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[摘 要]随着石油工业产业的飞速发展，我国大部分油田基本进入三次采油阶段。采油技术飞跃发展的同时给油田采出水的处理带来了挑战。现有的处理工艺已经不能满足三元复合驱污水的处理要求。因此，需要对原有工艺进行改进或探索新工艺。本文综述了油田污水处理的各种方法以及三元复合驱采油污水处理新技术，为寻求一种高效、经济、环保的三元复合驱采油污水处理技术提供依据。
[关键词]三元复合驱采油污水；化学法；加载絮凝；生物法
中图分类号：X741 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）01-0059-01
1 引言
近几年来，我国大部分油田已陆续进入三次开采阶段，采出水中同时含有驱油剂（聚合物、表面活性剂和碱）、油和悬浮物，驱油剂中的聚合物分子使水中的悬浮物和油类进一步分散。表面活性剂的加入及表面活性剂与原油中的石油酸等物质发生反应生成的表面活性物质则降低了油水间的界面张力，从而使各种污染物在水中的存在状态更加稳定。现有的油田污水处理工艺已经不能满足三元复合驱污水的处理要求[1-3]。
为满足三元复合驱采油污水的处理要求，必须改进老工艺以及开创新工艺。由于目前针对三元复合驱采油污水处理技术的研究较少，本文结合国内外先进的油田污水处理技术，希望可以为今后探索三元复合驱采油污水处理新技术提供有力支持。
2 油田采油污水处理方法
目前，油田采油污水处理方法包括物理法、化学法、物理化学法以及生物法。其中化学法应用较为广泛。
2.1 物理法
物理法主要包括离心分离法、重力分离法和膜分离法等。
离心分离法是利用离心力将油和水进行分离[4]。重力分离法是在重力的作用下，利用油水的密度差，进而使油水自动分离[5]。这两种方法比较常见，在油田污水处理工艺中应用较成熟，主要处理较低级的油田污水，这里将不做过多介绍。
膜分离法是利用膜对不同物质具有选择透过性，进而将各组分分离。膜分离法是近些年来研究的重点，但多数是实验研究，还没有大规模应用于工程实际。为更好的将膜技术应用于油田采出污水的处理，影响膜处理效果的因素是关键。影响膜分离效果因素有膜的材质、操作压差、操作时间、料液浓度、膜孔径、温度和膜面流速等[6]。当然膜污染也是必须要攻克的难关。因此，开发新型组件和高通量、抗污染的新型膜是将膜法应用于三元复合驱采油污水的关键[7]。张学东采用改性PVDF超滤膜和陶瓷膜对油田采油污水进行处理，实验结果表明：利用改性PVDF超滤膜处理后的污水悬浮物含量和含油量低，浊度低，其处理效果优于陶瓷膜[8]。
2.2 化学法
化学法主要包括混凝法、高级氧化法、电化学法和电解法等。
混凝法是大多数油田污水处理的基本方法，通过投加絮凝剂去除采出水中污染物。但是，随着采油技术的不断更新，油田采出水的水质越加复杂，使得传统的混凝法不能满足污水处理的要求。因此，强化混凝法发展迅速。以混凝法为基础，通过添加其他助凝剂、改进混凝工艺或多种方法联合使用。近年来加载絮凝技术在低温低浊水中应用较为广泛，张顺通过向低温低浊水中加入微砂，利用异相成核强化絮凝过程。与常规絮凝技术相比，混凝效率大大提高，絮凝时间缩短70%[9]。因此，根据我国现在的国情，加载絮凝是一项经济、简单的三元复合驱采油污水处理技术。
高级氧化法是利用氧化剂对采油污水中污染物进行氧化分解。目前，高级氧化法是处理三元复合驱采油污水的常见方法。李芳等对比了不同氧化剂对采出水中除油的影响。通过在混凝前投加氧化剂强化混凝，实验结果表明：芬顿试剂中H2O2投量为5mmol/L和Fe2+投量在1.5mmol/L时，除油率提高25%，效果最好。KMnO4投量在0.5mg/L时，除油率提高8%。H2O2投量在5mmol/L时，除油率提高17%[10]。
