油氣行業(yè)油氣田污水處理及綜合利用綜述

        油氣田污水處理在傳統(tǒng)上主要采用氣浮、混凝沉降、過濾等方法，無法有效滿足當下環(huán)保要求，需研發(fā)更高效的水處理技術進行處理。本文將以部分工程案例為基礎結(jié)合當前國內(nèi)油氣田發(fā)展狀況，來探討油氣田污水處理新技術、綜合應用及油氣田水中資源物資尤其是鈉、鋰資源的提取，變廢為寶，實現(xiàn)資源化利用，為更好地實現(xiàn)油氣田可持續(xù)發(fā)展奠定基礎。
        隨著油氣勘探力度的加大，采氣井的數(shù)量逐漸增加，隨之帶來的污水水量也在逐年遞增，油氣田污水成分復雜，污染性強，如不經(jīng)處理直接排放，將嚴重破壞生態(tài)環(huán)境，并影響油氣田可持續(xù)開采和發(fā)展。如何高效處理油氣田污水使其達到外排和回用的目標，科學開展油氣田污水處理，對油氣田經(jīng)濟效益及社會效益都有著十分重要的意義。
一、油氣田污水性質(zhì)及對環(huán)境的危害
        油氣田污水來源于在油氣生產(chǎn)過程中所產(chǎn)出的地層伴生水。為獲得合格的油、氣產(chǎn)品，需將伴生水與油氣進行分離，分離后的伴生水中，含有一定量的原油及其它雜質(zhì)，這些分離出來的伴生水稱之為油氣田污水。
油氣田污水沒有進行有效處理就直接回注到地層，這樣不僅對于下一步的開采有很大影響，而且還會對生產(chǎn)設施有重大危害，最后還可能會破壞地層結(jié)構。

二、國內(nèi)油氣田污水處理現(xiàn)狀
        當前油氣田污水的處理技術主要是物理法、化學法以及生物法。
物理法主要通過離心或者重力分離，使污水中的油類雜質(zhì)、固體懸浮物以及礦物質(zhì)等通過離心力或重力作用從污水  中分離出來，方法簡單，容易操作，但是對于有害物質(zhì)的清除程度卻不能保證。
化學法一般采用化學試劑進行分離，主要有中和法、化學轉(zhuǎn)化法以及混凝沉淀法等三種方法，化學處理法主要應對對象為污水中的溶解性物質(zhì)以及膠體，化學處理法可以有效提升污水處理質(zhì)量，但化學試劑本身就是污染物，如處理不當很可能造成二次污染。
生物法一般通過培養(yǎng)可以降解污水中有害物質(zhì)的微生物來達到污水處理。目前，生物處理法一般分為好氧生物法、厭氧生物法以及好氧-厭氧生物法三種，其可以提升污水處理質(zhì)量，且不會對環(huán)境造成污染，但生物處理系統(tǒng)占地大，停留時間長，對濃度較高的污水處理能力較低，對處理環(huán)境的要求較高。
以上處理方式處理效率低、產(chǎn)水水質(zhì)差，目前環(huán)保要求提高，要達標排放、回用或零排放，需要更高效的技術。
三、成都碩特科技股份有限公司處理技術及優(yōu)勢

碩特科技根據(jù)油氣田各種污水的不同特質(zhì)采用氣浮、高密池、催化氧化等工藝進行組合，對污水進行預處理，將水中的石油類、酸堿、胍膠、鈣鎂硬度、有機物等污染物去除。預處理后的污水通過高壓反滲透、RO、NF等膜分離工藝進行減量濃縮及分鹽處理。濃縮后的高鹽廢水通過MVR、干燥（低溫蒸發(fā)）等對濃鹽水進行鹽資源回收利用。
主要工藝：
預處理工藝：采用氣浮工藝去除污水中的石油類污染物；
采用高密沉淀技術去除來水中的鈣、鎂等硬度離子和其他重金屬離子；
采用催化氧化技術去除水中的胍膠、有機物。
膜分離工藝：采用高壓反滲透工藝對污水進行濃縮，實現(xiàn)污水的濃縮減量；
采用RO工藝對高壓反滲透出水進一步處理起到保障作用，使出水COD、氨氮、鹽等含量更低；
采用NF對污水進行分鹽處理，保證蒸發(fā)產(chǎn)出鹽的品質(zhì)。
蒸發(fā)工藝：采用MVR工藝對鹽進行回收利用；
采用干燥（低溫蒸發(fā)）對殘留母液進行處理。
針對不同區(qū)域、不同水質(zhì)的油氣田污水，碩特科技采用不同的工藝組合，通過“預處理+膜處理+蒸發(fā)”對油氣田污水進行零排放處理，實現(xiàn)水資源和鹽資源的合理回收利用。

