浅谈油田污水处理新技术
在油田采用注水开采的过程中,由于开采年份的增加,其采出液的含水量也在不断的上升,随之产生了大量含有各种有机物和无机物的废水。
为了保证生态环境和经济的可持续发展,要求采油单位对采出水进行一定的处理后才能够回注和排放。
目前国内常用的油田污水处理技术主要包括物理法、化学法和生物法,以及综合性的物理化学处理方法。
实际上随着采油污水处理效率要求的不断提高,诞生了许多新型的油田污水处理技术。
如利用选择透过性膜对油田污水进行分离的膜分离技术;利用非传统化学氧化剂的高级氧化处理技术;利用好氧或厌氧微生物对有机污染物进行分离降解污水处理技术;以及超声波降解技术等。
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油田开采过程中会产生大量污水,尤其是大规模油田开采,采出液中含水量相对更高。
油田污水中混有难以分离的原油等物质,直接排放会对环境造成严重破坏。
因此,采用新型高效的处理技术处理油田污水,一方面对环境保护、可持续发展有着积极意义;另一方面也有助于新技术的研究应用与油田污水资源再利用的研究和实践。
1 油田污水处理的现状与发展
1.1 油田污水处理的意义
油田污水处理技术主要是指将原有拆除过程中产生的污水回注地层前,将水中的原油、悬浮杂质、有害的化学离子分离开来,以免对地质结构和地表环境造成污染和破坏,一般需要根据国家相关的环保规定进行。
尤其是在我国部分干旱地区采油,由于当地水资源本身十分缺乏,因此对污水的处理和对当地水资源的保护。
更具有十分重要的意义,这是由于采用注水开采法的油田,其采出液的含水率随着开采年代的增长不断的提高,如果不严格控制油田回注水的水体质量,将会严重影响当地用水以及周围的水体环境,给当地的正常生产生活造成严重影响。
1.2 国内油田污水处理技术现状
目前情况下,国内油田污水处理的主要方法有物理法、化学法、生物法以及综合性的物理化学方法。
物理法主要包括传统的油田污水重力分离、离心分离、以及过滤等;而化学方法主要用来处理物理法不能除去的一些可溶性的胶体和溶解性杂质,如采用化学氧化的方法处理金属盐离子;综合性的物理化学方法主要有活性炭吸附等,但由于活性炭等材料吸附容量十分有限,且采购成本很高,一般不用于大规模的污水处理。
2 油田污水处理的新技术
2.1 污水的膜分离技术
膜分离技术是近20年发展起来一种新型油田污水分离技术,它是利用膜的选择透过性进行油田污水的分离,主要方式是在选择透过性膜的两端制造压力差,在不同压力差的作用下,污水中大小、形状、尺寸、带电荷数不同杂质分子分离开来。
膜分离技术的好处在于,一方面它不会产生含油的污泥,另一方面它所需的设备仅为选择透过性污水分离膜以及压力循环水泵,极大地减少投资并提高了污水分离效率,具有相当广阔的应用前景。
目前的油田污水分离膜种类主要分为有机膜、无机膜、以及复合膜三类。
有机膜一般指由高分子聚合物制成的、具有一定亲水性或疏水性的高分子膜,例如常用的疏水膜聚乙烯、聚四氟乙烯等聚烯烃类聚合物,这类疏水膜有机膜的优点在于其机械强度很高,但容易被油中的其他杂质所污染,而亲水性高分子膜常常能够有较强的抗污染能力;而相对于有机膜,无机膜的抗腐蚀、抗高温高压、酸碱度等能力就较强,因此目前对金属、陶瓷等材料的无机膜研究十分迅速,尤其是陶瓷膜具有很高的分离效率,但由于无机膜制造成本高而难以实现大规模的生产制造,因此想要大规模的应用还有待研究;第三类材料是复合膜,复合膜可以很好地结合有机、无机膜的相关特点,但一方面复合膜的制造难度很高,另一方面对其机械性能提高也有待研究。
