油气田环境保护第10卷第2期19闫健勇,1997年毕业于石油大学(华东)有机化工专业,现在为石油大学(北京)环境中心环境工程专业在读硕士研究生。
通信地址:北京昌平水库路石油大学,邮编:102200。
摘要通过对近几年来国外采油废水处理的新设备,处理药剂和工艺流程所做的简要介绍,对现在困扰国内各油田的采油废水的处理提供了一些思路。
主题词采油废水处理综述我国油田分布广阔,遍及东北、西北、华北、中原、西南、华中及东南沿海各地。
全国各油田基本都采用注水开发方式,随着开发时间的延长,原油含水率不断上升,油田采出水量也在迅猛增长。
采出水的排放达标问题已经成为困扰油田发展的一大难题。
随着国家环保总局规定的所有工业污水必须达标排放的临近。
必须尽快使用适合油田特点的采出水处理工艺和设备,确保外排水达标排放已经成为迫在眉睫的大事。
我们通过大量的调研工作,总结了近几年国外在采出水处理方面采用的新工艺流程、新技术、新设备以及新药剂,对现在困扰国内各油田的采油废水的处理提供了一些思路。
1工艺流程目前,国外油田含油废水处理采用的构筑物主要有:沉沙池、A P I 隔油池、CP I 隔油池、自然除油罐、混凝除油罐、粗粒化罐、压力沉降罐、浮选池(柱)、压力滤罐、单阀滤罐、组合式处理装置、水力旋流分离器和精滤器等多种。
采用的附属设施有:各种缓冲罐(池)、回收水罐(池)、反冲洗水罐(池)、污油罐、药剂投配系统、各种水泵和油水计量设施等。
一般根据采油废水及净化水的水质要求由上述各种构筑物与附属设施可以组成若干种采油废水处理工艺流程。
David B 和Rochford 报道了用于处理科威特北部油田采油废水的工艺流程。
该工艺主要由A P I 和CP I 油水分离器、I GF (Induced g as flotation )气浮等构筑物组成。
气浮后可以获得用于回注地层的净化水。
这种含油废水处理工艺简单,是目前含油废水处理的典型工艺流程,但对乳化严重的采油废水和稠油废水处理效果不佳。
这种处理工艺与国内目前的采油废水处理技术基本一致。
Garbutt C F 报道了一种新的油田采油废水处理工艺,其特点是将水力旋流器引入流程,替代传统的隔油与浮选单元,然后经一级过滤、汽提塔脱硫、石灰软化、二级过滤,然后经阳离子交换后排至蒸汽锅炉。
该技术可以将硬度为2000m g /L 、硫化物为500m g /L 、TDS 为10000m g /L 、油含量为200m g /L 的采油废水转变为蒸汽锅炉用水。
利用该工艺处理美国得州西部Permian Basin 油田采油废水其结果见表1。
Madian E.S 等人报道的Mobil 石油公司处理ABSTRAC TAfter brief int roduction of t he develo p ment of t he new forei g n e q ui p ment ,rea g ent andp rocess flow on t he t reat ment of p roduced water ,some new ideas have been p rovided for solvin g t he t reat ment p roblems of p roduced water ,which have t roubled ever y domestic oilfield.SUBJ EC T HEAD IN Goil p roducin g ,waste water t reat ment ,review综述国外采油废水处理技术的新进展The Ne w Develo p ment of Forei g n Treatmenttechnolo gy of Produced Waste Water闫健勇陈进富王嘉麟吴芳云(石油大学(北京)环境研究开发中心)Yan j ian y on gChen j inf uWan g j ialinWu fan gy un(env i ron ment p rotection center ,p et roleu m u ni versit y ,Bei j i n g )2000年6月油气田环境保护20印度尼西亚Arun 油田采油废水的工艺流程。
采用化学破乳除油、气浮、生化联合组成的工艺替代了过去的混凝-过滤或混凝-气浮-过滤工艺。
重视并应用生化处理工艺是近年来国外油田采油废水处理的一种发展趋势。
表2列出了该油田采油废水、处理水的组成和印度尼西亚的油田废水排放标准。
北海Ula 油田采油废水回注处理工艺流程采用三个油水分离器和六个水力旋流器串联,处理后的水质可达到回注水要求。
其中油含量由200～500m g /L(主要以O/W 型乳状液形式存在)降至20～30m g /L 以下。
此外,国外Se y bold A 等人还报道了一种采用GAC -FBR (活性炭生物流化床反应器)新工艺处理近海油田采油废水的流程。
该技术主要是为满足日益严格的废水排放标准,特别是零排放标准而由美国的BDM 石油技术公司和气体研究所共同完成的,目前该技术已进行了中试放大试验。
在美国的墨西哥海湾油田采油废水排放标准规定日最高油含量不超过42m g /L ,月平均不超过29m g /L ,采用该技术能完全达到,甚至可达到更严格的排放指标即日最高油含量不超过10m g /L 。
这种流程由油水分离器、絮凝、气浮、GAC -FBR 、电渗析等单元组成。
Hu g hes S W 等人提出了可供选择的废水处理工艺。
这些流程主要由油水分离器、溶气气浮、化学氧化(UV /O 3或UV /H 2O 2等)、金属离子去除系统(氢氧化物或硫化物沉淀)、过滤、离子交换、蒸发等单元组成。
可见,随着环保要求的提高和油田回注水水质的严格化,近年来国外油田采油废水的治理技术已得到改进和提高。
采油废水的治理工艺已由原来的隔油-混凝-过滤技术改变为隔油-混凝气浮-生化-过滤技术。
气浮和生化技术的采用已成为近年来先进的采油废水处理工艺的一种标志。
