1、油田水處理工藝第一節工藝流程簡介 一、重力式流程 自然（或斜板）除油混凝沉降壓力（或重力）過濾流程。 重力式流程在20世紀七八十年代國內各陸上油田較普遍采用。 1、該流程處理過程 脫水轉油站來的原水，經自然收油初步沉降后，加入混凝劑進行混凝沉降，再經過緩沖、提升、進行壓力過濾，濾后加殺菌劑，得到合格的凈化水，外輸用于回注。濾罐反沖洗排水用回收水泵均勻地加入原水中再進行處理。回收的油送回原油集輸系統或者用作原料。 2、流程特點 處理效果良好。 對原水含油量、水量變化波動適應性強。 自然除油回收油品好。 投加凈化劑混凝沉降后凈化效果好。 若處理規模較大時： 壓力濾罐數量較多、操作量大。 處理工藝自

2、動化程度稍低。 當對凈化水質要求較低，且處理規模較大時，可采用重力式單閥濾罐提高處理能力。 二、壓力式流程 旋流（或立式除油罐）除油聚結分離壓力沉降壓力過濾流程。 壓力式流程是20世紀80年代后期和90年代初發展起來的。它加強了流程前段除油和后段過濾凈化。 1、流程處理過程 脫水站來的原水，若壓力較高，可進旋流除油器；若壓力適中，可進接收罐除油，為提高沉降凈化效果，在壓力沉降之前增加一級聚結（亦稱粗粒化），使油珠粒徑變大，易于沉降分離。或采用旋流除油后直接進入壓力沉降。根據對凈化水質的要求，可設置一級過濾和二級過濾凈化。 2、流程特點 處理凈化效率較高，效果良好，污水在處理流程內停留時間較短

3、旋流除油裝置可高效去除水中含油，聚結分離使原水中微細油珠聚結變大，縮短分離時間，提高處理效率。 適應水質、水量波動能力稍低于重力式流程。 流程系統機械化、自動化水平稍高于重力式流程，現場預制工作量大大降低。 可充分利用原水來水水壓，減少系統二次提升。 三、浮選式流程 接收（溶氣浮選）除油射流浮選或誘導浮選過濾、精濾流程。 浮選式流程主要是借鑒20世紀80年代末、90年代初從國外引進污水處理技術的基礎上，結合國內各油田生產實際需要發展起來的。 1、流程處理過程 流程首端采用溶氣氣浮，再用誘導氣浮或射流氣浮取代混凝沉降設施，后端根據凈化水回注要求，可設一級過濾和精細過濾裝置。 2、流程特點 處理效

4、率高； 設備組裝化、自動化程度高，現場預制工作量小； 廣泛用于海上采油平臺；陸上油田，尤其是稠油污水處理中有較多應用。 流程動力消耗大，維護工作量稍大。 四、開式生化處理流程 隔油浮選生化降解沉降吸附過濾流程。 該流程適用條件：針對部分油田污水采出量較大，但回用量不夠大，必須處理達標外排而設計的。 1、流程處理過程 原水經過平流隔油池除油沉降，再經過溶氣氣浮池凈化，然后進入曝氣池、一級、二級生物降解池和沉降池，最后提升經砂濾或吸附過濾達標外排。 2、流程凈化效果 一般情況，經過開式生物處理流程凈化，排放水質可以達到污水綜合排放標準GB89781996要求。 應注意的是：少部分油田污水水溫過高，

5、若直接外排，將引起受納水體生態平衡的破壞排放前淋水降溫；少部分礦化度高的油田污水，進行除鹽軟化，降低含鹽量，以免引起受納水體鹽堿化。 第二節除油 一、自然除油 1、基本原理 物理法除油，根據油水密度不同，達到油水分離。該種方法： 忽略了進出配水口水流的不均勻性。 忽略油珠顆粒上浮中的絮凝等因素的影響，認為油珠顆粒是在理想狀態下進行重力分離。 a、假定過水斷面上各點的水流速度相等，且油珠顆粒上浮時的水平分速度等于水流速度； b、油珠顆粒以等速上浮； c、油珠顆粒上浮到水面即被去除。 Stokes公式說明的問題： （1）顆粒與水的密度差（rw-ro）愈大，它的浮升速度愈大，成正比關系。當rwro時

6、，u0，顆粒下沉；當rwro時，u20mm的顆粒。 2、裝置結構 自然除油設施一般兼有調儲功能，油水分離效率不夠高，通常工藝結構采用下向流設置。 二、斜板（管）除油 斜板（管）除油是目前最常用的高效除油方法之一，是一種物理法除油。 1、基本原理 斜板（管）除油基本原理是“淺層沉淀”，又稱“淺池理論”。 若將水深為H的除油設備分隔為n個水深為H/n的分離池，當分離池長度為原除油區長度的1n時，處理水量與原分離區相同，且分離效果完全相同。為便于浮升到斜板（管）上部油珠的流動和排除，把淺的分離池傾斜一定角度（一般為4560）。 2、斜板除油裝置 立式和平流式兩種，油田上常用的是立式斜板除油罐和平流式

7、斜板除油罐。 （1）立式斜板除油罐 結構形式與普通立式除油罐基本相同，主要區別是在普通除油罐中心反應筒外的分離區一定部位加設了斜板組。 對斜板材質要求：在污水中長期浸泡不軟化、不變形、耐油、耐腐蝕。 工作過程： 含油污水從中心反應筒出來，在上部分離區進行初步的重力分離，較大油珠顆粒分離出來。 污水通過斜板區進一步分離 分離后的污水在下部集水區流入集水管，匯集后由中心柱管上部流出。 斜板區分離出的油珠顆粒上浮至水面，進入集油槽后由出油管排出到收油裝置。 立式斜板除油罐的主要設計參數： 斜板間距80100mm 斜板傾角4560 斜板水平投影負荷1.51042.0104m3/(sm2) 其它設計數據

