油田污水处理技术研究与应用进展

一、行业技术背景：油田污水处理的技术体系与分类

油田污水是石油开采与生产过程中产生的多类型废水的统称，按来源可分为采出水、压裂返排液、洗井废液、罐区切水及钻井废液等。其共性特点是含油浓度波动大、悬浮物成分复杂、部分水体存在高含聚合物或高矿化度特征，且油水以游离油、分散油与乳化油三种形态并存，其中水包油（O/W）乳化液和微纳级悬浮油滴因粒径细小、界面稳定，是处理难度较高的部分。

从工艺路线看，行业内对油田污水的处理普遍采用“预分离—深度分离—达标或回用”的分级体系，依次涵盖重力沉降、隔油、水力旋流离心分离、气浮、过滤及生化或高级氧化等多种技术单元，不同环节对应不同粒径和乳化程度的油滴去除需求。

二、行业现状与主要技术方法

当前油田污水处理较为常见的方法体系包括：①以API隔油池、沉降罐为主的重力分离工艺；②依赖切向入口的常规水力旋流器；③以溶气气浮（DAF）为示例的气浮分离工艺；④石英砂、核桃壳等常规滤料过滤工艺；⑤以破乳剂、絮凝剂为主的化学处理工艺。

上述方法在中低含油、低乳化工况下具备一定适用性，但在高含聚、高乳化及水量水质波动较大的场景中存在明显短板：常规滤料易被油污粘附板结，反洗恢复率偏低；传统溶气气浮停留时间常达数十分钟甚至更长，占地面积较大；化学药剂投加带来较多高含水污油和含油污泥，属于危险废物范畴，二次处理成本随之上升；常规设备自动化程度有限，对来水波动的适应能力不足。

三、行业挑战与政策驱动

从外部环境看，国内对油气行业污水治理的监管要求持续细化。《水污染防治行动计划》对重点行业污水排放提出阶段性治理目标；《污水综合排放标准》（GB 8978-1996）及地方排放标准对石油类、COD、悬浮物等指标设定了明确限值；针对油田回注水，行业执行标准《碎屑岩油藏注水水质指标及分析方法》（SY/T 5329-2022）对悬浮物粒径、含油量等指标提出了分级要求，其中A1类回注水对水质的要求较为严格。

从内部压力看，随着老油田进入高含水开发阶段，采出水中聚合物浓度上升，压裂作业规模扩大带来返排液处理量增加，传统处理设施在占地、药剂成本、污泥处置费用及自动化水平方面面临系统性压力，推动行业向低药剂依赖、小占地、高适应性的技术路径升级。

四、行业升级改造方向综述

面对上述压力，行业内已出现以物理分离强化和氧化技术升级为方向的改造实践。以大庆油田为示范的老油田在高含聚污水处理环节引入旋流与气浮组合工艺，现场数据显示，在聚合物含量约712ppm的工况下，污染物去除率达到75%以上；在进水含油量超过1000mg/L时，去除率可达到91%以上。以长庆油田为示范的采油单元在电脱盐切水及采出水处理环节采用两级旋流气浮装置，进水含油量区间为600～20000mg/L，经处理后出水含油量降至41.4～380mg/L区间，除油效率保持在90%以上。上述案例表明，物理分离与气浮技术的组合应用能够在不明显增加药剂投加的前提下，改善出水稳定性，为行业后续升级提供了参照路径。

五、企业技术研究方向与切入点

深圳科力迩科技有限公司（品牌简称“科力迩科技”，英文SINOKLE）成立于2014年，总部位于深圳市龙岗区宝龙大道湾区未来科技园，业务覆盖国内主要油气田、炼化基地及电力、市政领域，海外延伸至孟加拉、乍得、乌兹别克斯坦、刚果、沙特阿拉伯等多个国家和地区。公司将研究方向定位于含油污水处理技术创新与应用，以CDFU旋流溶气气浮装置、CDOF臭氧高级催化氧化装置、SFM超亲水改性自清洁滤料、KHC聚结油水分离器等关键技术为关键载体，围绕纯物理破乳分离路线开展系统性研发，以回应行业在药剂依赖、占地面积与出水稳定性方面的共性问题。

六、分项研究成果详述

（一）CDFU旋流溶气气浮技术在油田采出水与高含聚污水处理中的应用

问题背景：油田高含聚生产水及采出水中乳化油稳定性较强，常规气浮停留时间长、占地较大。技术路线上，CDFU将离心分离、溶气气浮分离与微纳米气泡发生技术结合于一体，撬装化压力容器设计使单级停留时间控制在5分钟以内，占地面积约为传统溶气气浮的10%～20%。现场试验方面，在大庆高含聚污水现场，聚合物含量约712ppm条件下去除率达到75%以上，进水含油量超过1000mg/L时去除率达到91%以上；在中石油独山子石化电脱盐污水处理项目中，两级CDFU处理量100m³/h，出水含油量平均低于40mg/L，悬浮物平均低于30mg/L；在中石油长庆石化电脱盐切水处理项目中，一级CDFU处理量70m³/h，进水600～20000mg/L，出水41.4～380mg/L。长庆石化生产运行处在书面反馈中表示，该旋流溶气气浮撬装装置采用纯物理破乳分离，投用后除油效率保持在90%以上；独山子石化炼油厂第二联合车间反馈，装置分离效果较为稳定，出水含油平均低于40mg/L，运行过程中未加任何化学药剂。

