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引言
在石油的生成、运移和储积的过程中,石油的主要天然伴生物是水。在油藏勘探开发初期,通常情况下,原始地层能量可将部分油、气、水液体驱向井底,并举升至地面,以自喷方式开采,称之为一次采油。一次采油采出液含水率很低。但是,如果油藏圈闭良好,边水补充不足,原始地层能量递减很快,一次采油方式难以维持。为获得较高采收率,需向地层补充能量,实施二次采油,二次采油有注水开发和注气开发方式等。油田污水主要来自原油脱水站及联合站内各种原油储罐的罐底水、将含盐量较高的原油用其他清水洗盐后的污水。2014 年初,环保部在国内某油田存储池排放口进行取样分析,水质分析结果表明生产排放废水中COD、石油类、挥发酚等指标超标,不能满足国家污水综合排放标准中二级标准的要求。生产废水排放量约为7000m3/d,如此规模的生产废水若不达标排放,一方面严重污染风城地区生态环境,另一方面对已开发区域正常生产运行带来影响。为完成国家提出的节能减排和主要污染物排放控制的目标,保护生态环境,确保油田产能建设及可持续发展,生产废水处理的问题刻不容缓。
1 油田污水处理工艺现状
国内外的油田采出水外排处理技术主要有生物处理技术、化学氧化处理技术、植物湿地处理技术。物理化学法一般处理效率高,但投资大,处理费用高,一般仅适用于排水量不大的场合的污水处理。化学方法处理废水时需要投加大量药剂,日常运行费用极高,并会产生大量的污泥。生物处理是世界各国普遍采用的一种高效可行、经济合理的外排处理工艺,具有自动化程度高、占地少、处理效率高、耐冲击负荷高等特点。生物处理工艺在含油污水外排中逐渐得到广泛的应用,国内许多油田如冀东油田、大港油田等,采用生物法处理油田采出水,取得较为满意的效果。但由于该油田生产排放废水,成分复杂,含有大量难降解大分子有机物,可生化性差,单纯引入生化技术,难以达到排放标准,因此需要采用物化、生化耦合工艺。当采用生物接触氧化工艺作为主要的处理工艺时,需要对生产排放废水进行预处理,以提高其生化性。提高难降解有机废水可生化性的预处理方法很多,总体来说,可分为三大类:物理化学预处理、化学预处理和生物预处理。
2 国内某油田含盐污水概况
国内某油田稠油开采是利用热采方式进行开采,注蒸汽锅炉系统将排放大量的生产废水(高低含盐水),共有两个来源:一个是钠离子交换器再生时排放的高低含盐水,高含盐水温度60℃左右,含盐量为1.5×104mg/L 左右;低含盐水温度85℃,含盐量5×103mg/L 左右;另一个是130t/h燃煤注汽锅炉排污产生的高含盐水,含盐量2×104mg/L,温度80~90℃。目前1 号处理站、2 号处理和燃煤注汽锅炉产生的生产废水排放至距2 号处理站东南13.5km 的存储池。为了进一步分析该油田含盐污水处理工艺,因此对该油田含盐污水进行取样分析,结果如表1。
根据表1 可知该油田高含盐废水外排口取样结果:风城含盐水外排挥发酚含量3.04mg/L~9.38mg/L、石油类含量1.6mg/L~27.9mg/L 和COD 含量254mg/L~909mg/L,超过国家外排二级标准值:挥发酚0.5mg/L、石油类10mg/L、COD120mg/L。悬浮物、氨氮、硫化物含量均低于标准值。由于工业废水排放国家规定必须达到GB8978 规定的二级标准及以上级别方可对外排放,风城含盐废水中COD、挥发酚、石油类均超过GB8978-2005二级排放标准,不满足外排标准,因此在含盐水外排前需要对这三种物质进行处理,达到排放标准之后方可排放。
3 国内某油田含盐污水处理试验分析
根据国内外油田污水处理工艺分析,采用微生物法和氧化法是去除COD 和挥发酚等物质的主要手段,因此用微生物法和氧化法对该油田含盐污水进行处理。分别进行试验:
3.1 微生物法试验:微生物处理系统已在冀东、大港及胜利油田都有成功应用实例,为了解微生物试验菌群对生产排放废水中石油类、COD、挥发酚的处理效果。2014 年5 月4 日~2014 年5月23 日,该油田在室内开展微生物处理试验研究。试验以微生物反应池为主要设备,通过投加有效配伍的特种微生物培养菌膜后,进行1 号站、2 号站废水混合液试验。根据图2、图3 表示该油田含盐废水生化实验来水含油量稳定为7.7mg/L,
经有效配伍的专性联合菌群对油的降解效果非常明显,出水含油量呈下降趋势,进水含油量为7.7mg/L,微生物反应池出水含油量在0.99~3.92mg/L 之间,出水平均含油量为2.4mg/L,平均去除率为68.81%;出水COD 有下降的趋势,来水COD 均值为577mg/L,出水COD在是174~208mg/L 之间,出水COD 平均值为191mg/L,平均去除率为66.75%。随着实验时间推移实验出水COD含量随之降低。但是由于该油田含盐污水含Cl-浓度高,对微生物的呼吸抑制作用较强,对生化系统具有较强的冲击,因此所用生化菌群须专门诱导培养,成本较高在工业处理过程中不适合采用该方法。
3.2 氧化法试验:生产排放废水中含有的大量有机物,主要以大分子、长链烷烃和外加有机物添加剂为主,臭氧催化氧化的作用将难降解的有机物、挥发酚分解成低分子量、小分子物质,甚至可直接降解为CO2 和H2O,达到无害化目的。由于该油田含盐废水主要来源为:清水树脂离子交换器排出水、污水树脂离子交换器和流化床汽包炉水三个部分,由于离子交换器排放水为氯化钙型水,流化床高含盐水为重碳酸氢钠型污水且pH 值高,因此从理论上分析可以将两种水质进行混合处里直接生成难容物质、去除、置换出,利用混凝沉降去除生成的沉淀物质,对其滤液进行氧化去除有机物和COD 即可回收利用,同时节省树脂交换器盐的用量。
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