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油田用水处理剂的绿色评价 摘要 本文通过对绿色设计和评价方法的详细论述，根据水处理剂的绿色程度( 环 境属性) 和使用性能，分析得出了水处理剂的综合性能评价公式，并对大庆油田 已经使用的水处理剂进行了综合性能评价。对于水处理剂产品，本文主要考虑 产品的使用和生产过程对环境的污染，以确定产品的绿色属性；通过详细调研， 给出了一些产品在使用过程中的处理性能，最终确立油田用水处理剂产品的综 合性能，同时针对水处理剂中的四大类产品一絮凝剂、杀菌剂、缓蚀剂和阻垢 剂分类进行了比较，为油田用水处理剂产品的使用提供了较有说服力的数据， 也为其它油田化学品的使用和评价提供了借鉴。通过对油田用水处理剂这四大 类产品的综合性能评价，为水处理剂替代产品的“绿色”设计提供了研究思路， 为今后的绿色产品的开发开拓了视野。 v 关键词：绿色设计评价方法油田水处理剂 综合评价产品 ”、7、，r、一 点 油田用水处理剂的绿色评价 a b s t r a c t b a s e do nt h es t a t e o f - a r tr e v i e wo fg r e e nd e s i g na n de v a l u a t i o nm e t h o d ，a n i n t e g r a t e de v a l u a t i o nm e t h o di sp r o p o s e df o rw a t e rt r e a t m e n tc h e m i c a l sa c c o r d i n gt o t h e i r g r e e nd e g r e e s ( e n v i r o n m e n t a lp r o p e r t i e s ) a n dt r e a t m e n tp e r f o r m a n c e s ，a n di s u s e dt oe v a l u a t ew a t e rt r e a t m e n tc h e m i c a l si nd a q i n go i lf i e l d t h ew a t e rt r e a t m e n tc h e m i c a l si n v e s t i g a t e di nt h i sw o r ki n c l u d e f l o c c u l a t i n g a g e n t ，g e r m i c i d e ，c o r r o s i o ni n h i b i t o ra n ds c a l ei n h i b i t o r ，t h eg r e e np r o p e r t i e so f w a t e rt r e a t m e n tc h e m i c a l sa r ed e t e r m i n e da c c o r d i n gt op o l l u t i o nr e s u l t e df r o mt h e i r u s e si no i lf i e l da n dt h e i rp r o d u c t i o np r o c e s s e s ，w h i l et h e i rt r e a t m e n tp e r f o r m e n c e s a r ed o n ef r o mt h ee x p e r i m e n t a le f f e c t si no i lf i e l d t h ee v a l u a t i o nr e s u l t sa r eg i v e n f o rf l o c c u l a t i n ga g e n t s ，g e r m i c i d e s ，c o r r o s i o ni n h i b i t o r sa n ds c a l ei n h i b i t o r su s e di n d a q i n g o i lf i e l d t h ei n t e g r a t e de v a l u a t i o nm e t h o dc a ng u i d et h ep r o d u c t i o np r o c e s s e so fw a t e r t r e a t m e n tc h e m i c a l s a n di sa l s oh e l p f u lt oe v a l u a t eo t h e rc h e m i c a l si no i lf i e l d k e y w o r d s ： g r e e n d e s i g n e v a l u a t i o nm e t h o do i lf i e l dw a t e r t r e a t m e n tc h e m i c a l s i n t e g r a t e de v a l u a t i o np r o d u c t i o n 一2 一 油田用水处理剂的绿色评价 油田用水处理剂的绿色评价 第章绪论 i i引言 化学是现代高科技发展和社会进步的基础和先导，是- - f l 有着很大社会需求的科学，以化学为主导的 化学1 业正在推动着工业发展和社会进步。