电化学降解废水的原理就是利用電极的电化学氧化作用，通过在电极上发生的催化氧化反应来降解废水中的有机污染物[11]。电化学技术处理油田采出水主要包括电化学氧化法、电解气浮法和微电解法等。电化学氧化法是指在电场作用下，电极表面的活性物质能够改善电子转移，进而氧化有机污染物，将其转化为低毒、无毒等沉淀物或气体，从而去除污染物[12]。电解气浮法通过电解水时产生的氢气和氧气吸附液体中的胶体，上浮后经分离器处理。该方法可以去除液体中固体微粒和有害杂质等[13]。微电解法通过建立许多微小的铁碳原电池，与有机物发生一系列的氧化还原反应，同时生成的Fe（OH）2具有较强的吸附、絮凝、桥联、共沉作用，从而去除污染物。该方法可以实现难生物降解的有机大分子物质的断链[14]。蒋宝云等采用微电解-Fenton联合工艺法处理酸化压裂废水，试验结果表明：微电解-Fenton联合工艺的处理效果要优于其单一法，COD的去除率可达64.8%[15]。侯士兵等采用不溶性阳极电解气浮法处理含油废水，研究结果表明：在电流强度0.38A，电解时间28min，电极间距1.5cm，溶液pH值7.1的条件下，废水中乳化油的去除率可达93.59%；对乳化含油废水的处理效果好、工艺简单、不受废水浓度限制[16]。
电解法是指电解水产生的气体去除较小的悬浮粒子，以及通过外加电压使电极氧化释放金属离子，絮凝去除污染物。为将电化学法更好的应用于三元复合驱含油污水，成本低、高催化活性和使用寿命长的电极材料是研究的关键。
2.3 生物法
在油田污水处理工艺中，传统的分离-混凝-过滤工艺很难使石油类污染物达到处理标准。生物法具有成本低、操作简单、无污染、降解效果好等特点，可以将石油类污染物彻底降解[17]。生物法主要包括活性污泥法、生物膜法等。活性污泥法是将具有特定功能的菌液投放至生化池中，使特定的细菌处于最佳活性状态，这样可以补充曝气池内所缺少的细菌，在流入污水水质不变的条件下，微生物氧化作用显著。大港油田采用活性污泥处理法处理苯胺废水，实验表明：活性污泥对苯胺废水有良好的处理效果，在停留24h后降解率可达99.5%[18]。生物膜法是利用微生物细胞和胞外多聚物组成的膜来吸附降解有机污染物。许谦等人利用序批式生物膜（SBBR）法处理油田采油污水，经过近2个月的连续处理，COD平均去除率超过80%且出水中COD低于100mg/L[19]。
由于生物法需要培养特殊菌群。因此，处理环境具有一定的局限性。新型菌群的培养以及生物膜的成本问题是生物法应用于三元复合驱采油污水处理的关键。生物法联合其他物理化学方法处理三元复合驱采油污水会是今后研究的重点方向。
3 结论
三元复合驱采油污水的水质比较复杂，传统的“化学法为主，物理法为辅”工艺已经不能满足采出水处理要求。因此，将不同的方法联合使用不失为一条经济、高效的手段。在原有工艺上进行创新，如电化学、加载絮凝、膜技术等，也是三元复合驱采油污水处理的新方向。
[关键词]三元复合驱采油污水；化学法；加载絮凝；生物法
中图分类号：X741 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）01-0059-01
1 引言
近几年来，我国大部分油田已陆续进入三次开采阶段，采出水中同时含有驱油剂（聚合物、表面活性剂和碱）、油和悬浮物，驱油剂中的聚合物分子使水中的悬浮物和油类进一步分散。表面活性剂的加入及表面活性剂与原油中的石油酸等物质发生反应生成的表面活性物质则降低了油水间的界面张力，从而使各种污染物在水中的存在状态更加稳定。现有的油田污水处理工艺已经不能满足三元复合驱污水的处理要求[1-3]。
为满足三元复合驱采油污水的处理要求，必须改进老工艺以及开创新工艺。由于目前针对三元复合驱采油污水处理技术的研究较少，本文结合国内外先进的油田污水处理技术，希望可以为今后探索三元复合驱采油污水处理新技术提供有力支持。
2 油田采油污水处理方法
目前，油田采油污水处理方法包括物理法、化学法、物理化学法以及生物法。其中化学法应用较为广泛。
2.1 物理法
物理法主要包括离心分离法、重力分离法和膜分离法等。
离心分离法是利用离心力将油和水进行分离[4]。重力分离法是在重力的作用下，利用油水的密度差，进而使油水自动分离[5]。这两种方法比较常见，在油田污水处理工艺中应用较成熟，主要处理较低级的油田污水，这里将不做过多介绍。
膜分离法是利用膜对不同物质具有选择透过性，进而将各组分分离。膜分离法是近些年来研究的重点，但多数是实验研究，还没有大规模应用于工程实际。为更好的将膜技术应用于油田采出污水的处理，影响膜处理效果的因素是关键。影响膜分离效果因素有膜的材质、操作压差、操作时间、料液浓度、膜孔径、温度和膜面流速等[6]。当然膜污染也是必须要攻克的难关。因此，开发新型组件和高通量、抗污染的新型膜是将膜法应用于三元复合驱采油污水的关键[7]。张学东采用改性PVDF超滤膜和陶瓷膜对油田采油污水进行处理，实验结果表明：利用改性PVDF超滤膜处理后的污水悬浮物含量和含油量低，浊度低，其处理效果优于陶瓷膜[8]。
