原油污水處理技術和環境保護的研究

摘要：原油污水的處理是石油工業中的一個重要問題。原油污水主要來源于石油開采、運輸和加工過程，如果不加以處理，則這些污水會對環境造成嚴重污染。因此，研究有效的原油污水處理技術具有重要意義。物理、化學、生物與組合處理技術等被廣泛應用于原油污水處理中，能夠有效去除污水中的有害物質。詳細探討幾種常見的原油污水處理技術，包括物理處理、化學處理、生物處理和組合處理技術，并結合實際案例和數據進行分析；同時，討論這些技術在環境保護中的應用及其對生態系統的潛在影響。

關鍵詞：原油污水""處理技術""環境保護""化學轉化法""生物處理""物理處理

Research"on"Crude"Oil"Wastewater"Treatment"Technology"and"Environmental"Protection

LIU""Junwei"1""ZHAO"Zeyu"2

1.China"CAMC"Engineering"Co.，"Ltd.，Beijing，"10080"China;2.CNPC"Safety"and"Environmental"Protectionnbsp;Technology"Research"Institute，"Beijing，"102206"China

Abstract："The"treatment"of"crude"oil"wastewater"is"an"important"issue"in"the"petroleum"industry."Crude"oil"wastewater"mainly"comes"from"the"processes"of"oil"extraction，"transportation，"and"processing."If"left"untreated，"the"wastewater"will"cause"serious"pollution"to"the"environment."Therefore，"researching"effective"crude"oil"wastewater"treatment"technologies"is"of"great"significance."Physics，"Chemistry，"Biology"and"combined"treatment"technologies"are"widely"used"in"the"treatment"of"crude"oil"wastewater，"effectively"removing"harmful"substances"from"the"wastewater."This"article"explores"in"detail"several"common"crude"oil"wastewater"treatment"technologies，"including"physical"treatment，"chemical"treatment，"biological"treatment，"and"combined"treatment"technologies，"and"analyzes"them"with"practical"cases"and"data;"Meanwhile，"the"application"of"these"technologies"in"environmental"protection"and"their"potential"impact"on"ecosystems"are"discussed.

Key"Words："Crude"oil"wastewater;"Treatment"technology;"Environmental"protection;"Chemical"conversion"method;"Biological"treatment;"Physical"treatment

隨著我國石油工業的不斷發展，油田分布范圍廣泛，遍及全國多個地區。然而，在石油開采過程中，產生的大量含油污水已成為嚴重的環境問題。如果這些污水不經有效處理直接排放，則不僅會污染土壤和水源，還可能引發火災等安全事故，對人類健康和生態環境構成嚴重威脅。因此，研究并應用高效的原油污水處理技術對保護環境、實現可持續發展具有重要意義。本文旨在探討原油污水處理技術的最新進展及其在環境保護中的應用。首先，對原油污水處理的背景、重要性及面臨的挑戰進行了概述，明確了研究的必要性和緊迫性；其次，詳細介紹了當前主流的原油污水處理技術，包括物理法、化學法、物理化學法和生物法，并分析了各技術的優缺點及適用范圍。

1"原油污水處理技術對環境保護的作用

我國大部分油田已進入石油開采的中后期，采出原油的含水率普遍高達70%～80%，部分油田甚至超過90%[1]。若油水分離后產生的含油污水直接排放，則將帶來嚴重的環境污染。因此，油田污水處理的主要目標是除去污水中的油類、有機物、懸浮物、硫化物、細菌等有害物質，使處理后的污水達到回注或排放標準。通過有效的原油污水處理技術，可以大大減少污水中有害物質的排放，從而減少對水體和土壤的污染[2]。處理后的污水可以用于農業灌溉和景觀用水，有助于緩解水資源短缺問題，同時保護了自然生態系統。采用先進的污水處理技術，有助于提升企業的環保形象，增強市場競爭力。

2"原油污水處理技術工藝研究

2.1"原油污水處理技術類型

2.1.1"按水中污染物的化學性質是否改變分類

（1）分離處理。原理：通過物理或機械手段將污水中的污染物與水體分離，不改變污染物的化學性質[3]。特點：處理過程簡單，能耗相對較低，但通常只能去除懸浮物、浮油等易分離物質。應用實例：重力分離、離心分離、過濾等。（2）轉化處理。原理：利用化學反應或生物作用改變污染物的化學性質，使其轉化為無害或易于處理的物質。特點：處理效果顯著，能去除溶解性污染物，但可能產生新的副產物，需進一步處理。應用實例：化學轉化法（如氧化還原反應）、生物法（如活性污泥法）。（3）稀釋處理。原理：通過增加清潔水體的量來降低污水中污染物的濃度，使其達到排放標準或可接受的環境水平。特點：處理成本低，但可能消耗大量水資源，且不能從根本上消除污染物。應用實例：河流稀釋、海洋排放（需嚴格遵守環保法規）。

