油田廢水成分復雜，包括原油、有機物、無機物、無機鹽類及微生物等。其中主要污染物是分散油、浮油、乳化油及少量的溶解油。油田污水的特點：量大面廣，B0D、COD含量高，含鹽量高，易燃、溫度高、易氧化分解等特點。因此，使得油田采油廢水的處理變得困難。目前，油田廢水常用的處理技術有物理法、化學法、生物法。有時采用單一的處理技術很難達到油田廢水的排放標準，因此，通常采用幾種工藝組合，形成多級處理工藝，從而實現油田污水的達標排放及回收利用。近幾年，隨著油田廢水處理技術的快速發展，國內外不斷涌現油田廢水新型處理技術。但是目前油田廢水處理技術還存在著很多問題，需要進一步地研究，從而實現更好的突破。
1、油田采油廢水現狀
隨著油田采油的進行，油田采油廢水的處理面臨以下難題。
(1)油田采油廢水的來源廣。
隨著油田不斷地開采，由于地層的不同產生的廢水成分也不相同，有的來自地底下的地層水，也有的是在原有開采過程的各個生產環節中所產生的廢水，因此給油田廢水的處理帶來了很多困難。
(2)油田采油污廢水的排放量大。
近年來我國的油田采油發展非常迅速，油田污水的排放量也在逐年增加。
(3)油田采油廢水成分復雜。
在油田采油領域出現的廢水中大多包含有很多的有毒有害物質，其中以有機物為主，油田采油廢水還含有溶解礦物質、溶解氣、化學藥劑、無機鹽等多種物質，這就給油田廢水處理技術的選擇帶來了困難。
2、油田采油廢水的處理技術
2.1 物理法處理技術
2.1.1 過濾法
過濾法是通過濾料截留大顆粒懸浮物的方式去除部分污染物。過濾法除油效果很好，但對進水的COD的含量、溫度、PH、石油類污染物的濃度及過濾速度等要求極為嚴格。
吳新民等用斜板混凝沉降-過濾法工藝（圖1)對陜北某低滲透油田采油污水進行處理研究。通過大量絮凝試驗研究表明，當絮凝劑WXT-766用量50mg/L和助凝劑WT-831用量2.0mg/L配合使用，使得污水處理具有良好的處理效果。在此工藝處理下，處理后污水的含油量降低到5.0mg/L，懸浮物的粒徑
2.1.2 吸附法
吸附法是依靠比表面積較大的吸附材料吸附廢水中的污染物，對一些大分子有機污染物的處理效果尤為顯著，近年來廣泛地用于采油廢水的處理。常見吸附劑有活性炭、粉煤灰、膨潤土、炭石纖維、高吸油樹脂等。
Delazare等以水鎂石狀金屬離子片（Mg-Al)為原料合成水滑石（LDH)，再采用共沉淀法制備了CLDH吸附劑。并在室溫25℃下，油田廢水的PH為9，以CLDH對油田廢水中硼酸根離子的親和力為指標進行研究。結果表明，LDH具有高的比表面積（202.3m2/g)，在去除硼酸根離子時10min就可以達到平衡狀態。不論油田廢水的初始pH是多少，LDH都具有較高的緩沖能力，吸附水平隨著吸附劑量的增加而增加。用CLDH處理含30mg/L油田廢水，處理后的濃度為5mg/L，符合巴西環境法規規定標準。動力學模型擬合表明，CLDH對硼的吸附符合pseudo-seconcl動力學模型^吸附等溫線研究表明，Freundlich等溫線最適合描述CLDH對硼的吸附。CLDH可以作為新型的吸附材料應用于油田廢水的處理。
2.1.3 氣浮法
氣浮法用于去除廢水中密度<1的懸浮物、油類和脂肪等。在固液分離過程中，憑借高效、快速的特點受到國內外研究人員的關注，并得到快速發展，目前廣泛應用于各類含油廢水的處理。