2.2 高级氧化技术
高级氧化技术是相对传统的化学氧化污水处理技术而言的,已经得到一定应用的有臭氧氧化技术、高铁酸盐氧化技术以及光催化氧化技术。
高级氧化技术主要通过在水中产生具有较大氧化性的氢氧自由基团,以达到将污水中的有机污染物降解为二氧化碳、水和无机盐等无污染物质的目的。
由于其利用的氧化物质仅仅是水中产生的氢氧自由基,因此其具有适用范围广、二次污染小等优势。
例如在碱性环境下利用臭氧处理含油废水,可以使污水较好地达到回用水标准;高铁酸盐氧化技术是指利用含高铁酸根的化合物中具有极高氧化性的正六价铁离子对水中的污染物进行氧化,同时,氧化作用产生的具有较强吸附能力的氢氧化铁胶体,可以对水中的有机固体颗粒悬浮物进行有效的吸附除去,因此常用来除去含油污水中的链烃或芳烃等有机污染物;目前发展较快的还有光催化氧化技术,光催化氧化技术是利用一些半导体新型材料作为催化剂,当催化剂受到光线照射时,光电效应所产生的自由电子促进了水中氢氧自由基团的产生,提高了处理剂的氧化性。
2.3 微生物处理技术
传统的隔油过滤污水处理工艺往往难以解决其化学需氧量过高的问题,往往导致排放的污水含盐量和化学需氧量过高,因此产生了油田污水微生物处理方法。
微生物处理方法可以较为彻底分解原油,避免了化学处理方式造成二次污染,保护了生态环境。
通常情况下,油田污水的微生物处理工艺按照所需微生物代谢类型的不同可以分为好氧微生物处理法和厌氧微生物处理法。
好氧处理法的好处在于成本低廉且操作简便,例如利用水塘中的微生物或藻类对有机废水进行分解处理,水塘中的微生物会将有机废水中的有机物分解为二氧化碳和盐类,分解有机废水和产生的能量和无机盐类可以反过来供给水中的藻类和微生物的生长作
用,是一种极为生态的污水处理方法;生物膜法也是一种较为常用的好氧微生物处理方法,它是利用微生物生物膜的选择透过性来吸附和降解水中的有机污染物。
相比起普通的污水膜分离技术,生物膜技术无需定期对膜进行更新换代,运行和管理较为简便。
厌氧微生物处理常常采用厌氧接触法,厌氧接触法是指将污水和污泥与厌氧微生物混装在厌氧的反应器中一段时间内,以达到将水中有机污染物大分子分解为二氧化碳、水、无机盐等无机小分子的作用。
污水的微生物处理技术在国内的许多油田都得到一定的应用,但不可否认的是,微生物处理技术仍然存在许多缺陷,如成本较为高昂、处理效率尚且不够高等,因此还有很多后续的研究工作需要完成。
2.4 超声波降解技术
污水的超声波降解技术是近年来发展起来的一项新型技术,超声波降解技术主要是利用水分子在超声波所产生的高温高压的作用下,生成多种具有一定氧化性的离子,使得污水中的有机物被氧化分解。
同时超声波的空化作用可以将水中的大颗粒的固体杂质转化成小颗粒悬浮物,使其更易于与氧化物质接触并分解。
对于水中的原油分子,超声波可以加速油滴和水滴的振动,使细小的油滴可以凝结成较大的油珠,便于重力沉降或分离。
但由于超声波降解技术能耗过大且容易产生不必要的中间物质,其降解效率也有待进一步加强。
3 结束语
在油田开采的污水处理过程中,传统的物理化学方法会造成一定程度的二次污染,其经济性和高效性也不能满足新时期的需要。
随着科学技术的不断发展,新型的油田污水处理技术在不断地被研发出来,要想实现长久和可持续发展,就要大力推广新型的油田污水处理技术。
文章仅对目前已经产生并具有一定应用的新型技术进行了总结,对行业内的相关研究有一定的参考作用。
参考文献
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