油田廢水成分復雜，包括原油、有機物、無機物、無機鹽類及微生物等。其中主要污染物是分散油、浮油、乳化油及少量的溶解油。油田污水的特點：量大面廣，B0D、COD含量高，含鹽量高，易燃、溫度高、易氧化分解等特點。因此，使得油田采油廢水的處理變得困難。目前，油田廢水常用的處理技術(shù)有物理法、化學法、生物法。有時采用單一的處理技術(shù)很難達到油田廢水的排放標準，因此，通常采用幾種工藝組合，形成多級處理工藝，從而實現(xiàn)油田污水的達標排放及回收利用。近幾年，隨著油田廢水處理技術(shù)的快速發(fā)展，國內(nèi)外不斷涌現(xiàn)油田廢水新型處理技術(shù)。但是目前油田廢水處理技術(shù)還存在著很多問題，需要進一步地研究，從而實現(xiàn)更好的突破。
1、油田采油廢水現(xiàn)狀
隨著油田采油的進行，油田采油廢水的處理面臨以下難題。
(1)油田采油廢水的來源廣。
隨著油田不斷地開采，由于地層的不同產(chǎn)生的廢水成分也不相同，有的來自地底下的地層水，也有的是在原有開采過程的各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)中所產(chǎn)生的廢水，因此給油田廢水的處理帶來了很多困難。
(2)油田采油污廢水的排放量大。
近年來我國的油田采油發(fā)展非常迅速，油田污水的排放量也在逐年增加。
(3)油田采油廢水成分復雜。
在油田采油領(lǐng)域出現(xiàn)的廢水中大多包含有很多的有毒有害物質(zhì)，其中以有機物為主，油田采油廢水還含有溶解礦物質(zhì)、溶解氣、化學藥劑、無機鹽等多種物質(zhì)，這就給油田廢水處理技術(shù)的選擇帶來了困難。
2、油田采油廢水的處理技術(shù)
2.1 物理法處理技術(shù)
2.1.1 過濾法
過濾法是通過濾料截留大顆粒懸浮物的方式去除部分污染物。過濾法除油效果很好，但對進水的COD的含量、溫度、PH、石油類污染物的濃度及過濾速度等要求極為嚴格。
吳新民等用斜板混凝沉降-過濾法工藝（圖1)對陜北某低滲透油田采油污水進行處理研究。通過大量絮凝試驗研究表明，當絮凝劑WXT-766用量50mg/L和助凝劑WT-831用量2.0mg/L配合使用，使得污水處理具有良好的處理效果。在此工藝處理下，處理后污水的含油量降低到5.0mg/L，懸浮物的粒徑
2.1.2 吸附法
吸附法是依靠比表面積較大的吸附材料吸附廢水中的污染物，對一些大分子有機污染物的處理效果尤為顯著，近年來廣泛地用于采油廢水的處理。常見吸附劑有活性炭、粉煤灰、膨潤土、炭石纖維、高吸油樹脂等。
Delazare等以水鎂石狀金屬離子片（Mg-Al)為原料合成水滑石（LDH)，再采用共沉淀法制備了CLDH吸附劑。并在室溫25℃下，油田廢水的PH為9，以CLDH對油田廢水中硼酸根離子的親和力為指標進行研究。結(jié)果表明，LDH具有高的比表面積（202.3m2/g)，在去除硼酸根離子時10min就可以達到平衡狀態(tài)。不論油田廢水的初始pH是多少，LDH都具有較高的緩沖能力，吸附水平隨著吸附劑量的增加而增加。用CLDH處理含30mg/L油田廢水，處理后的濃度為5mg/L，符合巴西環(huán)境法規(guī)規(guī)定標準。動力學模型擬合表明，CLDH對硼的吸附符合pseudo-seconcl動力學模型^吸附等溫線研究表明，Freundlich等溫線最適合描述CLDH對硼的吸附。CLDH可以作為新型的吸附材料應用于油田廢水的處理。
2.1.3 氣浮法
氣浮法用于去除廢水中密度<1的懸浮物、油類和脂肪等。在固液分離過程中，憑借高效、快速的特點受到國內(nèi)外研究人員的關(guān)注，并得到快速發(fā)展，目前廣泛應用于各類含油廢水的處理。
