油田廢水的來源及水質特點

油田廢水來源於油氣開採中鑽井、採油、洗井等過程，因此油田廢水成份複雜，為有機、無機混合物，還涉及到有機物在水相與油相的分配，經過蒸汽熱採、三次採油和其它處理工藝後，油中膠質瀝青質，脂肪酸類物質，硫醇、類物質等在一定條件下以一定的形態進入水相，使水中有機物與油中有機物相對組成發生較大的變化。油中脂肪酸類物質及膠質瀝青質是天然乳化劑，在熱採、三次採油和地層運移過程中與油形成乳化油，所以廢水中的油主要以乳化油和遊離態油的形式存在，在沉降站進行油水分離後仍有相當部分殘留在水相中。根據有關分析結果表明含油廢水中的主要成份有重質原油、脂肪酸類物質、破乳劑、硫醇類物質、膠質類物質、硫化物、碳酸鹽、硫酸鹽等。因為水中殘留的有機物和無機物組成複雜，給油田廢水處理帶來了一定的難度。儘管各油田水質各異，但總體看來具有以下特點：

1、礦化度高，加速了腐蝕速度，同時也給廢水生化處理造成困難；

2、含油量高，遠大於各種出路所要求的水質標準；

3、含大量微生物，細菌大量繁殖不僅腐蝕管線而且還造成地層嚴重堵塞；

4、 含有大量生垢離子，採出水中含有SO42-、 CO32- 、Ca2+、Mg2+、 Ba2+等易成垢離子；

5、懸浮物（注聚區聚合物）含量高、顆粒細小、容易造成地層堵塞。

各廢水類型的具體來源及水質特點列於下表。

油田廢水含油量高，水體中油汙染物的成分和存在狀態也不同，油在油田廢水水體中存在形式大致有以下5種：

油田廢水的危害

油田開採過程中會產生大量廢水，尤其是大規模油田開採，採出液中含水量相對更高。油田廢水是組成複雜的液態混合物，其主要成分有水、原油、可溶性氣體、固態懸浮物、電解質、細菌和各種油田化學添加劑等物質，直接排放，不僅會對環境造成嚴重危害，汙染地表水和農田，導致動植物的死亡和人類潛在疾病，給當地人民的生活造成嚴重危害。而且，油田廢水中酸性氣體或鹽類會加速管線設備腐蝕；油田廢水中固體懸浮物會堵塞地層；油田廢水中工業細菌會腐蝕管線、堵塞管線，並使水質惡化。

油田廢水處理技術

油田廢水處理，主要是指將原油開採過程中產生的廢水回注地層前，將水中的原油、懸浮雜質、有害的化學離子分離開來，以免對地質結構和地表環境造成汙染和破壞。油田廢水處理技術有物理法、化學法、生物法以及綜合性的物理化學方法。

化學法

化學處理法是指利用化學反應，通過向廢水中加入化學藥劑或採用電化學等方式除去有害物質的方法。

1、絮凝沉澱法

絮凝法主要是通過向廢水中加入絮凝藥劑，使廢水中的懸浮物形成絮凝物聚結下沉，該過程不僅可以除去廢水中的懸浮物和膠體粒子，降低COD值，而且，還可以除去細菌等。是指在絮凝劑的作用下，油田廢水中的膠體和細微懸浮物發生靜電中和、吸附或橋接，最終生成絮凝體被除去。化學絮凝法作為預處理技術在各大油田中被廣泛應用，常與氣浮法聯合使用。

絮凝法的技術核心在於研發新的化學藥劑，來提高去汙效率，擴展去汙範圍。油田水處理用的絮凝劑主要分為無機、有機和生物絮凝劑三類。

無機絮凝劑主要有無機化合物（如硫酸鋁、明礬、三氯化鐵、硫酸亞鐵等）和無機聚合物（聚合氯化鋁（PAC）、聚合硫酸鋁（PAS）、聚合硫酸鐵等高聚物），其中無機聚合物是60年代後發展起來的一類新型絮凝劑，由於其功效成倍提高，有逐步成為主流絮凝劑的趨勢。

有機絮凝劑有低分子量的陽離子聚合物（如聚胺等）和高分子量的聚合物（如聚炳烯酰胺及其衍生物）。與無機高分子絮凝劑相比，它的用量少，產生的絮體大、沉降速度快、受共存鹽、pH值和溫度的影響小，效果明顯、且種類繁多，在油田水處理中得到廣泛應用。在企業的日常油田廢水處理中，運用化學絮凝法時，大多以丙烯酰胺和丙烯酸的二元及三元共聚物作為有機高分子絮凝劑來吸附油汙。但由於聚丙烯酰胺具有毒性、難生物降粘，目前天然改性高分子絮凝劑和兩性高聚物等環保型的無害水處理劑的研究倍受人們關注，如Doyle D.H.等人則研製出了新型的聚合物有機粘土來去除油汙中的膠體和溶解性物質。國內新合成的以F691粉（主要成分水溶性多聚糖、纖維素、木質素單寧）為原料的新型高效陽離子絮凝劑FNQD，國外新推出的水處理劑(DTC)，用於美國墨西哥灣和北海油田水處理中，輕易地將處理精度僅能達到60～70mg/L的水處理系統提高至1～2mg/L，效果十分明顯。

