摘 要：随着石油工业的不断发展，对采油污水的处理和回用的要求越来越高，采油污水精细处理已经成为注水开发效果的关键技术和前提。本文介绍了当前中低渗透油田采油污水精细处理技术的发展现状、所面临的矛盾和问题，以及对采油污水膜分离处理技术的展望。 关键词：采油污水；污水处理；膜分离技术
1 概 述
通常油田采出水经过处理后绝大部分用于回注，这样既解决了注水水源问题，又保护了环境，我国对大部分中低渗透油田的回注水处理有严格的要求。当注入水中的悬浮固相浓度高时，注水井下的岩石微孔易被阻塞，增加回注水压力，严重的还会破坏地层构造。而目前的采出水处理技术只能满足高渗透油田回注水的要求。因此，对采油污水的精细处理已经成为提高油田经济效益的一个重要环节。 2 采油污水特点
由于我国各油田地质条件、开发方式、油层改造措施、集输工艺等的不同，各油田污水的性质差异很大。另外，油田其他污水的混入，使得采油污水的成分更加复杂，一般来说，有以下特点：
（1）油和悬浮物含量高且乳化严重：采油污水中的含油量和悬浮物含量较高，同时相当一部分以乳化状态存在，乳化态的油和悬浮物需要消耗大量的破乳剂进行混凝去除。即使如此，仍然有部分相当稳定的乳化态微粒稳定分散在水体之中，由于其粒径一般在1μm以下，常规的除油设备和过滤设备无法将其有效截留或去除。
（2）含有的化学药剂种类多样：采油生产中往往加入了各种化学药剂，这些药剂有相当部分会转移到含油污水中，加剧油的乳化程度，增加污水处理的难度和成本，同时可能对处理设备和水处理药剂的效果带来负面影响。
（3）有机物含量高：含油污水的有机物组成极其复杂，主要由酚类、烃类(主要为烷烃)、酯类、醇类、酮类和苯醌类组成，同时也存在着一部分大分子物质。在紫外可见光区域，与油类有相近吸收峰的有机物往往会导致水中表观的含油量高。另外水中存在的高分子有机物可能对处理设备造成污染。
（4）细菌易于生长繁殖：由于采油污水中含有的有机物成分多且复杂，另外还可能含有硫化物等。在温度适宜的情况下，细菌繁殖的速度很快。在有氧情况下，腐生菌可能大量繁殖，腐生菌一般可以改善水质，但其形成的细菌会严重影响设备的稳定运行。在缺氧条件下，硫酸盐还原菌、铁细菌等又会大量繁殖，导致采油污水发黑发臭，严重污染和恶化水质，导致整个水处理过程的失败。 3 国内外采油污水精细处理及处理现状
采油污水精细化处理的对象主要是包括部分分散油和乳化油、无机盐以及表面活性剂等，以下是近年来国内外在采油污水处理方面研究较多的精细处理技术。
（1）纤维过滤技术
纤维过滤器采用纤维束或纤维球做为过滤介质对悬浮物等污染物进行截留，纤维之间的空隙可通过机械装置进行调节，实现对过滤精度的控制。纤维过滤器主要有挤压式纤维束过滤器和改性纤维球过滤器，二者均带有机械压紧装置，有的还带有搅拌装置，以利于滤料的清洗。
由于纤维束或纤维球被油污染后难于清洗，同时机械压紧装置的性能和操控不稳定，特别是对于有腐蚀和结垢趋势的水体，易于出现机械故障。目前该类型过滤器在胜利油田大多用于对水源井井水的处理，其出水悬浮物含量在2mg/L左右。
（2）烧结管微孔过滤技术
烧结管是通过特殊工艺在特定管状材料上制造出一定直径的微孔，烧结管微孔过滤器以烧结管为过滤组元。在过滤时，水透过烧结管，悬浮物等截流在烧结管孔隙或外表面上，在外表面形成的滤餠进一步提高过滤的精度，实现固液分离。烧结管的材质一般为PE或PA，其孔径在0.5～20微米，对于孔径接近0.5微米的烧结管，已属于微滤膜的范畴，
王 南：中低渗透油田采油污水精细处理现状及展望 157
其过滤精度较高。烧结管过滤器由于其孔径分布范围与微小颗粒物和胶体离子的粒径分布接近，因此其内部孔隙相对较易被堵塞，污染后存在不易清洗的缺点，清洗过程一般需要在碱液中浸泡数小时，然后在酸液中浸泡数小时，对于采油污水，由于其充分复杂，酸碱的浸泡有可能加剧孔隙的堵塞。同时PE和PA不耐油污染，因此在采油污水中应用存在一定的局限性。
（3）硅藻土过滤技术
