油田污水处理技术研究进展

第35卷第3期现代化工Mar.20152015年3月Modern Chemical Industry，55●油田污水处理技术研究进展叶春松,陈程",周为(武汉大学动力与机械学院,湖北武汉430072)摘要:介绍了油田污水的常规处理技术和新型处理技术,阐述了各种方法的优势及目前存在的问题和未来发展趋势,并介绍了油田污水处理的最新研究成果,对油田污水处理技术的发展提出了建议。关键词:油田污水;处理技术;研究进展中图分类号:X703.1文献标志码:A文章编号:0253 -4320(2015)03 -0055 -04Progress of the treatment technology of oilfield wastewaterYE Chun-song, CHEN Cheng" , ZHOU Wei( School of Power and Mechanical Engineering, Wuhan University，Wuhan 430072, China)Abstract: The conventional and new treatment technologies of oilfeld wastewater are introduced , advantages,problems and future trends of each treatments are elaborated , the latest research progress are presented , and the treatmenttechnology trends of oilfeld wastewater are proposed.Key words: oilfeld wastewater; treatment technology; research progress目前,我国大部分油田已进入三次采油阶段,油分离器的基础上,与粗粒化技术相结合进行了油水田污水量不断增加。油田污水成分复杂,含有盐类、分离实验研究,实验结果表明,新型油水分离器连接固体颗粒溶解气以及油类悬浮体等多种有机物质,粗粒化装置后的最高油水分离效率可以达到如果直接排放,不仅污染环境,也会造成水资源的严92. 12% ,最大处理效率是现场大罐的246.5倍。重浪费。因此,必须对油田污水进行处理,-部分油油水分离器核心构件的聚结填料的改进也是提田污水经深度处理后进行资源化利用,--部分油田高除油效果的重要方法。曲险峰等[4]用不同性质污水则排放到环境中,处理后的污水要达到油田回添加剂对聚丙烯进行共混改性,结果表明,改性聚丙注水要求。烯的亲水角和亲油角之差越小，越有利于聚丙烯聚结除油性能的提高。张雷等(5)增设聚结材料反冲1油田污水常规处理技术洗系统,选择亲油疏水的SHT聚结材料作为系统改1.1重力分离法造用聚结材料、试验表面,改造后除油器对油和悬浮重力分离法是利用油水的密度差和不相容性进固体去除效果有了显著提高,油类去除率达到行分离的方法,主要去除粒径大于60 μm的浮油和86% ,悬浮物去除率达到60%。分散油,以及污水中的大部分固体颗粒,乳化油则很1.2絮凝法难去除。目前重力分离法的发展趋势是结合聚结技近年来,絮凝技术由于其适应性强,可去除乳化术,改造重力分离设备,以提高处理效果。油和溶解油以及部分难以生化降解的复杂高分子有曹建树等"研究了一种新型波纹板油水分离机物而被广泛应用于油田污水的处理6。通常絮器,改进波纹板的材料和放置方式,减小板距,提高凝剂可分为3类:无机絮凝剂、有机絮凝剂和复合絮除油率,试验结果表明,该油水分离器除油率可达凝剂。无机絮凝剂的缺点是投人量大、浮渣量大、含90%。莫同鸿等[2)结合水力旋流器分离速度快和水率高。相对于无机絮凝剂，有机絮凝剂虽然絮凝气浮分离效率高的优点,设计了一种新型除油设能力强、用量小、效率高、产生浮渣量小,但是药剂备一气旋浮油水分离器。 