关键词：污水处理焦炭粗粒化过滤
在我国改革开放不断深入，经济高速发展的同时，城市的规划和功能发生了根本性变化。城市服务场所得到大量新建，这就导致城市污水的水质发生了根本变化，城市污水中工业污水的比例逐渐减少，而生活污水不断增加。城市生活污水中尤以油脂危害最大，国家对城市生活含油污水的处理排放一直高度重视。原中华人民共和国城乡建设环境保护部于1986年7月11日了《污水排入城市下水道水质标准》（CJ18-86），于1987年7月1日起实施；国家环境保护局和国家技术监督局于1996年10月4日了《中华人民共和国国家标准-污水综合排放标准》（GB8978-1996）,于1998年1月1日起实施。为了促进城市生活含油污水处理技术的研究和应用,本文对生活含油污水的水质、水量特点及处理方法、处理设备作一初步探讨。
1、城市生活含油污水的水质、水量特点：
1.1生活含油污水的水质特点：经过含油污水静置上浮试验分析，含油污水中漂浮油（60微米及以上）占67.5%，分散油和乳化油（60微米以下）占32.5%。这说明含油污水中漂浮油占大部分，而分散油和乳化油所占比例较小。只要将含油污水中的漂浮油去除，那么污水中的含油量就会大大降低。从静置时间和去除率分析，当含油污水静置1.5小时后，其漂浮油去除率可达75%，若继续静置下去，漂浮油去除率升高幅度很小。可以这样认为：含油污水在静置1.5小时后，其漂浮油基本已全部去除，水中剩下的基本上是分散油和乳化油，再静置下去，分散油和乳化油已经很难自然上浮。如果希望进一步提高除油效果，必须采取针对分散油和乳化油的去除措施。
1.2生活含油污水的水量特点：不同单位的生活含油污水的排水量差异很大，以饭店为例，饭店的排水量还会受到就餐人数、饭菜品种等因素的影响。所以，饭店的排水量主要有两个特点：一是间歇排放，二是一次排水量一般较小，三是全天在一定范围变化波动幅度较大。其它生活含油污水排放单位的水量特点与饭店类似。如洗车场的日排水量就与日洗车数量及车的种类密切相关。
2、城市生活含油污水的处理
2.1处理方案：生活含油污水的最佳处理方案是进入市政下水道前的源头处理，首选应是无需动力、无需投药、操作简单的物理方法。目前除油的物理方法主要有重力分离、气浮分离、过滤吸附等。对于生活含油污水，采用气浮分离法是不适宜的，其原因一是气浮分离法设备复杂，二是有动力消耗，三是气浮分离一般需投药。因此，应考虑采用重力分离、过滤吸附的方法处理生活含油污水。重力分离主要是去除污水中的漂浮油。为取得良好的处理效果，首先应保证有充足的油水分离时间，根据含油污水静置上浮试验的分析结果，油水分离时间应在1.5-2.0小时，这样可保证去除污水中65%—70%的油（考虑实际情况与试验条件的差异，油的去除率在实际中有所降低）。其次，为使污水的流态比较稳定，减少扰动，以利于油水分离，一般可将污水的水平流速控制在1-2毫米/秒。
过滤吸附主要是去除经重力分离后剩余的分散油和乳化油，以确保出水达标排放。过滤吸附的关键是选择合适的滤料（吸附剂），对滤料（吸附剂）的要求是：具有较强的吸油性；有足够的机械性能和化学稳定性；表面粗糙且有棱角，这样吸附表面积较大（棱角处吸附力最强）。焦炭具备了上述比较全面的特性，同时焦炭还有价格低、易得、使用后可焚烧处置等优点。最重要的是焦炭有粗粒化的功能，焦炭粗粒化是利用焦炭的亲油性和多孔性，使含油污水流经炭层后，细小颗粒的油珠被吸附在焦炭的孔隙中，并逐渐聚集成大的油珠而上浮。粗粒化过程如下：含油污水通过炭层时细小粒径的油珠被吸附在焦炭的表面上和孔隙内，形成油膜。同时在拦截、惯性碰撞等综合作用下，油珠和水之间的连续相水膜破裂，油珠和油膜聚结。随着时间的增长，焦炭孔隙内的油珠越来越多。这样水流断面减少，阻力增大，焦炭孔隙内的油珠被推出。初时由于表面张力的作用，油珠不能马上与焦炭表面的油膜断开，当油珠粒径增大到浮力大于表面张力和焦炭的附着力时，大颗粒的油珠即与焦炭表面的油膜断开上浮。实践表明：含油污水经焦炭粗粒化过滤后，油的去除率通常为30%—50%。
