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油田廢水處理技術彙總,油田廢水分析

油田廢水處理技術彙總,油田廢水分析

貴州汙水處理設備

油田廢水的來源及水質特點

油田廢水來源于油氣開采中鑽井、采油、洗井等過程,因此油田廢水成份複雜,爲有機、無機混合物,還涉及到有機物在水相與油相的分配,經過蒸汽熱采、三次采油和其它處理工藝後,油中膠質瀝青質,脂肪酸類物質,硫醇、類物質等在一定條件下以一定的形態進入水相,使水中有機物與油中有機物相對組成發生較大的變化。油中脂肪酸類物質及膠質瀝青質是天然乳化劑,在熱采、三次采油和地層運移過程中與油形成乳化油,所以廢水中的油主要以乳化油和遊離態油的形式存在,在沉降站進行油水分離後仍有相當部分殘留在水相中。根據有關分析結果表明含油廢水中的主要成份有重質原油、脂肪酸類物質、破乳劑、硫醇類物質、膠質類物質、硫化物、碳酸鹽、硫酸鹽等。因爲水中殘留的有機物和無機物組成複雜,給油田廢水處理帶來了一定的難度。盡管各油田水質各異,但總體看來具有以下特點:

l 礦化度高,加速了腐蝕速度,同時也給廢水生化處理造成困難;
l 含油量高,遠大于各種出路所要求的水質標准;
l 含大量微生物,細菌大量繁殖不僅腐蝕管線而且還造成地層嚴重堵塞;
l 含有大量生垢離子,采出水中含有SO42-、 CO32- 、Ca2+、Mg2+、 Ba2+等易成垢離子;
l 懸浮物(注聚區聚合物)含量高、顆粒細小、容易造成地層堵塞。

油田廢水處理技術

油田廢水處理,主要是指將原油開采過程中産生的廢水回注地層前,將水中的原油、懸浮雜質、有害的化學離子分離開來,以免對地質結構和地表環境造成汙染和破壞。油田廢水處理技術有物理法、化學法、生物法以及綜合性的物理化學方法。

物理法
物理法是通過物理作用分離和去除油田廢水中不溶于水的懸浮物的方法。物理處理法所用的設備大都比較簡單、操作方便,分離效果良好,使用極爲廣泛,根據物理作用的不同廢水處理主要有重力分離法、離心分離、壓力沉降、粗粒化法以及過濾法等,都是利用不同的水處理設備將油田廢水中有害物質除去或降低其含量。

1、重力分離法
重力分離也叫重力沉降、自然除油,基本原理是利用油田廢水中油、水兩相的密度不同,使油水混合物在重力場中發生相對運動,更終實現油、水分離。重力分離的設備爲重力隔油罐,適用于油田廢水的前期處理。含油廢水進入隔油罐後,大的油滴在浮力的作用下自由地上浮,乳化油通過破乳劑(混凝劑)的作用由小油滴變成大油滴。在一定的停留時間內,絕大部分原油浮升至隔油罐的上部而被除去。因其處理量大運行費用低,管理方便等優點而被廣泛應用,其缺點是占地面積大,基建投資高,對乳化油的處理效果不好,廢水停留時間長。目前國內外在重力分離設備上已取得了一定的進展,已由自然沉降除油發展到斜板除油,加設斜板,增加分離設備的工作表面積,縮小分離高度,即利用“淺層沉澱”原理提高除油效率 。如美國Quontek公司研制的聚結板油水分離器(CPS)。更近,石油大學對CPS進行了改進,在其基礎上引進了斜板技術,發明了斜通道波紋波紋板油水分離器和翼斜板油水分離器,進一步提高了板式分離器的效果。


2、離心分離
離心分離也是利用油水密度差,在液流高速旋轉時,受到不等離心力的作用而實現油水分離。其特點是設備體積小、分離效率高。但其對原油相對密度大于0.9的含油廢水適應能力差。
3、壓力沉降
壓力沉降除油技術是在除油設備中裝填有使油珠聚結的材料,當含油廢水經過聚結材料層後,細小油珠變成較大油滴,加快了油的上升速度,從而縮短了廢水停留時間,減小了設備體積。其特點是設備綜合采用了聚結斜板技術,大大提高了除油效率,但其適用于來水水量變化、水質變化的能力要比隔油罐差。
4、粗粒化法
粗粒化是指油田廢水通過粗粒化除油罐時,粗粒化材料使油田廢水中的油珠粒徑由小變大的過程。粗粒化法主要在重力沉降除油工藝前使用。


