第六章 原油及水處理系統(tǒng)

第六章原油及污水處理系統(tǒng)

原油乳狀液原油處理的基本方法原油處理設(shè)計(jì)油田污水處理概述目前全國(guó)各油田絕大部分開發(fā)井都采用注水開發(fā)方式開采石油。從油井產(chǎn)出的油氣混合物內(nèi)含有大量的采出水和泥砂等機(jī)械雜質(zhì)。世界上所產(chǎn)原油的90%以上需進(jìn)行脫水。對(duì)原油進(jìn)行脫水、脫鹽、脫除泥砂等機(jī)械雜質(zhì)，使之成為合格商品原油的過程——原油處理，國(guó)內(nèi)常稱原油脫水。原油處理的目的滿足商品原油水含量、鹽含量的行業(yè)或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

商品原油含水要求：我國(guó)0.5％～2.0％國(guó)際上0.1％～3.0％，多數(shù)為0.2％

原油允許含水量與原油密度有關(guān)：密度大脫水難度高的原油，允許水含量略高。

含鹽量的要求：我國(guó)絕大部分油田原油含鹽量不高，商品原油含鹽量無明確要求，一般不進(jìn)行專門的脫鹽處理。降低原油密度原油密度是原油質(zhì)量和售價(jià)的的重要依據(jù)，原油含水增大了原油密度，原油售價(jià)降低，不利于賣方。降低燃料費(fèi)用

原油含水增大了燃料消耗、占用了部分集油、加熱、加工資源，增加了原油生產(chǎn)成本。原油處理的目的減少管線和設(shè)備的結(jié)垢和腐蝕。原油內(nèi)的含鹽水引起金屬的結(jié)垢與腐蝕，泥砂等固體雜質(zhì)使泵、管路等設(shè)施的機(jī)械磨損，降低管路和設(shè)備的使用壽命。保證煉制工作的正常進(jìn)行原油處理的目的（續(xù)）

降低原油粘度和動(dòng)力費(fèi)用。相對(duì)密度0.876的原油，含水增加1％，粘度增大2％；相對(duì)密度0.996的原油，含水增加1％，粘度增大4％；第一節(jié)原油乳狀液游離水常溫下用靜止沉降法短時(shí)間內(nèi)能從油中分離的水，常在沉降罐和三相分離器中脫除。乳化水用沉降法很難脫除的水，與原油的混合物稱為油水乳狀液（原油乳狀液）。脫除游離水后，原油密度越大，乳化水含量越高。一、乳狀液類型乳狀液兩種或兩種以上不互溶或微量互溶的液體，其中一種以極小的液滴分散于另一種液體中，這種分散物系稱為乳狀液，乳狀液都有一定的穩(wěn)定性。原油乳狀液的類型油包水型（W/O）：油田最常見的原油乳狀液。水包油型（O/W）：在采出水中常存在，原油處理中很少見。又稱反相乳狀液。油水乳狀液類型的判別方法鑒別方法說明染色法往乳狀液中加入油溶性染料，輕輕攪動(dòng)，若乳狀液呈現(xiàn)染料的顏色，則外相是油，乳狀液是W/O型；若分散液滴呈染料顏色，則分散相是油，為O/W型。沖淡法將兩滴乳狀液分別滴在玻璃板上，然后將形成該乳狀液的油和水，分別滴在兩滴乳狀液中，輕輕攪拌，易于和油混合者為W/O型；易于和水混合者為O/W型。電導(dǎo)法導(dǎo)電性好的為O/W型，差的為W/O型。濾紙法將乳狀液滴在濾紙上，若能迅速鋪開，濾紙上只留下一小滴油，則為O/W型；若鋪不開，則為W/O型。顯微鏡法二、乳狀液生成機(jī)理1、乳狀液生成條件系統(tǒng)中必須存在兩種或兩種以上互不相溶（或微量互溶）的液體要有強(qiáng)烈的攪動(dòng)，使一種液體破碎成微小液滴分散于另一種液體中要有乳化劑存在，使微小液滴能穩(wěn)定地存在于另一種液體中2、界面能和界面張力不平衡力場(chǎng)作用下，液體表面有自動(dòng)縮小的趨勢(shì)；在恒溫恒壓下，物系有自動(dòng)向自由能減小方向進(jìn)行的趨勢(shì)；油水形成乳狀液時(shí)，接觸界面和界面能都很大，分散相液滴會(huì)自發(fā)地合并，縮小界面面積使界面能趨向最低。3、乳化劑乳化劑：使乳狀液穩(wěn)定的物質(zhì)作用：吸附在油－水界面上，形成吸附層（1）使油水界面的界面張力下降，減少了剪切水相變?yōu)樾∷嗡璧哪芰浚矞p小了使水滴聚結(jié)、合并的表面能；（2）若吸附層具有凝膠狀彈性結(jié)構(gòu)，在分散相液滴周圍形成堅(jiān)固、有韌性的膜，阻止水滴碰撞中的聚結(jié)、合并、沉降（3）若乳化劑為極性分子，排列在水滴界面上形成電荷，使水滴相互排斥，阻止水滴合并沉降。（4）固體粉末聚集在油水界面上構(gòu)成堅(jiān)固而穩(wěn)定的薄膜，阻礙分散相顆粒碰撞時(shí)的合并，是乳狀液穩(wěn)定的又一機(jī)理。三、乳狀液的性質(zhì)1、穩(wěn)定性乳狀液穩(wěn)定性：是指乳狀液抗油水分層的能力。影響原油乳狀液穩(wěn)定的因素：

