第五章油田污水處理*污水來(lái)源油田綜合含水率達(dá)90%，陸上油田3.96億噸/年。含油污水或原水：油水分離后污水。洗井水：注水井反沖洗產(chǎn)生的污水。*第一節(jié)油田污水的水質(zhì)一、油田污水的特點(diǎn)1.污水中含油

油田污水的主要污染物為原油，含油量1000mg/L左右,少部分高達(dá)3000～5000mg/L。油的存在形式有：

懸浮狀：油滴狀,直徑大于100μm。占污水中總含油量的60%～80%。分散狀：油滴狀,直徑10～100μm。占污水中總含油量的10%～30%。乳化狀：直徑0.1～10μm。占污水中總含油量的10%。溶解狀：直徑小于0.1μm。占污水中總含油量的比例很小。

*污水含油的危害：1.使污水處理濾罐中的濾料粘結(jié)失效；2.含油量較大的污水回注地層后，會(huì)形成乳化段塞，堵塞油層孔隙，降低油層的吸水能力。3.污水中的含油還會(huì)吸附污水處理過(guò)程中加入的化學(xué)藥劑，使其失效。*2.污水中含有的離子

鈣、鎂、鉀、鈉、鐵等陽(yáng)離子，氯、碳酸、碳酸氫，硫酸等陰離子。在一定條件下，生成不溶于水的化合物。3.污水中含有的氣體O2,H2S,CO2等多種氣體。4.污水中含有的懸浮固體①泥沙②各種腐蝕產(chǎn)物及垢③細(xì)菌④有機(jī)物⑤膠體

*二、油田污水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)1.濾膜系數(shù)

單位時(shí)間內(nèi)、單位壓差下通過(guò)規(guī)定的孔隙的濾膜所流出的污水量。濾膜系數(shù)越大，水質(zhì)越好。

規(guī)定處理后污水濾膜系數(shù)＞15。2.腐蝕率

金屬在污水中被腐蝕的速度，規(guī)定處理后的污水腐蝕率小于0.125mm/a。3.結(jié)垢率

管壁的結(jié)垢速度，處理后的污水結(jié)垢率小于0.5mm/a。*4.含油量

單位體積污水中含有原油的質(zhì)量，規(guī)定處理后污水中含油量不超過(guò)30mg/L。5.懸浮物含量

單位體積的污水中含有難溶性固體的質(zhì)量，規(guī)定處理后污水的懸浮物含量不超過(guò)5mg/L。6.細(xì)菌含量

單位體積污水中總工業(yè)細(xì)菌的數(shù)量，規(guī)定處理后污水的工業(yè)細(xì)菌含量不大于10000個(gè)/mL。其中硫酸鹽還原菌含量不大于100個(gè)/mL。*7.溶解氧含量

溶解于單位體積污水中氧氣的含量。

礦化度低于5g/L的污水溶解氧含量小于0.5mg/L；礦化度高于5g/L的污水溶解氧含量小于0.05mg/L；8.硫化物含量

單位體積污水中含有硫化物的質(zhì)量，規(guī)定處理后的污水流化物含量應(yīng)小于10mg/L。9.鐵含量

單位體積污水中含有鐵的質(zhì)量。鐵含量是衡量污水腐蝕程度的重要指標(biāo)。規(guī)定處理后的污水鐵含量不超過(guò)0.5mg/L。*三、油田污水的水質(zhì)分析1.pH值的測(cè)定pH值越高，污水的結(jié)垢趨勢(shì)越大；pH值越小，污水的腐蝕性越大。采用試紙法、比色法等測(cè)定。2.CO2含量的測(cè)定利用溶于水中的CO2與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)生成碳酸氫鹽，用滴定法測(cè)定。3.Cl-含量的測(cè)定利用Cl-和Ag+結(jié)合，生成難溶的AgCl沉淀。4.硬度的測(cè)定利用等Ca+、Mg+離子在pH值為10的緩沖溶液中能與有機(jī)化合物乙二胺四乙酸溶液結(jié)合。*5.SO42+含量的測(cè)定根據(jù)SO42+與Ba2+結(jié)合生成難溶性沉淀物，利用滴定法測(cè)定。6.溶解氧含量的測(cè)定利用在堿性介質(zhì)中溶于水中的氫氧化錳生成水合氫氧化錳，在KI存在的條件下，酸化水和氫氧化錳，定量的將I-氧化為I2。7.硫化物含量的測(cè)定①碘量法硫化物含量大于20mg/L②比色法硫化物含量小于20mg/L*8.鐵離子的含量測(cè)定利用二價(jià)鐵離子與鄰二氮菲結(jié)合生成橙紅色物質(zhì)的特性。9.含油量的測(cè)定采用萃取法測(cè)定10.懸浮物含量測(cè)定采用重量法測(cè)定污水中的懸浮物含量。**第二節(jié)油田污水的除油采出水治理方法物理治理方法過(guò)濾、浮選、重力分離、離心分離、蒸發(fā)和活性炭吸附等；化學(xué)治理方法去除污水中膠體和溶解性物質(zhì)，包括；混凝沉淀、化學(xué)氧化和還原、離子交換等；物理化學(xué)治理法加混凝劑的浮選法、離子交換法、反滲透法和電滲析法；生物治理法利用微生物的生物化學(xué)作用；好氧治理法和厭氧治理法。*目前常用除油方法有：重力除油、化學(xué)除油、旋流除油、聚結(jié)除油、氣浮除油、過(guò)濾除油等。一、重力除油利用油和水的密度差，使油從水中上浮，達(dá)到油水分離的目的。常用設(shè)備有除油罐和隔油池。

