可持续发展视角下油田污水处理设备的优化分析

摘要：随着经济的迅速发展以及能源需求的不断增长，油田开采规模逐渐扩大，伴随而来的油田污水问题也日益凸显。油田污水问题对生态环境造成的一系列负面影响，与我国可持续发展理念背道而驰。鉴于此，本文立足于可持续发展的视角，对当前油田污水处理方法和设备现状进行了分析，针对油田污水处理设备进行了优化设计，该优化设备在发展趋势和应用前景上表现出良好的发展潜力，为油田污水处理设备的研究与实践提供有益参考。

关键词：可持续发展；油田污水；设备；优化

0引言

石油开采过程中所产生的污水主要包括开采石油时地下的采出水、钻井作业时产生的污水以及稠油油田开发的石油与水混合所形成的污水。原油开采产生的污水因含有大量有机物质、重金属等污染物，若未经处理直接排放会对生态环境造成严重的污染。因此，油田污水处理是石油工业中不可或缺的一环，其目的在于对采油过程中产生的污水进行高效处理，确保其达到回注或排放的标准，进而有效防止环境污染，实现资源的最大化利用，避免不必要的浪费。

随着世界各国对环境保护的日益重视，可持续发展逐渐成为当今社会发展的核心目标。在这一背景下，油田污水优化处理作为保障油田生产稳定、促进资源高效利用和环境保护的重要环节，面临着更高的要求和挑战。本文通过设计一款油田污水处理优化设备模型，简要分析优化设备的应用前景，提出该设备的未来发展方向，为油田污水处理设备的可持续发展提供全面而深入的视角。

1 可持续发展理念在油田污水处理中的应用

1.1发达国家的油田污水处理可持续发展实践

发达国家在油田污水处理研究上已经取得了显著成果。在近十年的海上油田开发中，面对原油含水率不断攀升、水质变化的复杂性增加、处理难度日益加大的挑战，发达国家重点聚焦于低强度旋流离心力场和气浮技术结合的应用研究，催生了一系列紧凑高效的组合处理设备，如美国Natco Group的VersaFloTM、英国Cyclotech公司的DeepSweepTM，有效提高了油田污水的处理效率和资源利用率[1]。这些实践不仅仅要求处理后的油田污水达到法规标准，更注重在处理过程中降低能源消耗、最大程度地减少废弃物的排放。发达国家的经验表明，油田污水处理设备的可持续发展实践不仅有助于环境保护，还在经济效益和社会效益上取得了平衡。

1.2我国的油田污水处理可持续发展实践

为保护生态环境，促进资源的可持续利用，我国在油田污水处理领域进行了深入实践。技术层面，我国研发了一系列高效、低耗的油田污水处理技术，如生物处理、高级氧化等，

提高了污水处理的效率和质量[2]。环保法规层面，我国制定并修订了一系列与油田污水处理相关的法规政策，明确了油田污水排放标准、责任主体和监管措施。制度层面，为鼓励企业开展油田污水处理技术研发和应用，相关部门制定了一系列激励政策，如税收减免、资金扶持等。

2 油田污水处理现状

近些年来，由于我国油田开发进程加快的需要，我国已从国外引进多项较成熟的油田污水处理技术及设备，并将其应用到油田开采现场中，逐渐形成了一套比较完备的油田污水处理系统，比如油田采出水回注处理、外排水达标处理、低渗透油田精细水处理等，但这些系统较其他国家还是不够完善，新问题与矛盾也不断出现。

国内的采油污水的处理技术主要是针对污水回注设计的。油田污水处理的目的是去除水中的油、悬浮物以及其它有碍注水、易造成注水系统腐蚀、结构的不利成分。由于各油田采油污水的物理化学性质差异较大，要求的注水水质标准也不一样，因此各种油田采油污水处理工艺流程也不尽相同。由于油井油藏特性、采出液物性及油田区块分布等的不同，加之环境保护对油田污水处理的要求不断提高，对油田污水处理的要求日益提高，油田污水处理及回注并非易事。但是归纳起来多数采用三段处理工艺即除油-混凝沉降（或气浮）-过滤。

2.1油田污水处理方法现状

2.1.1物理法

物理法是油田污水处理中较为基础且使用范围较广的处理方式。主要包括沉淀、过滤、离心分离和油水分离等[3]。这些方法依赖于物理特性差异，如密度、颗粒大小等，将油、水、固体颗粒分离。该方法的优点是操作简单、设备成本低，但往往对油污染物的去除效率有限，常作为预处理步骤。该方法的限制主要体现在对溶解性有机物和溶解性油类的去除效果不佳，往往需要结合其他方法共同使用。