但也有很多因素限制了絮凝法的應用，主要的有：現場絮凝操作工序複雜；影響混凝效果的因素多；當懸浮物含量較高時，使絮凝劑的消耗量增大，產生的汙泥量也隨之增大；壓裂餘液殘存的粘度大大減緩了絮凝劑的擴散速度和絮凝產物的沉澱速度；對水溶性有機物的去除效果差等。

近年來，利用生物技術，通過微生物發酵、抽提、精緻而得到的一種新型生物絮凝劑，由於具有無毒、高效和可生物降粘等特點，對水資源的保護有十分重大的意義，是很有發展前途的綠色絮凝劑。

2、電化學法

運用電化學法處理廢水，不僅能降低成本，且不會造成汙染。油田廢水處理的電化學法主要有兩種方法，分別是內電解法和電化學氧化還原法。

內電解法（又稱為“鐵-碳法”），一般以 Fe 作為原電池的陽極，以油汙中的惰性導電物質作為陰極。通電後，陰極和陽極會發生一系列的化學反應，最後生成具有絮狀結構、吸附力極強的Fe(OH)2、Fe(OH)3。由於密度較大的油汙會阻礙內電解法的化學反應速率，故此方法只適用於處理油汙過程中較靠後的階段。內電解法在處理油汙的過程中，化學反應所產生的電流還能使油汙中的微生物的新陳代謝加快，提高微生物分解油汙的效率。

電化學的氧化處理主要有直接氧化處理和間接氧化處理兩種。電化學的直接氧化法是通過電解作用產生的強氧化物質直接與被氧化物發生反應，從而分解油汙中的酸性硫化物等無機物質。而間接氧化法則是不需要通過電解作用產生具有強氧化性的物質，只是把氯氣作為氧化物質注入油汙中，間接氧化有助於去除油汙中的苯、苯酚類物質。電化學氧化法起作用的主要是氧化物質，而電化學還原法是與氧化法相對的，直接電解油汙中的有機物，這樣可以有效降低油汙中的硫化物。電化學法以其低成本、汙染少等優點得到油汙處理企業的廣泛應用。

3、化學氧化法

化學氧化是轉化廢水中汙染物的有效方法，能將廢水中呈溶解狀態的無機物和有機物轉化為微毒、無毒物質或轉化成容易與水分離的形態。化學氧化是利用氧化劑（如O2、O3、Cl2、ClO2、NaClO、H2O2、KMnO4、K2FeO4 、漂白粉等）氧化分解廢水中油和COD等汙染物質以達到淨化廢水。

4、高級氧化技術

光化學催化氧化法

光化學氧化法是近20多年來發展迅速的一種高級氧化技術，以半導體材料(如TiO2、Fe2O3、WO3等)利用太陽光能或人造光能(如紫外燈、日光燈等)使廢水中的油和 COD 等汙染物質降解以達到淨化廢水的目的。

做為一種環境友好的催化新技術，它的反應條件溫和、氧化能力強、適用範圍廣，利用該法處理難降解毒性有機汙染物已成為國內外研究的熱點。自然光中的部分近紫外光（290～400 nm）極易被有機汙染物吸收，在有活性物質存在時即發生強烈的光化學反應，使有機物降解。由於反應條件所限，光化學氧化降解往往不夠徹底，易產生多種芳香族有機中間體，成為光催化氧化需要解決的問題。而光化學氧化和光催化氧化劑結合，可以大大提高氧化效率。根據使用的光催化氧化劑的不同，可以分為均相光催化氧化和非均相光催化氧化。目前在大慶油田等地已開展了非均相光催化氧化的可行性研究及應用。

利用光照射某些具有能帶結構的半導體光催化劑如TiO2、ZnO、CdS、WO3等，可誘發產生羥基自由基(•OH)。在水溶液中，水分子在半導體光催化劑的作用下產生氧化能力極強的•OH自由基，可以氧化分解各種有機物。在實際應用中，TiO2由於化學性質穩定、難溶無毒、價格低，在催化去除難生物降解汙染物方面得到了廣泛應用。從含有表面活性劑的採油廢水中去除乳化油的難度大，處理的關鍵在於消除油水界面膜上的表面活性劑，使油滴發生重排、聚集而分離。處於油水界面層的半導體TiO2催化劑受到光照射時可以發生光催化氧化反應，使乳化油破乳，從而去除石油類等汙染物。

5、Fenton 試劑催化氧化法

Fenton 試劑催化氧化法的應用最為廣泛，一般的生化和物化法難以處理的有機汙染物，可以用此方法處理。Fenton 試劑的活性成分為氧化劑 H2O2和催化劑Fe2+。在酸性環境下，通過 Fe2+來激活、使 H2O2發生Fenton反應分解出水、氧氣和羥基自由基。通過產生活性極強的羥基自由基（・OH），・OH幾乎能將廢水中的有機汙染物氧化降解成無毒或低毒的小分子物質，從而降低COD。

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關鍵字: 生物技術 石油 化學