8、與普通除油罐基本相同。 實踐證明：在除油效率相同條件下，與普通立式除油罐相比，同樣大小的斜板除油罐的除油處理能力可提高1.01.5倍。 （2）平流式斜板隔油池 平流式斜板隔油池是在普通的隔油池中加設斜板構成。一般是由鋼筋混凝土做成池體，池中波紋斜板大多呈45安裝。 隔油池原理：隔油池是用自然上浮法分離、去除含油廢水中可浮油的處理筑物。 構造：廢水從池的一端流入池內，從另一端流出。在流經隔油池的過程中，由于流速降低，密度小于1.0而粒徑較大的油類雜質得以上浮到水面上，密度大于1.0的雜質則沉于池底。在出水一側的水面上設集油管。 工作過程： 進入的含油污水通過配水堰、布水柵后均勻而緩慢地從上而下經

9、過斜板區，油水泥在斜板中分離。 油珠顆粒沿斜板組的上層板下，向上浮升滑出斜板到水面，通過活動集油管槽收集到污油罐，再送去脫水； 泥砂沿斜板組下層斜板面滑向集泥區落到池底，定時排除； 分離后的水，從下部分離區進入折向上部的出水槽，然后排出或送去進一步處理，而由于高程布置的原因，污水進入下一步處理工序，往往需要用泵進行提升。 三、粗粒化（聚結）除油 粗粒化：含油污水流經裝有填充物（粗粒化材料）的裝置后，使油珠由小變大的過程。這樣，更容易用重力分離法將油除去。 粗粒化處理的對象：水中的分散油。 1、理論依據 對于溫度一定的特定污水，油珠上浮速度與油珠粒徑平方成正比。若在污水沉降前設法使油珠粒徑增大，

10、可加大油珠上浮速度，進而使污水向下流速加大，便可提高除油效率。粗粒化法（聚結）可達到增大油珠粒徑的目的。 2、粗粒化的機理 有兩種觀點：潤濕聚結；碰撞聚結 潤濕聚結理論 建立在“親油性”粗粒化材料的基礎上。 當含油污水流經親油性材料組成的粗粒化床時，分散油珠在材料表面潤濕吸附，材料表面幾乎全被油包住，再流來的油珠更容易潤濕附著在上面，油珠不斷聚結擴大并形成油膜，在浮力和反向水流沖擊作用下，油膜開始脫落，在水相中仍形成油珠，但比聚結前的油珠粒徑大，從而達到粗粒化的目的。 具有該種特性的聚結材料：聚丙烯塑料球，無煙煤等。 碰撞聚結理論 建立在疏油材料基礎上。 由粒狀的或纖維狀的粗粒化材料組成的粗粒

11、化床，其空隙均構成互相連續的通道，如無數根直徑很小交錯的微管。當含油污水流經該床時，由于粗粒化材料是疏油的，兩個或多個油珠有可能同時與管壁碰撞或互相碰撞，其沖量足可以將它們合并為一個較大的油珠，達到粗粒化目的。 具有該種特性的聚結材料：蛇紋石，陶粒等。 需澄清的問題 無論是親油的或是疏油的材料，兩種聚結同時存在。 親油材料以“潤濕聚結”為主，也有碰撞聚結。原因是污水流經粗粒化床，油滴之間也存在碰撞。 疏油材料以“碰撞聚結”為主，也有潤濕聚結。原因是當疏油材料表面沉積油泥時，該材料便有親油性。 無論是親油性材料還是疏油性材料，只要粒徑合適，都有較好的粗粒化效果。 3、粗粒化材料（聚結板材）的選擇

12、 分類： 形狀：粒狀（重復使用）；纖維狀（一次性使用） 材質：天然的（無煙煤、蛇紋石、石英砂等）人造的（聚丙烯塑料球、陶粒等） 選用原則： 耐油性好，不能被油溶解或溶脹； 具有一定的機械強度，且不易磨損； 不易板結，沖洗方便； 一般主張用親油性材料； 盡量采用相對密度大于1的材料； 粒徑35mm為宜； 貨源充足，加工運輸方便，價格便宜。 常用聚結板材的特性： 聚丙烯、塑料鋼塑料聚結板屬潤濕聚結范疇； 純聚丙烯板材，當吸油接近飽和時，纖維周圍會產生 油水界面引起的分子膜狀薄油摸，吸油趨于平衡，影響聚結效果； 玻璃鋼材質吸油時，對油水界面引起的分子膜狀薄油摸影響較小，吸油功能可保持良好，但板材加工

13、難度大； 碳鋼、不銹鋼聚結板材屬碰撞聚結范疇，板材表面經過特殊處理后，親水性能良好。不銹鋼板聚結效果優于碳鋼板，其運行壽命大于碳鋼板，但不銹鋼板造價遠高于碳鋼。 4、粗粒化（聚結）裝置 單一式一般為立式結構： 下部配水， 中部裝填粗粒化材料 上部出水 組合式一般為臥式結構： 前端為配水部分 中部為粗粒化部分 中后部為斜板（管）分離部分 后部為集水部分 聚結分離器 采用臥式壓力聚結方式與斜板（管）除油裝置結合除油。 工作過程： 原水進入裝置前端，通過多喇叭口均勻布水，水流方式橫向流經三組斜交錯聚結板，使油珠聚結，懸浮物顆粒增大，然后再橫向上移，自斜板組上部均布，經斜板分離，油珠上浮聚集，固體懸浮

14、物下沉集聚排除，凈化水由斜板下方橫向流入集水腔。 四、氣浮除油 1、基本原理 氣浮：在含油污水中通入空氣（或天然氣），使水中產生微細氣泡，有時還需加入浮選劑或混凝劑，使污水中顆粒為0.250.35mm的乳化油和分散油或水中懸浮顆粒粘附在氣泡上，隨氣體一起上浮到水面并加以回收，從而達到含油污水除油除懸浮物的目的。 具體過程：通入空氣產生微細氣泡SS附著在氣泡上上浮 應用：自然沉淀或上浮難于去除的懸浮物，以及比重接近1的固體顆粒。 2氣浮的理論基礎 水中顆粒與氣泡粘附的條件水、氣、固三相混合體系中，不同介質表面因受力不均衡而存在界面張力，氣泡與顆粒或絮體一旦接觸，由于界面張力存在會產生表面吸附作用