试验结果表明,经参数费用一般较为昂贵,且以丙烯酰胺为基础的人造优化后的该分离器除油率可达89.7%。韩洪升高分子聚合物在使用时会产生有毒物质,这样使等[3)针对大庆油田产油高含水,在多杯等流型油水其推广应用受到了一定的限制。因而,研发新型中国煤化工收稿日期:2014- 10-08基金项目:科技型中小企业技术创新基金项目(11C26214202632)MYHCNMHG作者简介:叶春松(1961 -) ,男,博士,教授,博士生导师,研究方向为水化学与水处理技术集成和待殊污废水再生回用技术,027 - 6772266 ,yochunsong@ 126. com;陈程(1990 - ) ,女,硕士,通讯联系人,wendy199061 @ sina. com。●56●现代化工第35卷第3期高效的絮凝剂成为了近年来众多科学家的研究方为业内的研究热点;日本研制出一种能够选择性回向和重点”。收油的吸油材料,该吸油材料是把油吸附剂用特殊邵青[8]用TX-107系列有机高分子絮凝剂对新表面处理法固定在直径为7mm左右的珍珠岩颗粒疆克拉玛依采油一厂稀油污水进行除油处理,除油的表面。它能够浮在水面上且几乎不吸收水,吸附效果较好。于光[9]利用新型高分子絮凝剂聚酰胺在固体颗粒表面上的油可以进行回收或焚烧处理。树形分子处理油田污水,试验表明,该絮凝剂使用量Asha等[16]研究了核桃壳的除油能力,试验结果表少,将废水含油量降至1mg/L,具有非常好的除油明,核桃壳具有较高的孔隙度值,核桃壳在纯油中的效果。罗逸[10]利用淀粉接枝共聚物处理油田污水，吸附能力比在油水两相中更好。陈玲等[1]采用丙结果表明,该絮凝剂在清除污水中的油、固体悬浮物纶吸油毡从含油工业废水中吸附分离和回收油类物及降低水体COD等方面均有显著效果。肖锦等11质,具有良好的环境效益和经济效益,饱和吸附量可以华南地区含胶植物粉为原料研制的一系列兼具絮达到10g/g,吸附容量大;吸附除油率为87.12%，凝作用的水处理剂,如絮凝-缓蚀剂CMT2A、CG2A丙纶吸油毡的再生性能良好。Kumagai等[8]将稻等,在油田污水的处理中显示了良好的应用效果。壳经过300~800C,500Pa炭化处理后制成吸附1.3气浮法气浮法是在水中通人空气或其他气体产生微细剂，利用这种吸附剂对油田污水中B级重油的吸附量> 60 g/g,而对水的吸附量<1.5 g/g,这种吸附剂气泡,使水中的一些细小悬浮油珠及固体颗粒附着在日本含油废水的处理中得到很好的应用。钟海山在气泡上,气泡上浮到水面形成浮渣,然后使用撇油等19采用甲基丙烯酸烷基酯与木浆纤维素交联聚器将油撇去。该法主要用于去除粒径为10 ~60 μm合制备的复合高吸油性材料,与传统的单体聚合物的分散油、乳化油及细小的悬浮固体物。目前对气浮法的研究多集中在气浮装置的革新制备的高吸油材料相比较,其吸油倍率和吸油速率与改进以及气浮法与其他方法联用。刘军(川利用得到明显改善，综合生产成本有所降低。王勇等(01涡流泵的特殊搅拌功能来改进加压气浮工艺,形成利用膨胀石墨与酚醛树脂基活性炭复合制作新型吸高效气浮装置,实现了设备小型化。陆斌[3采用两附剂,试验发现,该吸附剂对油田污水具有很好的吸级混凝气浮生物接触氧化工艺处理含油乳化液废附性能。水,COD和油的去除率分别为99.55%和99.91%。1.5生物法包木太等[14]采用气浮-生物接触氧化-超滤组合工生物法是利用微生物的生物化学作用,使废水艺,以渤南低渗透油田回注污水为原水进行了现场中的有机物转化为微生物体内的有机成分或增殖成中试试验。试验表明,气浮和生化处理可将污水中新的微生物,剩余部分则被微生物氧化分解为简单油的质量浓度降低到1 mg/L 以下,生化出水沉降后的无机或有机物质,从而使废水得以净化。油田污悬浮物的质量浓度稳定在20 mg/L以内，超滤产水水中常用的生物法有生物滤池法、生物膜法、接触氧回收率在80%以上，透膜压差在0.04 ~0. 