1.立式除油罐*立式除油罐*可去除浮油和分散油。含油廢水通過(guò)進(jìn)水管配水室的配水支管和配水頭流入除油罐內(nèi)，在罐內(nèi)廢水自上而下緩慢流動(dòng)，靠油水的密度差進(jìn)行油水分離，分離出的廢油浮至水面，然后流入集油槽，經(jīng)過(guò)出油管流出。廢水則經(jīng)集水頭、集水干管、中心柱管和出水總管流出罐外。*2.斜板式除油罐

在斜板式除油罐中，含油污水從平行板或管的一端流到另一端，相鄰兩板間就相當(dāng)于一個(gè)小的沉降罐，含油污水每通過(guò)一組板，就相當(dāng)于進(jìn)行了一次分離，與自然沉降除油罐相比，在容積相同的情況下，過(guò)水面積增大，流動(dòng)雷諾數(shù)減小，水流易于處于層流狀態(tài)，處理能力和除油效率明顯提高。*3.隔油池是利用油類自然上浮法分離、去除含油廢水中的可浮油。常用的有平流隔油池、平板式隔油池和斜板隔油池。*平流式、平板式和傾斜板式隔油池的特性比較項(xiàng)目平流式平板式傾斜板式除油效率%60—7070—8070—80占地面積（處理量相同時(shí)）1?1/3—1/4可能除去的最小油滴粒徑μm100—1506060最小油滴的浮上速度mm/s0.90.20.2分離油的去除方式刮板及集油管集油利用壓差自動(dòng)流入管內(nèi)集油管集油泥渣除去方式刮泥機(jī)將泥渣集中到泥渣斗用移動(dòng)式的吸泥軟管或刮泥設(shè)備排除重力排泥平行板的清洗沒有定期清洗定期清洗防火防臭措施浮油與大氣相通，有著火危險(xiǎn)，臭氣散發(fā)表面為清水，不易著火，臭氣也不多有著火危險(xiǎn)，臭氣比較少附屬設(shè)備刮油刮泥機(jī)卷?yè)P(yáng)機(jī)、清洗設(shè)備及裝平行板用的單軌吊車沒有基建費(fèi)低高較低*二、化學(xué)除油通過(guò)向含油污水中加入一定的化學(xué)破乳劑，使乳化液破乳，并使油滴聚合、沉降、分離的方法稱為化學(xué)除油，也稱為混凝除油或絮凝除油。*三、過(guò)濾除油

將含油污水通過(guò)一定厚度且多孔的粒狀物質(zhì),通過(guò)物理、化學(xué)作用除去其中的微小懸浮物和油珠的方法。過(guò)濾不僅能率除水中的懸浮物、浮油及絮凝過(guò)程中生成的沉淀物，而且還有一定的破乳作用，可達(dá)到再次除油的目的。1.濾料與過(guò)濾層

目前常用于含油污水過(guò)濾除油的材料有石英砂、無(wú)煙煤、核桃殼、活性炭等。

濾料的要求：①具有一定的相對(duì)密度、機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性；②具有合適的粒度、孔隙度和級(jí)配要求。

粒度：粒徑的大小

級(jí)配：粒徑的均勻程度

孔隙度：濾層中的孔隙體積與濾層總體積的比值。為防止濾料從配水系統(tǒng)中流失，并保證反沖洗過(guò)程中的均勻布水，濾料層底部加一層承托層。*2.濾罐*(1)壓力式濾罐

密閉式的圓柱形鋼制容器，在一定壓力下工作。

經(jīng)初步除油后的污水從進(jìn)水喇叭口進(jìn)入濾罐內(nèi)，自上而下通過(guò)濾料層。浮化油和懸浮物被吸附在濾料的表面，或被截留在濾料的孔隙中，從而達(dá)到污水凈化的目的。過(guò)濾后的凈化水通過(guò)配水支管和總管流出罐。