2.1.2"按處理過程中發生的變化分類

（1）物理法。過濾：利用篩網、濾布等介質截留污水中的懸浮物，如顆粒物、纖維等。根據孔徑大小，可以分為粗濾、細濾等[4]。重力分離：利用油水密度差異，通過自然沉降或斜板沉淀池等裝置實現油水分離，適用于處理含油污水。離心分離：利用離心力加速油水分離過程，適用于處理乳化油等高難度分離污水。

（2）化學法。①中和法：通過加入酸或堿調節污水pH值，使某些有害物質（如重金屬離子）沉淀或轉化為無害物質。例如：混凝沉淀法通過加入混凝劑（如鐵鹽、鋁鹽等），使污水中的懸浮物和膠體顆粒凝聚成較大顆粒而沉淀[5]，適用于去除懸浮物、膠體及部分溶解性有機物。②化學轉化法：利用氧化還原反應，將有害物質（如氰化物、硫化物等）轉化為無害或易于處理的物質。

（3）物理化學法。物理處理技術主要包括重力分離、過濾和膜分離等方法。①吸附法：利用吸附劑（如活性炭、沸石等）的吸附能力去除污水中的有機物、重金屬等污染物。吸附劑需定期更換或再生。例如：離子交換法通過離子交換樹脂去除污水中的離子態污染物（如硬度離子、重金屬離子等），樹脂需定期再生以恢復交換能力[6]。②氣浮法：利用微小氣泡將污水中的懸浮物和膠體顆粒粘附并上浮至水面去除。常用方法有溶氣氣浮和散氣氣浮兩種。

（4）生物法。生物處理技術主要包括活性污泥法、生物膜法和厭氧消化等方法。①活性污泥法：利用活性污泥中的微生物群體降解污水中的有機物和部分無機物，通過曝氣、沉淀等過程實現污染物的去除和污泥的回流[7]。②生物膜法：利用附著在載體表面上的微生物膜降解污水中的污染物。載體可為塑料、陶瓷等材料制成的填料或轉盤等。生物膜法具有占地面積小、處理效率高等優點。③厭氧消化：其是一種在缺氧或無氧條件下，利用厭氧微生物（如產酸菌和產甲烷菌）將污水中的有機物分解為二氧化碳、甲烷（沼氣）和水等物質的生物處理技術。這種方法特別適用于處理高濃度有機廢水，如油田污水處理中常遇到的含油污泥和有機廢水。

2.2"組合處理技術

組合處理技術作為污水處理領域的一項重要策略，旨在通過整合多種單一處理技術，實現污水處理的協同效應，從而顯著提升處理效果，滿足更嚴格的排放標準或實現水資源的回用。這種技術組合通?；趯Σ煌廴疚锾匦缘纳钊肜斫夂透魈幚砑夹g優勢的充分發揮。組合處理技術在污水處理中的應用日益廣泛，其通過整合多種單一處理技術的優勢，實現了對污水的全面、高效處理。隨著科技的進步和環保要求的提高，組合處理技術將不斷創新和完善，為污水處理領域帶來更多的解決方案和技術突破。

2.2.1"物理-化學組合處理

首先，采用物理方法（如重力分離、過濾）去除污水中的大顆粒懸浮物、油滴等；然后，利用化學方法（如混凝沉淀、化學氧化）進一步去除溶解性有機物、重金屬離子等。物理處理快速有效，能夠去除大部分易分離污染物；化學處理則能深入處理溶解性污染物，提高出水水質。

2.2.2"化學-生物組合處理

在化學處理（如預氧化、混凝沉淀）去除部分有機物和重金屬后，引入生物處理（如活性污泥法、生物膜法）進一步降解剩余的有機物?；瘜W處理能減輕生物處理的負荷，提高生物處理系統的穩定性和效率；生物處理則能深度凈化水質，降低出水中的有機物含量。