張志輝等用混凝-微氣泡氣浮工藝（如圖2)進行預處理，以混凝PAC用量、氣浮時間及發(fā)生器工作壓力對氣浮效果的影響為指標對工藝進行優(yōu)化，結(jié)果表明，混凝劑PAC為50mg/L，氣浮時間15min，發(fā)生器工作壓力0.4MPa，濁度去除率46.1%，除油率為82.2%。混凝-微氣泡氣浮工藝的除油率比單獨地混凝和氣浮作用之和要高出27.7%。說明混凝和氣浮存在著協(xié)同作用，能夠增強除油效果。
2.1.4 磁化法
磁化法是在磁電裝置的作用下，向采油廢水中加入電解質(zhì)以增加導電性，讓采油廢水產(chǎn)生磁性，并借此破壞乳化油的穩(wěn)定性，從而進行油水分離。Wang等以改性Fe3O4粉末為磁性種子，改性Fe3O4顆粒為磁過濾介質(zhì)，采用磁種-磁過濾-砂濾的聯(lián)合工藝（如圖3)對江蘇油田污水進行處理。以磁種用量、攪拌強度、磁感應強度及磁濾速度為影響因素，除油效率為指標對工藝進行了研究。研究結(jié)果表明，改性Fe3O4粉末對油田廢水具有明顯的除油效果，與改性之前相比，脫油率提高了17.5%。最佳工藝條件：磁種用量300mg/L，攪拌強度250r/min，磁感應強度0.0819T，磁濾速度25m/h，進水含油量111.5mg/L，出水含油量8.3mg/L，除油效率92.5%，符合《污水綜合排放標準》的二級排放標準。
2. 2化學處理法
2.2.1 化學混凝法
油田廢水的主要污染物為溶解性有機物。在水處理過程中加入絮凝劑，可以破壞污水中膠體的穩(wěn)定性及降低油類物質(zhì)的乳化性，除去部分分散油和乳狀油。化學混凝法操作簡單、費用低，但產(chǎn)生的泥淹多，加人化學藥品可能造成廢水的二次污染，COD的去除率低。因此單獨處理采油廢水并不常見，一般作為預處理技術(shù)。
劉羽等采用化學混凝法對陜北某原油處理廠采油廢水進行處理。以三氯化鐵作為混凝劑，采用正交實驗研究了FeCl3用量、采油廢水PH、采油廢水溫度等因素對廢水COD去除率的影響。正交實驗結(jié)果表明，在常溫下，當FeCl3用量為25mg/L，采油廢水的pH為8，PAM為0.75mg/L，攪拌速度為250r/min，快速攪拌2min，攪拌速度30r/min，慢速攪拌5min，靜置30min。采油廢水的COD由3815mg/L降至1034mg/L，去除率達到72.9%。
2.2.2 電解法
電解法用小間隙、高流速旋轉(zhuǎn)電極裝置對廢水進行處理，常用于去除乳化油和高分子有機物。孟曉龍等用電解法配合絮凝、沉降、過濾工藝對華北油田含油污水進行處理實驗。以電極材料、電解時間、電極間距和電解電壓為影響因素，以懸浮物的量和含油量為指標對工藝進行優(yōu)化，結(jié)果表明，陽極為Al、陰極為Cu，電極板間距為6cm，電解時間20min，電解電壓4V時對油田含油污水處理效果最佳。污水含油量矣5mg/L，懸浮物含量矣1mg/L，出水水質(zhì)達到《碎屑巖油藏注水水質(zhì)標準》要求。
2.2.3 膜分離法
膜分離技術(shù)是利用液-液分散體系中兩相與固體膜表面親和力的差異，達到將污水凈化的目的。膜分離法具有無需添加試劑、不產(chǎn)生污泥、濃縮液可燃燒等優(yōu)點，近年來越來越多地用于油田廢水的處理。
在石油生產(chǎn)中會產(chǎn)生多種污染物，直接排放嚴重污染生態(tài)環(huán)境，PAC絮凝通常用于石油生產(chǎn)中含油廢水的含油量和CODcr的去除，但是處理后很難達標。Li等采用PAC絮凝-膜分離技術(shù)處理含油廢水。結(jié)果表明，處理后的含油廢水水質(zhì)與絮凝條件、過濾條件等操作參數(shù)有關(guān)，當PAC用量為70~80mg/L，pH為7〜8，反應時間為70min，微濾溫度為40℃，速度流量為2m/s，含油量的去除率為99%，CODcr的去除率為98%，懸浮物質(zhì)的去除率為91%，出水水質(zhì)達到一級排放標準。