2新设备及新技术近年来,国外对含油废水(主要是采油废水)的处理已开发了一些新设备,如新型密闭式浮选箱、水力旋流器、各种组合式油水分离器等。
这些装置的成功开发,对提高含油废水的处理效果、对改进设备的处理效能以及实现处理设备功能的一体化都大有裨益。
Bates J B 等人报道了一种净化采油废水的装置。
实际上该装置是一种密闭式的浮选箱。
浮选箱被分为四个浮选室,每个浮选室都装有一个能使气体分布为100～1000μm 的气体分布管,经过密闭浮选箱处理的采油废水下层为清水,上层的浮油收集于储油箱,浮选气体采用油田伴生的天然气。
据称,使用该气浮装置处理采油废水可使其操作、维护以及相应的化学药剂费用降低。
Hubred 等人发明了一种新型浮选柱。
这种浮选装置采用侧部布气技术,可用于分离含油废水中的细小悬浮物和油滴。
当含油废水流动时,废水和气体在浮选柱内分别以0.127～2.54cm/s 、0.0254～2.54cm/s 的流速流动,且水流量为气流量的10～30倍时可获得理想的处理效果。
McCasland E D 报道了一种分离油水混合物的简易装置。
它是由油水混合物进口、折流挡板、油流出口和净化水出口几部分组成的,具有结构简单,油水分离速度快等优点,但对油水密度差异小的含油废水其处理效果不甚理想。
Seureau J J 等人报道了一种新综述油气田环境保护第10卷第2期21综述型旋流分离器。
该旋流器能实现油-水-固三相的分离。
与除油和除砂旋流器相比,三相旋流器具有体积小、效率高、投资和操作费用较低等特点,是一种集除油和除砂为一体的新型分离设备,适于海上和陆上油田采油废水的处理。
此外,WO94/13930还介绍了一种安装在油田生产井内的油水分离旋流器。
据了解它能在井下实现油水的高效分离并将水回注到地层,当采油废水含量达70%以下时,这种井下安装的同步油水分离设备是非常有效的。
专利WO97/17294介绍了一种从乳化的含油废水中分离油水的新技术。
该技术通过在采油废水中加入电解质以增加其电导性,在磁电装置的作用下使采油废水产生磁性,成为磁流体,并籍此破坏乳化油滴的稳定性,增大其聚结能力。
磁化法处理乳化含油废水是近年来研究的一项新技术。
薄膜电解技术也是一种处理乳化含油废水的新方法。
Qin gq uan S等人的发明专利对此有过详细的报道。
但这种技术用于油田采油废水的油水分离尚待进一步证实。
利用油和水,特别是水中溶解的烃类物质与水的沸点差异,Adrianus等人发明了一种蒸馏技术来处理油田采油废水。
这种技术的关键是填料蒸馏塔。
由于许多有机物可与水形成共沸物,因此在填料塔内,沸点比水低和比水高的有机物均能进入蒸汽相,且控制蒸发水量为进水量的5%～20%即可实现油水的高效分离。
高效多功能一体化的油田采油废水治理设备已成为研究热点,新的含油废水处理技术亦有不少文献报道。
实现油-水、可溶性有机物-水、悬浮物-水之间的强化传质技术和有机物强化化学转化技术依然是今后采油废水治理研究的重要方向。
3新处理药剂为了处理采油废水中的溶解有机物、油及固体悬浮物,近年来大量文献报道了一些新的水处理药剂。
Thomas E R报道了使用低分子量的有机胺,特别是季铵盐处理采油废水中的溶解有机物。
Do y le D H等利用聚合物改性搬土或一些其它有机粘土吸附采油废水中的溶解有机物,也取得了良好的试验结果。
此外,近年来某些文献报道了多种有机高分子絮凝剂,其中多以丙烯酰胺和丙烯酸的二元及三元共聚物为主。
为了处理乳化含油废水、稠油废水,性能优异的破乳剂的开发也已成为水处理药剂研究的一个方向。
生物破乳剂、生物絮凝剂、低污染或无污染的水质处理剂也是值得研究的。
4结论由以上介绍可以看出,由于各油田的油品性质不尽相同,要开发出普遍适用的技术和设备难度很大,但可以根据各自油田的特点开发自己的工艺和设备,许多原先用于回用的技术也被用在了采出水的处理上。
建议在资金允许的情况下,可以考虑使用膜、臭氧、电渗析等技术。
参考文献1David B,Rochford.Enhencin g Produced Water Qualit y in Kuwait Oil Com p an y.Societ y of Pet rolem En g ineers,1997,10:5～82Garbutt C F.Innovative Treatin g Processes Allow Steamfloodin g Wit h Poor Qualit y Oilfield Water Societ y of Pet rolem En g ineers,1997,10:5～83Madian.Treatin g of Produced Water for Surface Dis2 char g e at t he Arnu Gas Condensate Field.Societ y of Pet rolem En g ineers,1995,2:174H j elmas A Produced Water Rein j ection:Ex p eriences From Performance Measurement s on Ula in t he Nort h Sea.Societ y of Pet rolem En g ineers,1996,6:9～125Sebold A J.Cook Demonst ration of Dissolved Or g anics Removal f rom Produced Water.Societ y of Pet rolem En g ineers,1997,3:9～116Bate J B.Clarification of Produced Water in t he Oil and Gas Indust r y.U nited States Patent,1996,8(收稿日期2000-03-03)(编辑黎英)。