海蘭 內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院

油田含聚污水的資源化利用

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目前，稠油熱采、注聚比例逐漸增大，天然能量開發(fā)日漸增多，這導(dǎo)致了部分地區(qū)注水源井水、海水和清水，所采出的污水無法完全用于回注，開發(fā)過程中產(chǎn)生過多富余污水。為此提出了一種高級氧化法對污水進(jìn)行預(yù)處理的工藝，通過強(qiáng)化氧化能力將有毒的有機(jī)物分解成二氧化碳和水，有效地處理油田污水，以對石油行業(yè)生態(tài)環(huán)境起到保護(hù)作用。將聚合物配母液作為油田污水資源化實(shí)驗(yàn)的主要研究對象。高級氧化加上雙膜工藝所配制的聚合母液黏度高于800mPa·s，平均提高45%以上。反滲透出水配制聚合物母液黏度與松花江水樣黏度進(jìn)行對比，聚合物母液黏度高于松花江水，老化10天后黏度均得到下降。

高級氧化；含聚污水；資源化處理；雙模工藝

1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

我國對原油的需求日趨增長，國內(nèi)大部分油田已經(jīng)進(jìn)入開發(fā)中后期，石油污染問題越來越受到關(guān)注。目前，稠油熱采、注聚比例逐漸增大，天然能量開發(fā)日漸增多，這導(dǎo)致了部分地區(qū)注水源井水、海水和清水，所采出的污水無法完全用于回注，開發(fā)過程中產(chǎn)生過多富余污水。例如大慶油田，油田污水總富余量高于20%，只能依靠無效回灌解決其出路。隨著地層回灌容量日漸減少，含聚污水乳化程度日益增高，開展污水資源化研究工作已經(jīng)刻不容緩。

為此提出了一種高級氧化法對污水進(jìn)行預(yù)處理的工藝，通過強(qiáng)化氧化能力將有毒的有機(jī)物分解成二氧化碳和水，有效地處理油田污水，以對石油行業(yè)生態(tài)環(huán)境起到保護(hù)作用。

2 油田含聚污水的主要特征

在采油的過程中，由于油質(zhì)、采油方法以及地質(zhì)條件的不同，油田回注水的水質(zhì)也會有所不同。通常，采油產(chǎn)生的污水含有微生物、化學(xué)藥劑、原油雜質(zhì)、懸浮顆粒等成分，其水溫度較高，含有大量SRB和TGB等細(xì)菌，水質(zhì)礦化度嚴(yán)重超標(biāo)，存有化學(xué)殘余等其他物質(zhì)。而油田含聚污水不僅具有常規(guī)采油污水的特點(diǎn)，并且存有殘余聚合物，具有一些特有的性質(zhì)，具體表現(xiàn)在：

（1）采油污水含有聚合物，導(dǎo)致污水的黏度增加。黏度增加會使水中膠體顆粒增大，聚合物含量越多，污水的黏度越大，處理污水時間就越長。

（2）含聚合物污水90%以上的油珠粒直徑小于70μm，經(jīng)過測試可以得出結(jié)論，聚合物導(dǎo)致油水中水膜增強(qiáng)，水中的正負(fù)電場增強(qiáng)，提升了小油珠在水體中的穩(wěn)定性。這樣增加了污水資源化處理的難度，使污水含油量增多。

（3）污水中聚合物的存在降低了絮凝劑的作用，大量使用藥劑未能降低聚合物的存量，而且經(jīng)過藥劑處理的水質(zhì)還有化學(xué)物殘留，雜質(zhì)含量超標(biāo)，達(dá)不到注入水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

（4）聚合物具有較強(qiáng)的吸附能力，導(dǎo)致采油產(chǎn)生的污水吸附大量的泥沙，增加反沖洗的工作時間，泥沙量的增大導(dǎo)致在水質(zhì)資源化處理過程中需要增加排泥處理環(huán)節(jié)。

