油田采出水主要是原油在生產處理過程中脫出的污水。油田采出水的處理根據排放或回用不同要求有多種方式。當油田需要注水時，油田采出水經處理后回注地層，此時要對水中的懸浮物、油等多項指標進行嚴格控制，防止其對地層產生傷害。如果是作為蒸汽發生器或鍋爐的給水，則要嚴格控制水中的鈣、鎂等易結垢的離子含量、總礦化度以及水中的油含量等。如果處理后排放，則根據當地環保要求，將采出水處理到排放標準。我國一些干旱地區，水資源嚴重缺乏，如何將采油過程中產生的污水變廢為寶，具有十分重要的現實意義。

采用注水開采的油田，從注水井注入油層的水，其中大部分通過采油井隨原油一起回到地面，這部分水在原油外運和外輸前必須加以脫除，脫出的污水中含有原油，因此被稱為油田采出水。隨著油田開采年代的增長，采出液的含水率不斷上升，有的油田已達到90%以上，這些含油污水已成為油田的主要注水水源。隨著油田外圍低滲透油區的連續開發，對油田注水水質的要求更加嚴格。

由于油田地層差異等原因，各油田污水不僅水質差異大，而且水質變化大，這為油田污水的處理帶來困難。

1 國內外油田污水處理技術現狀

1.1 處理方法

1.1.1 物理法

物理處理法的重點是去除采出水中的大部分油類和固體懸浮物等。物理法主要包括重力分離、離心分離、粗粒化、過濾分離、膜分離等方法。

①重力分離技術，依靠油水密度差進行重力分離是油田廢水治理的關鍵。從油水分離的試驗結果看，沉淀時間越長，從水中分離浮油的效果越好。自然沉降除油罐、重力沉降罐、隔油池作為含油廢水治理的基本手段，已被各油田廣泛使用。

②離心分離是使裝有污水的容器或容器內的污水高速旋轉，形成離心力場，利用不同液體之間的密度差產生不同的離心力作用，密度大的受到較大離心力作用被甩向外側，密度小的則停留在內側，各自通過不同的出口排出，達到分離污染物的目的。含油污水經離心分離后，油集中在中心部位，而水則集中在靠外側的器壁上。按照離心力產生的方式，離心分離可分為水力旋流分離器和離心機。其中水力旋流器，由于具有體積小、質量輕、分離性能好、運行安全可靠等優點，而備受重視。目前在世界各油田，如中東、非洲、西歐、美洲等地區的海上和陸地油田都有應用。我國引進和自行研制的水力旋流器，在油田污水處理上也取得了良好的效果。

③粗粒化，是指含油污水通過一個裝有填充物的裝置時，油珠粒徑由小變大的過程。所用的填充材料稱為粗粒化材料。目前常用的粗粒化材料有石英砂、無煙煤、蛇紋石、陶粒、樹脂等材料。經粗粒化的污水，其含油量與污油性質并沒有發生變化，只是油珠粒徑變大，更容易用重力分離法將油去除。

④過濾器分離技術是含油污水通過粒狀濾料床層時，利用阻力截留、重力沉降、接觸絮凝三方面的作用，將懸浮物和油分截留在濾料的表面和內部空隙中。過濾器是常見的過濾設備，有壓力式和重力式兩種，目前我國油田普遍采用的是壓力式，有石英砂過濾器、核桃殼過濾器、雙層濾料過濾器、多層濾料過濾器等。近年來，隨著纖維材料的發展，以纖維材料為濾料發展起來的深床高精度纖維球過濾器，因其具有纖維細密、過濾時可形成上大下小的理想濾料空隙分布、納污能力大、反洗濾料不流失等優點，發展迅速。

⑤膜分離技術被認為是“21世紀的水處理技術”，是一大類技術的總稱。主要包括微濾、超濾、納濾和反滲透等幾類。這些膜分離產品均是利用特殊制造的多孔材料的攔截能力，以物理截留的方式去除水中一定顆粒大小的雜質。特別是超濾，已經在除油的相關研究中取得了一定的進展，逐漸從實驗室走向實際應用階段。