工藝特點：
1.采用催化氧化工藝將來水中的胍膠等大分子有機物氧化；
2.采用高密沉淀技術去除來水中的鈣、鎂等硬度離子；
3.采用高級氧化技術進一步去除來水中的COD確保高壓膜產(chǎn)水能夠達標外排；
4.采用高壓反滲透濃縮技術，實現(xiàn)鹽濃縮；
5.采用納濾技術可實現(xiàn)分鹽；
6.采用MVR蒸發(fā)技術最終實現(xiàn)廢水零排放。
優(yōu)勢：
1.抗污染性能好：高度耐受COD，大范圍適應水質(zhì)波動，且產(chǎn)水水質(zhì)穩(wěn)定；
2.處理效果好：出水水質(zhì)直接達《城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)》（GB/T19923-2005)表1排放標準；
3.污水高倍減量：濃鹽水高倍濃縮，減少蒸發(fā)水量；
4.設備集成度高：設備模塊化裝備，方便移動及工藝組合處理；
5.設備功率低：單套設備運行功率低，適應井場移動供電；
6.可實現(xiàn)零排放：整個工藝系統(tǒng)可保證最終鹽品質(zhì)，實現(xiàn)零排放。
油氣田水中鋰資源的提?。?/strong>
       油氣田水中含有鋰、鉀、硼、溴等礦產(chǎn)資源，在油氣田水中進行取樣分析，發(fā)現(xiàn)我國很多油氣田水中鋰、鉀、硼、溴等資源含量均高于最低工業(yè)品位，具備潛在的資源利用價值。從四川省頁巖氣資源調(diào)查評價項目最終成果驗收會上獲悉，五年以來，項目查明四川省頁巖氣地質(zhì)資源量超40萬億立方米，技術可采資源量約9萬億立方米，經(jīng)濟可采資源量約5萬億立方米，而且某些地區(qū)鋰含量極高，開展從油氣田水中提鋰工藝應用具有極大經(jīng)濟價值。

                                                                                                                 △提鋰工藝
四、碩特科技油氣田污水處理自建站及綜合利用案例
        碩特科技自建自貢久大和遂寧博通兩個水處理站，實現(xiàn)油氣田水從“預處理+濃縮減量+資源化回收（工業(yè)一級品，應用于氯堿化工行業(yè)）”全流程處理的配套服務，爭創(chuàng)油氣田領域領先的污水處理綜合服務商。
遂寧市博通科技有限公司工業(yè)污水處理廠
        處理廠位于遂寧經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)龍坪街道，于2021年取得環(huán)評批復（遂環(huán)評函[2021]28號），一期處理規(guī)模400m³/d，主要處理項目周邊各大氣礦井場的污水，包括鉆井廢水、氣田水、完井污水（壓裂和試氣返排液）等。產(chǎn)水水質(zhì)達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918—2002）一級排放標準A標準，氯化物達到《四川省水污染物排放標準》（DB51/190-93）一級標準后排入涪江。
自貢久大50萬立方米/年頁巖氣氣田水處理廠
        處理廠位于四川省自貢市沿灘區(qū)鄧關鎮(zhèn)久大集團鄧關分公司廠區(qū)內(nèi)，該廠對頁巖氣礦區(qū)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的氣田采出水處理，達標回用。處理廠頁巖氣氣田水總?cè)仗幚硪?guī)模為1500m³/d，本工程采用預處理+膜濃縮與蒸發(fā)濃縮相結(jié)合的處理工藝。   
        經(jīng)處理后出水水質(zhì)滿足《城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)》（GB/T19923-2005)表1中工藝與產(chǎn)品用水標準的要求。高壓反滲透濃縮液經(jīng)MVR蒸發(fā)器蒸發(fā)，鹽回收綜合利用。
案例一：涪陵頁巖氣田水處理項目
        涪陵頁巖氣田產(chǎn)出水收集及處理系統(tǒng)建設污水處理站項目位于重慶市涪陵區(qū)，該產(chǎn)出水（采出水）含鹽量較高，成分十分復雜，不能直接外排地表水體，需采用“預處理+雙膜處理+蒸發(fā)結(jié)晶”工藝進行處理后外排。
處理規(guī)模：2400m³/d
處理工藝：“高壓反滲透+RO”雙膜工藝
 
                                                                                                               （△圖片來源：中石化江漢設計公司）

案例二：鄂爾多斯市昊鑫瑞源科凈工程有限公司蘇里格氣田壓裂返排液水處理二期擴容項目
處理對象：壓裂返排液       
處理規(guī)模：600m³ /d                  
處理工藝：預處理+氧化+除硬+高壓反滲透減量+蒸發(fā)
出水標準：產(chǎn)水同時達到《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）一級標準和《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》（GB/T18920-2002）標準，進行達標排放

案例三：中石油重慶忠縣天然氣凈化廠廢水處理項目
處理規(guī)模：1.3m³ /h                    
處理工藝：換熱+砂濾+活性炭+高壓反滲透
出水標準：處理后出水作為循環(huán)冷卻水系統(tǒng)補充水，TDS≤300mg/L，其余水質(zhì)指標應同時滿足《城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)》（GB/T19923-2005）中“敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)補水”及《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設計規(guī)范》（GB50050-2017）中“再生水用于間冷開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)補充水的水質(zhì)指標”的水質(zhì)要求

案例四：內(nèi)蒙古宇紅鑫環(huán)保科技有限公司氣田壓裂返排液設備及全流程處理項目
處理規(guī)模：800m³/d
處理工藝：預處理+高級氧化+MBR+高壓反滲透+MVR+（分鹽系統(tǒng)）
出水標準：出水排放指標執(zhí)行《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）一級標準，同時污水中全鹽量、氯化物排放量達到《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標準》（GB5084-2005）標準