06 MPa;化法、活性污泥法等。由于油田采出水油含量大、矿整套系统运行稳定,出水可达到注水水质标准。化度高、水质成分复杂、可生化性差,通常在含油量1.4吸 附法30mg/L以下,并含有其他需要生物降解的有害物吸附法是利用多孔固体吸附剂对含油废水中的质时考虑使用该法,故生物法在油田污水处理技术溶解油及其他溶解性有机物进行表面吸附。吸附法中-般与其他技术联用。随着微生物技术的不断进-般只用于油田污水的深度处理。最常用的吸附剂步,培养筛选出了适应各种不同油田采出水水质的是活性炭,但吸附容量有限(对油一般为30 ~微生物菌群,并成功用于油田采出水外排或回注处80 mg/g),且成本高,再生困难。因此开发新型吸理。吕荣湖[2]选用聚乙烯醇(PVA)、海藻酸钠附剂成为必然趋势[15]。(SA)复配作为包埋固定化载体材料,制备成固定化许多国内外研究者致力于新型吸附剂的开发,微生物小球( IMB),通过包埋固定化微生物法实验目前取得了较好的成果。例如,研究发现片状石墨优化了IMI中国煤化工田污水取得了能吸附重油,在油水分离时更易于分离;研究者发现良好的效YHC NMH G&资少、效率高、一种具有良好吸附性能且再生容易的新型有机吸附无二次污染等优点,但其占地面积大、运行费用高,材料_吸附树脂,高效吸油树脂的合成与应用成因而在应用上受到一定限制。.2015年3月叶舂松等:油田污水处理技术研究进展.57●采用电絮凝法处理油田污水,考察了电流强度PAC2油田污水新型处理技术投加量、电极板间距和pH对废水脱油率的影响。2.1膜分离法正交实验表明,pH和电流强度是影响废水脱油率的膜分离法是利用液-液分散体系中的两相与固2个最显著因素。最佳条件下，废水脱油率达到体膜表面亲和力的不同,达到分离目的,主要包括微84. 3%。Dimoglo 等[31] 用该法处理石化废水,对浊滤超滤、纳滤和反渗透。膜法主要用于截留废水中度的去除率约为88%,含油量的去除率约为80%，的乳化油和溶解油。近年来,膜法联合处理工艺、膜CODr的去除率约为80%。张俊等(32]以胜利油田.生物反应器等相继应用于油田污水的处理,取得了含油污水为研究对象,采用石墨-铝电极组合的电良好的效果,但在实际运行中也遇到了膜污染严重、絮凝方法处理含油污水。实验结果表明,在电流密不易清洗.运行费用较高等问题。膜分离技术在油度为7mA/cm2,电解时间为20min,极板间距为田污水处理方面的广泛应用,需进一步开发新型膜2cm时，除油率达到92%。材料,改革膜体结构，探讨联合各种膜处理方法或与目前对电源技术改进的研究热点主要集中在脉其他方法互相结合的新工艺,提高处理效果,降低处冲电源。有研究表明,脉冲电源在能耗、阳极损耗、理成本[2]。极板结垢及阳极钝化等方面均优于直流供电电Malogorzata等23?研究发现膜的亲水性越好膜源39。电絮凝技术的另--个发展方向是采用新型.污染越轻，因此选择亲水性强膜组件可以减轻膜污电极,包括采用更广泛的电极材料和更加多样的极染。王农村[241采用改性的PVC合金超滤膜法对油板几何形状。陈武等1341对三维电级进行研究,得到田采出水进行深度处理,其处理出水水质达到榆树了影响三维电极电化学反应器各参数的最佳水平组林油田特低渗透油层要求的回注水水质指标。在有合,试验表明,该电极方法对COD有很好的降解机膜改性研究中,除用有机原料的聚合改性外,还可能力。以采用添加无机粒子对其进行改性。Mansourpanah3展望等[231采用接枝技术,在聚醚砜/聚酰亚胺纳滤表面随着国家对污染治理力度的加大,油田污水处紫外接枝组装纳米TiO2,极大地提高膜通量的恢理出水水质要求也不断提高,现有的方法已经不能满足当前人们对于环境的要求,采用新型、高效的处2.2电磁法理方法已势在必行。今后油田污水处理技术的发展电磁法主要包括磁处理法、电子处理法、微波超趋势应主要集中在以下方面:①改进传统工艺的不声波处理法、高频电磁场法、高压静电处理法。