分散相顆粒外相原油粘度油水密度差界面膜和界面張力老化內(nèi)相顆粒表面帶電溫度原油類型

相體積比水相鹽含量pH值分散相顆粒

粒徑越小、越均勻，越穩(wěn)定；粒徑大小還表示乳狀液受攪拌的強(qiáng)烈程度。外相原油粘度

分散相的平均粒徑愈大——穩(wěn)定性差乳化水滴的運(yùn)動(dòng)、聚結(jié)、合并、沉降愈難——增大了乳狀液穩(wěn)定性粘度越大油水密度差

密度差愈大，油水容易分離——穩(wěn)定性較差。界面膜和界面張力

乳化劑構(gòu)成的界面膜，阻止水滴碰撞合并，維持乳狀液的穩(wěn)定性。老化

反映了時(shí)間對(duì)乳狀液穩(wěn)定性的影響。內(nèi)相顆粒表面帶電

內(nèi)相顆粒界面上帶有同種電荷是乳狀液穩(wěn)定的重要原因。溫度提高溫度可降低乳狀液的穩(wěn)定性：

①降低外相原油粘度；

②提高乳化劑的溶解度，削弱界面膜強(qiáng)度；

③加劇內(nèi)相顆粒的布朗運(yùn)動(dòng)，增加水滴碰撞合并的幾率。原油類型決定了原油內(nèi)所含天然乳化劑的數(shù)量和類型。

環(huán)烷基和混合基原油乳狀液穩(wěn)定，石蠟基原油乳狀液穩(wěn)定性較差。相體積比增加分散相體積使乳狀液穩(wěn)定性變差。水相鹽含量淡水和鹽含量低的采出水易形成穩(wěn)定乳狀液。pH值