Hua等用膜曝氣生物膜反應器（MABR)工藝（圖4)處理海上石油平臺油田產(chǎn)生的廢水。研究了進水懸浮固體(SS)、膜內(nèi)氣壓和進料流速對化學需氧量（COD)、油和氨氮（NH4+-N)去除的影響。結(jié)果表明，高流入SS導致生物膜外表面形成含有不溶性SS的阻擋層，這顯然降低了NH4+-N和有機底物從廢水到生物膜的傳質(zhì)。在進料流速為0.1m/s的條件下，隨著膜內(nèi)氣壓的增加，中空纖維膜的透氧通量增加，在0.12MPa時NH4+-N的去除率達到95%。在膜內(nèi)氣壓為0.08MPa，進料流速為0.05m/S的條件下，隨著流速的增加，MABR的性能顯著提高，COD、油和NH4+-N的最佳去除率達到60.3%、80%和95%，本研究表明，MABR在處理0PWF00P方面具有廣闊的應用前景。
He等采用CA中空纖維膜膜分離系統(tǒng)(圖5)對油田廢水進行處理。CA中空纖維膜對于油田水處理具有良好的性能和防污效果。滲透液透明、無色、油含量低、COD值低，和滲透油中的油含量符合排放標準。隨著過濾次數(shù)的增加，水平滲透通量保持在相對較高的水平，反洗后也具有很好恢復性。
2.2.4化學氧化法
采油廢水處理的化學氧化法有臭氧氧化法UV/O3氧化法、UV/H2O2氧化法、催化氧化等。為了降低油田采油廢水中的COD，陳穎等用O3/UV和O3/H2O2氧化工藝（圖6所示）對聚丙烯酰胺(PAM)采油廢水進行處理研究。以氧化時間、PH、O3和H2O2物質(zhì)量的比、紫外燈功率為影響因素研究該工藝對采油廢水處理效果的影響。結(jié)果表明，與單獨使用臭氧相比，O3/UV和O3/H2O2氧化聯(lián)合工藝對采油廢水中的COD及PAM的去除效果更好，O3/UV對采油廢水處理的最佳工藝：氧化時間為30min，PH=8，質(zhì)量濃度為19.7mg/L，紫外燈功率為18W，此時廢水的可生化性提高至0.092。O3/H2O2對采油廢水處理的最佳工藝：氧化時間為30min，PH=8，O3和H2O2物質(zhì)的量之比為0.3，紫外燈功率為18W，廢水的可生化性提高至0.175。該工藝提高了采油廢水的可生化性，為后續(xù)的處理工藝的運行減輕了壓力。
2.3 生物法處理技術(shù)
采油廢水經(jīng)隔油、氣浮等預處理后，廢水中油含量有所降低，但廢水中的COD含量仍很高，很難達到國家規(guī)定的排放標準，仍需要進行后續(xù)的生物處理。
2.3.1 好氧生物處理
好氧生物處理：活性污泥法和生物膜法，并在此基礎上發(fā)展出多種工藝。
(1)活性污泥法。
活性污泥法中SBR工藝常被用來處理采油廢水。Lu等在實驗室用一種批量活性污泥反應器結(jié)合零價鐵/EDTA/空氣工藝對油田廢水處理。由零價鐵（ZVI)、乙二胺四乙酸(EDTA)在批量活性污泥反應器中進行生物降解。結(jié)果表明，最佳預處理條件為：150mg/L的EDTA，20g/LZVI，反應時間180min的條件下，水解聚丙烯酰胺（HPAM)去除效率砧％，總石油烴（TPH)去除效率59%和化學需氧量（COD)的去除效率為45%。在隨后的40h生物修復過程中，HPAM、TPH、COD的總?cè)コ史謩e為96%、97%、92%。使用ZEA工藝的高級氧化和生物降解工藝的組合取得了顯著的去除水平。與其他羥基自由基生成系統(tǒng)相比，ZEA氧化的優(yōu)點是工藝簡單、化學藥品價格低廉并且不需要昂貴的二氧化鈦顆粒或臭氧發(fā)生器。這對于油田環(huán)境中大量廢水的原位處理尤為重要。
(2)生物膜法。