15、。 2）潤濕周邊：三相間的吸附界面構成的交界線。與潤濕接觸角有關系。 3）親水吸附與疏水吸附 泡沫的穩定性 (1)不穩定的后果：氣泡浮到水面后，水分很快蒸發， 泡沫極易破滅，會使已經浮到水面的污染物又脫落回到水中。 (2)方法：投加起泡劑（表面活性物質）達到易起氣泡的穩定的目的。 改變疏水性能 向水中投加浮選劑，可以使顆粒由親水性物質變為疏水性。 結合方式（氣浮中氣泡對絮體和顆粒單體的結合方式） 分為：氣泡頂托；氣泡裹攜；氣泡吸附 3、氣浮除油（除懸浮物）裝置 按氣體被引入水中的方式分為兩類： 溶解氣氣浮選裝置；分散氣氣浮選裝置 （1）溶解氣氣浮選裝置 溶氣氣浮原理： 使空氣在一定的壓力作用下

16、，溶解于水并到達過飽和狀態，再減至常壓釋放，氣體便以微小氣泡的形式逸出。 A、容器真空氣浮 常壓空氣溶于水，負壓析出。 特點：整個氣浮池在負壓下操作，空氣溶解容易，動力設備和電能消耗少。 缺點：所有設備均要密封在氣浮池內，構造復雜，生產中使用不多。 B、加壓溶氣氣浮 工作原理：在加壓條件下，使空氣溶于水，形成空氣過飽和狀態。然后減至常壓，使空氣析出，以微小氣泡釋放于水中，實現氣浮，此法形成氣泡小，約20100m，處理效果好，應用廣泛。 其氣浮工藝有三種形式： 全溶氣法 電耗高，但氣浮池溶積小。 部分溶氣法(應用比較廣泛) 省電，溶氣罐小。但若溶解空氣多，需加大壓力 回流加壓溶氣法 適用于SS高

17、的原水，但氣浮池容積大。 組成：空氣飽和設備、空氣釋放器、氣浮池 加壓溶氣氣浮法的特點： 加壓條件下，空氣的溶解度大，能提供足夠的微氣泡，確保氣浮效果。 減壓釋放，產生氣泡不僅微細（20-100m），粒徑均勻， 密集度大，而且上浮穩定，對液體擾動小。特別適合于疏松絮凝體，細小顆粒的固液分離。 工藝設備和流程較為簡單，便于管理維護。 對回流加壓，處理效果顯著、穩定，節約能耗。 溶解氣氣浮選裝置工藝過程：使氣體在壓力狀態下溶于水中，再將溶氣水引入浮選器首端或底部均勻配出，待壓力降低后，溶入水中的氣體便釋放出來，使被處理水中的油珠和懸浮物吸附到氣泡上，上浮聚集被去除。 （2）分散氣浮選裝置 A、旋轉

18、型浮選裝置 機械轉子旋轉，在氣液界面上產生液體漩渦，漩渦氣液界面隨著轉速升高，可擴展到分離室底部以上。在漩渦中心的氣腔中，壓力低于大氣壓，引起分離室上部氣相空間的蒸氣下移，通過轉子與水相混合，形成氣水混合體。在轉子的旋轉推動下向周邊擴散，形成與油、懸浮物混合、碰撞、吸附、聚集、上浮被去除的循環過程。 大多數旋轉式分散氣浮選裝置設有四個浮選單元室。含油污水依次流經四個浮選單元室，水中含油和懸浮物逐級被去除凈化。 B、噴射型浮選裝置 該裝置每個浮選單元均設置一個噴射器，利用泵將凈化水打入浮選單元的噴射器，噴射器內的噴嘴局部產生低氣壓，引起氣浮單元上部氣相空間的氣體流向噴射器噴嘴，氣、水在噴嘴出口后

19、的擴散段充分混合，射流進入浮選單元中下部，與被處理的污水混合，形成油、懸浮物與氣泡吸附、聚集，上浮被去除。 生產實踐證明：A型比B型能耗高，氣耗大。 五、旋流除油 1、基本原理 利用油水密度差，在液流調整旋轉時受到不等離心力的作用而實現油水分離。 2、旋流除油裝置水力旋流器 工作過程：含油污水切向或螺旋向進入圓筒渦旋段，并沿旋流管軸向螺旋態流動，在同心縮徑段，由于圓錐截面的收縮，使流體增速，并促使已形成的螺旋流態向前流動，由于油水的密度差，水沿著管壁旋流，油珠移向中心，流體進入細錐段，截面不斷收縮，流速繼續增大，小油珠繼續移到中心匯成油芯。流體進入平行尾段，由于流體恒速流動，對上段產生一定的回

20、壓，使低壓油芯向溢流口排出。 水力旋流器分離效率的影響因素： 離心力和介質阻力 離心力：油旋流管中心向器壁輻射的力。 流量 隨著流量的增加，離心力也相應增加。 對特定的旋流器，在保證分離效率的前提下，存在最大流量和最小流量的工作范圍。 流量過小，離心力不足，影響油滴聚集；流量過大，油芯容易不穩定。進出口壓差過大，對油滴產生剪切作用。 例如：一根直徑35mm的旋流管，最佳流量范圍100200m3/d。 密度 兩種液體的密度差越大，旋流產生的離心力越大，分離效率越高。 3、對旋流除油的要求 應產生非常強烈的旋流，使分散相有足夠的徑向遷移； 旋流器直徑要小，并有足夠大的長徑比； 油芯附近的液流層必須