張志輝等用混凝-微氣泡氣浮工藝（如圖2)進行預處理，以混凝PAC用量、氣浮時間及發生器工作壓力對氣浮效果的影響為指標對工藝進行優化，結果表明，混凝劑PAC為50mg/L，氣浮時間15min，發生器工作壓力0.4MPa，濁度去除率46.1%，除油率為82.2%。混凝-微氣泡氣浮工藝的除油率比單獨地混凝和氣浮作用之和要高出27.7%。說明混凝和氣浮存在著協同作用，能夠增強除油效果。
2.1.4 磁化法
磁化法是在磁電裝置的作用下，向采油廢水中加入電解質以增加導電性，讓采油廢水產生磁性，并借此破壞乳化油的穩定性，從而進行油水分離。Wang等以改性Fe3O4粉末為磁性種子，改性Fe3O4顆粒為磁過濾介質，采用磁種-磁過濾-砂濾的聯合工藝（如圖3)對江蘇油田污水進行處理。以磁種用量、攪拌強度、磁感應強度及磁濾速度為影響因素，除油效率為指標對工藝進行了研究。研究結果表明，改性Fe3O4粉末對油田廢水具有明顯的除油效果，與改性之前相比，脫油率提高了17.5%。最佳工藝條件：磁種用量300mg/L，攪拌強度250r/min，磁感應強度0.0819T，磁濾速度25m/h，進水含油量111.5mg/L，出水含油量8.3mg/L，除油效率92.5%，符合《污水綜合排放標準》的二級排放標準。
2. 2化學處理法
2.2.1 化學混凝法
油田廢水的主要污染物為溶解性有機物。在水處理過程中加入絮凝劑，可以破壞污水中膠體的穩定性及降低油類物質的乳化性，除去部分分散油和乳狀油�；瘜W混凝法操作簡單、費用低，但產生的泥淹多，加人化學藥品可能造成廢水的二次污染，COD的去除率低。因此單獨處理采油廢水并不常見，一般作為預處理技術。
劉羽等采用化學混凝法對陜北某原油處理廠采油廢水進行處理。以三氯化鐵作為混凝劑，采用正交實驗研究了FeCl3用量、采油廢水PH、采油廢水溫度等因素對廢水COD去除率的影響。正交實驗結果表明，在常溫下，當FeCl3用量為25mg/L，采油廢水的pH為8，PAM為0.75mg/L，攪拌速度為250r/min，快速攪拌2min，攪拌速度30r/min，慢速攪拌5min，靜置30min。采油廢水的COD由3815mg/L降至1034mg/L，去除率達到72.9%。
2.2.2 電解法
電解法用小間隙、高流速旋轉電極裝置對廢水進行處理，常用于去除乳化油和高分子有機物。孟曉龍等用電解法配合絮凝、沉降、過濾工藝對華北油田含油污水進行處理實驗。以電極材料、電解時間、電極間距和電解電壓為影響因素，以懸浮物的量和含油量為指標對工藝進行優化，結果表明，陽極為Al、陰極為Cu，電極板間距為6cm，電解時間20min，電解電壓4V時對油田含油污水處理效果最佳。污水含油量矣5mg/L，懸浮物含量矣1mg/L，出水水質達到《碎屑巖油藏注水水質標準》要求。
2.2.3 膜分離法
膜分離技術是利用液-液分散體系中兩相與固體膜表面親和力的差異，達到將污水凈化的目的。膜分離法具有無需添加試劑、不產生污泥、濃縮液可燃燒等優點，近年來越來越多地用于油田廢水的處理。
在石油生產中會產生多種污染物，直接排放嚴重污染生態環境，PAC絮凝通常用于石油生產中含油廢水的含油量和CODcr的去除，但是處理后很難達標。Li等采用PAC絮凝-膜分離技術處理含油廢水。結果表明，處理后的含油廢水水質與絮凝條件、過濾條件等操作參數有關，當PAC用量為70~80mg/L，pH為7〜8，反應時間為70min，微濾溫度為40℃，速度流量為2m/s，含油量的去除率為99%，CODcr的去除率為98%，懸浮物質的去除率為91%，出水水質達到一級排放標準。