关键要：含油污水；污水处理；发展趋势
引言
经过多年来的不断努力，大庆油田的勘探开发已到达油田开发的中后期阶段,在这一阶段中，通过大量地采用注水与聚合物驱的方法,来开采出具有较高含水量的原油，即该原油的含水量可高达90%以上。但是，在原油开采的过程中，不可避免地会产生出大量废水,即含油污水。因而，对于这些含油污水的处理问题是油田开采部门当前首要重视和解决的一大难题，相关部门一定要及时采取制定出有效、可行的措施，来对含油污水进行处理,从而避免对水资源的浪费,也能够在一定程度上对生态环境进行保护。
一、油田含油污水的处理现状分析
所谓的油田含油污水，一般指的是在原油的开采过程中，随着原油的开采进程，伴随着原油同时从地下产生，并且，当两者一同到达原油脱水站之后，经过一系列的脱水分离操作，最后分离出来的废水。除此之外，油田含油污水还有其它的来源，例如，在对高含盐的原油进行清洗的过程中所产生的废水、洗井过程产生的废水等等。通常来说，油田含油废水具有较多方面的来源,其中，有的是来自于地底下的地层水,这些地层水处于不同的深度；也有的是在原有开采过程的各个生产流程中，伴随着各种操作所产生的废水，这是比较常见的，这种情况下产生的废水，会使得所产生的污水水质具有多种成分,往往包括有石油类的悬浮类物质、固状颗粒状的悬浮物质,以及一部分的乳化油与分散油。此外，污水中还会含有大量的化学剂物质。正由于油田污水的组成成分十分复杂,因而在对其进行回注时一定要对其进行相应的处理,不然的话，污水当中的各种杂质很有可能会因为和注水层的不配伍反应，进而产生各种沉淀物质,导致堵塞裂缝与地层缝隙的现象，进一步的，也会造成注水层的渗透效果不佳,使得注水的效率降低,也会使注水井的使用寿命大大缩短,造成的资源的浪费现象。所以，在进行回注操作之前，一定要对产生的污水进行一定的处理。就目前而言，比较长用的油田含油污水处理方法和这些方法所使用的条件如下表所示。
二、关于油田含油污水处理过程所存在的问题
（一）低渗透油田含油污水分析
在我国，有将近一半以上的石油储量是来自于低渗透油田的。几年来，随着低渗透油田的开发与开采的规模不断变大，为了更好的进行石油开采，国内各个油田在结合当地实际的情况下，制定了一系列的注水严格标准，这些标准大多都是以不对地层造成堵塞为制定的前提,与此同时，也考虑到了低渗透油藏的渗透性因素。例如，在东北地区的油田中，其要求的注水滤膜系数（MF）必须要大于或等于25，对于注水滤膜系数小于25的一律不采用；对于注水中的固体状颗粒物质，其直径大小一定要保证在5cm以下，决不能不大于5μm。油田作业的过程中，在对低渗透油田进行注水时，往往会用清水，生产过程中生成的废水在经过相关的处理之后，亦或是将其对外排放与作为注水的补充水源,但就目前的油田的处理技术发展来说，将处理后的污水作为注水的补充水还是具有较大难度的。
（二）油田含油污泥处理分析
含油污泥具有较多的来源，其中，水储罐底泥、油田油与固液分离操作是含其主要的来源。通过上述方式产生的油田含油污泥，一般具有颗粒粗细值小、重质油的组分较高、粘度较大与脱水难度大等特点。但是，因为含油污泥具有较高的，并且其产生量可达到相应原油产生量的0.5%一1%,因此，含油污泥还是具有较大的回收价值的。目前在我国国内，各大油田对于含油污泥的相关处理已经引起相关部门的高度重视,通过不断的实践探究，已逐渐探究出了焚烧、固化处理及固液分离等处理方式，并在此基础上对其进行回收利用。但是到目前为止，还未探索出一套较为成熟的处理工艺。鉴于油田含油污泥中具有较高的的含水量，使得油田污泥的排放和处理工作难度增大。因此，对于油田含油污问题的处理，一定要将水处理与排泥处理两者进行有机结合，方可达到好的处理效果。
（三）含油污水处理工艺技术发展分析