21、穩定，避免油水兩相重混； 旋流器應具有很小的圓錐角，導流口能使液流產生好的旋轉，且旋轉軸與旋轉器幾何軸線重合。 第三節混凝沉降 一、基本概念 混凝：水中膠體粒子以及微小懸浮物的聚集過程稱為混凝，是凝聚和絮凝的總稱。 凝聚過程：水中膠體失去穩定性的過程，即脫穩。 絮凝過程：脫穩膠體中粒子及微小懸浮物聚集過程。 混凝過程涉及：水中膠體的性質；混凝劑在水中的水解；膠體與混凝劑的相互作用。 二、水中膠體的穩定性 1、概念 膠體穩定性：是指膠體粒子在水中長期保持分散懸浮狀態的特性。 2、膠體穩定性分類 動力學穩定性：無規則的布朗運動強，對抗重力影響的能力強。 聚集穩定性：膠體帶電相斥（憎水性膠體）；水化

22、膜的阻礙（親水性膠體） 在動力學穩定性和聚集穩定兩者之中，聚集穩定性對膠體穩定性的影響起關鍵作用。膠體顆粒雙電層結構。 3、DLVO理論 膠體顆粒之間的相互作用決定于排斥能與吸引能，分別由靜電斥力與范德華引力產生。 膠體顆粒的相互作用勢能與距離之間的關系。 當膠體距離xoc時，吸引勢能占優勢；當oaxoc時，排斥勢能占優勢；當x=ob時，排斥勢能最大，稱為排斥能峰。 膠體的布朗運動能量Eb1.5kT，當其大于排斥能峰時，膠體顆粒能發生凝聚。 以上稱為DLVO理論，只適用于憎水性膠體，由德加根（Derjaguin）、蘭道（Landon）(蘇聯，1938年獨立提出，伏維（Verwey）、奧貝克（O

23、verbeek）（荷蘭，1941年獨立提出）。 三、混凝機理 1電性中和作用機理 電性中和作用機理包括壓縮雙電層與吸附電中和作用機理。 （1）壓縮雙電層 隨著電解質加入，形成與反離子同電荷離子，產生壓縮雙電層作用，使電位降低，從而膠體顆粒失去穩定性，產生凝聚作用。 壓縮雙電層機理適用于叔采哈代法則，即：凝聚能力離子價數6。 該機理認為電位最多可降至0。因而不能解釋以下兩種現象： 混凝劑投加過多，混凝效果反而下降； 與膠粒帶同樣電號的聚合物或高分子也有良好的混凝效果。 （2）吸附電性中和 這種現象在水處理中出現的較多。指膠核表面直接吸附帶異號電荷的聚合離子、高分子物質、膠粒等，來降低z電位。 其

24、特點是：當藥劑投加量過多時，z電位可反號。 總之，要使膠體顆粒通過布朗運動相互碰撞聚集，必須消除顆粒表面同性電荷的排斥作用，即“排斥能峰”。 降低排斥能峰的辦法：降低或消除膠體顆粒的電位，即在水中投入電解質。 含油污水中膠體顆粒大都帶負電荷，故投入的電解質為帶正電荷的離子或聚合離子，如Na、Ca2、Al3等。 2吸附架橋 不僅帶異性電荷的高分子物質（即絮凝劑）與膠體顆粒具有強烈的吸附作用，不帶電的甚至帶有與膠粒同性電荷的高分子物質與膠粒也有吸附作用。 “吸附架橋”：高分子鏈的一端吸附了某一膠粒后，另一端又吸附了另一膠粒，形成“膠粒高分子膠粒”的絮體。高分子物質起到了膠粒與膠粒之間相互結合的橋梁

25、作用。 起架橋作用的高分子都是線性高分子且需要一定長度，當長度不夠時，不能起到顆粒間的架橋作用，只能吸附單個膠粒。 高分子絮凝劑投加后，通常可能出現以下兩個現象： 高分子投量過少，不足以形成吸附架橋； 但投加過多，會出現“膠體保護”現象。 3網捕或卷掃作用（網掃作用） 水中投加混凝劑量足夠大形成大量絮體。 成絮體的線性高分子物質 具有一定長度； 有一定量的支鏈； 混凝過程中，在相對短的時間內，水體中形成大量絮體，趨向沉淀，便可以網鋪，卷掃水中的膠體顆粒，產生凈化沉淀分離。是一種機械作用。 四、混凝工藝 1、混合 若使加入的混凝劑與水急劇、充分混合，關鍵是投藥口的位置和混合設備的選擇。 投加兩種

26、及兩種以上混凝劑或助凝劑時，應事先進行配伍性試驗： 幾種藥劑投入污水后必須有利于沉降處理，且不能起相反的作用。藥劑投入還要考慮先后順序。 投藥口位置：根據采用流程不同而異。受污水處理站工藝限制，兩種藥劑的投入口不可能相隔太遠，但至少應有10s左右混合時間。油田投藥口大部分設在壓力管線上。 混合設備的選擇 各油田為保證投加藥劑的充分混合，采用的混合器 有兩種： 靜態簡易管式混合器噴嘴流速34m/s。 靜態葉片渦流管式混合器 兩種混合器混合時間一般為1020s左右，混合管線流速為1.01.5m/s。 當原水投加絮凝劑或助凝劑后，要求水流在劇烈的紊流流態下進行快速混合，為絮凝創造良好條件。 80年代

27、初，開發應用了多種新型快速混合設備，如網格、多孔隔板、彎管以及管式靜態混合器等，不僅節省投藥量，縮短了混合時間，而且提高了效率。 管式靜態混合器是利用在管道內設置的多節固定分流板，使水流成對分流，同時又產生交叉旋渦起反向旋轉作用，實現快速混合。快速混合器有二種結構型式，一種是在原水進水管內設固定葉片，而另一種是借助外部動力，帶動管內葉片運動而擴散的。 目前國內有三種型式，即螺旋漿片混合器、SMM型混合器及komax管式靜態混合器，其中komax型管式混合器又可分為成對分流式、交流混合式、渦流反應旋流式等。 采用靜態混合器，可在瞬間完成被處理液和中和劑的混合，因而能縮短處理時間。 由于沒有可動部