Hua等用膜曝氣生物膜反應器（MABR)工藝（圖4)處理海上石油平臺油田產生的廢水。研究了進水懸浮固體(SS)、膜內氣壓和進料流速對化學需氧量（COD)、油和氨氮（NH4+-N)去除的影響。結果表明，高流入SS導致生物膜外表面形成含有不溶性SS的阻擋層，這顯然降低了NH4+-N和有機底物從廢水到生物膜的傳質。在進料流速為0.1m/s的條件下，隨著膜內氣壓的增加，中空纖維膜的透氧通量增加，在0.12MPa時NH4+-N的去除率達到95%。在膜內氣壓為0.08MPa，進料流速為0.05m/S的條件下，隨著流速的增加，MABR的性能顯著提高，COD、油和NH4+-N的最佳去除率達到60.3%、80%和95%，本研究表明，MABR在處理0PWF00P方面具有廣闊的應用前景。
He等采用CA中空纖維膜膜分離系統(圖5)對油田廢水進行處理。CA中空纖維膜對于油田水處理具有良好的性能和防污效果。滲透液透明、無色、油含量低、COD值低，和滲透油中的油含量符合排放標準。隨著過濾次數的增加，水平滲透通量保持在相對較高的水平，反洗后也具有很好恢復性。
2.2.4化學氧化法
采油廢水處理的化學氧化法有臭氧氧化法UV/O3氧化法、UV/H2O2氧化法、催化氧化等。為了降低油田采油廢水中的COD，陳穎等用O3/UV和O3/H2O2氧化工藝（圖6所示）對聚丙烯酰胺(PAM)采油廢水進行處理研究。以氧化時間、PH、O3和H2O2物質量的比、紫外燈功率為影響因素研究該工藝對采油廢水處理效果的影響。結果表明，與單獨使用臭氧相比，O3/UV和O3/H2O2氧化聯合工藝對采油廢水中的COD及PAM的去除效果更好，O3/UV對采油廢水處理的最佳工藝：氧化時間為30min，PH=8，質量濃度為19.7mg/L，紫外燈功率為18W，此時廢水的可生化性提高至0.092。O3/H2O2對采油廢水處理的最佳工藝：氧化時間為30min，PH=8，O3和H2O2物質的量之比為0.3，紫外燈功率為18W，廢水的可生化性提高至0.175。該工藝提高了采油廢水的可生化性，為后續的處理工藝的運行減輕了壓力。
2.3 生物法處理技術
采油廢水經隔油、氣浮等預處理后，廢水中油含量有所降低，但廢水中的COD含量仍很高，很難達到國家規定的排放標準，仍需要進行后續的生物處理。
2.3.1 好氧生物處理
好氧生物處理：活性污泥法和生物膜法，并在此基礎上發展出多種工藝。
(1)活性污泥法。
活性污泥法中SBR工藝常被用來處理采油廢水。Lu等在實驗室用一種批量活性污泥反應器結合零價鐵/EDTA/空氣工藝對油田廢水處理。由零價鐵（ZVI)、乙二胺四乙酸(EDTA)在批量活性污泥反應器中進行生物降解。結果表明，最佳預處理條件為：150mg/L的EDTA，20g/LZVI，反應時間180min的條件下，水解聚丙烯酰胺（HPAM)去除效率砧％，總石油烴（TPH)去除效率59%和化學需氧量（COD)的去除效率為45%。在隨后的40h生物修復過程中，HPAM、TPH、COD的總去除率分別為96%、97%、92%。使用ZEA工藝的高級氧化和生物降解工藝的組合取得了顯著的去除水平。與其他羥基自由基生成系統相比，ZEA氧化的優點是工藝簡單、化學藥品價格低廉并且不需要昂貴的二氧化鈦顆粒或臭氧發生器。這對于油田環境中大量廢水的原位處理尤為重要。
