預氧化技術在油田污水處理中的應用分析

郭勇軍

摘 要 預氧化技術是油田污水處理應用的新技術，作用在于將二價鐵離子轉變為三價鐵，并通過添加化學試劑沉淀出來，以達到提高水質穩定性的目的。文章對預氧化技術相關知識進行探討，以期為其在油田污水處理中的廣泛應用提供參考。

關鍵詞 預氧化技術；油田；污水處理；應用

中圖分類號：X741 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）03-0079-02

為提高原油采收率國內陸地油田多采用注水方式開發，該種方式下注水水質往往給井下管柱、地面設備等產生直接影響，進而影響油田開發工作的順利開展。鑒于此，為處理開發過程中產生的污水提高水質多采用三段式污水處理工藝，不過采用該技術除鐵不夠徹底，而預氧化技術在凈化污水方面具有較大優越性。

1 預氧化技術原理

當前預氧化技術有電化學預氧化和化學預氧化技術之分，其中前者利用電化學設備將污水中富含的Nacl轉化為Cl2、O2等，從而將污水中的二價鐵離子氧化成三價鐵離子。當將污水的pH調試超過3.7時三價鐵離子會以Fe（OH）3形式沉淀出來，此時在pH=6.5～7.0環境中采用石英砂過濾和大罐沉降便可將鐵離子除去，以保證水質穩定性。化學預氧化技術通過向污水中添加適量的次氯酸鈉、H2O2等試劑將二價鐵離子氧化成三價鐵離子，進而達到除去鐵離子的目的。

2 傳統重力沉降技術與預氧化技術

2.1 傳統重力沉降技術

應用該技術調整污水pH值主要利用石灰乳，并結合使用絮凝劑將雜質去除，最后使用阻垢劑將鎂、鈣等進行穩定，最終達到提高水質的目的。

該技術有效解決了油田污水腐蝕問題，致使細菌、含鐵、含油等含量降低，從而有效控制了腐蝕速率。不過采用該技術也引入了新的問題，一方面為了將污水中的pH值提高到8左右，需向污水中添加大量石灰乳，導致污水中存在大量的鈣離子，達到提高結垢機率，因此處理時必須定期清理流程管線。另一方面，飽和的離子濃度注入到地層后受到溫度因素的影響，導致成垢溶解度降低，進而阻塞近井地帶層，影響油層滲透率，給油田的生產產生不利影響。

另外，將污水的pH值調高后會產生大量污泥，出現這一現象的原因有兩點：首先，向污水中添加大量石灰乳引入部分不溶性固體；其次，很多高價離子在pH值較高的環境容易析出進而產生較多污泥量，進而增加污水處理成本。除此之外，利用該技術除鐵穩定性較差。當污水中的pH超過4時，污水的二價和三價鐵離子就會沉淀析出，如污水中存在硫酸鹽或硫化氫等物質時很容易生產硫化亞鐵沉淀。產生的沉淀會將地層的孔隙阻塞，導致注水壓升高，進而增加注水的能耗。因此實際操作時應將水中二價和三價鐵離子控制在較低水平，而A級注水標準要求含鐵量不能超過0.5 mg/L，但是利用傳統技術很難達到這一要求，因此，二價鐵離子的去除效果有待進一步提升。

2.2 預氧化技術

對污水中的金屬離子進行認真分析，發現在酸性環境中利用強氧化劑很容易將二價鐵離子氧化成三價鐵離子，而且經試驗測定Fe（OH）2的Ksp值大于Fe（OH）3值，尤其當pH值超過4時三價鐵離子溶解度遠不及二價鐵離子溶解度。并且當處在堿性環境中三價鐵離子會更容易析出，因此使用氧化劑將二價鐵離子氧化成三價鐵離子沉淀，能夠實現污水的深層次凈化。在三段式污水處理基礎上對化學預氧化技術加以改進，即優化處理藥劑，同時在混合罐的進口位置設置添加預氧化劑入口。該預氧化技術工藝流程如圖1所示。

圖1 化學預氧化技術工藝流程

預氧化污水處理技術改善了傳統技術去鐵不徹底的缺陷，因此在眾多油田開采中得到廣泛應用。另外，利用預氧化技術處理油田污水時產生較少污泥極大的減少了工藝工作負荷。不過需要注意在實際運用時為提高氧化劑效果降低腐蝕，向污水中添加氧化劑后應同時添加適量強堿使污水pH值達到7。在該過程中和傳統重力沉降技術相比引入的強堿量較少，因此可減少污泥的產出。

