高盐高有机物油气田采出水处理解决思路

高盐高有机物油气田采出水处理解决思路

 

油气田在开发过程中会伴随着大量采出水产生，这些采出水大部分通过油气井随产品一起来到地面，这部分水在产品的外运和外输前必须加以脱除，脱出的污水中含有原油，因此被称为油气田采出水。

这类水通常含有大量的石油类物质、可溶性盐、不溶悬浮物等，具有“高矿化度、高氯离子、高硫化氢、高有机物、低pH”的水质特点。随着油田开采地域、开采条件、油层特性以及开采方式的变化，气田采出水的水质也呈现出多变性。若不经处理直接回注或外排，将严重污染土壤和破坏生态环境。

一、现有处理技术的工艺弊端

1、高盐度和高有机物含量限制了气田采出水直接进行资源化利用，如农业灌溉和工业用水。传统的RO膜过滤和蒸发结晶技术在处理这类采出水时，面临高浓度有机物容易堵塞RO膜或导致蒸发器传热系数降低的问题。

2、现有的隔油和絮凝沉淀预处理方法主要针对浮油有机物和胶体状有机物的去除，但由于悬浮物胶体吸附了大量有机物，形成了空间稳定状态或空位稳定状态，导致药剂反应动力差，絮凝沉淀效果不佳。

3、气田采出水中高浓度的氯离子(20000～50000mg/L)会猝灭自由基，这限制了常规高级氧化技术在高盐废水有机物降解中的效率，导致对高盐废水的有机物降解效率低。

4、高盐度抑制了常规微生物的活性，这影响了通过微生物代谢作用降解采出水中有机物的效率，导致常规生化处理有机物去除效率低。

5、在采气后期，由于含气量减少而采用的泡沫排水采气法会在水中加入表面活性剂等有机物，这些表面活性剂会导致气田采出水处理过程中产生大量泡沫，增加了处理系统的不稳定性。

6、现有的处理技术往往需要全水量蒸发，这导致能源消耗大，运行费用高，尤其是在针对大水量气田采出水的处理时，处理费用过高，不适用于成本敏感的应用场景。

二、新的解决方案

杰尧科技及其团队通过长期的探索和尝试，以及多次的实验和努力，不断的改革创新，提供一种高盐高有机物气田采出水有机物处理解决方案。

包括以下步骤：

S1、隔油沉淀，通过重力隔油去除大部分石油类有机物；

 S2、铁碳微电解，利用铁碳微电解原电池反应降解大分子石油类有机物并沉淀硫离子；

S3、一级絮凝沉淀，投加氢氧化钠和PAM进行絮凝沉淀，去除胶体状有机物；

S4、耐盐菌一级生化处理，采用耐盐菌降解小分子有机物；

S5、过硫酸盐高级氧化，利用颗粒活性炭活化过硫酸盐产生自由基氧化难降解有机物；

S6、耐盐菌二级生化处理，采用耐盐菌进一步降解有机物；

S7、二级絮凝沉淀，投加PAC和PAM进行絮凝沉淀，去除悬浮物和微生物絮体；

S8、除盐，根据采出水的TDS值选择蒸发除盐或RO膜浓缩后蒸发除盐。

三、技术优势体现

通过一系列创新步骤的耦合，显著提升有机物去除效率并降低运行成本。首先，隔油沉淀步骤有效去除大部分石油类有机物，紧接着铁碳微电解技术针对大分子有机物进行降解，提高可生化性，同时实现脱硫，消除硫离子对高级氧化和生化系统的影响。

 

一级絮凝沉淀通过精确投加氢氧化钠和PAM，进一步去除胶体状有机物，沉淀铁离子。耐盐菌特别适用于高盐环境，通过耐盐菌一级生化处理，降解铁碳微电解产生的小分子有机物。

过硫酸盐高级氧化步骤利用颗粒活性炭活化过硫酸钠产生自由基，对一级生化难以降解的有机物进行高级氧化。

耐盐菌二级生化处理，进一步降解小分子有机物，避免小分子有机物透过RO膜或进入蒸发冷凝液，提高出水水质。

二级絮凝沉淀通过PAC和PAM的投加，确保了水质的进一步净化。

最后，根据TDS值选择的除盐步骤，无论是蒸发除盐还是RO膜浓缩除盐，都能确保出水水质满足农田灌溉或工业用水标准。

四、微电解工艺设计细节

将经过隔油沉淀处理的气田采出水引入铁碳微电解单元200，此时水样pH值在5～6，呈酸性。向气田采出水中投加盐酸，将pH值调节至3，以增强铁碳微电解的效果。

将调节好pH值的气田采出水引入铁碳微电解反应器，利用反应器中的铁碳填料进行原电池反应。铁碳微电解反应器的填料为铁碳，由氧化铁、石墨粉和催化剂熔融而成，含铁量为75％，含碳量为10～15％，催化剂含量为10～15％，堆积密度为1 .2～1 .4㎏/m3，堆积孔隙率为50～70％。反应时保证水位高于填料顶不少于5cm。

在阳极产生Fe² ，在阴级产生[H](氢原子)和[O](氧原子)，这些活性物质容易与有机物发生氧化还原反应，降低COD，并将大分子石油类有机物降解为小分子有机物。降低采出水中胶体的Zeta电位，有利于胶体悬浮物的脱稳沉降。

采出水中的H₂S与溶液中的Fe³ 反应产生黑色的Fe₂S₃沉淀，实验效果如图2所示，从而消除H₂S对后续反应的影响。

铁碳微电解反应时间为2～3h，以确保充分反应。

铁碳微电解设置2～3组，方便检修，内部采用泵进行内回流水力搅拌，以保证反应的均匀性。

经过铁碳微电解处理后的水样，COD进一步降低，大分子有机物被降解，胶体悬浮物得到有效处理，然后作为出水排出，进入后续处理单元。