1.5?? 生物處理技術(shù)
采油廢水經(jīng)隔油池和氣浮處理后,可采用活性泥法、滴濾法、曝氣法或接觸氧化法等生化方法處理。一種代表性的工藝流程見圖1[7]。國外也有報道在經(jīng)API隔油池和氣浮處理后采用氧化塘法進(jìn)一步處理,氣浮單元出水含油量為40mg/L,在氧化塘停留時間超過20天后,出水含油量低于18mg/L。中科院植物研究所和江蘇省植物研究所利用鳳眼蓮生態(tài)工程凈化處理采油廢水[8],結(jié)果表明,最佳控制條件為65mg/L<COD<130mg/L,臨界有效值為COD=262.6mg/L。
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1.6?? 吸附法
吸附法是利用親油性材料來吸附水中的油。活性炭是常用的吸附材料。此外,煤炭、吸油氈、陶粒、石英砂、木屑、硼泥等也可作為吸附劑[9]。
活性炭吸附法由于處理成本高、再生難,使用上受到一定的限制。近年來國外已逐漸用它來對含油廢水進(jìn)行深度處理,以滿足日益嚴(yán)格的廢水排放標(biāo)準(zhǔn)。日本是較多采用粒狀活性炭進(jìn)行深度處理的國家,現(xiàn)在大約有30套工業(yè)裝置。美國目前進(jìn)行著采用粉末活性炭投加到生化曝氣池中處理含油廢水的技術(shù)研究。國內(nèi)也開展了使用粒狀活性炭處理采油廢水這方面的研究與實踐[10]。由表2可以看出在很低的含油量條件下,活性炭除油效果非常顯著,可高達(dá)95%以上。
1.7?? 膜分離技術(shù)
近年來,越來越多的膜分離技術(shù)開始用于油田采出水處理。膜分離技術(shù)就是利用膜的選擇透過性進(jìn)行分離和提純的技術(shù)。當(dāng)廢水中油粒子粒徑為微米量級時,可用機(jī)械方法進(jìn)行前處理。膜法處理可根據(jù)廢水中油粒子的大小,合理地確定膜截留分子量,且處理過程中一般無相的變化,常溫下操作,有高效、節(jié)能、投資少、污染小的特點。
常應(yīng)用于采油廢水處理的五種膜分離技術(shù)為反滲透(RO)、超濾(UF)、微濾(MF)、電滲析(ED)和納濾(NF)。
微濾由于所需壓力小、易清洗、操作費用低等特點,因而應(yīng)用最為廣泛。微濾法處理含油廢水時,主要濾掉廢水中大顆粒物質(zhì)及固體懸浮物,也可作為超濾和反滲透的前處理。
超濾膜技術(shù)目前在含油廢水處理中應(yīng)用最多,美國在1991年前后研究了一種陶瓷超濾膜處理采出水用于油田回注[11]。國內(nèi)華北油田、江漢油田、勝利油田都有應(yīng)用超濾膜技術(shù)的報道[12]。與傳統(tǒng)的絮凝分離方法相比,超濾膜處理綜合費用更低。但是,用超濾膜處理含油廢水時,由于低分子能夠穿透濾膜,所以BOD和COD去除率不高,常將超濾透過水再經(jīng)反滲透(或活性污泥法等生物法)進(jìn)行深度處理[13]。
超濾膜的污染與清洗是目前超濾膜技術(shù)研究的重點問題之一。中科院上海原子核研究所通過使用表面活性劑對超濾膜進(jìn)行膜表面改性,來改善膜表面的親水性,從而有效地降低膜表面的污染。
反滲透裝置第一次大規(guī)模應(yīng)用于油田采出水處理的是加利福尼亞的圣泡斯廢熱電站(Mt.Pose Co-generation Plant)。其水處理裝置包括除油、澄清、過濾、反滲透脫鹽裝置,處理后的水用于電站鍋爐給水。這套水處理裝置成功地將含鹽3000mg/L,硅6263mg/L,油3.5mg/L,總有機(jī)碳(TOC)16 ~23mg/L的采出水處理到鍋爐用水水質(zhì)。國內(nèi)有專利報道[13],將鹽析和反滲透結(jié)合起來處理乳化油廢水,效果良好。
加拿大環(huán)境廢水中心自1990年開始,采用電滲析處理油田采出水,進(jìn)行了一系列的小型試驗,并解決了擴(kuò)大規(guī)模中試中的膜污染和處理高溫采出水兩大問題。
1.8? 高效油水分離設(shè)備
近年來,處于環(huán)保和經(jīng)濟(jì)兩方面的考慮,國外許多大的石油公司開發(fā)研究諸多高效油水分離設(shè)備以減少過高成本和處理采出水費用,如加拿大工程研究中心(C-FER)開發(fā)研究出井下油水分離系統(tǒng):將水力旋流分離器與經(jīng)過改進(jìn)的多流井下泵送系統(tǒng)配套使用,完成產(chǎn)油、油水分離及實現(xiàn)采出水同井回注[15]。這項新技術(shù)在加拿大東部艾伯塔省阿萊恩斯油田得到良好地應(yīng)用[16]。
2?? 采油廢水處理技術(shù)現(xiàn)狀與展望
由于各油田所處環(huán)境不同,油田地層滲透率差別較大,對回注水水質(zhì)要求不同,國外油田采出水經(jīng)處理后,主要用于回注,其次用于農(nóng)田灌溉和用于蒸汽發(fā)生器或鍋爐給水。國內(nèi)目前各油田多數(shù)采用隔油除油—混凝或沉淀(或氣浮)—過濾三段處理工藝,再輔以阻垢、緩蝕、殺菌、膜處理或生化法處理等。由于有時采出水CODcr嚴(yán)重偏高,特別是對于稠油污水、聚合物采出水、高含鹽采出水經(jīng)處理外排時達(dá)標(biāo)率僅為50%左右。也有其它多種原因,致使采出水處理無法再次利用而只能外排。
國內(nèi)目前的“老三套”方法雖然有一定的效果,處理后都還存在很多問題,如隔油池只能去除大粒徑的油珠,不能去除水中乳化油和溶解油;氣浮法要加破乳劑,且油不易回收;活性炭吸附法成本高,活性炭不易再生等;而對于膜法處理則具有效率高、設(shè)備小、耗能少、操作簡便、易實現(xiàn)自控化,易工業(yè)化規(guī)模使用等優(yōu)點,加之國內(nèi)外對膜法處理油田采出水的研究的重視和深入,膜材料的不斷更新,膜成本的逐漸降低,使膜分離技術(shù)用于油田采出水的處理成為未來的重要發(fā)展方向。同時可以參照中國污水處理工程網(wǎng)其他技術(shù)文檔。