3 兩種預氧化技術應用

不管是電化學預氧化技術還是化學預氧化技術在油田開采中均得到廣泛應用，下面以某油田開采為例對兩種預氧化技術的實際應用進行探討。

3.1 兩種預氧化技術工藝

兩種預氧化技術均是從傳統重力沉降工藝基礎上轉變而來，其中化學預氧化技術主要借助氧化劑實現二價鐵離子的氧化，因此其與傳統工藝相比差別并不明顯。而電化學預氧化技術主要利用電解出的氧化劑實現鐵離子的氧化，因此應用時額外安裝預氧化裝置，投資成本相對較大。

3.2 兩種預氧化技術處理效果

油田污水處理時分別使用兩種預氧化技術進出水水質如表1所示。

分析表中數據可知兩個污水站水質來源具有共性，主要表現為具有較高含鐵量、腐蝕率高、PH值較低等。并且采用兩種預氧化技術具有較好的適應性，達到了較少的污水處理效果，滿足了油田開采污水處理要求。利用化學預氧化技術使污水的pH值由之前的5.5～6.5提升至7.0，降低了腐蝕性，而且在其他藥劑影響下懸浮物和油的濃度降低較為明顯，有效控制了鐵的含量。同時細菌也被明顯抑制，經測定其他指標均滿足油田注水要求。

表1 兩種預氧化技術進水水質對比

項目 pH 總鐵

（mg·L-1） 腐蝕速率（mm·a-1）

化學預氧化技術 進水 6.0 45 0.23

一級出水 7.0 0.2 0.01

二級出水 7.0 0.21 0.01

電化學預氧化技術 進水 5.85 5.6 0.3884

出水 7.0 - 0.05

3.3 兩種預氧化技術應用管理

兩種預氧化技術處理油田污水時存在一定的差別：采用化學預氧化技術時需向污水中添加殺菌劑、絮凝劑、強堿以及氧化劑等，而采用電化學預氧化技術氧化劑由電解產生，因此只需向污水中殺菌劑、絮凝劑、強堿即可。endprint

由上可知兩種預氧化技術實際應用管理并不相同，如使用化學預氧化技術只需根據要求向污水中投入適量藥劑，由于加藥為自動化因此管理比較方便，對技術人員技能的要求不高；如使用電化學預氧化技術需使用專門設備且技術較為先進，對技術人員的技能水平要求較高。

另外，應用化學預氧化技術處理油田污水時，添加氧化劑應注意以下幾點內容：首先，考慮到氧化劑具有較強的氧化性能，會腐蝕普通的鋼鐵管線，因此選擇添加氧化劑管線時應優先使用鋼骨架復合管或玻璃鋼管線；其次，污水中如含有較大油量會直接影響氧化劑的氧化效果，因此，投入氧化劑時污水含油量不能超過100 mg/L。并且氧化劑添加應適量，一般為污水中二價鐵離子的1.2～1.4倍；最后，控制好氧化劑的添加點，通常應在其他藥劑添加之前添加，并且保證在不影響其他藥劑效果的基礎上，符合最低濃度添加要求。另外，為提高氧化劑的氧化效果，添加后應進行均勻攪拌且反應時間至少應為0.5 min。

3.4 兩種預氧化技術對比分析

化學預氧化技術具有較為廣泛的應用范圍且對管理人員的技術水平要求較低，但應用過程中會產生較多的污泥量，同時會增加加入氧化劑的工作量。電化學預氧化技術應用時需配備專門的設備且會改造原有工藝流程，一次投入成本較高。另外，電化學預氧化技術應用范圍較窄且對管理人員的要求較高。因此，處理油田污水時應結合油田實際情況，充分考慮化學預氧化技術和電化學預氧化技術間的區別，進而合理選擇預氧化技術，提高油田污水處理效果。

4 總結

綜上所述，兩種預氧化技術在油田污水處理中均能取得良好效果，不過實際應用時應綜合對比兩種技術之間的區別，并充分考慮投入成本進而使用最佳污水處理技術。另外，考慮到預氧化技術應用時會產生較多污泥，因此應制定有效措施加強對污泥的處理，以提高油田污水處理質量，保證油田開采工作的高效進行。

參考文獻

[1]劉廣英，賈厚田，張秋雁.預氧化技術在油田污水處理中的應用[J].內江科技，2013（01）：91，28.

[2]于少君.預氧化技術在油田污水處理中的應用研究[J].內蒙古石油化工，2013（09）：102-104.

[3]譚文捷，黨偉，唐志偉，王莉莉.預氧化技術在油田污水處理中的應用研究[J].環境工程，2013（S1）：223-225.