随着油田开发和开采技术的进步，以及油田长远发展的需要，对于以往的常规含油污水处理技术，这些技术已不能很好的满足实际所需。在对油田进行原油开采的过程，生产工艺的改变和革新，使得含油污水的组成成分和处理难度发生了不同程度的改变，相比于过去，处理难度也加大了，因而对处理工艺技术的要求也更高了。顺应社会经济的发展，科学技术也得到了较大进步，各种新型的技术日新月异，油田含油污水的处理技术也不例外。其中，高效率的油水分离工艺技术、精细化过滤技术以及膜分离技术，还有利用生物因素处理技术等，已逐渐成为了油田开采过程中用来对含油污水进行处理的新型技术。另外，在油田含有污水的相关处理设备上，也逐渐采用高效的、新型的设备,以达到更好的处理效果，并且，油田污水处理过程中设涉及的污水处理化学试剂与有关产品也得到了不断地研发与生产，在油田含油污水的处理过程中，通过使用适当的化学剂，可以为处理过程起到较好的辅助作用，使得最终的处理效果更好。就我国个各大油田当前的含有污水处理设备来看，一般比较常用到的设备是水力旋流器。水利旋流器是一种能够实现液一液分离的新型高效技术,通过对这种技术的采用，在对油田含油污水进行处理时，可以较好地将油水密度差值高于50kg/m3的油水进行分离，还可对油粒的粒径大小值高于5μm的含油污水进行有效分离。对于低渗透的油田，在注水处理过程中一般采用的处理装置是精细过滤器。这种过滤器具有吸纳污质能力较强的纤维球，尤其是对于污水中的悬浮物质具有较好的吸纳效果。但是，这种过滤器所采用的滤料具有较强的亲油性,因而会加后期反冲洗的操作难度。这种精细过滤器所采用的是永久型的滤芯，这样一来，就避免了滤芯的频繁更换，长久下来，可节约一大笔滤芯更换费用，从而减少生产制造的成本。但是，这种精细过滤器不适用于高矿化度含量的油田污水处理。
结语
通过以上的分析和探讨,可知若想有效的提升油田含油污水处理工艺技术的整体质量和水平,则油田开采单位应当结合油田的实际生产状况,在考虑到经济成本与应用可行性的同时，采用适合的油田含油污水处理方法和技术,以期更好服务于油田生产，并较好的保护油田环境，进行可持续性石油生产。
参考文献
[1]李化民,苏显举,马文铁,等.油田含油污水处理[M].北京:石油工艺出版社,1998:1一3.
关键词：油田污水污水处理技术分类膜分离技术MBR
1．概述
油田污水主要包括原油脱出水(又名油田采出水)、钻井污水及站内其它类型的含油污水。油田污水的处理依据油田生产、环境等因素可以有多种方式。当油田需要注水时，油田污水经处理后回注地层，此时要对水中的悬浮物、油等多项指标进行严格控制，防止其对地层产生伤害。如果是作为蒸汽发生器或锅炉的给水，则要严格控制水中的钙、镁等易结垢的离子含量、总矿化度以及水中的油含量等。如果处理后排放，则根据当地环境要求，将污水处理到排放标准。我国一些干旱地区，水资源严重缺乏，如何将采油过程中产生的污水变废为宝，处理后用于饮用或灌溉，具有十分重要的现实意义。
采用注水开采的油田，从注水井注人油层的水，其中大部分通过采油井随原油一起回到地面，这部分水在原油外运和外输前必须加以脱除，脱出的污水中含有原油，因此被称为油田采出水。随着油田开采年代的增长，采水液的含水率不断上升，有的区块已达到90％以上，这些含油污水已成为油田的主要注水水源。随着油田低渗透油田和表外储层的连续开发，对油田注水水质的要求更加严格。
钻井污水成分也十分复杂，主要包括钻井液、洗井液等。钻井污水的污染物主要包括钻屑、石油、粘度控制剂(如粘土)、加重剂、粘土稳定剂、腐蚀剂、防腐剂、杀菌剂、润滑剂、地层亲和剂、消泡剂等，钻井污水中还含有重金属。
其它类型污水主要包括油污泥堆放场所的渗滤水、洗涤设备的污水、油田地表径流雨水、生活污水以及事故性泄露和排放引起的污染水体等。
由于油田污水种类多，地层差异及钻井工艺不同等原因，各油田污水处理站不仅水质差异大，而且油田污水的水质变化大，这为油田污水的处理带来困难。
2.国内外油田污水处理技术现状
2.1技术分类
2.1.1物理法
物理处理法的重点是去除废水中的矿物质和大部分固体悬浮物、油类等。物理法主要包括重力分离、离心分离、过滤、粗粒化、膜分离和蒸发等方法。