2.2 化学法
化学法主要包括混凝法、高级氧化法、电化学法和电解法等。
混凝法是大多数油田污水处理的基本方法，通过投加絮凝剂去除采出水中污染物。但是，随着采油技术的不断更新，油田采出水的水质越加复杂，使得传统的混凝法不能满足污水处理的要求。因此，强化混凝法发展迅速。以混凝法为基础，通过添加其他助凝剂、改进混凝工艺或多种方法联合使用。近年来加载絮凝技术在低温低浊水中应用较为广泛，张顺通过向低温低浊水中加入微砂，利用异相成核强化絮凝过程。与常规絮凝技术相比，混凝效率大大提高，絮凝时间缩短70%[9]。因此，根据我国现在的国情，加载絮凝是一项经济、简单的三元复合驱采油污水处理技术。
高级氧化法是利用氧化剂对采油污水中污染物进行氧化分解。目前，高级氧化法是处理三元复合驱采油污水的常见方法。李芳等对比了不同氧化剂对采出水中除油的影响。通过在混凝前投加氧化剂强化混凝，实验结果表明：芬顿试剂中H2O2投量为5mmol/L和Fe2+投量在1.5mmol/L时，除油率提高25%，效果最好。KMnO4投量在0.5mg/L时，除油率提高8%。H2O2投量在5mmol/L时，除油率提高17%[10]。
电化学降解废水的原理就是利用電极的电化学氧化作用，通过在电极上发生的催化氧化反应来降解废水中的有机污染物[11]。电化学技术处理油田采出水主要包括电化学氧化法、电解气浮法和微电解法等。电化学氧化法是指在电场作用下，电极表面的活性物质能够改善电子转移，进而氧化有机污染物，将其转化为低毒、无毒等沉淀物或气体，从而去除污染物[12]。电解气浮法通过电解水时产生的氢气和氧气吸附液体中的胶体，上浮后经分离器处理。该方法可以去除液体中固体微粒和有害杂质等[13]。微电解法通过建立许多微小的铁碳原电池，与有机物发生一系列的氧化还原反应，同时生成的Fe（OH）2具有较强的吸附、絮凝、桥联、共沉作用，从而去除污染物。该方法可以实现难生物降解的有机大分子物质的断链[14]。蒋宝云等采用微电解-Fenton联合工艺法处理酸化压裂废水，试验结果表明：微电解-Fenton联合工艺的处理效果要优于其单一法，COD的去除率可达64.8%[15]。侯士兵等采用不溶性阳极电解气浮法处理含油废水，研究结果表明：在电流强度0.38A，电解时间28min，电极间距1.5cm，溶液pH值7.1的条件下，废水中乳化油的去除率可达93.59%；对乳化含油废水的处理效果好、工艺简单、不受废水浓度限制[16]。
电解法是指电解水产生的气体去除较小的悬浮粒子，以及通过外加电压使电极氧化释放金属离子，絮凝去除污染物。为将电化学法更好的应用于三元复合驱含油污水，成本低、高催化活性和使用寿命长的电极材料是研究的关键。
2.3 生物法
在油田污水处理工艺中，传统的分离-混凝-过滤工艺很难使石油类污染物达到处理标准。生物法具有成本低、操作简单、无污染、降解效果好等特点，可以将石油类污染物彻底降解[17]。生物法主要包括活性污泥法、生物膜法等。活性污泥法是将具有特定功能的菌液投放至生化池中，使特定的细菌处于最佳活性状态，这样可以补充曝气池内所缺少的细菌，在流入污水水质不变的条件下，微生物氧化作用显著。大港油田采用活性污泥处理法处理苯胺废水，实验表明：活性污泥对苯胺废水有良好的处理效果，在停留24h后降解率可达99.5%[18]。生物膜法是利用微生物细胞和胞外多聚物组成的膜来吸附降解有机污染物。许谦等人利用序批式生物膜（SBBR）法处理油田采油污水，经过近2个月的连续处理，COD平均去除率超过80%且出水中COD低于100mg/L[19]。
由于生物法需要培养特殊菌群。因此，处理环境具有一定的局限性。新型菌群的培养以及生物膜的成本问题是生物法应用于三元复合驱采油污水处理的关键。生物法联合其他物理化学方法处理三元复合驱采油污水会是今后研究的重点方向。
3 结论
三元复合驱采油污水的水质比较复杂，传统的“化学法为主，物理法为辅”工艺已经不能满足采出水处理要求。因此，将不同的方法联合使用不失为一条经济、高效的手段。在原有工艺上进行创新，如电化学、加载絮凝、膜技术等，也是三元复合驱采油污水处理的新方向。