(2)生物膜法。
生物膜法包括生物濾池、生物流化床和生物接觸氧化。由于采油廢水中懸浮物的含量高，因此使用生物膜法處理采油廢水前必須先進行預處理。河南油田某稠油聯合站現有污水處理裝置，因生物膜結垢不能長期穩定運行。為了減少生物膜結垢，張敏等改進了原工藝，增加了彈性填料和內循環曝氣器裝置（圖7）。進行了中試實驗，對改進型工藝對氨氮、懸浮物、COD、總氮的去除效果及穩定性能進行了測試，并與原工藝進行了對比。結果表明，改進型的工藝出水氨氮、懸浮物、COD、總氮濃度分別為6.1、7.6、71.0、7.9mg/L，為原工藝的141.9%、57.6%、68.9%、44.6%。改進工藝出水后再進行絮凝沉淀實驗，出水COD<60mg/L，滿足國家污水綜合排放標準一級B要求。運行期間，好氧生物膜VSS/SS沒有明顯變化，說明改進后的工藝生物膜結垢量大大減少，實現了工藝長期穩定運行。
2.3.2 厭氧生物處理
油田采油廢水中的有機污染物存在著難生物降解的多環芳烴類高分子有機物，需要進行厭氧處理，使大分子有機污染物降解為小分子的酸和醇類，同時去除部分的S2-，提高好氧可生化性。
Gong等采用上流式厭氧污泥床（UASB)反應堆和微生物燃料電池（MFC)聯用工藝（如圖8)處理實驗室規模的油田廢水，結果表明，當廢水處理和電力生產的最佳水力停留時間為26h，廢水中COD的去除率超過90%，NH3-N的去除率超過83%。與中國石化工業專業排放標準（GB4287—92)相比，水力停留時間為40h和26h，NH3-N和COD的出水濃度可以滿足一級標準（NH3-N<20mg/L，，CODcr<100mg/L)。水力停留時間為12h，NH3-N和COD的出水濃度可以滿足二級標準（NH3-N<30mg/L，CODcr<120mg/L)。。GC-MS檢測分析表明，大多數碳氫化合物在該系統中能夠發生生物降解。說明UASB和順序MFC反應堆耦合系統不僅能夠運用于含油污水處理，同時也能進行電力生產，在實際的應用中具有很大的潛能。
2.3.3 自然生物處理
污水的自然生物處理較為成熟的是氧化塘法，氧化塘法處理采油廢水在國內外已得到充分的應用。國內利用氧化塘技術處理樁西聯采油廢水的工程已獲得成功，廢水最終達標排放。
師祥洪采用粉煤灰及氧化塘工藝（圖9)來處理勝利油田采油過程中產生的廢水。首先，粉煤灰對COD、氨氮、揮發酚以及油類等污染物具有較強的吸附作用，再加上氧化塘生化處理就能夠實現廢水的達標處理。粉煤灰及氧化塘處理工藝處理采油廢水具有降低工程投資、運行成本低、維護管理方便、緩沖能力強及穩定性好等優點。
3、結論與展望
通過以上的討論與研究可知，油田采油廢水的處理是一個相對復雜的過程，國內外所使用的處理技術也存在一定差異，很多新的處理技術得到了廣泛的應用。一些傳統工藝逐漸暴露出了弊端，已經不能滿足油田采油廢水處理的需求。因此，在現實的油田采油廢水處理過程中，各油田應切合自身實際，同時兼顧經濟因素、可行性因素、環保因素，在原有處理工藝的基礎上，發展研究新型處理技術，采用多種技術結合的方式，以確保最大限度地提升油田采油廢水的處理效率，保護地區的生態環境，使得我國石油開采工作能夠環保、健康、持續、穩定地運行。（來源：南京中電環�？萍加邢薰�，上海海事大學海洋科學與工程學院，中建市政工程有限公司）