重力分离技术，依靠油水比重差进行重力分离是油田废水治理的关键。从油水分离的试验结果看，沉淀时间越长，从水中分离浮油的效果越好。自然沉降除油罐、重力沉降罐、隔油池作为含油废水治理的基本手段，已被各油田广泛使用。
离心分离是使装有废水的容器高速旋转，形成离心力场，因颗粒和污水的质量不同，受到的离心力也不同。质量大的受到较大离心力作用被甩向外侧，质量小的则停留在内侧，各自通过不同的出口排出，达到分离污染物的目的。含油废水经离心分离后，油集中在中心部位，而废水则集中在靠外侧的器壁上。按照离心力产生的方式，离心分离可分为水力旋流分离器和离心机。其中水力旋流器，由于具有体积小、重量轻、分离性能好、运行安全可靠等优点，而备受重视。目前在世界各油田，如中东、非洲、西欧、美洲等地区的海上和陆地油田都有应用。我国引进的数套Vortoil水力旋流器，在油田污水处理上取得了良好的效果。
粗粒化，是指含油废水通过一个装有粗粒化材料的设备时，油珠粒径由小变大的过程。目前常用的粗粒化材料有石英砂、无烟煤、蛇纹石、陶粒、树脂等材料。粗粒化除油罐用以去除经前期治理后的含油污水中的细小油珠和乳化油。
过滤器有压力式和重力式两种，目前我国油田普遍采用的是压力式，有石英砂过滤器、核桃壳过滤器、双层滤料过滤器、多层滤料过滤器等。近年来，随着纤维材料的发展，以纤维材料为滤料发展起来的深床高精度纤维球过滤器，因其具有纤维细密、过滤时可形成上大下小的理想滤料空隙分布、纳污能力大、反洗滤料不流失等优点，发展迅速。
膜分离技术被认为是“21世纪的水处理技术”，是一大类技术的总称。主要包括微滤、超滤、纳滤和反渗透等几类。这些膜分离产品均是利用特殊制造的多孔材料的拦截能力，以物理截留的方式去除水中一定颗粒大小的杂质。特别是超滤，己经在除油的相关研究中取得了—定的进展，逐渐从实验室走向实际应用阶段。
去除悬浮固体去除有机物、细菌和热原质去除胶体物质去除悬浮固体去除染料大分子去除病毒去除大的无机离子去除分子量在300～1000范围内的有机化合物去除三价盐去除所有有机化合物去除所有溶解盐去除病毒、细菌和热原质
Humphery等人采用Membralox陶瓷膜进行了陆上和海上采油平台的采出水处理研究，经过适当的预处理后取得了较好的效果，悬浮物含量由73～290mg/L降低到1mg/L以下，油含量由8～583mg/L降低到5mg/L以下。Simms等人采用高分子膜和Membralox陶瓷膜对加拿大西部的重油采出水进行了处理，悬浮物含量由150～2290mg/L降低到1mg/L以下，油含量由125～1640mg/L降低到20mg/L以下。美国在1991前后研究了一种陶瓷超滤膜处理采出水用于油田回注，在美国路易斯安那、墨西哥湾的海上和陆上油田进行了小规模生产实验。采出水先进行投加化学药剂和沉降分离常规处理后，出水含油为27～583mg/L，经过超滤处理后降为10mg/L以下。美国加利福尼亚的德克萨斯砂道油田位于萨里纳斯谷，气候干旱，特别是近几年来地下水位降到临界点，因此研究决定向地下水注入高质量的水以补充水源的不足，实验以砂道油田采出水作为水源，用膜法处理使其满足饮用或灌溉要求。Chen等对0.2～0.8µm陶瓷膜处理油田采出水进行了研究，发现经过Fe(OH)2预处理，可使油质量分数由27×10－6～583×10－6降低到5×10－6以下，悬浮固体由73×10－6～350×10－6降低到1×10－6以下，通过反冲和快速冲洗，膜通量能在较长时间内达到3000L/(m2·h)。
在国内，李永发等用超滤膜处理胜利油田东辛采油厂预处理过的废水，处理后油截留率为97.7%，能达到低渗透油田回注水标准。梁立军等用中空纤维超滤器对大庆油田的注水站的回注水进行了试验，开发的膜组件在通量上比常规的中空纤维组件大3～4倍，在0.08MPa的压差下，其通量最大。温建志等采用中空纤维超滤膜对油田含油废水进行了处理，研究表明，总悬浮固体质量浓度由6.69mg/L下降为0.56mg/L，油质量浓度由127.09mg/L下降为0.5mg/L，达到满意的效果。王怀林等采用南京化工大学膜科学技术研究所生产的0.2µm和0.8µm陶瓷微滤膜对江苏真武油田的采出水进行处理，效果很好。