但是，长期以来，化工生产一直以目标产品的制造为最终目标， 对于产品的本身及其在制造过程中带给环境和人类健康的危害未能做到从根本上防范，不得不采用末端治 理的消极办法。自本世纪7 0 年代至今，全球性环境恶化达到了前所未有的程度，环境的污染已经直接危 及到人类的生存，加强环境保护、挽救地球、改善人类的生存环境已经成为全世界人民的共同愿望。1 9 9 2 年6 月世界环境与发展大会通过了( 2 1 世纪议程，全球的环保战略经历了一场新的转变，这就是向资源 利用合理化、废弃物生产少量化、对环境无污染、少污染的方向转变。1 9 9 5 年3 月1 6 日，美国又宣布了 “总统绿色化学挑战计划”，提出了绿色化学的概念，向传统的常规化学和化工过程发起了挑战。这一挑 战预示着化学工业和环境工程发生革命性的变化。因此作为绿色革命的重要组成部分“绿色设计”应运而 生。 水处理化学品及其相关技术在国民经济可持续发展战略中所起到的积极作用已得到全社会的认i j ，但 水处理化学品对环境的污染问题却一直未受到人们的重视。目前人们仅仅认识到有机磷、有机磷酸酯水解 等会导致水体的富营养化、造成菌藻大量繁殖，形成赤潮等环境污染现象，而对于在水处理技术中应用广 泛的聚羧酸阻垢分散荆，一般认为污染很小。国外近年来的研究成果表明，尽管多数聚羧酸阻垢剂毒性较 低，但它们一般无法在微生物和真菌的作用下分解成简单、无毒的物质，即无法生物降解或只能少量被生 物降解，若在水体中长期富集也将污染环境，尤其是在一些对环保要求比较严格的领域如海上油田等。因 此改变水处理剂分子的设计思想，并对现有的各种水处理剂产品重新评价和设计成为水处理剂的发展方 向。水处理剂产品的绿色化，水处理剂生产反应条件的绿色化已经成为自然科学的前沿学科和重点研究开 发方向。从绿色化学的观点出发，改善反应条件应从改变溶剂和合理使用催化荆两方面着手。在传统的化 学品合成中，使用的反应介质、分离和配方中使用的溶剂，绝大部分是挥发性的有机溶剂。这些有机1 ；剂 在使用过程中会造成水污染，严重破坏了生态环境，限制这类溶剂的使用是绿色化学领域中的的重要的研 究任务。 大庆每年使用的化学品种类繁多、数量大，仅防腐涂料牌号就达上百种，数量达上千吨；使用的化学 勘剂也很多，如水处理剂、防蜡剂、破乳剂，其使用的型号又有1 0 0 多种，就缓蚀防垢剂( 水处理剂) 方面在注水采油和石油化工每年消耗就近4 千吨。其大量的排放对大庆地区的环境和生态平衡带来了很大 影响，针对这种状况，为了限制有毒、有害水处理剂的使用，减少化学品对环境的污染，本文在仔细进行 调查后，通过绿色设计评价建立油田用水处理剂的评价公式，并对目前使用的产品进行了评价。这样为油 油幽用水处理齐4 的绿色评价 瓣矮拳处壤女l 产品瓣镬蠲挺供丁存稳的燕壤翻定量麴季善学数据，翻时也为嫠宅潼鳓饨学品瓣幢翅霜浮鲶提 供借鉴。 1 2绿色设计静内容帮发袋翦景 绿色产品评价魁绿色设计方案比较和进行绿色决镱豹依据，是绿色设计内容之一。为r 能够详尽地了 解概念，本文先从绿色设计汗始进行论述。 1 2 1 绿色设 卜撅念 绿色设计( g r e e nd e s i g n g d ) ，也称生态设计( e c o l o g i c a ld e s i g n * - e d ) 、环境设计( d e s i g nf o r e n v i r o n m e n t - d f e ) 、生套羽期设计( l i f ec y c l ed e s i g n 一l c d ) 或环境意识设计( e n v i r o n m e n t a lc o n s c i o u s d e s i g n e c d ) 等，虽然叫法不同，但是内涵一致，基本思想是糕设计阶段就将环境因素和预防污染的措 施纳a 产黯设谵之中，蒋环境性髓律兔产蘸斡漩诗霹标鞫出没煮，力求饺产晶对琢境豹影响最，j 、。 绿色设计不同于传统产品设计。传统产品设计时，通常考虑的是产品的基本属性，如功能、质量、寿 命、成本等，很少考虑到环境属性。按传统设计生产翻造出来的产品，农其使用寿命结束詹，回收利用率 低，资源浪费严重，特别是有毒有害物质，会严重污染生态环境。 霾l ，1 ：传统没诗示意图 绿色设计简而嵩之就是为环境而进行的设计。