油气田含硫污水处理技术研究

油气田含硫污水处理技术研究

王亚旭

中国石油化工股份有限公司华北油气分公司 河南郑州 450000

摘要：由于含硫废水的来源不完全一样，废水中硫离子的含量会不一样，各个产水源头的产水量也不一样，所以对于不同的含硫污水应该采用与其相对应的效率最高、成本最低的处理技术与工艺，来达到新的环保法的要求。本文将对油气田含硫污水处理技术进行研究，以供参考。

关键词：油气田；含硫污水；处理技术

引言

化工、石化、制药等行业在生产过程中避免不了会产生含硫污水。污水中的含硫化合物因为具有毒性和腐蚀性，同时还伴有一定的臭味，对周边的环境影响巨大，更严重的是还对污水构筑物腐蚀，导致污水进入饮用水源，因此，必须对产生的含硫污水进行净化处理，不同领域产生的含硫污水中，含硫化合物的含量有所不同，所以处理所采用的方法也有所不同。

1含硫污水来源

就油田来说，在石油开采过程中，由于石油不断的被开采出来，导致储层压力有所降低，再想进一步的开采油气就必须人为的提高储层的压力，一般情况下各大油田会采用注水或者注入化学药剂来驱动油气层。因此，采油过程中采出水会随着原油一起被采出，而后经过集输管道输送到集油站进行脱水、脱盐处理，脱出的水因因为在地层与油气层有大面积的接触，不仅含有一部分的油，还含有盐类、悬浮物、硫化物、有机物、废气、微生物、以及泥沙等[1]。其中的硫化物对设备和管道会造成很大的伤害的同时还能使水质恶化，因此必须对含硫污水进行处理以达到保护环境的目的。天然气开采过程中会产生含硫的天然气和地层水，这些地层水和天然气需要进行脱硫脱水及轻烃回收处理，此过程中产生的污水即气田含硫污水[2]。气田含硫污水一般分为两种类型：一是普通无机或有机含硫污水，其主要的来源是气田采出水或天然气脱水；而无机或有机硫废碱液，主要来源是天然气脱硫和轻烃回收。

2含硫污水中硫的存在形态

2.1腐蚀作用

污水中的硫化氢能够对设备及管路造成大面积腐蚀，主要原因是硫化氢与污水中的二价铁离子发生反应生成硫化亚铁或者氢氧化铁，化学上称之为无氧腐蚀。在许多情况下，污水呈酸性，硫化氢能够促进铁离子和氢的析出。当运输管路含有较多的微生物时，会产生较多的硫酸盐还原菌，这种细菌可以将硫酸盐和含硫有机物还原成硫化物或者硫化氢，生成的硫化氢与氧气发生氧化反应生成具有酸性的化合物，从而对管路造成腐蚀。同时，硫化氢溶于水后，污水呈现出一定酸性，对生产设备也造成了一定的腐蚀。

2.2对生物健康的影响

水体中的H2S对人和动植物都具有较大的影响。1983版由联合国环境规划署联合制定的环境卫生基准(19)中明确指出水体中H2S的浓度低到0.07mg/m3也能影响水的味道。人若长期饮用含硫化物浓度较高的水，会导致味觉迟钝、食欲减退、体重减轻甚至可能发生脏器衰竭和死亡。当养殖水体中H2S达到0.3mg/L时能引起间接育苗的轻度死亡，0.5mg/L时就能使建康鱼急性中毒死亡，高于0.8mg/L时引起大批量死亡[7]。H2S对高等植物根系的毒害也很大，当出已浓度达到3~4.5mg/m3时便会对植物类的根产生影响[8]。

2.3对微生物产生影响

污水中厌氧微生物因为硫化合物含量的增加会导致其活性降低，降解有机物的能力也将会降低，水中的硫化物的含量是否对其他微生物造成影响，生物界还未同意说法。一些科学家认为：硫化物浓度超过150mg/m3就会破坏生态系统；含硫化合物浓度超过800mg/L就会阻碍硫酸盐的反应。

3含硫污水的处理方法

3.1生物除硫法

生物法除硫法是利用微生物的代谢作用来使炼油厂、化工厂、制药厂的含硫废水转换成含硫化合物或者单质硫，通过化合物反应来实现污水无害化处理，这个过程需要生物酶来进行催化。生物除硫法可分为有氧法和无氧法两种反应类型，在进行生物有氧除硫过程中，氧化硫离子的微生物主要有硫细菌、光合菌和丝状硫细菌。这种方法的运用不仅能够降低含硫污染物对环境的影响，还能实现废物的回收利用，在处理废水的过程中，核心问题是如何选择合适的细菌，只有选择细胞外部能够转化成单质硫的细菌才能实现较好的脱硫效果，同时还要避免硫化合生成其他含硫物质。