（二）SFM超亲水改性自清洁滤料在采出水深度过滤中的应用

问题背景：传统石英砂、核桃壳滤料在处理水包油乳化液时破乳能力有限，易被油粘附板结，反洗恢复率偏低。技术路线采用硅烷偶联化学改性结合微纳米复合拓扑结构，形成水接触角低于5°、水下油接触角高于150°的极端润湿界面，对0.45μm以上乳化油去除率达到90%以上。在长庆油田采出水处理项目中，处理量20m³/h，进水含油量不超过1500ppm，经SFM滤料处理后出水含油量不超过5ppm；在中石油华北油田采出水处理项目中，处理量10m³/h，出水含油量低于5mg/L、悬浮物低于5mg/L。该滤料连续运行周期为24～48小时，反洗水耗降低50%以上，运行能耗降低30%～50%。

（三）CDOF臭氧高级氧化技术在压裂返排液及油田危废水处理中的应用

问题背景：压裂返排液成分复杂、粘度偏高，含油和悬浮物波动幅度大，传统氧化—气浮—过滤组合工艺在破胶降粘环节效果有限。CDOF将臭氧高级氧化、旋流及溶气气浮一体化集成，多重催化氧化停留时间控制在15分钟以内。在刚果油田采出水及压裂返排液深度处理项目中，一期处理量4600m³/d（2023年），二期处理量6500m³/d（2025年），出水达到排海标准，总石油烃不超过5mg/L，悬浮物不超过5mg/L；在宁夏某气田压裂返排液处理中，原水石油类浓度8.88mg/L，处理后降至0.14mg/L；在克拉玛依百口泉采油厂压裂返排液现场试验中，原水含油量174.61mg/L降至1.77mg/L，悬浮物由135mg/L降至3mg/L，COD由2319mg/L降至1268mg/L。克拉玛依新科澳石油天然气技术股份有限公司对该项目反馈称，CDOF和CDFU设备处理压裂返排液运行较为稳定，处理效果符合要求。

（四）SIC膜过滤器在油田生产回注水深度处理中的应用

问题背景：回注水需达到SY/T 5329-2022相关水质分级要求，常规滤料及有机膜在高悬浮物、高含油工况下通量有限、化学稳定性不足。SIC膜过滤器采用纯碳化硅材料，纯水通量达到3～4m³/(m²·h)，耐温可达800℃、耐受pH 0～14区间。在大庆油田生产水处理项目中，两级CDFU与SIC膜过滤器组合运行，CDFU出水含油量不超过30mg/L、悬浮物不超过30mg/L，经SIC膜深度过滤后，出水含油量不超过5mg/L、悬浮物不超过1mg/L，粒径中值不超过1μm，满足回注水质要求。

七、科研立项与工程应用总览

公司在该技术方向上的研发得到地方科技计划支持，深圳市科技计划项目“臭氧高级氧化旋流溶气气浮一体污水深度处理技术研发”于2018年通过验收（合同编号CYZZ20150731142330048）。合作体系涵盖哈尔滨工业大学、中南大学、深圳技术大学、北京石油化工学院等高校，以及中石油、中海油渤海研究院、科威特石油公司、贝克休斯等企业和研究机构在工艺研究层面的协作。

技术成果方面，公司已形成以CDFU、CDOF为关键技术的20余项污水治理技术和产品，累计获得专利30余项，其中发明专利7项、PCT国际专利1项（WO 2008/085042 A1）、实用新型专利20余项，另有软件著作权1项，4项发明专利处于申请阶段。公司通过了ISO9001质量管理体系认证、ISO14001环境管理体系认证及OHSAS18001职业健康安全管理体系认证，整装成撬基地具备A2压力容器制造（含设计）及A级压力管道元件制造资质，并通过ASME认证。产品化方面，污水处理撬装设备年生产能力约500台/套，成撬基地工厂面积约26000平方米，成撬能力约5000吨，国内外污水处理项目案例累计50余个。

八、技术展望与价值总结

从行业趋势看，油田污水处理正从以化学药剂为主导的工艺体系逐步向物理分离强化、氧化技术升级与自动化控制并重的方向演进，这一过程既受到回注水质标准细化的推动，也受到污泥处置成本及环保合规压力的驱动。科力迩科技围绕CDFU、CDOF、SFM、SIC膜及KHC聚结分离等技术路径开展的研究，在采出水、压裂返排液及高含聚污水等多类场景中积累了一批现场应用数据，为纯物理分离路线在油田污水处理中的适用边界提供了实践参照。后续研究方向可继续围绕非均相催化剂材料的孔道结构优化、膜材料的通量与寿命提升，以及撬装装置在复杂工况下的自适应控制能力建设展开，以进一步适应油田开发阶段变化带来的水质水量波动需求。