反沖洗強(qiáng)度：?jiǎn)挝幻娣e濾料所需的沖洗水流量。通常為15～20L(s·m2)反沖洗時(shí)間隨濾層污染程度的增加而增加，通常需15～30min。(2)重力式濾罐

濾罐與大氣相通，在大氣壓力下工作，污水靠自身重力通過(guò)過(guò)濾層。**DFX雙流雙濾料過(guò)濾*SFX多濾料過(guò)濾*反沖洗操作過(guò)程*Nutshell胡桃殼過(guò)濾器*3.精細(xì)過(guò)濾采用成型材料作為過(guò)濾器的濾芯，可去除污水中直徑1～5μm的乳化油和其他細(xì)小懸浮物。多用于其他處理措施之后。

常用的精細(xì)過(guò)濾器有燒結(jié)濾芯過(guò)濾器、纖維纏繞濾芯過(guò)濾器、微過(guò)濾器*四、聚結(jié)除油

將含油污水通過(guò)一個(gè)裝有粗粒化材料的裝置，使油滴在粗粒化材料上得到吸附，并聚結(jié)合成大的油滴，從而從污水中分離出來(lái)。對(duì)于污水除油的粗粒化材料的性能要求：①耐油性能好，長(zhǎng)期使用不會(huì)被油溶解或溶脹；②具有一定的機(jī)械強(qiáng)度，耐磨損；③不易板結(jié)，沖洗方便；④具有親油憎水性，相對(duì)密度大于1，粒徑為3～5mm。⑤貨源充足，加工、運(yùn)輸方便，價(jià)格便宜。*五、氣浮除油

在含油污水中通入空氣（或天然氣），使水中產(chǎn)生微細(xì)氣泡，污水中的細(xì)小油滴或懸浮顆粒黏附在氣泡上，隨氣泡一起浮到水面，從而達(dá)到從水中除油的目的。是一種固－液和液－液分離的方法。具體過(guò)程：通入空氣→產(chǎn)生微細(xì)氣泡→SS附著在氣泡上→上浮**氣浮的理論基礎(chǔ)

（1）水中顆粒與氣泡粘附的條件

A、水、氣、固三相混合體系中，因不同介質(zhì)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(huì)產(chǎn)生表面吸附作用。

B、潤(rùn)濕周邊：三項(xiàng)間的吸附界面構(gòu)成的交界線。與潤(rùn)濕接觸角有關(guān)系。（見下頁(yè)圖）

C、親水吸附與疏水吸附親水性顆粒潤(rùn)濕接觸角小，氣粒兩相接觸面小，浮選體結(jié)合不牢，易脫落，此為親水吸附。疏水性顆粒的接觸角大，浮選體結(jié)合牢固，為疏水吸附。*

固體*（2）泡沫的穩(wěn)定性不穩(wěn)定的后果：氣泡浮到水面后，水分很快蒸發(fā)，泡沫計(jì)易破滅，會(huì)使已經(jīng)浮到水面的污染物又脫落回到水中。方法：投加起泡劑（表面活性物質(zhì)）達(dá)到易起氣泡的穩(wěn)定的目的。（3）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(zhì)變?yōu)槭杷浴＃?）結(jié)合方式（氣浮中氣泡對(duì)絮體和顆粒單體的結(jié)合方式）分為：氣泡頂托；氣泡裹攜；氣泡吸附

1.溶解氣浮除油

原理：使空氣在一定的壓力作用下，溶解于水并到達(dá)過(guò)飽和狀態(tài)，再減至常壓釋放，空氣便以微小氣泡的形式逸出。

A、容氣真空氣浮常壓空氣溶于水，負(fù)壓析出。特點(diǎn)：整個(gè)氣浮池在負(fù)壓下操作，空氣溶解容易，動(dòng)力設(shè)備和電能消耗少。缺點(diǎn)：所有設(shè)備均要密封在氣浮池內(nèi)，構(gòu)造復(fù)雜，生產(chǎn)中使用不多。*B、

加壓溶氣氣浮

其氣浮工藝有三種形式：全溶氣法：電耗高，但氣浮池溶劑小。部分溶氣法：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高的原水，但氣浮池容積大。組成：

空氣飽和設(shè)備、空氣釋放器、氣浮池**加壓溶氣氣浮法的特點(diǎn)：▲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(chǎn)生氣泡不僅微細(xì)（20-100?），粒徑均勻，密集度大，而且上浮穩(wěn)定，對(duì)液體擾動(dòng)小。特別適合于疏松絮凝體，細(xì)小顆粒的固液分離。▲工藝設(shè)備和流程較為簡(jiǎn)單，便于管理維護(hù)。▲對(duì)回流加壓，處理效果顯著、穩(wěn)定，節(jié)約能耗。2.布?xì)鈿飧±脵C(jī)械剪切力，將混合于水的空氣粉碎成小氣泡。按粉碎氣泡方式的不同，分為：水泵吸水管吸氣氣浮；射流氣浮；擴(kuò)散板曝氣氣浮；（壓縮空氣）葉輪氣浮。*3.電氣浮除油

