油田污水是在油田三采过程中产生的作业废水,主要含有原油、驱油剂、破乳剂、杀菌剂、机械杂质等,呈现出腐蚀快、细菌多、悬浮物含量高、色度重等特点,处理不当会造成注水设备腐蚀、水体腐败等问题。压裂返排液则是在油田增产改造后从井筒中返排出来的液体,主要含有稠化剂、聚合物、表面活性剂、杀菌剂及其他添加剂,具有粘度大、有机物含量高、水质多变等特点,若排放至地面不经过处理,将会对周围环境,尤其是农作物及地表水系统造成污染。
因此,如何有效的缓解油气田开发带来的环境污染问题成为了当今油气田开发的关键技术之一。
1、国内油田污水处理技术现状
1.1 油田污水的处理方法
油田污水的处理方法主要有物理法、化学法、物理化学法、生物法等。
1.1.1 物理法
物理法主要是实现固液分离或不同相的分离处理,物理法主要包括重力分离、离心分离、过滤、粗粒化、膜分离和蒸发等方法。
重力分离技术是依据比重差异实现污水中油分、悬浮物、机杂从水体分离,已被各油田广泛使用。
离心分离是污水在高速旋转过程中形成离心力场,从而实现固液分离和不同相分离。我国引进Vortoil水力旋流器已经在油田污水处理领域有了良好的应用。
粗粒化是指在设备中加入一定量的粗粒化材料,使污水中的油分粒径增大,以便处理含油污水中的小油滴和乳化油。
膜分离主要是通过膜渗透理论实现不同粒径物质、分子的分离及脱除。常用膜分离技术包括超滤、纳滤、反渗透等。膜是膜分离技术的核心组件,膜主要是由多孔材料组成,对污水中的颗粒、分子均有一定的拦截、分离作用。各种膜处理孔径、压力及去除污染物类型均有所不同,其特点如下所示。
化学法主要是指依靠化学原理、化学药剂等实现处理、净化污水的方法。常见的化学法有絮凝、混凝、沉淀、中和、氧化、还原等。絮凝、混凝是通过絮凝剂对胶体粒子的静电中和、吸附、架桥等作用使胶体粒子脱稳,形成絮体使污水中悬浮物、油分等分离出来。常用的絮凝剂有铝盐类、铁盐类、聚丙烯酰胺(PAM)类、改性淀粉类等。
中和法则是通过酸碱质子理论使水体的酸碱度处于安全可用状态。常用的酸多为HCl,常用的碱多为NaOH、Na2CO3等。
氧化法则是通过氧化剂使水体中的有机物分解,抑制水体中的细菌繁殖。常用的氧化剂有H2O2、NaClO、H2SO4等。
1.1.3 物理化学法
常用的物理化学法主要有气浮法和吸附法。
气浮法是在空气中注入微小气泡,使微小气泡与水中悬浮的油粒粘附,形成浮渣,实现油水分离。
张登庆等采用电气浮技术处理了油田采出水,进行了现场探索性试验,试验结果表明,该技术除油率为80%~90%,且具有良好的杀菌效果。
吸附法主要是通过吸附剂及吸附原理除去污水中的污染物,常用的吸附技术有表面吸附、离子交换等。
1.1.4 生物法
微生物通过生化作用可将大分子有机物分解成CO2和水,从而将水中有害有机物去除,以达到净化污水的作用,该方法称为生物法。生物法可分为好氧法、厌氧法两大类。好氧法特点是微生物可利用水中的溶解氧发生生化反应,将废水中的有机物终分解成CO2、H2O、NH3、NO3-等,而厌氧法则是通过特定的反应器生成菌体,而后与水中的有机物反应,将有机物分解成CH4、CO2、H2O等。