聚結(粗粒化)除油器
5、過慮
過濾技術是根據濾後水質的要求不同分爲粗過濾、細過濾和精細過濾。水質推薦標准,懸浮物固體含量爲1.0~5.0 mg/L,顆粒直徑爲2.0~5.0μm。過濾技術利用多孔介質從水中分離不溶解固體的技術,常用于廢水的末段處理,所用的過濾器有重力過濾器和加壓過濾器。過濾的核心技術是濾料的選擇與再生。采用粒狀材料爲濾料(如石英砂、核桃殼和無煙煤等)通過潤濕聚結和碰撞聚結作用,除去廢水中的油和懸浮物。其優點是出水水質好,設備投資少,缺點是運行費用較高,適應負荷變化能力弱,易堵塞。而且,由于濾料粒徑受到限制無法進一步減小粒料粒徑來提高過慮精度和效率。近年來,隨著纖維材料的應用和發展,以纖維材料爲濾料的纖維濾料過濾器,一般處理精度可達到出水水質含油小于1.5~2 mg/L,懸浮物粒徑小于5μm。

油田汙水深度處理技術

化學法
化學處理法是指利用化學反應,通過向廢水中加入化學藥劑或采用電化學等方式除去有害物質的方法。

 1、絮凝沉澱法
絮凝法主要是通過向廢水中加入絮凝藥劑,使廢水中的懸浮物形成絮凝物聚結下沉,該過程不僅可以除去廢水中的懸浮物和膠體粒子,降低COD值,而且,還可以除去細菌等。是指在絮凝劑的作用下,油田廢水中的膠體和細微懸浮物發生靜電中和、吸附或橋接,更終生成絮凝體被除去。化學絮凝法作爲預處理技術在各大油田中被廣泛應用,常與氣浮法聯合使用。

絮凝法的技術核心在于研發新的化學藥劑,來提高去汙效率,擴展去汙範圍。油田水處理用的絮凝劑主要分爲無機、有機和生物絮凝劑三類。

無機絮凝劑主要有無機化合物(如硫酸鋁、明礬、三氯化鐵、硫酸亞鐵等)和無機聚合物(聚合氯化鋁(PAC)、聚合硫酸鋁(PAS)、聚合硫酸鐵等高聚物),其中無機聚合物是60年代後發展起來的一類新型絮凝劑,由于其功效成倍提高,有逐步成爲主流絮凝劑的趨勢。

有機絮凝劑有低分子量的陽離子聚合物(如聚胺等)和高分子量的聚合物(如聚炳烯酰胺及其衍生物)。與無機高分子絮凝劑相比,它的用量少,産生的絮體大、沉降速度快、受共存鹽、pH值和溫度的影響小,效果明顯、且種類繁多,在油田水處理中得到廣泛應用。在企業的日常油田廢水處理中,運用化學絮凝法時,大多以丙烯酰胺和丙烯酸的二元及三元共聚物作爲有機高分子絮凝劑來吸附油汙。但由于聚丙烯酰胺具有毒性、難生物降粘,目前天然改性高分子絮凝劑和兩性高聚物等環保型的無害水處理劑的研究倍受人們關注,如Doyle D.H.等人則研制出了新型的聚合物有機粘土來去除油汙中的膠體和溶解性物質。國內新合成的以F691粉(主要成分水溶性多聚糖、纖維素、木質素單甯)爲原料的新型高效陽離子絮凝劑FNQD,國外新推出的水處理劑(DTC),用于美國墨西哥灣和北海油田水處理中,輕易地將處理精度僅能達到60~70mg/L的水處理系統提高至1~2mg/L,效果十分明顯。

但也有很多因素限制了絮凝法的應用,主要的有:現場絮凝操作工序複雜;影響混凝效果的因素多;當懸浮物含量較高時,使絮凝劑的消耗量增大,産生的汙泥量也隨之增大;壓裂余液殘存的粘度大大減緩了絮凝劑的擴散速度和絮凝産物的沉澱速度;對水溶性有機物的去除效果差等。

近年來,利用生物技術,通過微生物發酵、抽提、精致而得到的一種新型生物絮凝劑,由于具有無毒、高效和可生物降粘等特點,對水資源的保護有十分重大的意義,是很有發展前途的綠色絮凝劑。