它是以环境糍源为核心概念的设计过程，即在产品的整 个生命周髑内，伉先考虑产晶的环境属性( 可稀卸性、可回收僚等) ，并将其作为产品的设汁目标，在满 是繇境嚣括弱同对，绦涯产品的物理努标( 纂本性能、使用寿念、质量等) 。绿色没计是种综合了蕊肉 对象技术、并行工程、寿命周期设计等的一种发展中的设计方法，包含了产品从概念形成到生产制造、使 nf s 至：痊气蓐静圈牧、孬矮教处理约整个蹬袋，朝涉及捌产晶弱整个生愈潮期，楚麸“摇篮至l 再现”豹过 程。如图1 2 所示。 一7 一 渣豳擞承链毽刹的绿惫谨嚣 瘸t 2 ；臻惫设待冢意嚣 臻究褒骥；设谤魏羧决定了字攥镶j 鼗簸零鳇7 0 d ) 0 ，鞭设诗零赛鼢残零毁轰产菇慧黢拳秘1 0 ， 翔杲考虑环境弱索，这个魄铡还会增穴。藩戴，最宥致设计瓣袋将声晶“绿色覆虞”稻综台褴能律，晓活 瓣标，才貔敢褥壤慧靛诿谤旗莱。 袋l l绿色浚诗麓传统竣诲比较 悖 毙较鬻索琢惑设羚砖娩设诗 依掭环境嫂益秘童杰环壤攒标毫产赫牲辕褥用户瓣产鑫挺出的链能矮篷 l t 浚诗毒茨撂 髓、壤壁，壤本要求来竣 十和戏本缒要袋慕莰谤 簧浓设计入藏在产鼎梅憨鞍设计瓣段，簧设诗人掇摄少或鞭率投鸯考惑剽 卜 竣跨入睡考虑降低翡耗，箨剥囊蠢源和保护生卷环节省辘澈、餐溧瓣生捌惩和对童 境态垮撬髓影蛹 程产熬露造辍使用j 蓥稷啦、零l 耀捺鳝耧霞 产赫在鼹逢移馕箨过骥串幂考穗 3谖谤工蕊收，币产黧毒剐佟瘸及镰证产生畿步静壤 罄浚，攘完裁掇撵 粪戆 4 设誊 辍躺为嚣蟪褥设诗为巷8 造褥浚；中 5产菇绿骰产赫或绿惫糠惑声瑟铸绞声鲢名狠 1 , 2 2 绿甄设诗豹特点 绿憩浚诗瀚黪杰妻簧戗捶精芋a 蠢藤； 绿色设诗珂辍疆缓缝球上驴穆淡潆辫鬻鹣港耗t 减多了犬藿埂激皴淫掰遗袋麓瓣爨； 环境搓缝佼竣诗中其静重簧蟪僚。簿稳予媒护环壤，绺护燕瘩系统辫孚衡霜露髓瑶嫠缕发壤是 绿瞧设 t 的核心； 油豳甩水处理剂的绿识评价 绿色设诤嚣疆扶源头主壤少废气耪豹产生： 绿色设计是并行闲环设计。 1 , 2 3 绿琶设计过程 绿色设计面向产品的熬个寿命周期。如圈1 , 3 ( 面向生命周期的绿色设计过程) 所示。在该设计过程 中，其对象除了产晶本身以外。还有产品的生产过程、艏勤支持系统、生产入员等等，它们也有各螽的生 玲周期，艘在各自羽生命周期连也必须对环境影响负费。 图1 3 ：面向生命周期囊臼绿色设计过程 1 2 4 绿色设计的暇则 瓷源最钱翻用藤剐： 包括两方面内容：一魁在选用资源时，成从可持续发展的观念出发，考虑资源韵再敷能力和踌时段 配置问题，不能因搽源的不含理使用而加尉秸埚危机，尽可能使用可再囊爨源。：是在设计时尽可能傈证 痨选用豹爨源在产潞豹整个生命周期中得到最大限度麴剃用。 能量消耗最少原则： 缝羹满耗最少藩蚕孽包掺薅个方霆懿疼窭：一是在选薅毙漂类型肄，壤尽哥戆选用太飙姥、照熊等清 浩型可再生一次能源，而不是汽油等不可再生= 次能源，这样可有效地缓解能源危机：二慰从设计上力求 产品整个篷命周蠲循环中能源漕耗最少，并减少能撩静滚费，避免这些滚费豹轻深掰能转就势振动、臻音、 一9 一 油田用水处理剂的绿色评价 _”_“m_“h_一 热辐射以及电磁波簿。 “零污染”蹶则： 绿色设计应彻底抛弃传统的“先污染，后处理”的束端治理环境的方式，而要蜜施“预防为主， 潼疆为辘”抟璎凌缣护燕珞t 医藏，浚诗薅羲努须充分考虑如舅瀵豫污染源，辕鬏零上防盘污染。 “零损鬻”原则： 绿魏没诗应该确裸产品在生佘蠲期肉对蒡动者( 生产者耩筏臻者) 其有庭好豹保护功能，在设计上 不仅要从产品制造和使用环境以及产品的质擞和可靠性等方面考虑如何确保生产糍和馒用者的安全，两盈 疆使产品符合入机工程学和荧学等有关原理，以免对人们的身心健康造贼危害。藤之，绿色设计力求损害 为零。 技术先进原则： 绿色设诗簧僮设渗窭熬产熬免“绿憩”，要求采瘸最先涟熬按拳，薅量簧求竣诤者膏萎 逢靛，霞 产品具有最佳的市场竞争力。 生态经济效益装谯磊鄹： 绿色设计不仅鬻考虑产品所创造的经济效益，而息要从可持续发展的观点出发，考虑产品在生命周期 内的环境行为对生态环境和社会所造成的影响而带来酌环境生态效益和社会效益的损失。也就是说要使绿 恕产品生产者不仅驻取得好的环境效蘸，两戴能取褥好的经济效益，即取撂最佳戆生态经游效盏。 1 , 2 5 绿色设计的内容 绿色设谤夔主要蠹容氆捶绿色设诗熬辑辩选择( 豁羁豁) 、瓣l 每拆簿瞧浚诗粉) 、强羧经设i 酲d f r ) 、 蕊向制造和装配设计( d f m a ) 、产品的成本分析、生命周期评估( l c a ) 等。在这里，我们仅对有关内容避行 详细解释。 l 、绿色设计的材料选择 材料选择是绿色设计不可缺少韵组成部分，是产品开发过褪中的最早最重要的设计决策，同时又是 靴重要手段，借助它可以搜产最对环境的影响最少。爨她，绿色设诤要求设计人曼改变传绞黩选耪器枣翱 步骤，选材时不仪鞭考虑产品的使用疆求和性能，更要优先考虑产品的环境性能，优先考虑材料本身制备 过程孛祗能耗、乡污染豆箍摄疲聪耪辩便于器彀霉璧重趸或瓣予降解豹其有庭努拜凌秘滑蛙静绿爨孝毒 料。