pH值增加，內(nèi)相顆粒界面膜的彈性和機(jī)械強(qiáng)度降低，乳狀液穩(wěn)定性變差。2、原油乳狀液的密度

原油含水、含鹽后，密度顯著增大。若已知乳狀液體積含水率Ф，原油和水的密度ρo和ρw，原油乳狀液的密度可按下式確定：

3、乳狀液粘度外相粘度內(nèi)相體積濃度（含水率）溫度分散相顆粒乳化劑及界面膜性質(zhì)內(nèi)相顆粒表面帶電強(qiáng)弱影響因素曲線溫度/℃

剪切速率140272408135027450815708164027（加藥）74081（加藥）1、原油乳狀液的生成

原油中含水，并含有足夠數(shù)量的天然乳化劑，一般生成穩(wěn)定的W/O型原有乳狀液。原油中所含的天然乳化劑：膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、環(huán)烷酸、脂肪酸、氮和硫的有機(jī)物、蠟晶、粘土、砂粒、鐵銹、鉆井修井液等。另外，原油生產(chǎn)中使用的緩蝕劑、殺菌劑、潤(rùn)濕劑和強(qiáng)化采油的化學(xué)藥劑都是生成乳狀液的乳化劑。四、石油生產(chǎn)中乳狀液的生成和預(yù)防2、防止穩(wěn)定乳狀液生成措施盡量減少對(duì)油水混合物的剪切和攪拌盡早脫水（1）自噴井產(chǎn)生乳狀液的原因：油水混合物沿油管向地面流動(dòng)，隨著壓力降低，氣體析出膨脹，對(duì)油、水產(chǎn)生破碎和攪動(dòng)。混合物流過噴嘴時(shí)，流速猛增，壓力急劇下降，使油水充分破碎，形成較為穩(wěn)定的乳狀液。取樣位置分析次數(shù)油嘴壓降平均含水率總含水率游離水含率乳化水含率油嘴后780.25~0.3560.022.038.0油嘴前460.25~0.3562.244.717.5油嘴后90.9~1.060.00.759.3油嘴前后乳化水含量減少原油乳狀液生成的預(yù)防措施：用大油嘴并提高集輸系統(tǒng)和油氣分離器壓力，減小油嘴前后的壓差；油嘴裝在井底（2）深井泵采油防止抽油機(jī)固定閥、游動(dòng)閥、柱塞漏泄產(chǎn)生激烈攪動(dòng)選擇較大尺寸的固定閥和游動(dòng)閥、并用氣錨（使氣體進(jìn)入油套環(huán)空內(nèi)的裝置），避免氣體進(jìn)入泵筒內(nèi)提高深井泵容積效率往油井油套環(huán)空內(nèi)注入破乳劑能有效地阻止原油在井內(nèi)乳化，還能使油井增產(chǎn)。（3）氣舉井產(chǎn)生乳狀液的場(chǎng)所：井口，氣舉氣進(jìn)入油管處間歇?dú)馀e：井口、地面管網(wǎng)內(nèi)產(chǎn)生乳狀液；連續(xù)氣舉：注氣點(diǎn)產(chǎn)生（4）地面集輸管網(wǎng)集輸過程促成乳狀液生成的因素多相混輸管路、離心泵，彎頭、三通、閥件等對(duì)混合物產(chǎn)生的攪拌。預(yù)防措施在集輸系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、日常操作管理中盡量避免混合物的激烈摻混：管徑不宜太小；盡量減少?gòu)濐^、三通、閥件等的局部阻力；充分利用地形輸送；流程中避免對(duì)流體的反復(fù)減壓和增壓；盡早分出混合物中的伴生氣；注意各種閥門的嚴(yán)密性。原油中水的類型：游離水和乳化水原油處理常用的方法