3.2进行二次沉淀除砷

将强氧铁投入到上述处理获取的溶液中，连续搅拌，根据反应情况，合理补充强氧铁，使溶液的pH值维持在8.5。其中，氢氧化钙和强氧铁有必要根据先后的秩序分别进行投加处理，添加氢氧化钙之后，将pH值控制在10左右，等以上反应当中的铁砷盐与钙盐基于碱性条件下能够彻底沉淀，并确保其中砷的清除率达至99%，合理掌控其中强氧铁中和反应所具备的条件，实现在pH值为8.5的条件下，水当中的砷含量低于0.5mg/L。对于其中的强氧铁来说，属于一类聚合高分子铁，主要优势为具备很强的氧化性及絮凝性，可以使污水当中的砷离子得到有效氧化，从三价离子通过化学反应转变为五价离子，降低砷的盐类溶解度，进一步在高分子铁的作用条件下，使砷彻底氧化，然后完全沉淀，使砷的清除率达到所要求的99%以上[3]。

3.3化学沉淀法

化学沉淀法主要是采用金属离子做沉淀剂，使S2-转化成不溶性的硫化物沉淀，然后通过固液分离加以去除。常用的沉淀剂有Fe2+、Fe3+、Ca2+、Cu2+等，由于生成的沉淀颗粒细小难以沉降，容易穿过滤层导致出水处理效果不理想，故在实际应用中通常使用如硫酸铝、聚合氯化铝以及聚合硫酸铁等混凝剂强化沉淀性能。此法处理速度快、脱硫效率高，操作简单，但是对于含硫量较高的废水沉淀剂消耗大，处理后产生大量污泥，且污泥中的硫以还原态存在，易造成二次污染。因此，沉淀法更适于含硫量低，废水量小的情况。戴竹青等[12]针对钠盐型的制革含硫废水和铵盐型的炼油含硫废水釆用聚合氯化铝作为絮凝剂加以处理，试验采取两段式工艺，并考察了聚合氯化铝投加量、pH等影响因素对脱硫效果的影响。研究结果表明，当pH为7，两段处理过程PAC投加量分别为160mg/L、l00mg/L时，含硫量可从600mg/L降至40mg/L以下；通过建立多元非线性回归方程得到的预测值与试验结果基本一致。

3.4真空除杂法

真空抽提法在酸碱度小于4的条件下进行，使污水中含硫化合物全部转化成硫化氢，然后在一定温度和压力条件下使硫化氢与水分离。美国的企业运用此法较为普遍，污水温度需要控制在60～80℃，酸碱度介于3～6.2，然后运用快速蒸馏法处理含硫污水，处理之后将硫离子降低到20mg/L.该方法能够有效降低含硫化合物的含量，但是必须控制好污水的酸碱度，这种方法对设备的要求较高，前期投入较大。

4各种不同处理方法比较

在处理方法的选择上，应针对不同性质的含硫污水，采用不同的处理工艺，工程中常将不同的处理工艺联合使用[18]。下表对不同处理方法进行了一个总结。

结束语

针对一些传统含硫污水处理方法存在的缺陷，如较高的处理工艺要求、处理效果不理想、污染物处理效率低下等问题，推出新型含硫污水处理技术，通过pH调节、初步沉淀、二次沉淀除砷、沉淀分离等处理工艺技术步骤，能够使含硫污水得到有效处理，同时也符合经济处理原则，达到节约成本，降低污染的目标；因此，新型含硫污水处理技术值得借鉴及推广应用。

参考文献

[1]何健明.污水处理场稳定运行因素分析探讨[J].中国石油和化工标准与质量,2019,39(18):61-62.

[2]董建龙.油田污水中硫离子去除技术研究[D].西安石油大学,2019.

[3]应良飞,朱黎琴.石油化工污水处理技术研讨[J].当代化工研究,2018(09):11-12.

[4]张于宝,郭绍强,黄发圣,郑涛,魏安安.含硫污水罐防护措施的现状与展望[J].化工机械,2018,45(04):425-428.

[5]梁馨月.高含硫气田基于全密闭污水处置的过程管理[J].云南化工,2018,45(04):116-117.