具体的措施包括选用可阐收再生的材料、节能型材料、可降解材料、环境友善型元件，减少产品中所 使用豹秘辩秘品静箨。 2 、产晶的成本分析 绿色设计中的成本分析与传统的成本分析截然不问。由于在产品设计羽初期，就必须考虑产品的回收、 再利用等性麓，因此，在进行成本分辑鞋，撬必矮考虑污染锈的耱代、产菇拆彝、熏复剃用戏本、特殊产 品相应酌环境成本辞。对盎渡来说，是否支出环保费用，也会形戚企业阿产品成本的差异。因此进行绿色 一i 嚣一 油田用水处理剂的绿色评价 设计时，应在作出每设计选择时进行成本分析，以使产品更加“绿色化”，达到追求环境效益与经济效 益双赢的目的。 3 、生命周期评估( l c a ) 生命周期评估是绿色设计的一项重要的内容之一。l c a 能够量化一个产品贯穿其整个产品生命周期的 对环境的影响，并提供改进的指导原则，因此，生命周期评估对一个特定的产品的分析包括以下四个方面 的内容： ( 1 ) 定义目标和范围包括定义l c a 的目标，建立所研究产品的功能单元，设定l c a 的边界等。 ( 2 ) 详细内容包括确定产品各个生命周期阶段的全部输入( 能源、原材料) 而后全部输出( 产品、副 产品、废弃物等) 的基础效据，并进行量化。 3 ) 影响因素评价对量化的数据进行分析。将其转化成对环境有关的测量数据。 ( 4 ) 结果评价对各影响因素造成最严重的环境问题的结果进行评估，并提出改进设计的策略。 i a l 6 绿色设计前景 。绿色设计。正在欧美各国大力推行，它将席卷与人类生活和生产密切相关的各个领域。在美国，新 产晶鉴定时。必须提供。环境影响评价。文俘，文件中要阐明使用的材料，耗电量、装饰材料和包装材料 的处理，可再使用零件和可回收零件的标志对产品在整个使用寿命期内对环境影响做出评价；检验部门 豫了检验和保证产晶的质量外，还要延伸捌捡查产品在出厂后对环境的影响；财会部门要始终跟踪产品， 反映产晶的环境成本：研究部门要为广大设计人员提供评定标准，设计指南、环境指南等。一种特别有益 的思想就是设置- 绿色税”要求设计人员考虑捧入污染环境物质的费用，从而降低或返回回用物质的费 用，鼓励设计者和生产者制造消费者喜爱又符合绿色目标的新产品。 1 2 7 兵塑的绿色设计工具 国内外的某些研究机构、高等院校等已经或正在研制开发一些绿色设计工具和应用工具如表i - 2 ( 应 用或正在开发的绿色设计工具一览表) 所示。 油田用水处理剂的绿色评价 表1 2应用或正在开发的绿色设计工具一览表( 一) 工具名称开发单位功能特点 基于内在的能量质量数据库进行 b o u s t c a d 数据库b o u s t c a d 咨询公司 绿色设计的生命周期分析 可以进行拆f i l l 回收过程分析、工 d f a d f d b o o t h r o y dd c w h u r s t 公司 艺流程分析及可制造性分析 p i r af r a n k l i n e c o m a n a g e r a s s o c i a t c s 面向绿色设计的生命周期分析 基于内在的能量质量数据库进行 e c o p r o e f p a 绿色设计的生命周期分析，包括环 境影响分析评价 e c o s w s s a n d i a 面向绿色设计的生命周期分析 t c c hs e a r c hi n t e r n a t i o n a l e n v i s i o n 工艺流程分析 d o wc h e m i c a l i n s t i t u t ef o rp o l y m e r 利用单兀工艺数据库，进行面向绿 g a b i t e s t i n ga n ds c i e n c e 色设计的生命周期分析 生命周期清单工具 e d i p 面向绿色设计的生命周期分析 基于内在的能量质量数据库进行 l l m sc h e m s y s t e m s绿色设计的生命周期分析，包括环 境影响分析评价 基于内在的能量质量数据库进n l c a l t c h a l m e r su n i v e r s i t y 绿色设计的生命周期分析，包括环 境影响分析评价 利用数据库技术进行绿色设计的 l m s 生产清单系统l m su m w e l t s y s t e m e 生命周期分析 零部件数据库，包括结构图样、材 p a r a d o xd e l t a 料模型和环境性能 基于内在的能量，质量数据库进行 p e m s p i r a 环境工具 p i r ai n t e r n a t i o n a l 绿色设计的生命周期分析，包括环 境影响分析评价 利用数据库技术进行绿色设计的 p 1 a 清单工具 t e m 生命周期分析 p r o d u c tl c is p c a d s h e e tp r o d u c ta n dg