好。
         3.2过滤技术
         顾名思义,所谓过滤技术是指通过滤膜的阻隔作用,分离含油污水中的颗粒物,从而保证其净化达到理想效果。一般来讲,过滤技术的应用常常在气浮技术和混凝技术处理之后,从而有效分离上述工艺流程中沉降下来的絮状混合物。科学实验表明,经过过滤技术处理之后的含油污水中油的含量不超过10mg/L,常以压力滤池或普通快速滤池为构筑物载体。但是,在实际操作过程中,常常会出现滤料堵塞的现象,针对此类问题可通过热水反洗或空气反向曝气等方式解决,以免降低其处理效果。在现代城市含油污水的处理中,超滤膜技术的应用愈加广泛,其中主要应用到两种活性污泥。其中,普通活性污泥以曝气池、二沉池为主体,并融入了污泥回流系统,继而与含油污水展开融合生成一种新的混合液体。另一种除磷脱氧活性污泥则是将缺氧区域分割为两个区域,分别处理回流污泥中的硝酸盐等成分和上述形成的混合液体。
         3.3高温氧化技术
         高温氧化技术在我国石油开采业的应用也很多。这一技术是利用水分离原理实现对含油污水的处理。该技术在实际应用中还需要使用高温氧化物作为处理过程的催化剂,并由自动化的污水处理程序控制催化剂的投放。催化剂在进入污水后,会迅速释放大量热量将水分子蒸发,从而完成油污与水的分离。同时,高温氧化反应还能将油面的漂浮物质转化为有用物质,从而提高石油开采的利用率。
         3.4生物技术
         生物技术是通过微生物的代谢功能及产物进行含油污水分解作业的技术,其本身操作过程较为简便,并且所消耗的成本较低,因而备受推崇。与此同时,微生物本身作为大自然生态的构成部分,并不会出现二次污染的情况,生态价值效益更高,最为常见的技术类型有接触氧化法、A/O法等。其中,接触氧化法中氧化剂的应用种类多种多样,例如双氧水、高锰酸钾、次氯酸钙以及活化后的二氧化氯等,在与其他药剂混合后均能达到预期的氧化处理标准。在实际操作过程中,对于含油污水的氧化处理,应综合考量药剂成本和工艺特点的需求,合理选择氧化剂,保证其最佳应用效果。与此同时,无论上述提及的气浮技术、混凝技术、过滤技术,还是环保性能更优的生物技术,其本身都存在一定的局限性,尤其是面对复杂成分构成的含油污水,单纯依靠某一种技术方法很难达到预期效果,因此需根据含油污水的成分性质、存在形式等进行综合利用,形成多层级处理工艺,从而保证油田含油污水处理及回用的水质达标。
         3.5磁吸附分离技术
         磁吸附分离技术打破了石油污水处理的传统,该技术充分利用了物理分子的运动理念和磁性吸附能力。在油田污水处理过程中,先通过净水剂、絮凝剂等药剂打破污水的稳定性,然后再添加铁粉,让絮体与铁粉颗粒结合,再通过磁盘作用后絮体会被磁盘吸附并有效除去。在磁力的作用下,可以分离石油污水中的一些物质,从而提升油田含油污水的分离效果。此外,使用磁吸附分离技术还可以大幅降低石油开采对各种资源的消耗,使开采用水的处理与回用等工序达到最佳效果。因此,磁吸附分离技术在处理含油污水方面具有良好的技术性能和相对完善的应用流程,使得该技术广泛应用于我国的石油开采行业。
         结语
         总而言之,绿色发展理念导向下,对含油污水的处理十分重要和必要,此过程中涉及到多项关键技术的应用,包括气浮技术、过滤技术、生物技术、磁吸附分离技术等,并且其相关处理工艺也越来越成熟。
         参考文献
         [1]张韵晗.含油污水处理工艺及关键技术分析[J].化工管理,2019(28):40.
         [2]蒋书明.浅谈含油污水处理工艺及关键技术[J].化学工程与装备,2019(9):266-267.
         [3]饶胜.含油污水处理工艺及关键技术探讨[J].中国石油和化工标准与质量,2019,39(17):211-212.
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