采油廢水處理工藝研究及發(fā)展趨勢

中國石油吉林油田分公司英臺采油廠

采油廢水處理工藝研究及發(fā)展趨勢

張海波

中國石油吉林油田分公司英臺采油廠

采油廢水有多種處理工藝，每一種處理技術(shù)都存在著優(yōu)缺點，只有將幾種技術(shù)有效地結(jié)合起來，發(fā)揮各自的優(yōu)勢才能取得較好的處理效果。因此，針對目前的研究現(xiàn)狀及存在的問題認為，開發(fā)出多種組合工藝及多功能集成的一體化設備，具有高效、經(jīng)濟、簡單實用等優(yōu)點的小型采油廢水處理裝置將是以后的主要研究趨勢。

采油廢水；浮選；過濾；絮凝；生物氧化法

1 含油污水處理工藝

在原油煉制生產(chǎn)過程中，將排出大量的含油污水，以年處理量為250×104t的石油煉廠為例，每小時約排含油污水500 t，其含油量為500～1 000mg/L。石油在水中一般呈浮油、浮化油和溶解油三種不均勻系狀態(tài)分布。

（1）隔油池。在煉廠一般都采用利用油、水的比重差進行油水分離的隔油池。其中比重小于1的油品上浮至水面而得到回收；比重大于1的其他機械雜質(zhì)沉于池底。所以，隔油池同時又是沉淀池，但主要起除油作用。

（2）浮選。浮選就是向污水中通入空氣，使污水中的乳化油粘附在空氣泡上，隨氣泡一起浮升至水面。一般為了提高浮選效果，向污水中投加少量浮選劑。由于煉廠的生產(chǎn)污水中本身含有某些表面活性劑，如脂肪酸鹽、環(huán)烷酸鹽、磺酸鹽等，故不需另外加入浮選劑，也能獲得較好的浮選效果。所以，近幾年來在國內(nèi)外都廣泛地用它來處理煉廠的含油污水。

（3）絮凝。對于顆粒直徑小于10-5m的油粒，一般稱之為乳化油。這種乳化油由于其表面吸附有水分子，此水層使油粒不能相互聚合。另外，因油粒表面帶有相同電荷，由于靜電排斥作用也妨礙油粒間的相互聚合而在水中呈穩(wěn)定的懸浮狀態(tài)。這兩種因素構(gòu)成了乳化油在水中的穩(wěn)定狀態(tài)。再者，油粒間由于水分子運動產(chǎn)生的布朗運動，促使油粒相互碰撞聚合而變成較大的油粒，以及由于范德華力所產(chǎn)生的油粒間相互吸引力，促使它們相互聚合，以上所有這些因素就構(gòu)成了油粒的不穩(wěn)定因素。為了使具有這種特性的油粒凝聚，就應消除其穩(wěn)定因素。絮凝法的基本原理主要是根據(jù)油粒穩(wěn)定因素之一——靜電排斥力發(fā)生電中和作用的現(xiàn)象來進行絮凝。僅用雙電層原理來解釋絮凝原理尚有許多現(xiàn)象不能說明，因此絮凝作用還應考慮金屬氧化物的水化物對油粒的吸附、包圍圈帶等各種現(xiàn)象的綜合作用。

（4）過濾。含油污水中油粒和懸浮物質(zhì)在通過濾層時被截留在濾層中間，一般污水中的懸浮物質(zhì)的粒度同砂層中的空隙相比要小得多，這種微小的顆粒在砂層中被截留下來的現(xiàn)象，許多學者試用下列作用來解釋：篩濾作用、沉淀作用、化學吸附作用、物理吸附作用、附著作用及絮凝形成作用，這些作用中，到底哪一種對過濾起著決定性的作用，不同的研究者提出了不同的看法，至今還未建立一個統(tǒng)一的、肯定的說法。

2 含硫、氨、酚污水處理工藝

煉廠在渣油焦化、催化裂化、加氫精制等二次加工過程中都會產(chǎn)生一定量的過程凝縮水，其中含有較多的硫化物、氨和酚類，一般稱為含硫污水。它的排量不大，但如不經(jīng)任何處理直接排入煉廠排水系統(tǒng)，則將嚴重地破壞隔油池操作流程，影響污水處理構(gòu)筑物的正常運行。

（1）水蒸汽汽提法。水蒸氣汽提法就是把水蒸汽吹進水中，當污水的蒸汽壓超過外界壓力時，污水就開始沸騰，這樣就加速了液相轉(zhuǎn)入氣相的過程；另一方面當水蒸氣以氣泡形態(tài)穿過水層時，水和氣泡表面之間就形成了自由表面，這時液體就不斷地向氣泡內(nèi)蒸發(fā)擴散。當氣泡上升到液面時就開始破裂而放出其中的揮發(fā)性物質(zhì)，所以數(shù)量較多的水蒸氣汽提擴大了水的蒸發(fā)面，強化了過程的進行。工業(yè)污水中的揮發(fā)性溶解物質(zhì)如硫化氫、氨、揮發(fā)性酚等都可以用蒸汽蒸餾的方法從污水中分離出來。

（2）含酚污水的處理。酚既能溶于水，又能溶于有機溶劑如苯、輕油等。水和有機溶劑是兩種互不相溶的液體，利用酚在這兩種液體中的溶解度不相同（酚在有機溶劑中的溶解度較水大），把某種有機溶劑如苯加入酚水中，經(jīng)過充分混合后，酚就會逐漸溶于苯中，再利用水和苯的比重差進行分離。因此可以利用此原理從污水中把酚提取出來。但為了獲得較高的脫酚效率，需要采用對酚的分配系數(shù)高又與水互不相溶、不易乳化、損耗小、價格低廉、來源容易的有機溶劑作萃取劑。