a m b e l 欧洲技术公司面向绿色设计的生命周期分析 g r e e ne a l g i n e e r i a g r e s t a r拆卸，回收过程分析 a s s o c i a t c s s a g e r t t 溶剂数据库 基于内在的能量质量数据库进行 s i m a p r 0 3 p r e 生产生态咨询公司绿色设计的生命周期分析，包报环 境影响分析评价 面向绿色设计的生命周期分析及 t e a ma n dd e a m s e c o b i l a n 工艺流程分析 s 德m i e p a工艺流程分析 面向绿色设计的生命周期分析及 p i u c e l o c k h e e dm a r t i n 工艺流程分析 面向绿色设计的生命周期分析、工 s e e r g o l o r a t ha s s o c i a t e sh e 艺流程分析及可制造性分析 技术成本模型、工艺流程分析及 i b l s i b i sa s s o c i a t e s l c a l2 一 油鳓用承处理荆的绿琶评价 袁l 。2疲翅或正在舅发豹绿色设诗王其一蹩表( 二二) |工具名称开发单位功能特点 td i a n a p o g oi n t c m a t i o n 8 li n c 瓣卿回收过程分据 fk o n i n g 卡内基梅隆大学材料选择和材料替代 ll a s e r 颠坦福大学耐囱绿色设计豹生念周期分辑 m i g r o s - g c n o s s c n s c h a f l 基于内在的能量，质爨数据库进行 o e k o k o n i n g b a s cf u rw i n d o w绿色设计的生命周期分析，包括环 b u n d 境影响分辑浮健 制造咨询德克萨斯仪器公司d f m 知识库 产菇缭色弦寝评跨，主要铮j c 重魄拣 g r e e na s s e s s m e n t合肥工监大学杌械系 箱类产品 | 3 各章巍褰概述 全文拭分五章。 第一章为绪论。阐述了绿色产品评价孛绿魏设诗豹戳念、雍容耱发曩瓣象； 第二章为评价方法简介。阐述了传统设计的评价方法； 第三章为油田厢水处理嵛目介绍。对大庆油嘲豹原水水质和漓疆角水处理帮的种类进行奔缁； 第四露为水处理列豹综食评价。避 亍了综念评价的定量化指标分析，从环境属性和使用性能入手，得 出了产品的综合评价公式：弗对油田用水处理荆产品分别进行了分析和评价，比较啦油田用水处理剂的综 含蛙l 大小； 第五章总结和展望。 一l3 一 油田用水处理剂的绿色评价 第二章评价方法简介 对事物的评价，常常涉及到多个因素或多个目标，当某事物的各项评价都高于另。事物时事物 的优劣就很明显；当两个事物各评价指标优劣相间时，就需要对事物进行综合评价，而不能只从某一因素 的情况去评价事物。常用的评价方法有经济分析法、专家咨询法、加权平均法、成本效益法、价值分析法、 模糊评价法、层次分析法等。 2 1 成本效益法 是把不同的技术方案成本和效益进行比较分析的方法，成本可以反映主要费用，效益反映经济和社会 效果。当有可能找到成本或效益与方案特征参数之间的关系时，就可以建立成本( 效益) 模型。 对于某一方案，根据成本模型和效益模型，绘制曲线。根据待评的各个方案的成本效益曲线，建立综 合模型图。从而确定哪个方案的效益与成本比率( e c ) 为最大。 2 2 价值工程评价法 价值工程评价法是1 9 4 7 年由美国迈尔斯创建的，后来在美国各工业部门得到迅速推广。6 0 年代在西 欧、日本、东欧也得到广泛应用，并收到了显著效果，被公认为一种相当成熟的管理技术。我国近年来也 开始采用这一方法。 价值工程评价法实质就是在于正确处理产品功能和成本的相互关系，以最大限度地提高产品价值。其 基本表达式为： v = f c ( 2 1 ) 式中v 价值 f 功能 c 成本 因此要提高一个产品的价值，必须从改善功能与降低成本两方面入手。 2 3 加权评分法 这种方法主要是考虑诸因素( 或指标) 在评价中所处的地位或所起的作用不尽相同，给每个评价因素 一个权重，来体现这种不同。表达式为 e = a i s 一( 2 2 ) i = l 式中e 加权后的总分数； s t - - 第i 个评价因素的评分： n a i - - - 第i 个评价因素所占的权重，一般要求a i = 1 。 i = l 2 4 层次分析法( a h p ) 层次分析法本质上是一种决策思维方式，体现了人们决镱思维的基本特征：分解、判断、综合。a h p 法的基本思想是先按问题要求建立一个描述系统功能或特征的内部独立的递阶层次结构，通过两两比较困 一l4 一 酒戮用承处理裁豹绿鸯评侩 豢( 或瑶标、准剿、方察) 鲍相澍重要牲，构造上罄某要素对下鼷相关元豢的判断矩阵，以绘出摺关元案 对某要素的相对重要序列。