化學(xué)破乳劑重力沉降加熱機(jī)械電脫水各種常見脫水方法的共同點(diǎn)：創(chuàng)造條件使油水依靠密度差和所受重力不同而分層。第二節(jié)原油處理的基本方法一、常用術(shù)語(yǔ)1、破乳乳狀液的破壞即破乳。原油乳狀液的破乳過程分散水滴接近結(jié)合界面膜破裂水滴合并粒徑增大在油相中沉降分離即水滴的絮凝、聚結(jié)和沉降。原油乳狀液破乳的關(guān)鍵破壞油水界面膜，使水滴聚結(jié)和沉降。2、絮凝某些高分子聚合物（絮凝劑）的長(zhǎng)鏈分子具有多個(gè)活性集團(tuán)，附著在水滴上使乳化水滴聚集在一起，但界面膜連續(xù)沒有破裂，水滴沒有合并成大水滴。顯微鏡下觀察到：水滴絮凝在一起呈魚籽狀。一、常用術(shù)語(yǔ)3、聚結(jié)小粒徑水滴合并成大粒徑水滴，并在規(guī)定時(shí)間內(nèi)沉降至容器底部水層的過程——聚結(jié)。聚結(jié)時(shí)間估算d0——起始粒徑；d——最終粒徑；

φ——乳狀液體積水含率；Ks——特定系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)；j——大于3的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，與水滴碰撞反彈概率有關(guān)。一、常用術(shù)語(yǔ)乳狀液在處理容器內(nèi)的聚結(jié)時(shí)間t與能沉降至底部水層的水滴粒徑d有關(guān)

在其他條件不變的條件下，分散相濃度愈大，所需的脫水時(shí)間t愈短4、沉降乳化水滴在原油中的沉降速度用Stokes公式描述。

與水滴粒徑的平方成正比；與油水密度差成正比；與原油粘度成正比；在離心場(chǎng)內(nèi)，可加速水滴的沉降。沉降速度的影響因素一、常用術(shù)語(yǔ)二、破乳劑脫水破乳劑一般都是人工合成的大分子、高分子或超高分子的表面活性劑。破乳過程中破乳劑的作用1、降低乳化水滴的界面張力和界面膜強(qiáng)度2、消除水滴間的靜電斥力，使水滴絮凝3、有聚結(jié)作用4、能潤(rùn)濕固體，防止固體粉末乳化劑構(gòu)成的界面膜阻礙水滴聚結(jié)。破乳劑類型1、離子型破乳劑溶于水時(shí)，能電離生成離子。按其在水溶液中具有表面活性作用的離子電性，可分為陽(yáng)離子、陰離子和兩性離子等類別。2、非離子型破乳劑以環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷等有機(jī)合成原料為基礎(chǔ)，在具有活潑氫起始劑引發(fā)下、有催化劑存在時(shí)，按一定程序聚合而成。非離子型破乳劑的優(yōu)點(diǎn)用量少

不產(chǎn)生沉淀

脫出水中含油少

脫水成本低

非離子型破乳劑的類型水溶性：可配制成任意濃度的水溶液油溶性：凈化油的能力比水溶性的高，脫出水含油高混合型：能增加使用的靈活性破乳劑的評(píng)價(jià)

1、脫水率2、出水速度3、油水界面狀態(tài)4、脫出水的含油率5、最佳用量6、低溫脫水性能破乳劑脫水的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)1、在系統(tǒng)內(nèi)較早注入可防止乳狀液的形成；2、可在較低溫度下脫水，節(jié)約燃料，降低原油蒸發(fā)體積損失以及因原油密度增大的經(jīng)濟(jì)損失。缺點(diǎn)1、注入破乳劑劑量過多時(shí)，可生成新的、穩(wěn)定性更高的乳狀液；2、若破乳劑量較大時(shí)，僅靠其脫水費(fèi)用過高。三、重力沉降脫水游離水脫除器與三相分離器的主要區(qū)別：根據(jù)油水混合物內(nèi)的水量來確定大小。沉降罐1、結(jié)構(gòu)水洗沉降2、工作原理3、沉降罐工作效率的衡量標(biāo)準(zhǔn)及影響因素衡量標(biāo)準(zhǔn)（1）沉降時(shí)間

油水混合物在罐內(nèi)的停留時(shí)間，表示沉降罐處理油水混合物的能力；（2）操作溫度（3）原油中剩余含水率（4）脫除水中含油率影響因素（1）破乳劑的選擇和用量