1.1.2 化學法

化學法主要用于處理采出水中不能單獨用物理法或生物法去除的一部分膠體和溶解性物質，特別是含油污水中的乳化油。包括混凝沉淀、化學轉化和中和法。

①混凝沉淀法是借助混凝劑對膠體粒子的靜電中和、吸附、架橋等作用使膠體粒子脫穩，在絮凝劑的作用下，發生絮凝沉淀以去除污水中的懸浮物和不溶性污染物。目前采用的混凝劑主要有鋁鹽類、鐵鹽類、聚丙烯酰胺（PAM）類、接枝淀粉類等。

②化學氧化是轉化污水中污染物的有效方法，能將污水中呈溶解狀態的無機物和有機物轉化為微毒、無毒物質或轉化成容易與水分離的形態。該法分為化學氧化法，電解氧化法和光化學催化氧化法3類。化學氧化是指利用強氧化劑（如O₂、O₃、Cl₂、H₂O₂、KMnO₄、K₂FeO₄等）氧化分解廢水中油和COD等污染物質以達到凈化廢水的一種方法。電解氧化法是指在污水中插上電極，通以一定的直流電，廢水中的油和COD等污染物在陽極發生電氧化作用或與電解產生的氧化性物質（如C1₂、C1O^-、Fe³⁺等）發生化學氧化還原作用，以達到凈化污水的一種方法。光化學催化氧化法是指以半導體材料（如TiO₂、Fe₂O₃、WO₃等）利用太陽光能或人造光能（如紫外燈、日光燈等）使廢水中的油和COD等污染物質降解以達到凈化廢水的一種方法。目前常用的處理含油污水的方法包括超臨界水氧化、濕式空氣氧化、臭氧氧化、TiO₂電極氧化、Fenton試劑氧化等。

1.1.3 物理化學法

油田污水物化處理法通常包括氣浮法和吸附法兩種。

氣浮法是將空氣以微小氣泡形式注入水中，使微小氣泡與在水中懸浮的油粒粘附，因其密度小于水而上浮，形成浮渣層從水中分離。常投加浮選劑提高浮選效果，浮選劑一方面具有破乳作用和起泡作用，另一方面還有吸附架橋作用，可以使膠體粒子聚集隨氣泡一起上浮。

吸附法主要是利用固體吸附劑去除污水中多種污染物。根據固體表面吸附力的不同，吸附可分為表面吸附、離子交換吸附和專屬吸附3種類型。

油田采出水處理中的吸附主要是利用親油材料來吸附水中的油。常用的吸附材料是活性炭，由于其吸附容量有限，且成本高，再生困難，使用受到一定的限制，故一般只用于含油污水的深度處理。因此，近年來開展了尋求新的吸油劑方面的研究，研究主要集中在兩點:一是把具有吸油性的無機填充劑與交聯聚合物相結合，提高吸附容量:二是提高吸油材料的親水性，改善其對油的吸附性能。

1.1.4 生物法

生物法是利用微生物的生化作用，將復雜的有機物分解為簡單的物質，將有毒的物質轉化為無毒物質，從而使污水得以凈化。根據氧氣的供應與否，將生物法分成好氧生物處理和厭氧生物處理，好氧生物處理是在水中有充分的溶解氧的情況下，利用好氧微生物的活動，將污水中的有機物分解為CO₂、H₂O、NH₃、NO₃等；厭氧生物處理是在反應器中穩定的保持足夠的厭氧生物，使污水中的有機物降解為CH₄、CO₂、H₂O等。

生物法較物理或化學方法成本低，投資少，效率高，無二次污染，廣泛為各國所采用。油田污水可生化性較差，且含有難降解的有機物，因此，目前國內外普遍采用A/O法、接觸氧化、曝氣生物濾池（BAF）、SBR、UASB等處理油田污水。

綜上所述，油田采出水處理方法較多，各有優缺點。

1.2 油田采出水處理的一般工藝

油田采出水成分比較復雜，油分含量及油在水中存在形式也不相同，且多數情況下常與其他廢水相混合，因此單一方法處理往往效果不佳。同時，因各種方法都有其局限性，在實際應用中通常是兩三種方法聯合使用，使出水水質達到排放標準。另外，各油田的生產方式、環保要求以及處理水的用途的不同，使油田污水處理工藝差別較大。