28、分，所以不會發生故障； 因為能給流體以有效的攪拌，所以動能消耗也少。 2、反應 油田污水處理站一般不設單獨的反應構筑物，大都是反應分離（沉降）合建在一起的臥式或立式混凝沉降設施。 反應部分從反應的水力原理來看，分為： 旋流式中心反應器 渦流式中心反應器 旋流渦流組合式反應器 旋流式中心反應器：有效反應時間815min，噴嘴進口流速23m/s。也可根據原水水質情況、投加的混凝劑性能通過實驗確定。 五、沉降分離工藝 經重力除油或其它除油設備初步凈化后的污水加入混凝劑，通過進水管道混合后分別進入兩種型式的中心反應筒，反應后形成礬花的污水經布水管進入混凝沉降罐沉降分離部分。 混凝沉降過程包括：上浮除油

29、和部分懸浮物 下沉部分懸浮物 污水中油是主要污染指標、固體懸浮物次要污染指標-采用下向流模式混凝除油罐 固體懸浮物主要污染指標、油是次要污染指標-采用上向流模式混凝沉降罐 1、下向流混凝沉降罐 反應器采用上配水式，污水自上而下流動，污油攜帶大部分懸浮物上浮至油層，經出油管流出；部分密度較大的懸浮物沉至罐底。 與混凝除油罐的工藝構造基本一致。 2、上向流混凝沉降罐 重力式上向流混凝沉降罐為立式裝配。 工藝結構簡介： 設備中心的中下部為混凝反應部分； 環空底部為集泥、排污和沖洗系統， 中部為下向逆流配水系統， 上部為逆流斜板（管）分離部分； 設備中上部為周向斜擋板集水部分； 設備上部為浮渣污油加熱

30、收除系統。 3、壓力式混凝逆流沉降罐 壓力式混凝逆流沉降罐為臥式裝配。 工藝結構簡介： 設備首段為混凝反應部分 中段為整流過渡和配液區上部為浮渣、污油收除內件 中后段為逆流斜板（管）中部為配水分離內件 沉降分離區下部為污泥集聚和排除內件后段為集水出流部分 第四節過濾 過濾：水體流過有一定厚度（一般為700mm左右）且多孔的粒狀物質的過濾床，雜質被截留在這些介質的孔隙里和介質上，從而使水得到進一步凈化。 過濾能去除的雜質： 水中的懸浮物和膠體物質； 細菌、藻類、病毒； 油類； 鐵和錳的氧化物； 放射性顆粒； 預處理中加入的化學藥品； 重金屬； 一、基本原理 采用過濾方式去除水中雜質，所包括的機理

31、很多。 從過濾性質來說，一般可分為物理作用和化學作用。 過濾機理分為：吸附，絮凝，沉淀，截留等。 1、吸附 濾池功能之一是把懸浮顆粒吸附到濾料顆粒表面。 2、絮凝 得到水的最佳過濾性的基本方法 （1）按取得最佳過濾性而不是產生最易沉淀的絮凝體，來確定混凝劑的最初投藥量； （2）在沉淀后的水進入濾池時，投加作為助濾劑的二次混凝劑。 污水預處理的目的：生成小而致密的絮粒而不是大而松散的絮狀體，穿透表面進入濾床，從而提高絮粒與濾料顆粒表面間的接觸機率。 濾床內絮凝體的去除機理：主要依靠絮體顆粒與濾料顆粒表面或先前已沉積的絮凝體相接觸產生吸附。 3、沉降 小于孔隙空間的顆粒的過濾去除，同一個布滿著極大

32、數目淺盤的水池中的沉淀作用是類似的。 顆粒的沉降速度和直徑可用Stokes公式計算。 慢速砂濾池同沉淀池比較：預期可去除掉沉降速度為1/4000的和直徑小于1/60的那些顆粒。 4、截留 也稱篩濾，是最簡單的過濾，發生在濾層的表面，即水進入濾床的孔隙之處。 篩濾過程：開始時只能去除比孔隙大的物質，隨著篩濾過程的進行，篩濾出的物質在濾料的表面形成一層面膜，水必須先通過它才能到達過濾介質。雜質的去除被限制在濾層的表面。 當被過濾的水中含有有機物質時，外來的生物腐生菌會利用這些物質作為能量來源而繁育在濾層表面的面膜上使面膜具有粘性，增強篩濾過程的效率。 濾池的成熟或突破：由膠團性生物的繁殖造成的過濾

33、效率的逐漸增長。 高濃度、高營養價值、高溫度有助于細菌的繁育并產生一層厚的面膜；富有藻類或類似生物的水，可能形成一層很厚的面膜，當過濾的阻力達到一定的數值，或表面膜有破裂的危險時，必須把這層面膜和支承它的濾料表面層加以清理。 二、過濾工藝設計 1、濾速 單位過濾面積上的過濾流量，即為濾速。 當濾速超過400m/d時，常使用高分子絮凝劑提高凈化效果。 濾速的確定是設計中最重要的問題之一。 濾速的確定：必須在綜合考慮經濟性、過濾持續時間、濾過水質的基礎上，參照上述的濾速范圍，并根據經驗確定。 2、過濾阻力 水體通過濾層時，濾層的上下兩側產生水頭差，稱為過濾水頭損失或過濾阻力隨過濾時間延長而增大。

34、過濾阻力在設計上是決定構筑物高低的一個指標，在運行上是停止過濾的時間指標。 重力式過濾采用的最大過濾阻力： 范圍：1.33.0m水柱 一般：1.52.0m水柱 過濾阻力并非一層不變，不同時期過濾阻力不同。 堵塞濾層的過濾阻力 過濾阻力h隨截留懸浮物的增加而增大。但截留方式不同，過濾阻力增加的程度有所差異。 對于下向流過濾，懸浮物多被截留在濾層表面，過濾阻力增加快；懸浮物到達濾層深處被截留，過濾阻力增加較慢。 不同研究者給出的過濾阻力的計算公式，都是微分厚度Z濾層中的微分過濾阻力h。全濾層的過濾阻力需在Z=0至Z=L上積分求得。 過濾阻力的一般規律 濾料粒徑愈粗，過濾阻力的絕對值增大愈慢； 對懸