a h p 的核心问题是排序问题，包括递阶层次结构原理、标度原理和排序原理，、 2 5 挟翻锷赞法 模糊评价法是j 藏用模糊集合理论对系统进行综合评价的一种方法，在工程评价中得到r 广泛应_ e i j ，其 诲侨对象露豁是方案、产晶或建吝类天受( 魏管蝗久员、技术天爨、生产人员等) 。 模糊评价法是对受多个因素影响的事物作出全面评价的一种肖效的评价方法。它突破了精确数学的逻 辚和语亩，强调了影响事物因索中的横糊性，较为深刻地刻划了攀物的客观属性。 第三章油田明永处理剂介绍 3 i 大庆油明原水水质分析 渣器耀承主要魏括采蘧淀承、蛙磁莰燕尾拳秘链劳遐承。其中采油注水量最大，约占浊爨全部蠲水约 三分之二。注水水源可采用士电面水，但更多的是采用油刚污水。通常油田污水中，除含有一定量的原油、 憨浮露侮外，还含商各释无梳离子、溶解气、缁藩稻徽燕耪等，韭乏辨还霹辘舍毒砖入体毒害瓣姊、诵等元 索。如表3 。l ( 大庆油田原水水质分析寝) 所示。 表3 一l犬庆油酮原永永餍分析表 站 主要麓子含量m g 屉 总矿化 ； p 怠铁 c 0 2 h ，s 度 名 心 n 矿c a 2 + m g 值 m g ，l m g ，lm g ，l 【 * c l s o ? h c o ，。 c 0 3 2 。 矬皿 喇 二 1 1 8 4 。01 0 0l28 3 3 10 。01 5 4 9 ，99 6o3 6 7 4 28 8 50 t 50 01 3 0 联 审 三1 2 0 6880247 3 034 81 7 6 9 51 0 283 8 2 4 6 85 0ol o004 0 污 附；t g b ( 泵腐生菌类英文缩写) 含量分别为2 5 0 个r n g 和2 5 个l i n g 。 s r b ( 蒹巯酸釜还簸蓠英文绦霉) 含薰分割菇2 5 个缸塔和2 5 争r a g 。 上述物质在油刚污水中的存在，方面易造成金属设各与管道的结垢和严重的腐蚀，另一方面还翁造 成地层孔隙通道的堵塞，函j 鞋：隧注污求必须避行预楚爨，使其达茔注入永的承凌要求。 3 2 油霹魁承处理裁静类 大庆油田用水处理剂主袋包括净水剂、杀菌荆、缓蚀剂和阻垢剂四类。 3 ，2 1 净承雾j 油田含油污水袋处理到网注标准般要投加净水剂。油田含油污水含油量一般为1 0 0 0 * 5 0 0 0 m g l ， 一ls 油田用水处理剂的绿色评价 相应的悬浮固体含量为5 0 1 5 0 m g l ，这两项指标在同一污水站瞬时变化很大。水温一般为4 0 - 4 5 。常删 的净水剂主要为絮凝剂和反相破乳剂。絮凝剂主要用于污水中悬浮固体的去除，一般都用聚合铝及栗丙烯 酰胺：反相破乳剂用以去除污水中的油。随着我国油田三次采油和稠油热采的大规模开展，三次采油污水 和稠油热采污水的处理也已提上议事日程，相应的净水剂也已投入使用。本文中主要对絮凝剂进行考察。 3 2 2 杀菌剂 在油田注水系统中，为了防止微生物对管道、设备的腐蚀，以及产生污泥堵塞等问题，必须采用措施 加以控制。防止微生物生长，最容易实施的方法是合理使用化学杀菌剂。用于杀死或抑制微生物生长的各 种杀菌剂，对微生物的毒杀作用的大小，因化学物质的毒性和进入细胞的渗透性以及微生物的种类而有差 异，同时也受环境因素的影响。一种化学物质对于某一种微生物有毒害，对于另一种微生物可能没有影响， 甚至被利用作为营养物质。因此只有正确选择和使用化学杀菌剂，才能有效地控制微生物的繁殖。 3 2 3 缓蚀剂 目前我国大部分油田都采用了注水开发方式。随着油田注水的进行油田污水的处理和回注越来越受 到重视。腐蚀是油田污水的处理和回注过程中遇到的最严重的问题之一。因为油田含油污水水质复杂，含 有许多有害成分，矿化度较高，含有溶解盐类，又溶解了不同程度的硫化氢、二氧化碳等酸性气体强溶解 氧，此外油田污水中还存在着硫酸盐还原菌等微生物，这样的污水回注地层后对注水系统中的金属设备和 管道会产生严重的腐蚀。这是金属与周围介质相接触发生化学或电化学反应而引起的。控制和预防腐蚀的 途径有很多种，油田主要采用添加化学物质( 缓蚀剂) 来解决这个问题。 3 2 4 阻垢剂 结垢是油田注水水质控制中遇到的最严重的问题之一。结垢可以发生在油田注水系统的任何部位。结 垢会给生产带来严重危害：因为水垢是热的不良导体，水垢的形成大大降低了传热效果：水垢的沉积会引 起设备和管道的局部腐蚀，在短期内穿孔而损害：水垢还会降低水流的截面积，增大了水流的阻力和输送 能量，增加了清洗费用和停产检修时间。常见的水垢有：碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、镁盐、氧化铁等。水 垢的生成主要取决于盐类是否过饱和及盐类结晶的生长过程。影响油田注水结构的因素很多，其中一小重 要的因素是油田水的成分和类型。当油田水中含有高浓度的碳酸盐、硫酸盐、氯化物和钡盐时，油田水就 有了形成碳酸钙、硫酸钙和硫酸钡水垢的基本化学条件，只要环境条件发生变化，打破了原来油层水中溶 解物质的平衡状态，就有可能形成水垢。