摘要：针对特低渗透油田含油污水处理不合格的难题，选择技术先进且在油田合油污水处理中没有工业应用的水处理技术和工艺进行工业化应用研究。应用以“氧化曝气+涡凹气浮+砂滤(流砂过滤器或海绿石过滤器)+PVC中空纤维超滤膜”为核心的含油污水处理工艺，使出水达到特低渗透油田注入水水质标准。
关键词：特低渗透油田；含油污水；处理；新工艺
1 含油污水处理现状及存在的问题
油田采出的含油污水必须经过处理后才能进行回注，而经现有工业化应用的含油污水处理工艺处理后，水中仍含有难以处理的油和颗粒极细小的固体悬浮物、硫化物，水质只能达到“8—3—2”标准(即水中含油≤8．0 mg／I。，悬浮物固体含量≤3．0mg／L，悬浮物粒径中值≤2．0／lm)，达不到特低渗透油田回注水水质标准(“5—1—1”标准)。这样的水回注到其它渗透率较高的油层或者外排，但外排会使环境受到严重污染。针对特低渗透油田含油污水处理的特点，需要分别对除硫工艺、除油t艺、除悬浮物T艺进行研究，并进行工业化应用，以确定新型、简化的含油污水处理工艺。
2 新型含油污水处理工艺
由过滤技术去除水中颗粒的范围可知，要想达到“5—1—1”水质标准，最后必须应用膜过滤技术。过滤膜孑L径小、容易被污染，其进水必须进行预处理，预处理工艺包括除硫、除油、除悬浮物。由于硫化物对管线、设备产生腐蚀，所以应最先对硫化物进行去除；之后去除影响污水处理效果的油；经过除油以后，污水中剩余的主要是悬浮固体，过滤是最有效的去除方法，为了降低投资、减少运行费用，只选择一级高效的砂滤作为膜过滤前的最后一级预处理工艺。初步确定特低渗透油田含油污水处理工艺为：除硫一除油一砂滤一膜滤。
(1)除硫丁艺。去除水中硫化物的方法有曝气、氯化、加过氧化氢等，反应之后生成单质硫等颗粒性物质，再通过其它方法将其去除。曝气作为常规的除硫工艺，简单易行，而且通过在氧化曝气罐内布设硅橡胶膜曝气管，可产生平均D1 mm的气泡，使空气利用率高，有效去除硫化物。曝气不仅能够去除硫化物，同时由于气泡的上浮作用还能去除部分油，但悬浮物含量因形成单质硫等颗粒性物质而比进水含量高。
(2)除油工艺。除油是水质达标的关键，现有的除油工艺有重力式、压力式、气浮选式和水力旋流式等，其中的气浮技术是除油效率较高的技术。涡凹气浮的专利曝气机产生D5～500肚m的气泡，除油效果好，最大的特点是运行费用低、占地面积小，无需循环泵、空压机及压力容器。为了达到较好的水处理效果，在涡凹气浮前需要投加混凝剂聚合氯化铝(PAC)和聚丙烯酰胺(PAM)，使水中油和悬浮固体形成絮体，通过气浮作用去除。为了减少运行费用，从来水到涡凹气浮出水段采用重力流程，减少水的提升运行费用。
(3)除悬浮物工艺。选择高效砂滤和膜过滤，常规砂滤器滤料有核桃壳、石英砂以及磁铁矿等，但存在反洗效果不好等缺点。膜滤设备有很多种，需要选择水处理效果好、容易维护的设备。砂滤器中的流砂过滤器、海绿石过滤器以及膜滤器中的PVC中空纤维超滤膜以前在油田含油污水处理中未曾工业化应用，但以其特有的设备特点和水处理效果得以在特低渗透油田中应用。
涡凹气浮出水进入流砂过滤器进行去除悬浮物和油的过滤处理，流砂过滤器主要利用反向过滤原理，通过较厚的均质滤层来截留水中杂质，在过滤的同时进行洗砂操作，区别于需停产反洗的常规滤料过滤器，基本不需人工操作，减少了人为因素对水质的影响。
结构为常规滤料过滤器结构，内部滤料为海绿石和磁铁矿，经大庆油田设计院评价试验证实，海绿石滤料具有耐磨损性、耐破碎性，过滤效果、反冲洗再生效果优于同结构滤罐的石英砂滤料等特点。
砂滤出水需要再经过膜过滤，才能达到“5—1—1”水质标准。PVC中空纤维超滤膜过滤孔径小且均匀，只有Oo．01"m，过滤精度高。该膜为中空型、内压式设计，水从膜内部向外部全流过滤，在过滤过程中，由于水分子和溶解性盐类等物质的直径小于0．01 p．m，可以通过膜壁流出，而固体杂质、胶体、细菌等物质的粒径都远远大于0．01
肚m，从而被截留在膜丝中不能透过膜壁，实现了水质的净化。PVC中空纤维超滤膜平均化学再生周期为40天，具有易清洗、抗污染能力强等特点。在工艺设计中，为了使超滤膜能够更好的截留杂质，需要在水进膜前投加混凝剂三氯化铁。
3 工业化应用
通过对以上含油污水处理技术、工艺的研究，初步确定了“氧化曝气+涡凹气浮+砂滤(流砂过滤器或海绿石过滤器)+PVC中空纤维超滤膜”为主工艺的四级简短含油污水处理]二艺，并在榆树林特低渗透油田东16污水处理站进行了处理量为500 ITl3／d的工业化应用，用来处理整个油田的采出含油污水。通过近1年的运行，工艺出水水质达到了“5—1—1”标准，运行稳定。特低渗透油田含油污水工艺流程见图1。
(1)水处理效果。东16含油污水处理站来水水质在含油10～300 mg／L、含悬浮物20～200mg／I。、含硫化物20～90 mg／L的范围内波动，最后超滤膜出水平均含油0．3 mg／L、悬浮物平均含量0．7 mg／L、粒径中值平均0．954弘m，不含硫化物，达到了“5—1—1”水质标准。
通过各工艺出水水质可以看出，首次工业化应用的以“氧化曝气+涡凹气浮+砂滤(流砂过滤器或海绿石过滤器)+PVC中空纤维超滤膜”为主的新型、简短、高效的含油污水处理工艺，能够满足特低渗透油田含油污水处理的需要，使工业化应用取得了初步的成功。
(2)社会效益和经济效益分析。随着油田开发的不断深入，特低渗透油田不断增多，注入水中的油、颗粒极易使油层孔隙堵塞，导致地层污染、注水压力升高，污水外排也给环境带来非常严重的污染。此工艺运行成功后，可以解决特低渗透油田含油污水处理不达标问题，提高含油污水回注质量，减少地层和环境的污染。
按照“氧化曝气+涡凹气浮+砂滤器+PVC中空纤维超滤膜”处理工艺建设的东16污水处理站，处理规模为500 m3／d，其运行费用(包括电费和药剂费)为2．30元／m3，因处理规模小，各种设施配套齐全而增加了运行成本，如果放大处理规模，可相应降低运行成本。
4结论及认识
以“氧化曝气+涡凹气浮+砂滤器+PVC中空纤维超滤膜”为主的四级简短含油污水处理工艺，使特低渗透油田含油污水达标回注，污水处理问题得到彻底解决。该工艺在设计上充分考虑节约能源的因素，使用了重力流程和小功率的涡凹气浮设备；流砂过滤器使用均质滤料，全天候连续运行是砂滤器结构和运行方式上的一个重要改变，使管理更加方便；PVC中空纤维超滤膜化学再生周期长、容易清洗是超滤膜在含油污水处理中成功工业应用的基本保障。