向污水中通入電流，使水電解，生成微小氣泡；

氣泡上浮，攜帶油滴、懸浮物等上浮至表面，實(shí)現(xiàn)污水除油的目的。*第三節(jié)油田污水的緩蝕、殺菌和除垢（一）密閉：降低溶解氧濃度

氧是污水處理系統(tǒng)重要腐蝕因素（二）緩蝕：降低水的腐蝕性，常用緩蝕劑鉻酸鹽、鋅鹽、聚磷酸物、硅酸鈉、有機(jī)磷酸鹽和有機(jī)胺類。（三）防垢：用阻垢劑無(wú)機(jī)磷酸鹽、有機(jī)磷酸、聚丙烯酸聚合物；（四）殺菌：殺菌劑，無(wú)機(jī)和有機(jī)兩類*一、減少污水中氧的含量1.密閉隔氧

采取一定措施，隔絕氧與污水的接觸，從而減少污水中氧的含量。（1）天然氣密閉隔氧

將一定壓力的天然氣通入污水儲(chǔ)罐的液面上，以避免空氣與污水的直接接觸。①調(diào)壓閥調(diào)壓天然氣密閉系統(tǒng)②低壓氣柜調(diào)壓天然氣密閉系統(tǒng)③天然氣密閉系統(tǒng)的安全措施*（2）浮床式密閉隔氧

采用兩層具有長(zhǎng)期防水性能的防水布制成條狀密閉口袋，在口袋內(nèi)充填低密度浮板，并在水罐內(nèi)液面上形成一個(gè)連續(xù)覆蓋整個(gè)水面的圓形浮床。（3）薄膜氣囊式密閉隔氧

在被密閉的容器內(nèi)安裝一個(gè)具有隔氧作用的高分子密閉隔氧膜，使水和大氣隔開，從而達(dá)到密閉隔氧的目的。*二、加入化學(xué)緩蝕劑

在腐蝕介質(zhì)中添加少量就能明顯減緩金屬腐蝕的物質(zhì)。見P108，表5-3。*三、加入化學(xué)阻垢劑

油田污水中的結(jié)垢物很多，危害最大的有碳酸鈣、硫酸鈣、硫酸鋇垢。

阻垢劑的阻垢作用主要表現(xiàn)在：①分散作用②整合與絡(luò)合作用③絮凝作用④晶體變形作用四、加入殺菌劑

殺菌劑在污水中，主要通過(guò)滲透殺傷或分解菌體電解質(zhì)，抑制細(xì)菌的新陳代謝；氧化絡(luò)合細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)的生化過(guò)程抑制細(xì)菌的生長(zhǎng)。

氧化性殺菌劑主要是通過(guò)強(qiáng)氧化作用，破壞細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)，或氧化細(xì)胞結(jié)構(gòu)中的一些活性基團(tuán)而發(fā)揮殺菌作用；非氧化性殺菌劑主要是通過(guò)降低細(xì)菌的表面張力，選擇性的吸附到菌體上，在細(xì)菌細(xì)胞表面形成一層高濃度的離子團(tuán)，破壞細(xì)菌細(xì)胞膜的正常功能，從而抑制細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖。*選擇殺菌劑的注意事項(xiàng)：1.當(dāng)污水中pH值較高或污水中含有Fe2+和H2S等物質(zhì)時(shí)，應(yīng)選用非氧化性殺菌劑。2.選用的殺菌劑要與其他的污水處理藥劑有良好的配伍性。3.殺菌劑要具有良好的溶解性，能均勻的溶解于水中，且不影響水質(zhì)。4.同一個(gè)污水處理系統(tǒng)應(yīng)間隔選用不同種類的殺菌劑，以免細(xì)菌產(chǎn)生抗藥性。5.殺菌劑應(yīng)高效、低毒、易降解、無(wú)環(huán)境污染。*第四節(jié)油田含油污泥處理

含油污水中的污泥，主要來(lái)自于與原油一起采出的地層，其中有一部分可能是在鉆井和井下作業(yè)過(guò)程中留下的泥漿，有些是由于地層出砂造成的，也有一些是在污水處理過(guò)程中加入的藥劑后形成的沉積物，其中相當(dāng)一部分是污水系統(tǒng)中的腐蝕產(chǎn)物。*生物膜上的污泥懸浮狀污泥*一、含油污泥處理的工藝流程*二、含油污泥的濃縮