（2）油水混合物的性質(zhì)（3）配液管工藝設(shè)計(jì)（4）原油中所含溶解氣的析出

重力沉降脫水的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1、進(jìn)罐混合物無需加熱，節(jié)省燃料；2、操作簡(jiǎn)單，要求自控水平低；3、原油輕質(zhì)組分損失少，原油體積、密度變化小。缺點(diǎn)：1、不適用于氣油比大的原油乳狀液；2、不適用于海洋原油處理；3、投資、檢查、維護(hù)費(fèi)用較高；4、熱損失較大；5、存在截面流動(dòng)不均、短路流及流動(dòng)死區(qū)。脫水原理提高加劑油水混合物的溫度，加速乳狀液破乳和油水分離。加熱脫水的原則1、盡可能降低加熱脫水溫度；2、加熱前盡可能脫除游離水，減少無效熱能消耗；3、有廢熱可利用場(chǎng)合，優(yōu)先利用廢熱加熱乳狀液；4、盡可能一熱多用，節(jié)省燃料。四、加熱脫水加熱脫水設(shè)備1、加熱爐2、加熱處理器（heater-treater）集加熱、脫水、脫氣功能于一體的容器。不適合處理含水量很大的乳狀液。

立式：脫氣段、聚結(jié)沉降段、加熱水洗段（油水停留時(shí)間3~5min）、游離水脫除段四部分組成。適用于油田單井井流的處理。

臥式：結(jié)構(gòu)與無電極的靜電脫水器相同。靜電加熱脫水器脫水原理利用聚結(jié)介質(zhì)親水憎油并提供很大表面積的性質(zhì)，促使水滴聚結(jié)沉降。五、機(jī)械脫水機(jī)械脫水的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：無需加熱缺點(diǎn)：處理較臟或含蠟原油時(shí)容易堵塞聚結(jié)材料的通道。

注：機(jī)械脫水一般不作為獨(dú)立的處理過程，常與其它脫水方法配合使用。離心脫水原理利用離心場(chǎng)內(nèi)離心加速度大于重力加速度，促進(jìn)水滴的沉降和油水分層。六、離心脫水七、靜電脫水靜電脫水原理將原油乳狀液置于高壓直流或交流電場(chǎng)中，由于電場(chǎng)對(duì)水滴的作用，削弱了水滴界面膜的強(qiáng)度，促使水滴碰撞，合并成粒徑較大的水滴，在原油中沉降分離出來。水滴在電場(chǎng)中的三種聚結(jié)方式：電泳聚結(jié)，偶極聚結(jié)，振蕩聚結(jié)靜電脫水的適用條件

1、電法脫水只適宜于油包水型乳狀液。

原油的導(dǎo)電率很小，乳狀液通過極間空間時(shí)，電極間電流很小，能建立起脫水所需的電場(chǎng)強(qiáng)度。

水包油型乳狀液通過極間空間時(shí)，由于帶有酸堿鹽等離子的水是良導(dǎo)體，導(dǎo)致極間電壓下降，電流猛增，產(chǎn)生電擊穿現(xiàn)象。

2、一般進(jìn)入電脫水器的原油含水率低于30％。

含水率較高的油包水型乳狀液，電法脫水也易產(chǎn)生電擊穿現(xiàn)象。靜電脫水的優(yōu)點(diǎn)1、能在較低溫度下破乳，節(jié)省燃料，也減少原油的密度和蒸發(fā)損失；2、靜電脫水處理器的處理量大，在相同處理量下容器較小，更適用于海洋平臺(tái)；3、脫水溫度低，凈化原油含水率低，結(jié)垢和腐蝕傾向減小。主要缺點(diǎn)：增加設(shè)備投資、控制和維修費(fèi)用。設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)資料收集、處理方法選擇、確定處理設(shè)備的尺寸、確定流程。設(shè)備尺寸的確定方法1、停留時(shí)間法2、水滴沉降和停留時(shí)間結(jié)合法

第三節(jié)原油處理設(shè)計(jì)a.選擇處理溫度，確定原油粘度；b.確定處理溫度下必須沉降的最小水滴粒徑；c.確定處理器外形尺寸；d.用停留時(shí)間法檢查容器尺寸；e.改變處理溫度重復(fù)上述計(jì)算，從多個(gè)尺寸中選優(yōu)。脫水流程舉例脫水流程舉例油田污水處理一.