磁分足之处,开发新型的处理技术;②针对对应水质特离工艺可去除废水中的乳化油和部分溶解油(26]。点,采取各种处理工艺联合使用,优势互补;③深入电磁法无需投加化学药剂,无有毒副产物,对水质适探索除油机理,为提高油田污水处理效率奠定理论应性好,但耗电量大,工艺尚未成熟,目前这种方法基础。在油田污水处理中应用较少。电磁法的发展趋势是参考文献完善电磁法工艺,解决能耗问题。杨瑞洪等[2]采用气浮-磁分离工艺处理含油废水,除油效果显著。[1]曹建树,李卫清.新型波纹板油水分离器的应用研究[J]流体试验表明,气浮单元除油率平均为71. 1% ;磁分离机械,2005 ,33(9):1 -3. .单元除油率平均为44.1%;总除油率平均为[2]莫同鸿,段文益,伍远平,等.气旋浮高效油水分离器试验研究83. 8%。倪玲英等[28]研究出了小型电磁聚结器,完[J]. 石油机械,2010,38(12):5-8.成了室内实验，现场实验也取得了显著的成果。[3]韩洪升,夏補,彭元,等.新型油水分离器提高含油污水处理效率的实验研究[J].科学技术与工程, 2011,11(23):5533 -2.3电絮凝法5537.电絮凝法是以铝或铁等可溶性金属作阳极,电[4]曲险峰,王增林,张建,等.聚丙烯共混改性对其聚结除油性能解产生的阳离子与水电离产生的0H -结合生成的的影响[中国煤化工6.胶体,与水中的污染物颗粒发生凝聚沉淀来达到分[s]张雷,郭处理聚驱采出液效果离净化的目的[(9]。该工艺能同时有效去除水中的研究[J]:YHCNMHG油类、悬浮固体.细菌、重金属等多种污染物,处理流[6] Ahmad A L, Surnathi s, Hameed B H. Coagulation of residue oil程简单,易于维护和实现自动化调控。王车礼等[0]and suspended solid in palm oil mill effluent by chitosan，alum and●58.现代化工第35卷第3期PAC[J]. Chemical Engineering Joumal, 2006,118(1/2):99 -染治理技术与设备,2006,7(1) :90 -91.05.[22]杨德敏.膜技术在工业废水处理中的应用现状及展望[A].见:[7]王彬,王若为,吴健.新型混凝剂在含油废水处理中的应用现状2010年膜法市政水处理技术研讨会论文集[C].上海:2010年.[J].山西建筑,2012 ,38(24);144 - 14s5.膜法市政水处理技术研讨会,2010:322 -372.[8]邵青.高效脱色絮凝剂脱色絮凝机理浅探及其应用[J].工业[23] Malogorzata K K,Kataryna M N,Tjomszs w. Analyse of membrane水处理,2000 ,20(2):5 -8.fouling in the treatment of water solutions containinghumic acids[9]于光.新型高分子絮凝剂处理含油废水的研究[J].北京理工and mineral[J]. Desalination ,2005 ,126(3):179 - 189.大学学报,2003 ,23(2) :260 -264.[24]王农村.PVC合金超滤膜在油田采出水回用中的应用研究[10]罗逸.含油废水絮凝剂淀粉衍生物H- 6的净水性能[J].水处[J].环境科学与技术,2006 ,29(8) :86 -87.理技术,2002 ,28(2):115 -117.[25 ] Mansourpanah Y, Madaeni s s, Rahimpour A,et al. 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