35、浮物截留量及截留模式都相同的濾層，過濾阻力與濾速成比例變化； 濾速增加，初期過濾阻力增大；但懸浮物進入濾層的深度大，對相同的截留懸浮物數量而言，此時過濾阻力增加緩慢。 對一定濃度的原水進行等速過濾時，過濾阻力在開始時按比例上升，隨后則急劇加大。 3、反沖洗 影響濾料反沖洗效果的最重要因素：反沖洗強度（必須維持必要的反沖洗壓力） 反沖洗方式 水沖洗 依靠從濾層下部噴出的壓力水使濾層處于流態化，利用濾料顆粒相互碰撞將截留的懸浮物沖洗下來。日美廣泛應用。 氣水沖洗 依靠空氣氣泡攪動濾層，使懸浮物自濾料顆粒上脫落下來，再用水將其沖走。用于歐洲式濾池。采用粗濾的濾池中使用氣水法比較經濟。 （1）反沖洗水

36、頭（水沖洗方式） 濾層無流態化前，當反沖洗強度由零開始逐漸增大時，反沖洗水頭直線增大。 當濾層開始流態化后，即使再增大流速，水頭也不隨反沖洗強度的增大而增大。此時的水頭，即流態化濾層中的水頭損失，在數值上等于單位面積濾層上濾料在水中的重量。 （2）最佳反沖洗強度 濾料顆粒相互碰撞最多，其反沖洗效果最好。 （3）最佳膨脹率 濾層的膨脹率常用來作為反沖洗操作的控制指標。 （4）反沖洗時間 反沖洗時間因濾層污染程度而異。一般為510min。 反沖洗操作包括啟閉閥門的時間和表面沖洗時間，總計需1530min。 排除截留懸浮物的99和90所需時間 t993.5LT/uB t902.0LT/uB LTLA

37、+L00 （5）氣水沖洗 不需要使濾層全部流態化，與流態化沖洗相比： 濾層不產生分層現象； 不必擔心由于濾層膨脹而導致濾料流失，所以排水槽到濾層表面高度可以減小，槽間間距可以加大； 即使使用粗重的濾料，也無需增大反沖洗強度； 為使空氣和水在濾層中均勻分布，需設特殊的集水裝置。目前為止，還沒有從理論上推以有效粒徑為0.9mm、濾層厚度為0.81.0m的砂層為例，采用空 氣水沖洗過程如下： 第一階段：以0.1m/min的水沖洗46min； 第二階段：以水0.1m/min、空氣1m/min，沖洗810min; 第三階段：以水0.3m/min沖洗56min。 導出氣水沖洗最佳空氣流量和沖洗水量的大小。

38、 三、濾料及墊層 1、濾料 （1）濾料的性能 濾料的種類 常用濾料：石英砂，無煙煤等； 其它濾料：核桃殼，石榴石，鈦鐵礦砂，磁鐵礦砂，金剛砂，鋁礬土等； 人工優質濾料：陶粒，活性炭，聚苯乙烯球粒，聚氯乙烯球粒。 作為濾料的要求 有足夠的機械強度 在沖洗過程中，機械強度低的顆粒由于摩擦會破碎，破碎的細顆粒容易進入過濾水中。摩擦與破碎使顆粒粒徑變小，增加了“干凈濾層的水頭損失”； 破碎的細粒在沖洗時會被水流帶出濾池，增加濾料的損耗。 具有足夠的化學穩定性 過濾過程中，濾料與水發生化學反應會惡化水質。 濾料尤其不能含有對人體健康和生產有害的物質。 例如：常用的石英砂濾料有微量溶解于水，生活用水對Si

39、O2含量沒有嚴格要求，作為濾料沒有問題；而某些工業用水（如鍋爐補充用水），對SiO2含量有嚴格要求時，用無煙煤代替石英砂為濾料較合適。 就地能取材，貨源充足，價格合理； 具有一定的顆粒級配和適當的孔隙度； 外形接近于球形，表面比較粗糙且有棱角。 球狀顆粒間的孔隙較大；表面粗糙的顆粒，其比表面較大；棱角處吸附力量強。 （2）濾料的顆粒級配 濾料顆粒的大小用“粒徑”表示。因為濾料不一定是球形，所以粒徑指的是：能把濾料顆粒包圍在內的一個假想的球面直徑。 通常用不同網孔的篩子確定濾料粒徑。如：一般快濾池中的濾料，能通過18目/英寸（孔徑為1mm）的網孔，但截留在36目/英寸（孔徑為0.5mm）的篩上，

40、則濾料最大粒徑為1mm，最小粒徑為0.5mm。 濾料的級配 定義：濾料粒徑大小不同的顆粒所占的比例。 具有適當的濾料級配，才能有良好的過濾效果。 濾料級配的表示方法 規定最大、最小兩種粒徑和K80。 我國現行規范即采用這種表示方法。 目前國內采用的普通快濾池以單層濾料濾池和雙層濾池為多，根據國內水廠運行經驗，單層、雙層濾料過濾的水頭 損失較大，宜采用2.0m2.5m，才能保證濾池在12h24h的工作周期。 快速濾池常見的問題及解決辦法 氣阻： 濾料層內積聚了大量空氣，特別是當濾料層內出現負水頭時，這部分濾料層內呈現真空狀態，使水中的溶解氣體逸出并積聚在濾層中，以致濾水量顯著減少。沖洗時，氣泡會