控制油田水结垢方法经常采用的化学物质是阻垢剂。 3 3 油田污水回注水质推荐指标 根据中华人民共和国石油天然气行业标准s y 厂r5 3 2 9 - 9 4 碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法 要求，污水必须进行处理，以达到标准要求。 漓粥瓣承巯理搿鹣绿龟谨馀 袭3 - 2 攮荐永壤主臻控铷搔标 注入愿平均空气渗透率 0 1 00 l 0 6 0 6 探漤分缀 a l a 2a 3b lb 28 3 c lc 2 c 3 蠡浮霾薅含爨嘲皿 1 0203 03 、04 05 + o5 07 。01 0 ；o 悬浮物颢辍轰经 1 0 l 。52 02 + 02 53 ，0303 ，54 0 控 审馕p m 客涵爨m 薛 5 06 08 0+ g 01 0 0| 5 01 502 03 0 制平均艨蚀率m m a 0 0 7 5 a k b l 。c i 缀：试籍各帮都无赢麝饿； 攒 纛痿羧a 2 , b 2 ，c 2 凌：渎鸶蠢轻缀赢蛙； a 3 茹3 , c 3 级：试持有蜩最点蚀； 拣 s r b 麓个抽也 o 、 1 0 2 5o1 02 5o1 0 1 5 0 0 0 0 ) ( x ：0 l d 5 0 ( 吸入接触) 值，单位为m g 1 , 或p p m ) a 2 ：l d 5 0 ( 皮肤接触) 表4 - 3 l d s o ( 皮肤接触) 评分标准 毒性分级 l d s o ( m g k g )分值备注 无毒5 0 0 0l 有些物质可能无定量数据，此时根据毒性分级 低毒1 0 0 00 7 5 或定性结果进行赋分，分值为表格中对应数值。 中等毒 5 0 00 5 参照我国的工业有毒物急性毒性分级及有毒 高毒 2 0 002 5 品包装级别分级标准 剧毒4 0 0 24 浊瓣粥瘩整理裁的绿色谗徐 i 挚号说明：评分标准分值点i t 糖f t 默爨孛攘出趋势钱u ，娼势值的关蓉式为： 趣= 0 2 1 7 3 0 0 b 国0 8 3 1 0 4 0 ( x - - 4 e 5 0 0 0 ) 一( 4 - 5 ) = 蚤 f x 柏 = l 扭5 0 0 0 ) x 为u ( 皮肤接触) 德，单位为岫b k 曲 加：i d 巅口服) 袭l d 娃口服 评分标准 毒性分缓u k 伽蝴分慎备注 无毒l 洲 l 低毒 l o o o0 7 5有擅物质可能无定量数据，此时根据毒性分缀或定 巾等毒 l o ，性结果进行赋分，分值为表格中对应数值。 巍毒 1 0o 2 5 参照我国的工蛾有毒钫急性毒性分级及有毒品包 瓣毒 5 0 装缀剐分级标准 符号激啊：豢评分标准分德赢l i m i t 一25 油田用水处理剂的绿色评价 a i ；0 1 2 2 9 7 0l n ( x ) 01 0 5 8 8 3( x _ 5 1 0 0 0 0 ) 一( 4 - 7 ) = o ( x 5 ) = 1 ( x 1 0 0 0 0 ) ( x 为l d 5 0 ( 口服) 值，单位为m w m ) a ：刺激腐蚀眼睛 表4 5 刺激腐蚀眼睛评分标准 毒性分级 刺激剂量( m g ) 分值备注 无毒1 0 0 0 l 低毒 5 0 00 7 5 中等毒 5 00 5 以兔子为实验生物 高毒 502 5 剧毒1 0 符号说明： 评分标准分值点趋势线 从图中推出趋势线与分值的关系式为： a 2 = 01 3 2 6 5 9l n ( x ) + 0 0 0 5 3 4 4 ( x = l 1 0 0 0 ) - - - - ( 4 6 ) = 0 ( x 1 ) = l ( x 1 0 0 0 ) ( x 为眼睛刺激剂量值，单位为n a g ) 2 、生物物种突变数据b 采用美国国家职业安全与卫生研究所( n i o s h ) 的“化学物质毒性效应登记录( r t e c s ) ”一通过国际 c d c 网站，网址：h t t p ：w w w c d c g o v n i o s h r t e c s h t m l 和化学品毒性法规环境数据手册 2 0 1 以及国际 一2 6 一 油田用水处理剂的绿色评价 化学船安全卡手册【2 3 】t 1 的数据，由于这些数据无法用连续曲线进行关联，所以分值采用点来划分。 