（5）污水中聚合物的存在導(dǎo)致乳狀液體在污水中形成概率增高，乳狀液體的黏性增強(qiáng)了油水界面膜強(qiáng)度，同時也加大了油水分離的難度。

3 實(shí)驗(yàn)過程

從上述含聚污水的主要危害可以看出，科學(xué)有效地處理油田污水，增強(qiáng)含聚污水資源化利用是非常必要的。本文所做的實(shí)驗(yàn)是以大慶油田為例，采用二次氣浮裝置對油田污水進(jìn)行處理，實(shí)驗(yàn)分析如下：①水溫在40℃以上，不適宜生物處理；②TOC與COD的比值較低，說明污水含有機(jī)碳較少，可降解性較差；③污水TDS值高達(dá)7500mg/L，含油量約為90mg/L；④二氧化硅、鋇等濃度偏高。

本次實(shí)驗(yàn)將聚合物配制母液作為油田污水資源化實(shí)驗(yàn)的主要研究對象，大慶油田聚合物母液用水來源于生活自來水，所配制聚合物母液黏度要高于自來水所配制的黏度。

大慶油田含聚污水資源化的處理工藝：首先需要進(jìn)行二級氣浮出水，采用溶氣氣浮設(shè)備對污水進(jìn)行處理；然后高級氧化，高級氧化后需要進(jìn)行后期處理，主要是沉淀；最后采用聚偏氟乙烯管式膜反滲透，達(dá)到出水的目的。采用上述處理工藝，高級氧化需要兩種催化劑，實(shí)驗(yàn)反應(yīng)時間75min，模擬實(shí)驗(yàn)完成后進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)，現(xiàn)場試驗(yàn)規(guī)模為模擬實(shí)驗(yàn)的5倍，在實(shí)驗(yàn)流程中需要添加適量催化劑，以及酸堿調(diào)節(jié)劑和凈化劑等。

通過對各類藥劑進(jìn)水進(jìn)行統(tǒng)計，投入成本低于3元/立方米，出水率按照75%計算，可以估計得到以出水量為基數(shù)的實(shí)驗(yàn)成本約為3.8元/立方米。將模擬實(shí)驗(yàn)擴(kuò)大到1000m3/d的規(guī)模工程上進(jìn)行成本分析，運(yùn)行成本、污泥處置費(fèi)和污水回灌費(fèi)的總成本低于9元/立方米。這些統(tǒng)計資料說明，高級氧化加上雙模工藝在使用成本上不會造成浪費(fèi)，能夠較好地節(jié)約資源。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

采用高級氧化和雙模工藝進(jìn)行污水處理，模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。為了證明所配制聚合物母液黏度高于自來水所配制的黏度，所設(shè)計的實(shí)驗(yàn)方法滿足污水資源化的要求，與聚合物母液配置污水實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了對比。

表1 水質(zhì)綜合分析

與聚合物母液配置的污水對比溫度為42℃，高級氧化加上雙膜工藝所配制的聚合母液黏度高于800mPa·s，平均提高45%以上。

現(xiàn)場試驗(yàn)同樣采用高級氧化和雙模工藝，從反滲透膜出水指標(biāo)檢測結(jié)果不難發(fā)現(xiàn)，含油和懸浮物均接近0，濁度在0.3～0.5之內(nèi)，pH值小于7，說明水質(zhì)為酸性，礦化度不高于200mg/L，其中實(shí)驗(yàn)取樣次數(shù)為5次。

反滲透出水配制聚合物母液黏度與松花江水樣黏度進(jìn)行對比，聚合物母液黏度高于松花江水，老化10天后黏度均得到下降。

對濃水進(jìn)行檢測，其指標(biāo)滿足注入地層水標(biāo)準(zhǔn)，濃水量約為總水量的四分之一，污泥包含石灰、油和懸浮物等成分，污泥量約為總水量的0.3%。

5 結(jié)語

配制高級氧化和雙膜工藝處理油田污水的藥劑，從而優(yōu)化含聚污水系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)出水滿足黏度和濃度的要求，用反滲透出水配制的母液黏度高于自來水所配制的母液黏度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析表明，高級氧化和雙膜工藝的污水處理方法能夠避免污水排放，保護(hù)了我國的水資源。

（欄目主持 焦曉梅）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.12.050