3 生物氧化法

利用大自然存在著大量依靠有機物生活的微生物來氧化分解污水中的有機物質(zhì)，運行費用比用化學氧化法低廉。這種利用微生物處理污水的方法叫作生物氧化法。由于它能有效地除去污水中溶解的和膠體狀態(tài)的有機污染物，所以一般煉廠都采用它作為凈化低濃度含酚污水的主要方法之一。

4 深度處理

煉廠污水經(jīng)過隔油、浮選（一級處理）和生化處理（二級處理）等構(gòu)筑物凈化后，水質(zhì)仍然達不到國家制定的排入地面水衛(wèi)生標準的要求。為了防止惡化環(huán)境，消除其對水體、水生生物和人畜的危害，對某些地處水源上游和沒有大量水源可作稀釋水的煉廠來說，就必須對排出污水進行深度處理（亦稱三級處理或拋光處理）。深度處理方法很多，但一般都由于技術(shù)比較復雜，處理成本過高，而未被生產(chǎn)上廣泛采用，尚有待進行深入研究和改進。目前從國內(nèi)外的發(fā)展趨勢看，活性炭吸附法、臭氧氧化法，對徹底凈化煉廠污水，使其達到排入水體或回收利用方面頗有價值。

（1）活性炭吸附法。活性炭吸附污水中的雜質(zhì)屬于物理吸附。其原理是由于活性炭是松散多孔性結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，具有很大的比表面積，一般可達1 000m2/g。在它的表面粒子上存在著剩余的吸引力而引起對污水中雜質(zhì)的吸附。近幾年來國內(nèi)外利用活性炭吸附處理煉廠一級或二級出水，取得了良好的效果，綜合起來，可得到以下的主要試驗結(jié)果：①用活性炭吸附法凈化煉廠污水生化需氧量可脫除80%，出水中酚含量＜0.02mg/L；②使水產(chǎn)生臭味的有機污染物，較其他有機污染物更容易脫除，在凈化過程中它們首先被吸附掉；③在使用活性炭吸附前，污水應經(jīng)過預處理，使固體懸浮物小于60mg/L，油含量達到20mg/L以下，這樣可以減輕活性炭的負擔，延長操作時間，減少再生頻率，降低再生費用；④每公斤活性炭可吸附0.3～0.5 kg以化學耗氧量衡量的有機物，吸附飽和后的活性炭可用烘焙法再生，再生損失約為5%～10%；⑤活性炭的粒徑對吸附速度影響較大，一般水處理活性炭采用8～30目較合適。

（2）臭氧氧化法。臭氧具有很強的氧化能力，所以在西歐各國被廣泛用于給水處理的殺菌、脫色和除臭處理。目前國內(nèi)外已開始大規(guī)模地研究把臭氧氧化用于工業(yè)污水的最終處理，并取得了良好的效果。

5 其他處理工藝

除了上述幾種常見的采油廢水處理工藝外，近幾年來也出現(xiàn)了一些新技術(shù)。文獻[1-2]指出，越來越多的膜分離技術(shù)開始用于油田采出水處理，膜分離技術(shù)是利用膜的選擇透過性進行分離和提純的技術(shù)。膜法處理可以根據(jù)廢水中油粒子的大小，合理地確定膜截留分子量。文獻[3-4]指出，生物吸附法是一種較為新穎的處理含重金屬廢水的方法，具有高效、廉價的潛在優(yōu)勢。所謂生物吸附法就是利用某些生物體本身的化學結(jié)構(gòu)及成分特性來吸附溶于水中的金屬離子，再通過固液兩相分離來去除水溶液中金屬離子的方法。

6 結(jié)語

采油廢水有多種處理工藝，每一種處理技術(shù)都存在著優(yōu)缺點，不同的分離技術(shù)適用于不同的含油污水水質(zhì)情況，如活性炭吸附法成本高，活性炭不易再生；氣浮法要加破乳劑，而且油不易回收；隔油池只能去除大粒徑的油珠，不能去除水中乳化油和溶解油。膜分離技術(shù)難以實現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)應用原因在于：一是成本過高；二是膜的清洗再生方法難；三是如何達到長時間維持膜通量的穩(wěn)定性，減少清洗次數(shù)。只有將幾種技術(shù)有效地結(jié)合起來，發(fā)揮各自的優(yōu)勢才能取得較好的處理效果。因此，針對目前的研究現(xiàn)狀及存在的問題認為，開發(fā)出多種組合工藝及多功能集成的一體化設備，具有高效、經(jīng)濟、簡單實用等優(yōu)點的小型采油廢水處理裝置將是以后的主要研究趨勢。

[1]劉國信，劉錄聲．膜法分離技術(shù)及應用[M]．北京：中國環(huán)境科學出版社，1992.

[2]張杰，褚良銀，陳文梅．膜分離技術(shù)在廢水處理中的應用[J]．過濾與分離，2004，14（3）：8-11.

[3]王建龍，陳燦．生物吸附法去除重金屬離子的研究進展[J]．環(huán)境科學學報，2010，30（4）：673-701.

[4]林紅巖，于翠艷，許濤．含油廢水處理技術(shù)進展[J]．油氣田地面工程，2006，25（10）：29.

（欄目主持 張秀麗）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.9.031