油田含聚污水的資源化利用

海蘭 內蒙古化工職業學院

油田含聚污水的資源化利用

海蘭 內蒙古化工職業學院

目前，稠油熱采、注聚比例逐漸增大，天然能量開發日漸增多，這導致了部分地區注水源井水、海水和清水，所采出的污水無法完全用于回注，開發過程中產生過多富余污水。為此提出了一種高級氧化法對污水進行預處理的工藝，通過強化氧化能力將有毒的有機物分解成二氧化碳和水，有效地處理油田污水，以對石油行業生態環境起到保護作用。將聚合物配母液作為油田污水資源化實驗的主要研究對象。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 國內研究現狀

我國對原油的需求日趨增長，國內大部分油田已經進入開發中后期，石油污染問題越來越受到關注。目前，稠油熱采、注聚比例逐漸增大，天然能量開發日漸增多，這導致了部分地區注水源井水、海水和清水，所采出的污水無法完全用于回注，開發過程中產生過多富余污水。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刻不容緩。

為此提出了一種高級氧化法對污水進行預處理的工藝，通過強化氧化能力將有毒的有機物分解成二氧化碳和水，有效地處理油田污水，以對石油行業生態環境起到保護作用。

2 油田含聚污水的主要特征

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

（1）采油污水含有聚合物，導致污水的黏度增加。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，經過測試可以得出結論，聚合物導致油水中水膜增強，水中的正負電場增強，提升了小油珠在水體中的穩定性。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，而且經過藥劑處理的水質還有化學物殘留，雜質含量超標，達不到注入水質標準。

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

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

3 實驗過程

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

本次實驗將聚合物配制母液作為油田污水資源化實驗的主要研究對象，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：首先需要進行二級氣浮出水，采用溶氣氣浮設備對污水進行處理；然后高級氧化，高級氧化后需要進行后期處理，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，實驗反應時間75min，模擬實驗完成后進行現場試驗，現場試驗規模為模擬實驗的5倍，在實驗流程中需要添加適量催化劑，以及酸堿調節劑和凈化劑等。

通過對各類藥劑進水進行統計，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的實驗成本約為3.8元/立方米。將模擬實驗擴大到1000m3/d的規模工程上進行成本分析，運行成本、污泥處置費和污水回灌費的總成本低于9元/立方米。這些統計資料說明，高級氧化加上雙模工藝在使用成本上不會造成浪費，能夠較好地節約資源。

4 實驗結果分析

采用高級氧化和雙模工藝進行污水處理，模擬實驗結果如表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，所設計的實驗方法滿足污水資源化的要求，與聚合物母液配置污水實驗進行了對比。

表1 水質綜合分析

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。

現場試驗同樣采用高級氧化和雙模工藝，從反滲透膜出水指標檢測結果不難發現，含油和懸浮物均接近0，濁度在0.3～0.5之內，pH值小于7，說明水質為酸性，礦化度不高于200mg/L，其中實驗取樣次數為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。

對濃水進行檢測，其指標滿足注入地層水標準，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 結語

配制高級氧化和雙膜工藝處理油田污水的藥劑，從而優化含聚污水系統，實現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。實驗結果分析表明，高級氧化和雙膜工藝的污水處理方法能夠避免污水排放，保護了我國的水資源。

（欄目主持 焦曉梅）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.12.050