2、電化學法
運用電化學法處理廢水,不僅能降低成本,且不會造成汙染。油田廢水處理的電化學法主要有兩種方法,分別是內電解法和電化學氧化還原法。

內電解法(又稱爲“鐵-碳法”),一般以 Fe 作爲原電池的陽極,以油汙中的惰性導電物質作爲陰極。通電後,陰極和陽極會發生一系列的化學反應,更後生成具有絮狀結構、吸附力極強的Fe(OH)2、Fe(OH)3。由于密度較大的油汙會阻礙內電解法的化學反應速率,故此方法只適用于處理油汙過程中較靠後的階段。內電解法在處理油汙的過程中,化學反應所産生的電流還能使油汙中的微生物的新陳代謝加快,提高微生物分解油汙的效率。


電化學的氧化處理主要有直接氧化處理和間接氧化處理兩種。電化學的直接氧化法是通過電解作用産生的強氧化物質直接與被氧化物發生反應,從而分解油汙中的酸性硫化物等無機物質。而間接氧化法則是不需要通過電解作用産生具有強氧化性的物質,只是把氯氣作爲氧化物質注入油汙中,間接氧化有助于去除油汙中的苯、苯酚類物質。電化學氧化法起作用的主要是氧化物質,而電化學還原法是與氧化法相對的,直接電解油汙中的有機物,這樣可以有效降低油汙中的硫化物。電化學法以其低成本、汙染少等優點得到油汙處理企業的廣泛應用。

3、化學氧化法
化學氧化是轉化廢水中汙染物的有效方法,能將廢水中呈溶解狀態的無機物和有機物轉化爲微毒、無毒物質或轉化成容易與水分離的形態。化學氧化是利用氧化劑(如O2、O3、Cl2、ClO2、NaClO、H2O2、KMnO4、K2FeO4 、漂白粉等)氧化分解廢水中油和COD等汙染物質以達到淨化廢水。

秦芳玲等采用臭氧氧化法對油田作業廢水進行處理,當廢水的COD爲1064mg/L,pH爲3.0、每小時投加臭氧10g/L,廢水的COD去除率爲69.1%。臭氧催化氧化技術的工藝過程簡單、反應周期短、設備占地面積小、經濟性好,這些特點使得在壓裂廢水處理過程中研究催化氧化工藝具有很好的應用前景和經濟效益。但在應用過程中,臭氧的利用率及臭氧發生器的效率都亟待提高,催化劑不能能反複使用及處理成本高的問題都是制約此方法廣泛應用的問題。

因次氯酸鈉具有強氧化性,在水處理中得到廣泛使用。彭鴻飛等人采用二氧化氯催化氧化的方法,廢水的COD去除率達到92%,達到國家工業水排放的二級標准。但二氧化氯法存在的問題主要是二氧化氯用量較大,費用較高,而且引入大量的氯離子。

漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2,它在水中易放出氧和氯氣使其具有很強的氧化性,可氧化廢水中的有機物,進而降低COD。漂白粉還具有漂白作用,可以使水樣變得澄清透明。此外,漂白粉通常含有Ca(OH)2,CaCl2等雜質,它們可以作爲助凝劑,提高混凝效果。高玺瑩等針對大慶油田壓裂施工過程中剩余壓裂液的實際情況確定了NaClO氧化―漂白粉氧化―混凝―Fenton氧化―活性炭吸附―TiO2光催化氧化,六步處理工藝,處理後的廢水能達標排放。其中,漂白粉氧化條件爲:氧化所需pH值爲11,漂白粉投加量0.75g,氧化時間爲80min,COD去除率達到26.51%。

4、高級氧化技術
光化學催化氧化法

光化學氧化法是近20多年來發展迅速的一種高級氧化技術,以半導體材料(如TiO2、Fe2O3、WO3等)利用太陽光能或人造光能(如紫外燈、日光燈等)使廢水中的油和 COD 等汙染物質降解以達到淨化廢水的目的。

做爲一種環境友好的催化新技術,它的反應條件溫和、氧化能力強、適用範圍廣,利用該法處理難降解毒性有機汙染物已成爲國內外研究的熱點。自然光中的部分近紫外光(290~400 nm)極易被有機汙染物吸收,在有活性物質存在時即發生強烈的光化學反應,使有機物降解。由于反應條件所限,光化學氧化降解往往不夠徹底,易産生多種芳香族有機中間體,成爲光催化氧化需要解決的問題。而光化學氧化和光催化氧化劑結合,可以大大提高氧化效率。根據使用的光催化氧化劑的不同,可以分爲均相光催化氧化和非均相光催化氧化。目前在大慶油田等地已開展了非均相光催化氧化的可行性研究及應用。

貴陽汙水處理-利保環境治理 整理發布

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