41、沖出濾層表面，因而出現大量空氣，它是形成濾料層裂縫、水質惡化的原因。這中現象叫氣阻或氣閉。 解決辦法： 可增高濾料層上的水深；在池深已定的情況下，可采取調換表面層濾料，增大濾料粒徑的方法；有時可適當加大濾速，促使整個濾料層內積污比較嚴重。 （3）濾料空隙率 定義：指某一體積濾層中空隙的體積與其總體積（即濾料顆粒的體積與濾粒間隙體積的和）的比值。 測量方法：取一定量的濾料，在105下烘干稱重，用比重瓶測出相對密度。然后放入過濾筒中，用清水過濾一段時間后，量出濾層體積，按下式求出濾料空隙率： （4）濾料形狀 濾料形狀影響濾層中水頭損失和濾層孔隙率。 不規則顆粒的實際表面積、有關形狀系數還沒有滿意的

42、計算方法。以“顆粒球形度系數”作為參考。 設某一形狀不規則的顆粒粒徑為di，與其同體積的球體直徑為d0，則顆粒的球形度系數為： （5）濾層規格 濾層的材料 濾料的粒度 濾料的粒度比較小，一般在0.32.0mm。小粒度的濾料比表面積大，有利于過濾。 濾層的厚度：濾層厚度為礬花所穿透的深度與保護厚度的和。 一般情況下，穿透深度約為400mm，相應的保護厚度約為200300mm，濾層總厚度為600700mm。 對于石英砂和煤構成的雙層濾料濾池，由于煤粒間的孔隙較大，礬花可以穿透得更深，較好發揮了整個濾層表面積的吸附能力。 雙層濾料濾池，煤和砂的粒度選擇是關鍵問題。 根據煤、砂相對密度差，選配適當的粒

43、徑級配，可形成良好的上粗下細的分層狀態；如煤、砂粒徑選配不當，濾池反沖洗時會引起煤粒、砂粒的互相摻混，小顆粒的砂摻在大顆粒煤粒的孔隙間，導致顆粒間的孔隙甚至會小于單層石英砂孔隙，雙層濾料的優點就不存在了。 煤、砂雙層濾料在反沖洗后，能分層的主要原因： 兩種不同相對密度的濾料，在反沖洗上升水流中形成懸浮體（煤水懸浮體、砂水懸浮體），相對密度大的趨向下層，相對密度小的趨向上層。反沖洗一旦停止，兩種濾料便保持分層狀態。 接觸濾池常識 接觸濾池是原水投加凝聚劑后，不經沉淀而直接進行微絮凝過濾的濾池。 國內接觸濾池以雙層濾料居多。由于雙層濾料層截污能力高，濾層中水流阻力及水頭損失的增加緩慢，工作周期可延

44、長。 接觸濾池適用于原水渾濁度長年低于20NTU，處理效果較穩定。濾池濾速宜采用6m/h8m/h，因原水投加凝聚劑后，微絮凝主要在上層無煙煤孔隙中完成，故濾速不宜過高。 三層濾料粒徑級配原則基本上同于雙層濾料，即根據三種濾料相對密度的不同，選配適當的粒徑，以防濾層混雜。 三層濾料選用最多的形式是： 在無煙煤、石英砂兩層濾料的下面，加一層比石英砂細的磁鐵礦薄層。設計濾速可達3040m/h。 2、墊層（承托層） 作用 A、防止過濾時濾料從配水系統中流失； B、沖洗過程中保證均勻布水。 墊層（承托層）的材料要求 對于單層或雙層濾料濾池，采用大阻力配水時，承托層均用天然卵石。 顆粒最小直徑2mm（由濾

45、料的最大直徑確定）； 顆粒最大直徑32mm（由沖洗時孔隙射流產生最大沖擊力確定）。 配水系統的主要作用：保證進入濾池的沖洗水，能夠均勻分布在整個濾池面積上；過濾時，也起了均勻集水的作用。 當配水系統不能均勻配水時，會產生兩個不利的現象： 一是由于沖洗水沒有均勻分布在整個濾池面積上，在沖洗水量小的地方就沖洗得不干凈，這些不干凈的濾料，逐漸會膠結起來，長大成團，形成“泥球”或“泥餅”。“泥球”和“泥餅”又進一步影響沖洗的效果，將會影響過濾的水質，甚至被迫將整個砂層運出濾池進行清洗。 二是在沖洗水量大的地方，流速很大，會使承托層發生沖動，引起濾料和承托層混合現象，使砂子漏入過濾水中，產生“走砂”現象

46、。這個現象還同樣會對水的不均勻分布起惡性循環的作用。 因此，配水系統的設計必須考慮沖洗時配水均勻的條件。在滿足沖洗的配水要求后，過濾時集水均勻就會同時得到解決。 四、過濾設施的分類 非均質濾層下向過濾 缺點： A、截留的雜質集中在濾層表面幾厘米內，造成表面堵塞，不利于濾床整個深度的利用； B、過濾速度受到限制。 注意的問題： 反沖洗開始時，必須用小強度沖洗，然后逐漸加大，以免沖跑較輕的濾料。 均質濾層下向過濾 濾池的濾床從上到下，個個剖面都有大、中、小粒徑的顆粒，它們各自的量相等或接近。 優點：濾床上下方向的濾料孔隙率相同，而使濾床水的流態也相同，使濾池能更好地克服表面阻塞，絮體深入濾床，以達

47、到濾出水量多、水質好的效果。 為了達到上述目的，最主要的一個因素是濾床不允許膨脹或是稍有膨脹，使其始終保持原有填料時濾床濾料的原有狀態，雜質深入到濾層的深部。這種濾池采用較粗的砂濾料，可減少氣阻或氣閉現象的發生。 多濾層過濾 可避免非均質濾層故有的缺點，及表面堵塞和過濾速度受到限制。 1、向下過濾 為提高濾池的濾速、延長其運行時間，用粒徑大于下面砂料的輕質材料（一般為無煙煤，有效粒徑比砂大23倍為好）代替上面一層細砂。 選擇每一濾層的粒徑原則：反沖洗水量相同時，它們的膨脹程度相同。 濾層材料特別是上層濾料材料的均勻系數必須盡可能的低（不超過1.5），以防止雜質堵塞各濾層表面。 2、向上過濾 特