硅藻土属非金属矿，主要化学成份为非晶体二氧化硅，伴有少量蒙脱石、高岭土等粘土杂质和有机质。在显微镜下观察，硅藻土呈现形态各异的各种藻类形状，单个藻体大小从几微米到几十微米不等，内外表面分布着众多纳米级微孔，这是硅藻土区别于其它非金属过滤材料的基本物理特征。硅藻体的孔隙度达90～92%，吸水性强，滤速为3.5～5m/h。硅藻土过滤器是一种动态的涂膜过滤器，利用硅藻土在载体上形成一层“膜”，由于硅藻土颗粒很小，因此可实现对微小悬浮物离子的去除，其出水悬浮物粒径中值一般可达2～3μm，出水悬浮物在2mg/L左右。硅藻土过滤器在啤酒等发酵行业应用较多，适用于来水较清洁的过滤环境，近几年在采油污水处理过程中开始有所应用。硅藻土过滤器运行之前，需要进行硅藻土的涂膜操作过程，当硅藻土膜截留的污染物达到一定程度时，需要进行清洗，将截流了污染物的硅藻土冲洗出来，换上新的硅藻土，一般在给水处理过程，硅藻土更换的频率为40～50次/年，硅藻土属于较精密的过滤器，如果进水水质稍差，硅藻土的更换频率会更高。涂膜的均匀程度决定着出水的水质，由于每次过滤之前均有预涂膜的过程，因此硅藻土过滤器出现水质波动的几率较大。另外，更换出的硅藻土需要得到妥善的处置。从出水水质和运行稳定性考虑，硅藻土过滤器过滤采油污水时难于满足A1级的回注水水质要求。
（4）精细滤料过滤技术
精细滤料过滤器利用特殊粒径为0.1mm的颗粒滤料做为过滤介质，大大提高了常规滤料过滤的精度，在预处理混凝效果良好的情况下，辅以适当技术手段，该类型过滤器出水悬浮物含量可以稳定小于2mg/L，粒径中值可以小于1.5μm。该技术在新疆油田和辽河油田得到了很好的实际处理效果。
（5）金属膜过滤器技术
金属膜过滤器实际是一种微孔过滤器，类似于烧结管过滤器，只不过其微孔的载体为金属材质，这是一种新型的过滤器形式。由于其材质问题，在采油污水的高含盐环境下，该类型过滤器存在腐蚀问题，导致过滤精度逐渐下降。
（6）滤膜过滤技术
膜分离过程是以选择性透过膜为分离介质，在膜两侧一定推动力的作用下，使原料中的某组分选择性地透过膜，从而使混合物得以分离，以达到提纯、浓缩等目的的分离过程。膜分离过程所用的膜可以是固相、液相，也可以是气相，而大规模工业应用中多数为固体膜。物质选择透过膜的能力可分为两类，一是借助外界能量，物质发生由低位到高位的流动；二是借助本身的化学位差，物质发生由高位到低位的流动。操作的推动力可以是膜两侧的压力差、浓度差、电位差、温度差等。依据推动力不同，膜分离又分为多种过程。反渗透、纳滤、超滤、微滤均为压力推动的膜过程，即在压力的作用下，溶剂及小分子可以通过膜，而盐、大分子、微粒等被截留，其截留程度取决于膜结构。综合考虑出水水质、投资、膜孔堵塞以及实际运行表现等问题，适合于低渗透回注水A1级指标的膜为固态的微滤膜或超滤膜。微滤膜和超滤膜的膜材质和膜组件形式众多。无机的微滤膜和超滤膜主要为陶瓷膜，有机聚合物膜主要为致密膜、多孔膜和不对称膜。有机膜材料常见的为聚偏氟乙烯（PVDF）、聚砜（PS）、聚醚砜(PES)、聚合醋酸纤维、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯腈(PAN)以及上述聚合物单体的共聚物，膜组件的形式有卷式、平板式、中空纤维式和管式等，可根据不同的处理要求和进水水质进行选择。
微滤膜分离孔径常见的为0.1μm和0.2μm，其出水悬浮物含量可稳定小于1.0mg/L，粒径中值稳定小于1.0mg/L，同时，由于其膜孔径分布范围较窄，孔径小于胶体离子的大小，因此其出水悬浮物指标基本不受进水水质的影响，因而出水水质稳定性好，具有前述几种过滤器无法比拟的优点。通过筛选疏油亲水的膜材料，选择合适的膜组件结构形式、配套合理的运行工艺和清洗工艺，可以很好的解决膜污染的问题。对于水体中大分子物质较少的污水，选择超滤膜可以获得更好处理效果。膜分离装置由一系列的膜组件构成，其设计实现模块化，安装维护方便。 4 结 语
随着石油工业的不断发展，对采油污水的处理和回用的要求将会日益提高，回注水精细化处理势在必行。目前低渗透回注水采用的精细过滤技术面临两大技术难点，一是水质稳定达到A1级标准比较困难，二是精细过滤设备易于受到污染，不易实现长期的连续稳定运行。通过技术对比，采用采油污水为水源，并实现处理后出水水质稳定达到A1级标准的水处理技术首选膜分离技术。实现膜分离系统长期稳定运行的关键是加强预处理、优选膜材质和膜组件结构形式、优化运行工艺和在线化学清洗工艺。因此，如何开发优质廉价的新材料膜；减少膜污染的方法；清洗方法的优化以及清洗剂的开发将成为今后研究的重点。