生物膜法包括生物濾池、生物流化床和生物接觸氧化。由于采油廢水中懸浮物的含量高，因此使用生物膜法處理采油廢水前必須先進行預處理。河南油田某稠油聯(lián)合站現(xiàn)有污水處理裝置，因生物膜結(jié)垢不能長期穩(wěn)定運行。為了減少生物膜結(jié)垢，張敏等改進了原工藝，增加了彈性填料和內(nèi)循環(huán)曝氣器裝置（圖7）。進行了中試實驗，對改進型工藝對氨氮、懸浮物、COD、總氮的去除效果及穩(wěn)定性能進行了測試，并與原工藝進行了對比。結(jié)果表明，改進型的工藝出水氨氮、懸浮物、COD、總氮濃度分別為6.1、7.6、71.0、7.9mg/L，為原工藝的141.9%、57.6%、68.9%、44.6%。改進工藝出水后再進行絮凝沉淀實驗，出水COD<60mg/L，滿足國家污水綜合排放標準一級B要求。運行期間，好氧生物膜VSS/SS沒有明顯變化，說明改進后的工藝生物膜結(jié)垢量大大減少，實現(xiàn)了工藝長期穩(wěn)定運行。
2.3.2 厭氧生物處理
油田采油廢水中的有機污染物存在著難生物降解的多環(huán)芳烴類高分子有機物，需要進行厭氧處理，使大分子有機污染物降解為小分子的酸和醇類，同時去除部分的S2-，提高好氧可生化性。
Gong等采用上流式厭氧污泥床（UASB)反應堆和微生物燃料電池（MFC)聯(lián)用工藝（如圖8)處理實驗室規(guī)模的油田廢水，結(jié)果表明，當廢水處理和電力生產(chǎn)的最佳水力停留時間為26h，廢水中COD的去除率超過90%，NH3-N的去除率超過83%。與中國石化工業(yè)專業(yè)排放標準（GB4287—92)相比，水力停留時間為40h和26h，NH3-N和COD的出水濃度可以滿足一級標準（NH3-N<20mg/L，，CODcr<100mg/L)。水力停留時間為12h，NH3-N和COD的出水濃度可以滿足二級標準（NH3-N<30mg/L，CODcr<120mg/L)。。GC-MS檢測分析表明，大多數(shù)碳氫化合物在該系統(tǒng)中能夠發(fā)生生物降解。說明UASB和順序MFC反應堆耦合系統(tǒng)不僅能夠運用于含油污水處理，同時也能進行電力生產(chǎn)，在實際的應用中具有很大的潛能。
2.3.3 自然生物處理
污水的自然生物處理較為成熟的是氧化塘法，氧化塘法處理采油廢水在國內(nèi)外已得到充分的應用。國內(nèi)利用氧化塘技術(shù)處理樁西聯(lián)采油廢水的工程已獲得成功，廢水最終達標排放。
師祥洪采用粉煤灰及氧化塘工藝（圖9)來處理勝利油田采油過程中產(chǎn)生的廢水。首先，粉煤灰對COD、氨氮、揮發(fā)酚以及油類等污染物具有較強的吸附作用，再加上氧化塘生化處理就能夠?qū)崿F(xiàn)廢水的達標處理。粉煤灰及氧化塘處理工藝處理采油廢水具有降低工程投資、運行成本低、維護管理方便、緩沖能力強及穩(wěn)定性好等優(yōu)點。
3、結(jié)論與展望
通過以上的討論與研究可知，油田采油廢水的處理是一個相對復雜的過程，國內(nèi)外所使用的處理技術(shù)也存在一定差異，很多新的處理技術(shù)得到了廣泛的應用。一些傳統(tǒng)工藝逐漸暴露出了弊端，已經(jīng)不能滿足油田采油廢水處理的需求。因此，在現(xiàn)實的油田采油廢水處理過程中，各油田應切合自身實際，同時兼顧經(jīng)濟因素、可行性因素、環(huán)保因素，在原有處理工藝的基礎上，發(fā)展研究新型處理技術(shù)，采用多種技術(shù)結(jié)合的方式，以確保最大限度地提升油田采油廢水的處理效率，保護地區(qū)的生態(tài)環(huán)境，使得我國石油開采工作能夠環(huán)保、健康、持續(xù)、穩(wěn)定地運行。（來源：南京中電環(huán)保科技有限公司，上海海事大學海洋科學與工程學院，中建市政工程有限公司）