[4]歐天雄，吳建軍.預氧化技術在油田污水處理中的應用[A].第二屆石油石化工業用材研討會論文集[C].2001.endprint

由上可知兩種預氧化技術實際應用管理并不相同，如使用化學預氧化技術只需根據要求向污水中投入適量藥劑，由于加藥為自動化因此管理比較方便，對技術人員技能的要求不高；如使用電化學預氧化技術需使用專門設備且技術較為先進，對技術人員的技能水平要求較高。

另外，應用化學預氧化技術處理油田污水時，添加氧化劑應注意以下幾點內容：首先，考慮到氧化劑具有較強的氧化性能，會腐蝕普通的鋼鐵管線，因此選擇添加氧化劑管線時應優先使用鋼骨架復合管或玻璃鋼管線；其次，污水中如含有較大油量會直接影響氧化劑的氧化效果，因此，投入氧化劑時污水含油量不能超過100 mg/L。并且氧化劑添加應適量，一般為污水中二價鐵離子的1.2～1.4倍；最后，控制好氧化劑的添加點，通常應在其他藥劑添加之前添加，并且保證在不影響其他藥劑效果的基礎上，符合最低濃度添加要求。另外，為提高氧化劑的氧化效果，添加后應進行均勻攪拌且反應時間至少應為0.5 min。

3.4 兩種預氧化技術對比分析

化學預氧化技術具有較為廣泛的應用范圍且對管理人員的技術水平要求較低，但應用過程中會產生較多的污泥量，同時會增加加入氧化劑的工作量。電化學預氧化技術應用時需配備專門的設備且會改造原有工藝流程，一次投入成本較高。另外，電化學預氧化技術應用范圍較窄且對管理人員的要求較高。因此，處理油田污水時應結合油田實際情況，充分考慮化學預氧化技術和電化學預氧化技術間的區別，進而合理選擇預氧化技術，提高油田污水處理效果。

4 總結

綜上所述，兩種預氧化技術在油田污水處理中均能取得良好效果，不過實際應用時應綜合對比兩種技術之間的區別，并充分考慮投入成本進而使用最佳污水處理技術。另外，考慮到預氧化技術應用時會產生較多污泥，因此應制定有效措施加強對污泥的處理，以提高油田污水處理質量，保證油田開采工作的高效進行。

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[4]歐天雄，吳建軍.預氧化技術在油田污水處理中的應用[A].第二屆石油石化工業用材研討會論文集[C].2001.endprint

由上可知兩種預氧化技術實際應用管理并不相同，如使用化學預氧化技術只需根據要求向污水中投入適量藥劑，由于加藥為自動化因此管理比較方便，對技術人員技能的要求不高；如使用電化學預氧化技術需使用專門設備且技術較為先進，對技術人員的技能水平要求較高。

另外，應用化學預氧化技術處理油田污水時，添加氧化劑應注意以下幾點內容：首先，考慮到氧化劑具有較強的氧化性能，會腐蝕普通的鋼鐵管線，因此選擇添加氧化劑管線時應優先使用鋼骨架復合管或玻璃鋼管線；其次，污水中如含有較大油量會直接影響氧化劑的氧化效果，因此，投入氧化劑時污水含油量不能超過100 mg/L。并且氧化劑添加應適量，一般為污水中二價鐵離子的1.2～1.4倍；最后，控制好氧化劑的添加點，通常應在其他藥劑添加之前添加，并且保證在不影響其他藥劑效果的基礎上，符合最低濃度添加要求。另外，為提高氧化劑的氧化效果，添加后應進行均勻攪拌且反應時間至少應為0.5 min。

3.4 兩種預氧化技術對比分析

化學預氧化技術具有較為廣泛的應用范圍且對管理人員的技術水平要求較低，但應用過程中會產生較多的污泥量，同時會增加加入氧化劑的工作量。電化學預氧化技術應用時需配備專門的設備且會改造原有工藝流程，一次投入成本較高。另外，電化學預氧化技術應用范圍較窄且對管理人員的要求較高。因此，處理油田污水時應結合油田實際情況，充分考慮化學預氧化技術和電化學預氧化技術間的區別，進而合理選擇預氧化技術，提高油田污水處理效果。

4 總結

綜上所述，兩種預氧化技術在油田污水處理中均能取得良好效果，不過實際應用時應綜合對比兩種技術之間的區別，并充分考慮投入成本進而使用最佳污水處理技術。另外，考慮到預氧化技術應用時會產生較多污泥，因此應制定有效措施加強對污泥的處理，以提高油田污水處理質量，保證油田開采工作的高效進行。

參考文獻

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[4]歐天雄，吳建軍.預氧化技術在油田污水處理中的應用[A].第二屆石油石化工業用材研討會論文集[C].2001.endprint