2.2.3"物理-化學-生物組合處理

該組合結合了物理、化學和生物3種處理技術的優勢，通過多級處理實現對污水的全面凈化。

3"原油污水處理技術新進展

3.1"氣浮旋流一體化處理技術

3.1.1"氣浮旋流一體化處理技術優勢

（1）高效除油：通過超微氣泡的生成與分布，極大地增加了氣泡與油滴的接觸面積，促進了油滴的附著與上浮，從而實現了超過90%的除油率。（2）懸浮固體高效去除：結合旋流作用，緊湊型氣浮技術（Cyclonic"Gas"Flotation"Unit，CFU）能有效分離并去除污水中的懸浮固體，去除率超過85%，顯著改善了出水水質。（3）安全環保：整個處理過程無需添加大量化學藥劑，減少了二次污染的風險，符合現代環保理念。（4）自動化與信息化：集成先進的控制系統，實現遠程監控與自動調節，提高了運行效率與穩定性，同時降低了人力成本。

3.1.2""CFU技術在油田污水處理中的應用案例

科力邇CDFU設備在多個油田污水處理項目中得到了成功應用。這些項目不僅驗證了CFU技術的高效性與穩定性，還展示了其在處理復雜油田污水方面的獨特優勢。通過CFU技術的處理，油田污水中的油分、懸浮固體等污染物得到了有效去除，出水水質達到了國家和地方環保標準，為油田的可持續發展提供了有力保障。

3.2nbsp;數值模擬技術在CFU設計中的作用

數值模擬技術（Computational"Fluid"Dynamics，CFD）作為CFU設計與優化的重要工具，通過模擬流體在設備內的流動行為、傳熱傳質過程等，為設備結構的優化與性能的提升提供了科學依據。（1）過程設計：CFD模擬可以幫助設計者了解流體在設備內的流動路徑、速度分布等關鍵參數，從而優化設備結構，提高處理效率。（2）結構優化：通過對不同設計方案的CFD模擬對比，可以找到最佳的設備結構參數，如氣泡發生器孔徑、旋流室尺寸等，以實現更高的處理效果。（3）工程放大：在將實驗室規模的技術放大到工業應用時，CFD模擬可以預測放大過程中可能出現的流動問題，并提供解決方案，確保放大過程的順利進行。（4）流動控制：CFD模擬還可以用于研究設備內部的流動控制機制，如氣泡的生成與分布、旋流強度的調節等，為設備的穩定運行提供技術支持。

3.3"其他新興技術

在原油污水處理領域，除了CFU和CFD技術外，納米技術、膜技術和生物處理技術等新興技術確實展現出了巨大的潛力。納米技術利用納米材料（尺寸通常在1～100"nm之間）的高表面積和特殊性質，如量子尺寸效應、高活性等，來提高污染物的吸附和去除效率。納米顆?？梢酝ㄟ^表面修飾或包覆劑的添加，提高其在廢水中的穩定性和分散性，從而更有效地去除污水中的有機物、重金屬等污染物。

4"結語

原油污水處理技術是實現油田環境保護和可持續發展的重要手段。隨著科技的不斷進步和創新，新型污水處理技術（如氣浮旋流一體化處理技術等）不斷涌現，為油田污水處理提供了更加高效、環保的解決方案。隨著科技的不斷進步和環保意識的日益增強，原油污水處理技術將向更高水平不斷邁進。未來應該繼續加強技術創新和研發力度，推動原油污水處理技術不斷發展，為保護生態環境和實現可持續發展貢獻智慧和力量。

參考文獻

[1]"葉黃凡.重質油煉制污水污染特性及其處理工藝的綜合評價研究[D].北京：中國石油大學（北京），2021.

[2]"左磊.原油污水處理技術及環境保護的研究[J].冶金與材料，2019，39（6）：69-70.

[3]"李洪浩.環境工程污水處理技術應用探討[J].科技視界，2023（8）：39-41.

[4]"付馨.油田污水處理技術問題淺析及新技術應用研究[J].化工管理，2018（21）：192.

[5]"石勛祥.旋流分離技術在原油電脫鹽裝置污水處理中的應用[J].化工設計通訊，2021，47（7）：182-183.

[6]"孫文章.人工濕地技術在油田含油污水處理中的應用[J].中國資源綜合利用，2020，38（9）：86-87+91.

[7]"郭曉培.某煉廠兩種大宗原油電脫鹽進出水水質變化特征研究[D].北京：中國石油大學（北京），2022