在這些工藝流程中，常見的一級處理有重力分離、浮選及離心分離。主要除去浮油及懸浮固體；二級處理有過濾、粗粒化、化學處理等，主要是破乳和去除分散油；深度處理有超濾、活性炭吸附、生化處理等，主要是去除溶解油。

1.3 膜生物反應器工藝

膜生物反應器（MBR），是將膜分離技術與污水生物處理技術組合而成的新工藝，該工藝是以膜分離技術替代傳統二級生物處理工藝中的二沉池，具有處理效率高、出水水質穩定；占地面積小；剩余污泥量少，處置費用低；結構緊湊，易于自動控制和運行管理；出水可直接回用等特點。

在我國，膜生物反應器作為污水再生回用的一項高新技術，其開發與研究也正越來越深入。雖然目前膜生物反應器在我國的實際應用還較少，然而，在水資源日益緊缺的情況下，隨著膜技術的發展、新型膜材料的開發以及膜材料成本的逐漸下降，膜生物反應器將會有較好的應用前景。

目前膜生物反應器已經開始在歐洲、北美、南非、日本等地區工業化應用，用于處理城市污水、樓宇生活污水、糞便污水、微污染水源水等。另外，對于膜生物反應器處理垃圾滲濾液等高濃度有機廢水、造紙廢水、制革廢水、印染廢水、焦化廢水以及其它有毒工業廢水已成為國內外研究的熱點，并且都取得了良好的效果。

對MBR處理含乳油和表面活性劑廢水的研究結果表明，在進水p（COD）保持在1464～7877mg/L，p（TOC）為450～2670mg/L，p（烴類）為500～3000mg/L，p（表面活性劑）為35～210mg/L，停留時間13.3h的8種工況條件下，得出油的去除率在99.2%～99.9%，膜透過液的p（油）不超過0.3mg/L；反應器中p（油）不超過10g/L，透過液p（油）在0.036～0.048mg/L；對表面活性劑的去除率達到了92.9%～99.3%；另外，研究還對超濾工藝和MBR工藝對烴類化合物的截留效率進行了比較，表明在MBR中油類污染物最終得到了降解，而不僅僅是濃縮。

2 展望

隨著全球范圍水資源短缺的加劇，以及人們對環境污染認識的加深，油田采出水處理后回用已經越來越受到重視。近期的研究有如下趨勢:

2.1 新型水處理藥劑的研制和開發

混凝劑是油田采出水處理中重要的藥劑，研制混凝能力強、能夠快速破乳、沉降速度快、絮凝體體積小、在堿性和中性條件下同樣有效的新型混凝劑，是水處理藥劑開發者致力的方向。近年來，研制和應用原料來源廣的聚合鋁、鐵、硅等混凝劑成為熱點，無機高分子混凝劑的品種已經逐步形成系列；而在有機方面，有機混凝劑復合配方的篩選和高聚物枝接是研究的重點。

2.2先進設備的研制和新技術的應用

橫向流含油污水除油器，光催化氧化技術，電絮凝技術等都取得了較好的效果。另外，微波能技術和超聲波技術也都是今后研究的重點。

2.3生物處理技術

生物處理技術被認為是未來最有前景的污水處理技術，一直是水處理工作者研究的重點和難點。特別是近年來，基因工程技術的長足發展，以質粒育種菌和基因工程菌為代表的高效降解菌種的研究和工程應用是今后污水生物處理技術的發展方向。

2.4膜分離技術的研究及推廣

膜分離技術用于油田采出水處理，目前尚處于工業性試驗階段，難以大規模工業應用的原因主要是膜的成本和膜污染問題。因此，今后的研究重點是:開發質優價廉的新材料膜；減少膜污染的方法；清洗方法的優化以及清洗劑的開發。

2.5開發工藝更為先進的復合反應器，提高處理效率，減少占地面積

膜生物反應器工藝，作為膜分離技術和生物處理技術的結合體，集中了兩種技術的優點，已經在一些工業廢水處理中應用，但目前未見其應用于油田污水處理的報道。但就其自身特點而言，膜生物反應器應用于油田污水處理的趨勢已經不可逆轉。