概

述二.

物理法除油三.混凝處理四.過濾五.防垢、緩蝕和殺菌六.污水處理工藝流程原油脫水站；各種原油儲(chǔ)罐的罐底水、將含鹽量較高的原油用其他清水洗鹽后的污水；為了提高注水量，有效地保護(hù)井下管柱，需定期對(duì)注水井進(jìn)行洗井作業(yè)，為減少油區(qū)環(huán)境污染，大部分油田都將洗井水建網(wǎng)回收進(jìn)入污水處理站；鉆井污水、井下作業(yè)污水、油區(qū)站場(chǎng)周邊工業(yè)廢水等。

一、油田污水的來源第一.概述為便于敘述，未經(jīng)任何處理的油田含油污水簡(jiǎn)稱原水；經(jīng)過自然除油或混凝沉降除油后的污水稱初步凈化水；經(jīng)過過濾的污水稱濾后水；凡是經(jīng)過處理后的污水都叫凈化水。

二、油田污水處理利用的意義

如果含油污水不處理利用，任意排放必將帶來嚴(yán)重的后果，不但浪費(fèi)了水和原油，而且會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境，影響油田安全生產(chǎn)。因此必須合理地處理利用含油污水。三、原水中的雜質(zhì)懸浮固體：其顆粒直徑范圍取1～100μm，泥砂、各種腐蝕產(chǎn)物及垢、細(xì)菌、有機(jī)物；膠體：粒徑為1×10-3～1μm，主要由泥砂、腐蝕結(jié)垢產(chǎn)物和微細(xì)有機(jī)物構(gòu)成，物質(zhì)組成與懸浮固體基本相似；分散油及浮油：0～100μm的分散油和大于100μm的浮油。乳化油：原水中有10％左右的1×10-3～10μm的乳化油。溶解物質(zhì)：無機(jī)鹽類、氣體。四、水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)1．凈化污水回注水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)注水水質(zhì)標(biāo)：國(guó)內(nèi)各油田注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行SY/T5329－94《碎屑巖油藏注水水質(zhì)推薦指標(biāo)及分析方法》（表6-1）目前，油田污水排放標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行GB8978《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》?！段鬯C合排放標(biāo)準(zhǔn)》按照污水排放去向，分年限規(guī)定了69種水污染物最高允許排放濃度及部分行業(yè)最高允許排水量。2．污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)主要控制指標(biāo)

該標(biāo)準(zhǔn)將排放的污染物按其性質(zhì)和控制方式分為兩類。對(duì)于第一類污染物（詳見表6-2所示），不分行業(yè)和污染排放方式，也不分受納水體的功能分類，一律在排放口取樣，其最高允許排放濃度必須達(dá)到表6-2要求。

第一類污染物第一類污染物

對(duì)于第二類污染物，在排放口采樣，按工程建設(shè)年限不同必須達(dá)到相應(yīng)指標(biāo)要求。

主要控制指標(biāo)有：pH值、色度、懸浮物、BOD5，COD、石油類、動(dòng)植物油、揮發(fā)酚、總氰化物、等50余項(xiàng)。對(duì)于第二類污染物排放濃度指標(biāo)詳見GB8978《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》。