2.1.2化学法
化学法主要用于处理废水中不能单独用物理法或生物法去除的一部分胶体和溶解性物质，特别是含油废水中的乳化油。包括混凝沉淀、化学转化和中和法。
混凝沉淀法是借助混凝剂对胶体粒子的静电中和、吸附、架桥等作用使胶体粒子脱稳，在絮凝剂的作用下，发生絮凝沉淀以去除污水中的悬浮物和可溶性污染物。目前采用的混凝剂主要有铝盐类、铁盐类、聚丙烯酰胺（PAM）类、接枝淀粉类等。
化学氧化是转化废水中污染物的有效方法，能将废水中呈溶解状态的无机物和有机物转
化为微毒、无毒物质或转化成容易与水分离的形态。该法分为化学氧化法，电解氧化法和光化学催化氧化法3类。化学氧化是指利用强氧化剂(如O2、O3、Cl2、H2O2、KMnO4、K2FeO4等)氧化分解废水中油和COD等污染物质以达到净化废水的一种方法。电解氧化法是指在废水中插上电极，通以一定的直流电．废水中的油和COD等污染物在阳极发生电氧化作用或与电解产生的氧化性物质(如C12、C1O－、Fe3－等)发生化学氧化还原作用，以达到净化废水的一种方法。光化学催化氧化法是指以半导体材料(如TiO2、Fe2O3、WO3等)利用太阳光能或人造光能(如紫外灯、日光灯等)使废水中的油和COD等污染物质降解以达到净化废水的一种方法。目前常用的处理含油废水的方法包括超临界水氧化、湿式空气氧化、臭氧氧化、TiO2电极氧化、Fenton试剂氧化等。
2.2.3物理化学法
油田污水物化处理法通常包括气浮法和吸附法两种。
气浮法是将空气以微小气泡形式注入水中，使微小气泡与在水中悬浮的油粒粘附，因其密度小于水而上浮，形成浮渣层从水中分离。常投加浮选剂提高浮选效果，浮选剂一方面具有破乳作用和起泡作用，另一方面还有吸附架桥作用，可以使胶体粒子聚集随气泡一起上浮。
张登庆等把电气浮技术应用于油田采出水处理中，研究表明电气浮工艺用于油田采出水除油及杀菌是可行的。阳极用于除油，阴极用于杀菌，除油率为80％～90％，电耗约为0.1kW·h/m3。
吸附法主要是利用固体吸附剂去除废水中多种污染物。根据固体表面吸附力的不同，吸附可分为表面吸附、离子交换吸附和专属吸附三种类型。
油田污水处理中采用的吸附主要是利用亲油材料来吸附水中的油。常用的吸附材料是活性炭，由于其吸附容量有限，且成本高，再生困难，使用受到一定的限制，故一般只用于含油废水的深度处理。因此，近年来开展了寻求新的吸油剂方面的研究，研究主要集中在两点：一是把具有吸油性的无机填充剂与交联聚合物相结合，提高吸附容量：二是提高吸油材料的亲水性，改善其对油的吸附性能。
20世纪70年代，美国学者Richard首次提出了超声波辐照的化学效应，随着超声波技术的不断发展，大功率超声波设备的问世，超声波的物理化学效应逐渐成为人们的研究热点。20世纪90年代以来，国内外学者纷纷致力于超声波降解有机物的研究，开始将超声波应用于控制水污染，尤其是治理废水中难以降解的有毒有机污染物，结果表明，超声波对污染水体的降解机理是声空化效应及由空化产生的增强化学反应的活性自由基的作用。李书光等在超声波处理石油污水的实验中探讨了时间、功率、pH值和温度的影响。
另外，徐有生等取得专利并大力推广的微波能水处理技术，也开始应用于油田污水。
2.1.4生物法
生物法是利用微生物的生化作用，将复杂的有机物分解为简单的物质，将有毒的物质转化为无毒物质，从而使废水得以净化。根据氧气的供应与否，将生物法分成好氧生物处理和厌氧生物处理，好氧生物处理是在水中有充分的溶解氧的情况下，利用好氧微生物的活动，将废水中的有机物分解为CO2、H2O、NH3、NO3等；厌氧生物处理的特点是可以在厌氧反应器中稳定的保持足够的厌氧生物菌体，使废水中的有机物降解为CH4、CO2、H2O等。
生物法较物理或化学方法成本低，投资少，效率高，无二次污染，广泛为各国所采用。油田废水可生化性较差，且含有难降解的有机物，因此，目前国内外普遍采用A/O法、接触氧化、曝气生物滤池（BAF）、SBR、UASB等处理油田污水。