物理法
物理處理法是指通過物理作用分離和去除油田污水中不溶于水的懸浮物的方法。物理處理法所用的設(shè)備大都比較簡單、操作方便，分離效果良好，使用極為廣泛，根據(jù)物理作用的不同污水處理主要有重力分離法、篩濾截留法、離心分離法，都是利用不同的水處理設(shè)備將油田污水中有害物質(zhì)除去或降低其含量。
1、重力分離除油技術(shù)
重力分離除油也叫自然除油，該技術(shù)是根據(jù)油水密度不同，利用油水密度差使油上浮，達到油水分離的目的。因其處理量大運行費用低，管理方便等優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用，其缺點是占地面積大，基建投資高，對乳化油的處理效果不好，污水停留時間長。目前國內(nèi)外在重力分離設(shè)備上已取得了一定的進展，已由自然沉降除油發(fā)展到斜板除油，加設(shè)斜板，增加分離設(shè)備的工作表面積，縮小分離高度，即利用“淺層沉淀”原理提高除油效率 。如美國Quontek公司研制的聚結(jié)板油水分離器（CPS）。最近，石油大學對CPS進行了改進，在其基礎(chǔ)上引進了斜板技術(shù)，發(fā)明了斜通道波紋波紋板油水分離器和翼斜板油水分離器，進一步提高了板式分離器的效果。
2、氣浮分離除油除懸浮物技術(shù)
氣浮分離法就是在含油污水中通入空氣設(shè)法使水中產(chǎn)生微細氣泡，有時還需加入浮選劑或混凝劑，使污水中的分散油和懸浮顆粒粘附在氣泡上，隨氣體一起浮到水面并加以回收，從而達到除油除懸浮物的目的。目前美國開發(fā)出的溶氣氣浮系統(tǒng)較為，它通過減小氣泡尺寸（約小到1um）和減緩氣泡的浮生速度，大大地提供了除油效率，甚至無需使用化學劑也可以達到較為的油水分離。
3、過慮除油和懸浮物技術(shù)
過濾技術(shù)是利用多孔介質(zhì)從水中分離不溶解固體的技術(shù)，主要是采用粒狀材料為濾料（如石英砂、核桃殼和無煙煤等）通過潤濕聚結(jié)和碰撞聚結(jié)作用，除去污水中的油和懸浮物。其優(yōu)點是出水水質(zhì)好，設(shè)備投資少，缺點是運行費用較高，適應(yīng)負荷變化能力弱，易堵塞。而且，由于濾料粒徑受到限制無法進一步減小粒料粒徑來提高過慮精度和效率。近年來，隨著纖維材料的應(yīng)用和發(fā)展，以纖維材料為濾料的纖維濾料過濾器，一般處理精度可達到出水水質(zhì)含油小于1.5~2mg/L，懸浮物粒經(jīng)小于5um。
4、膜分離技術(shù)
膜技術(shù)是20世紀60年代后迅速崛起的一門分離新技術(shù)，自問世以來已形成了一門新興產(chǎn)業(yè)，廣泛應(yīng)用于國內(nèi)日化、食品、醫(yī)學、生化領(lǐng)域，近年來也成為石油領(lǐng)域水處理方面的研究熱點。膜分離法是利用一張?zhí)厥庵圃斓木哂羞x擇透過性能的薄膜，在外力推動下對物質(zhì)進行分離，它包括反滲透、超濾、納濾等方法。膜分離技術(shù)的操作主體是分離用膜，分離過程的推動力是膜兩側(cè)的壓力差、電位差、濃度差和溫度差。膜面上的微孔孔徑大小決定了膜的分離功能，根據(jù)膜的孔徑大小，膜可分為微孔濾膜（孔徑10-3cm~10-5cm，分離對象為細菌、乳膠、油乳化液）超濾膜（孔徑10-5cm~10-6cm），分離對象為膠體硅、各種病毒）納濾膜（孔徑10-6cm~10-7cm，分離對象為卵清蛋白、蔗糖）、電滲析膜（孔徑10-7cm~10-8cm，分離對象Cl-、OH-、H+、Na+、Ca2+，主要用于除鹽）。在油田污水處理方面，膜分離技術(shù)通過一個膜相，對污水中各組分的選擇性透過能力不同而實現(xiàn)對污水中各組分分離，膜技術(shù)一般處理精度高，無二次污染，但對污水的預(yù)處理要求較高，預(yù)處理的目的是除去造成對膜污染的雜質(zhì)，而且，操作中膜還需要經(jīng)常清洗，以保持膜面的清潔、維持膜的正常通量。由于膜技術(shù)投資大，運行費用高，在一定程度上限制了該技術(shù)在油田污水處理中的廣泛應(yīng)用。目前，該技術(shù)還主要用于對水質(zhì)要求比較高的低滲油田的采出水處理。