b ，：数癌挫 表4 6 致癌性评分标准 致癌性分值 备注 无阳性反应 l 证据充分 在动物实验中发现肿瘤，但可能与人类 06 6 无关 该物质可能是人体至癌物 03 3 证据几乎充分或暗示 该物质是人体至癌物 0 有充分证据 b 2 ：致畸变性 表4 7 致畸变性评分标准 致畸变性分值 备注 无阳性反应 1 证据充分 可能造成新生儿发育迟缓 0 6 6对动物有证据，无对人类数据 可能造成出生缺陷 0 3 3 对动物有证据，无对人类数据 该物质能够造成畸变 0 对人类有充分证据 b 3 ：致突变性 表4 8 致突变性评分标准 i致突变性分值 各注 无阳性反应 l 证据充分 可能引起遗传损伤 06 6 在实验中呈阳性，但结果未证明可继承遗传损伤 可能引起可继承的遗传损伤 03 3 有足够证据证明或提供强有力的假定 该物质能够造成突变 0 有充分证据 3 、相对吸入风险指数r i r c 表4 9 相对吸入风险指数r l r 评分标准 r i r 指数分值 备注 o1 1 1 07 5 聚合物和无毒无机物c 按无毒处理，分值为1 ：气体r j r 为无穷 l o o5大，分值为o ：其余按平均值( o5 ) 计算。 l ( ) 0 o2 5 参照有毒品包装级别分级标准 1 0 0 0 0 27 油田用水处理剂的绿色评价 图4 6 相对吸入风险指数r i r 评分标准 1 j 0 8 坦06 y v j “、” ffff 求04 一 lji 02 i i ll 0 i1一 。 。 01 0 02 0 03 0 04 0 05 0 06 0 07 0 08 0 09 0 01 0 0 0 r i r 指数 符号说明：评分标准分值点趋势线 从图中推出趋势线与分值的关系式为： c = - 01 0 8 5 7 4l n ( x ) + 07 5 0 0 0 0 ( x - - ol 1 0 0 0 )- ( 4 - 8 ) = 1 ( x 01 ) = o ( x 1 0 0 0 ) ( x 为相对吸入风险指数r i r ) 4 、环境蓄积数值，d 辛醇水分配系数的对数值 表4 1 0 辛醇水分配系数的对数值评分标准 对数值分值备注 1 l 0o7 5无数据时分值按平均值( o5 ) 计算。 105 参照有毒品包装级别分级标准。 202 5 l 一3 1 4 0 - - 28 油田用水处理剂的绿色评价 从图中推出曲线与分值的关系式为： d = - 0 2 4 3 0 1 0 x + 0 7 4 9 8 1 5 ( x - - l 3 1 4 )- ( 4 9 ) = l ( x 1 ) 2 0 ( x 3 1 4 ) ( x 为辛醇水分配系数的对数值) 4 2 3 油田用水处理剂产品的综合评价层次结构 依据资料“冰箱绿色评价方法”1 3 9 1 ，列出水处理剂绿色评价层次结构表。由于本文以产品对环境的 影响程度为主，考虑到工业上主要以使用性能为主，本文把产品的环境属性与使用性能定为同等重要，既 相互之间权重相等，为05 。根据第一章对绿色设计的论述，产品的“绿色”化涉及到产品的整个生命周 期，油田用水处理剂产品“绿色”化主要指在使用过程中“绿色”化和生产过程中的“绿色”化，因此水 处理剂产品的绿色评价分为使用和生产两个过程。本文以在使用过程中产品的主要成分以及残余的毒害性 较强的成分统称为使用成分计算；以生产中主要的原料一指具有代表性的、毒性较强的成分统称为生产原 料计算。由于生产过程的工艺条件较易控制，能够利用一些设备、设施降低对环境的污染，而使用过程中 情况复杂，同时受到处理工艺的影响，对环境的影响要大，因此依据“表2 - 3 评价指标相对重要度判断尺 度”1 3 9 1 ，使用环境属性比生产环境属性重要，权重按3 ：l 计算。 表4 一l l 水处理剂综合性能评价层次结构表( 权重w ) 产品综合性能 目标层 环境属性使用性能q ， 权重 o 5 使用成分q 1生产原料q 20 5 ( w 3 ) 权重 0 3 7 5 ( w 1 )o 1 2 5 ( w j ) 4 3 成分环境因子( q ) 公式可靠性检验 为了确定q 公式的可靠性，分别对部分常用试剂的数据代入公式，比较出相互之间的大小，进行可靠 性检验，见表4 1 2 和表4 一1 3 。 一29 油田用水处理剂的绿色评价 表4 1 2 常j ；j ；j 试剂评价数据表 a f i 。d 5 0 ) bcd ! 物质 吸入皮肤口服眼睛 致癌致崎突变 阈限值p 2 0 r i r 对数 m g lm g k gm g & gm g p p mm b a r 甲醛 1 6 92 7 00 3 30 3 3o11 0 1 3 乙醛9 0 04 00 3 3o0 3 32 0 09 8 65 7 0 7o 6 3 苯4 7 0 020oo 3 3l1 0 03 2 9 0 52 1 5 甲苯5 3 2 02 4 9 0000 3 31 0 02 99 52 6 9 乙苯3 5 0 01 0 0o 5o 3 30 3 31 0 09 73 2 甲醇 1 4 0 0 04 2 0 00 6 6o 6 6l2 0 0 5 18 3 5i 3 乙醇2 0 0 0 09 5 0 0o 6 6o 6 611 0 0 05 90 4 30 3 2 丙酮1 2 0 0 0 2 010 6 60 6 62 5 02 4 6 3 7 1o 2 4 二甲胺 4 4 84 8oo0i o2 0 6 0o 3 8 液氯 1 3 75o 50 3 30 517 9 7 0 三氯甲 3 7 5