48、點 A、濾床粒徑自底部至頂部逐漸減小 目的是使雜質能夠深入濾床深部，盡可能利用過濾體、延長過濾周期。 B、水由底部向上流 這樣，砂層受到浮力作用，可使濾床上部的細砂產生局部膨脹區。 解決辦法：在頂部埋置固定在邊緣上由扁平柵條構成的水平格柵，用以穩定細砂。 3、雙向流過濾 允許過濾工作從兩個相對方向同時進行，其容量相等，從而使結構上和排水系統得到某些節省。 雙向流濾池固有的局限性：不能生產高質量凈化水。 存在的問題：上向流和下向流的流量比很難調整和掌握。當提高上向流流量并接近某一值時，濾層濾料會產生流化現象，影響過濾。 五、壓力過濾罐 在油田污水處理系統中，壓力過濾罐廣泛采用。 1、壓力濾罐與重

49、力式濾池的不同之處 重力式濾池水面與大氣相通，依靠濾層上的水深，以重力方式進行過濾； 壓力濾罐是密閉式圓柱形鋼制容器，是在壓力下工作的。濾罐內部裝有濾料及進水和排水系統，管外設置必要的管道和閥門。進水用泵打入，濾后水壓較高。 2、壓力濾罐的結構特點 上部安裝放氣閥，底部安裝放空閥； 立式和臥式，直徑不超過3m，臥式罐由于過濾斷面不均勻，所以立式罐應用廣泛； 壓力濾罐上部布水采用多點喇叭口上向布水，下部配水采用大阻力配水方式； 壓力濾罐可在工廠預制，現場安裝方便、占地少，生產中運轉管理方便； 耗費鋼材多，投資大，濾料進出不方便。 3、壓力過濾的水頭損失 4、反沖洗 反沖洗條件 正常情況下，濾罐的

50、過濾水頭損失達到預定的設計極限時，即需進行沖洗。 特殊情況下，濾出水達不到規定的指標，即使尚未達到預定的水頭損失極限，也要停止運行進行沖洗。 反沖洗強度影響因素 膨脹率：沖洗時，濾層膨脹后增加的厚度與原厚度的比值，一般用百分數表示。 （1）沖洗強度與粒徑的關系 濾層的膨脹率e一定時，相應的沖洗強度q與de1.31成正比，若粒徑增加70，q即增加100。 （2）沖洗強度與水溫的關系 de及e一定時，q與0.54成反比。水溫低，0.54增大，q值減小，反之，q值增大。 對含油污水，一般要求沖洗溫度不低于40。 （3）選用沖洗強度的依據 使濾層中具有代表性的最大粒徑dz在沖洗時恰好處于懸浮的臨界狀態

51、，即e=0，取0=0.41，則沖洗強度為 反沖洗水頭損失 沖洗水的供給大多采用專設沖洗水泵的方法。最大 優點：沖洗強度均勻。 第五節深度凈化 對于注水方式開發的低滲透、特低滲透油藏，為滿足注水水質要求，必須在常規污水處理工藝基礎上，對水質進行深度處理凈化。 水處理常用的深度處理凈化工藝 二級深床過濾、吸附過濾、細濾、微濾、超濾、電滲析、反滲透等 油田污水處理中深度凈化工藝 多采用二級深床過濾、吸附、細濾、微濾、超濾等。 下面只對吸附、細濾、微濾作簡要介紹。 一、活性炭吸附 吸附法：用含有多孔的固體物質，使水中污染物被吸附在固體孔隙內而去除。 去除的物質：水中的余氯、膠體顆粒、有機物、微生物等。

52、 常用吸附劑：活性炭、大孔吸附樹脂等。 活性炭的制成：活性炭是用木質、煤質、果殼（核）等含碳物質通過化學法活化或物理法活化制成的。 活性炭功能： 有非常多的微孔和巨大的比表面積，有很強的物理吸附能力，能有效吸附水中的有機污染物； 活化過程中，活性炭表面的非結晶部位上形成一些含氧官能團，使活性炭具有化學吸附和催化氧化、還原的性能，能有效去除水中的一些金屬離子。 1、顆粒活性炭 （1）活性炭的特性 主要物理特性：指孔隙結構及其分布，在活化過程中晶格間生成的孔隙形成各種形狀和大小的微細孔，構成巨大的吸附表面積，形成很強的吸附能力。 良好活性炭的參數 比表面積1000m2/g，細孔總容積0.61.18

53、ml/g，孔徑10105。 活性炭吸附量 影響因素：比表面積，細孔的孔徑分布。 大孔：為吸附質擴散提供通道，使之擴散到過渡孔和微孔中去，主要是影響吸附質擴散速度； 過渡孔：吸附水中大分子有機物，同時又是小分子到達微孔的通道。 微孔：表面積占比表面積95以上，活性炭吸附量主要受微孔支配。 根據吸附質的直徑與碳的細孔分布情況選擇恰當的活性炭。 活性炭的吸附特性 物理吸附為主，也進行一些化學選擇性吸附。 由于在活性炭制作過程中，形成部分表面氧化基，使碳具有一定極性。 制作溫度300500時，酸性氧化物占優勢，在水中離子化時，活性炭帶負電荷； 制作溫度800900時，堿性氧化物占優勢，在水中離子化時，活性炭帶正電荷； 制作溫度500800時，活性炭具有兩性性質，一般帶負電荷，在溶液中呈弱酸性，在pH值較低的酸性條件下吸附較好，堿性時較差。 （2）活性炭的技術要求 外觀：為黑色無定形顆粒狀。 亞甲基藍吸附值：90120mg/g或36ml。 碘吸附值：3001000mg/g。 強度：一定條件下測定合格粒度的比例，常在8590之間。 水分：又稱干燥減量，在510之間。 充填密度：顆粒之間空隙在內的體積，約為0.3g/cm3； 粒度：一般在0.632mm。 （3）活性炭的使用條件 進水條件：為防止堵塞碳的細孔而使碳層堵塞，進水濁度小于3mg/l，