化學法
化學處理法是指通過化學手段如向污水中加入化學藥劑或采用電化學等方式除去有害物質(zhì)的方法。油田污水處理的常用化學方法主要有如下幾種。
1、絮凝技術(shù)
絮凝技術(shù)可以認為是污水過慮前的預(yù)處理技術(shù)，該技術(shù)主要是通過向污水中加入絮凝藥劑，使污水中的懸浮物形成絮凝物聚結(jié)下沉，該過程不僅可以除去污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。
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、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年代后發(fā)展起來的一類新型絮凝劑，由于其功效成倍提高，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(chǎn)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(yīng)用。但由于聚炳烯酰胺具有毒性、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(huán)保型的無害水處理劑的研究倍受人們關(guān)注，如國內(nèi)新合成的以F691粉（主要成分水溶性多聚糖、纖維素、木質(zhì)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)，用于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(tǒng)提高至1~2mg/L，效果十分明顯。近年來，利用生物技術(shù)，通過微生物發(fā)酵、抽提、精致而得到的一種新型生物絮凝劑，由于具有無毒、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(fā)展前途的綠色絮凝劑。
2、緩蝕技術(shù)
緩蝕技術(shù)是油田污水處理常用的技術(shù)之一，是抑制污水對金屬設(shè)備腐蝕的有效方法。油田污水的腐蝕因素主要是溶解氧、硫化氫和二氧化碳等引起的酸腐蝕。為了抑制污水對油田金屬設(shè)備的腐蝕，油田常常在水處理過程中添加適量阻止或減緩金屬腐蝕的緩蝕劑。國外油田水處理工藝中緩蝕劑的應(yīng)用始于五十年代，應(yīng)用較好的緩蝕劑是有機胺等，我國油田常用的使用效果好的緩蝕劑是季銨鹽類、咪唑啉類。目前，中科院研制的IMC系列緩蝕劑在各油田應(yīng)用取得了良好的效果[8]。
3、阻垢技術(shù)
油田污水通常含有較高濃度的碳酸鹽、硫酸鹽、氯化物，具有形成碳酸鈣、硫酸鈣等垢的基本條件，因此，結(jié)垢是油田水質(zhì)控制中遇到的最嚴重的問題之一?；瘜W阻垢劑是油田常用的抑制或減緩結(jié)垢的一項工藝技術(shù)。油田廣泛使用的阻垢劑有無機聚磷酸鹽、有機磷酸鹽、低分子量聚合物和天然阻垢劑。其中應(yīng)用較好的是低分子量聚合物如聚丙烯酸及其衍生物，該類阻垢劑的優(yōu)點在于用量低、無毒，不污染環(huán)境，阻垢率較高，缺點是生物降粘差，且在高溫、高pH、高Ca2+含量下阻垢能力較差。因此，近年來，國外著重在開發(fā)和研制新的阻垢劑，最近報道的一種新型阻垢劑---聚天冬氨酸，對CaCO3、BaSO4、CaSO4的阻垢率都明顯優(yōu)于聚丙烯酸，且更易生物降粘，表現(xiàn)出很好的發(fā)展前景。
4、殺菌技術(shù)
油田污水中普遍存在著硫酸鹽還原菌、腐生菌和鐵細菌，造成設(shè)備腐蝕，并且產(chǎn)生污泥造成地層堵塞。目前國內(nèi)油田主要采取的措施是向污水中加入化學殺菌藥劑，抑制細菌的生長及滅殺細菌。目前，油田廣泛應(yīng)用的殺菌劑主要為有機胍類、季胺鹽類、異噻唑啉酮等。國內(nèi)油田使用泛的殺菌劑就是季胺鹽十二烷基二氯化銨（1227），季胺鹽化合物除了具有較強的殺菌作用還具有緩蝕增效作用，是一種具有多種效能的水處理劑。為了提高殺菌劑效能，常常采用兩種殺均劑復(fù)配、其協(xié)同效應(yīng)能顯著提高藥效。國外推薦的過氧乙酸因具有廣譜、高效且受pH值及礦化度影響較小而倍受青睞。此外，國內(nèi)外在重點研制和開發(fā)一劑多效的多功能水處理劑，如兼具有絮凝、殺菌、緩蝕作用的復(fù)合型藥劑。