2.1.2化学法

化学法是指向污水中投加化学药剂，通过化学反应来改变污染物的化学性质或物理状态，从而去除污染物的方法。常见的化学处理方法包括中和法、混凝法、化学沉淀法等。该方法具有一定局限性，如化学药剂的成本高、易产生二次污染，处理过程中需要精确控制反应条件等[4]。

2.1.3生物法

生物法是指利用微生物的代谢作用降解污水中的有机物质。生物法包括活性污泥法、厌氧生物处理、生物膜法[5]等。这些方法具有处理效果良好、投入费用低、无二次污染等优点，但也存在处理时间长、受温度影响大、对特定污染物处理效果不佳等问题。此外，生物处理过程中微生物的培养和管理也需要一定的技术和经验。

2.2 油田污水处理设备现状

近些年，技术进步促进了我国油田污水处理设备的革新。过去的油田污水处理设备已被新型设备所取代，如，水力旋流设备的污水处理效果较为良好，含油量以及固体悬浮物的含量大幅降低，为后续处理奠定了坚实基础。

虽然我国油田污水处理设备已逐步实现转型升级，但仍存在如下问题：（1）设备维护难度大：油田污水处理设备的结构复杂，技术含量高，设备的维护和保养存在一定难度，需要专业的技术人员进行定期的检查、维修，以保障设备能够正常运行，延长使用寿命。

（2）对于污水变化应对不足：油田污水成分复杂多变，包括含油量、悬浮物含量、化学需氧量等都可能发生变化。而现有的污水处理设备在处理不同类型、不同浓度的污水时，存在一定的局限性，难以完全适应污水变化的需求。

（3）环境影响较重：在油田污水处理过程中，部分处理方法可能会产生二次污染，如化学药剂的使用可能增加水体中的盐分、重金属等污染物的含量。此外，设备运行时产生的噪音、振动也会对周边环境造成不同程度的影响。因此，在设备选型和设计过程中，需要更加关注对环境的影响和保护措施。

3 油田污水处理设备优化

3.1设备优化模型图

该油田污水处理优化设备采用沉淀池、降解池、生物膜反应池相结合的处理方式。油田污水通过进水口送入沉淀池，经搅拌器处理，其中的浑浊物质被过滤网板隔离在底部，污质通过排污口排出。初步过滤后的污水通过水泵、排水管送入降解池。同时，过滤网箱A和B固定在水泵的抽水口，对污水进行二次过滤以降低杂质含量。降解材料通过降解物送料管送入降解池，常用的降解材料包括生物絮凝剂和纳米铁混合物，可以去除油田水质中的杂质和重金属。

降解后的污水由水泵抽入生物膜反应池，过滤网箱B可隔离絮凝物质。供气泵向生物膜反应池内注入外界空气，通过曝气管进行曝气处理，经过再次净化，提高污水处理的效率。处理后的气体通过排气口排出，水源通过出水口排出反应池。

结束语

本文分析了油田污水处理技术和设备的发展现状，并设计了一款油田污水处理优化设备模型图，该优化设备存在显著优势，并在发展趋势和应用前景上表现出良好的发展潜力，但优化设备对不同油田环境的适应能力方面仍需继续深入研究。综合而言，我们会继续不断完善该设备的设计方案，推动可持续发展理念深入油田污水处理的实践及应用。

参考文献：

[1]陈家庆，韩旭，梁存珍等.海上油田含油污水旋流气浮一体化处理设备及其应用[J].环境工程学报，2012，6（01）：87-93.

[2]刘锋.油田污水处理技术现状及发展分析[J].全面腐蚀控制，2021，35（10）：68-69.DOI：10.13726

基金项目：长春工程学院2023年大学生创新创业训练计划资助项目；项目名称：油田污水的检测和资源化利用，项目编号：S202311437117。

第一作者：纪正阳，（2003.05-），男，本科，长春工程学院，应用化学专业。

通讯作者：杜月娇，（1991.11-），女，硕士研究生，助理研究员，研究方向：教学管理。

稿件联系人：杜月娇，长春工程学院，吉林省长春市朝阳区宽平大路395号，电话：17843328409， 邮编：130012，邮箱：923809229@qq.com