5、電脫技術(shù)
電脫技術(shù)也是目前油田常用的污水處理技術(shù)，該技術(shù)主要是利用電化學的方法對污水進行處理。電脫法是借助于外加電流來進行氧化還原反應(yīng)以去除污水中有害物質(zhì)的方法。在外加電場作用下，污水中的陰離子移向陽極，并在陽極失去電子而被氧化；污水中的陽離子則移向陰極，并在陰極得到電子而被還原。該技術(shù)可以有效地去除污水中的有機物、重金屬離子、懸浮物、還能進行污水脫色處理。
6、暴氧技術(shù)
暴氧技術(shù)是近幾年在油田推廣的污水處理技術(shù)之一，該技術(shù)的基本原理實際上就是利用空氣中的氧與污水中的還原性物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，而除去污水中的還原性有害成份如Fe2+、S2-及細菌等。該技術(shù)工藝比較簡單，采用的設(shè)備主要能鼓空氣的暴氧設(shè)備，目前，各油田使用的暴氧設(shè)備有所不同，暴氧設(shè)備通常是利用一個噴淋裝置，新鮮污水通過噴頭噴淋實現(xiàn)了充分暴氧，也有利用水射流泵負壓吸空氣，使空氣與污水充分混合完成污水的暴氧過程，其目的就是使新鮮污水充分與空氣中的氧作用，完成污水的氧化還原反應(yīng)達到除去有害的還原性物質(zhì)。
生物法
生物處理技術(shù)是目前世界上應(yīng)用泛的污水處理技術(shù)，該技術(shù)較物理或化學方法成本低，投資少，效率高，無二次污染，廣泛為各國化工行業(yè)采用。我國城市污水采用生物處理法的占85%以上，油田采用生物處理法的相對較少，大港油田的氧化塘處理技術(shù)就是生物法處理技術(shù)。生物法處理技術(shù)的機理就是采用一定的人工措施，創(chuàng)造有利于微生物生長、繁殖的環(huán)境，使微生物大量繁殖，在繁殖的過程中，這些以污水中的有機物作為營養(yǎng)源的微生物通過氧化作用吸收分解有機物，使其轉(zhuǎn)化為簡單的CO2、H2O、N2、CH4等，從而使污水得以凈化。生物法從微生物對氧的需求上可分為好氧生物法和厭氧生物法，從處理的過程形式上可以分為活性污泥法、生物膜法和氧化塘法。
1、活性污泥法
活性污泥法是目前應(yīng)用較廣泛的一種生物技術(shù)，它是將空氣連續(xù)鼓入污水中，污水經(jīng)過一段時間的暴氣后，水中會產(chǎn)生一種以好氧菌為主體的茶褐色絮凝體，其中含有大量的活性微生物，這種含有活性微生物的絮凝體就是活性污泥。這種微生物以污水中溶解性有機物為食料，獲得能量，并不斷增長繁殖?；钚晕勰嗟慕Y(jié)構(gòu)松散，表面積很大，對污水中的有機物有著強烈的吸附、凝聚和氧化分解能力，從而使污水得以凈化。
2、生物膜法
生物膜法和活性污泥法一樣同屬于好氧生物處理方法?；钚晕勰喾ㄊ强勘獬刂袘腋×鲃又幕钚晕勰鄟韮艋鬯?，而生物膜法是利用固定于固體介質(zhì)表面的微生物來凈化污水的，這種方法亦稱為生物過濾法。與活性污泥法相比，生物膜法管理較方便。由于微生物固著于固體表面有利于微生物的生長，高級微生物越多，污泥量就越少。一般認為，生物膜法比活性污泥法的剩余污泥量要少。
3、氧化塘法
氧化塘法是能夠提供有機物分解的大型淺池，塘內(nèi)有大量好氧微生物和藻類。氧化塘的特點是投資少，管理簡單，但占地面積較大。氧化塘除暴氣塘需要機械薄氣外，其他各種氧化塘皆不依賴動力來充氧，而是充分發(fā)揮天然生物凈化功能。氧化塘一般采用水面自然復(fù)氧和藻類光合作用復(fù)氧，其運行情況隨溫度和季節(jié)的變化而變化。該技術(shù)要求污水停留幾天或幾個月，因此，處理措施的耗時較長。目前，大港油田的污水處理采用了氧化塘法。
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