第二類污染物五、原水雜質(zhì)分析

原水雜質(zhì)分析是油田污水處理工藝的依據(jù)，應(yīng)根據(jù)凈化水的不同去向，選擇不同的分析項(xiàng)目。1．凈化污水回注時(shí)分析項(xiàng)目pH值懸浮固體濁度溫度相對(duì)密度溶解氧硫化物細(xì)菌數(shù)量陽(yáng)離子組分陰離子組分總礦化度

為了使凈化水達(dá)到排放標(biāo)淮，凈化水質(zhì)要按《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。結(jié)合石油行業(yè)特點(diǎn)應(yīng)除嚴(yán)格按表6-2檢測(cè)第一類指標(biāo)外，還應(yīng)對(duì)第二類主控指標(biāo)進(jìn)行分析：pH值、色度、懸浮物、BOD5、COD、石油類、硫化物等等。以期盡可能降低排出污水對(duì)受納水體的污染程度。

2．凈化污水排放時(shí)分析項(xiàng)目3．國(guó)內(nèi)主要油田原水水質(zhì)分析除表中所列數(shù)據(jù)外，還有油、懸浮固體及水溫等也是原水的重要指標(biāo)。含油量一般為1000mg/L左右，相應(yīng)的懸浮固體含量一般為80～250mg/L，少部分油田原水含油量高達(dá)3000～5000mg/L，相應(yīng)懸浮固體含量高達(dá)1000～2000mg/L，這兩項(xiàng)指標(biāo)在同一污水站瞬時(shí)變化很大。水溫一般為30～60℃，個(gè)別油田有差異．如華北油田為60～70℃，長(zhǎng)慶油田為30℃左右，中原油田為50℃左右。在進(jìn)行污水處理站工程設(shè)計(jì)之前對(duì)其水質(zhì)要詳細(xì)化驗(yàn)分析。

六、污水處理方法去除水中懸浮雜質(zhì)：物理法除油、混凝除油、過濾等；防垢、緩蝕和殺菌；密閉隔氧和化學(xué)脫氧。第二物理法除油一、自然除油二、粗?；ň劢Y(jié)）除油三、旋流除油一、自然除油1.基本原理自然除油是屬于物理法除油范疇，是一種重力分離技術(shù)。重力分離法處理含油污水，是根據(jù)油和水的密度不同，利用油和水的密度差使油上浮，達(dá)到油水分離的目的。

這種理論忽略了進(jìn)出配水口水流的不均勻性、油珠顆粒上浮中的絮凝等影響因素，認(rèn)為油珠顆粒是在理想的狀態(tài)下進(jìn)行重力分離的，即假定過水?dāng)嗝嫔细鼽c(diǎn)的水流速度相等，且油珠顆粒上浮時(shí)的水平分速度等于水流速度；油珠顆粒是以等速上??；油珠顆粒上浮到水面即被去除。

2．裝置結(jié)構(gòu)自然除油裝置多采用立式自然除油罐，立式自然除油罐的主要任務(wù)是去除原水中的浮油和部分分散油，為下一段沉降分離提供穩(wěn)定的水質(zhì)、均衡的流量。

立式除油罐的工作原理是靠油和水的相對(duì)密度差來達(dá)到除油的目的。立式除油罐上部設(shè)收油構(gòu)件，中上部設(shè)配水構(gòu)件，中下部設(shè)集水構(gòu)件，底部設(shè)排污構(gòu)件，其主要結(jié)構(gòu)如圖6-1所示。圖6-1立式自然除油罐l—進(jìn)水管；2—配水室；3—配水管；4—集油槽；5—出油管；6—中心柱管；7—集水管；8—出水管；9—溢流管；10—排污管能適應(yīng)進(jìn)站污水質(zhì)和量的突然變化，以及懸浮固體含量高的污水。流程不密閉，污水停留時(shí)間長(zhǎng)，容積大，占地面積大，基建投資高。污水停留時(shí)間，2.5～3.5h；污水下降流速，0.5～0.8mm/s。立式自然除油罐的特點(diǎn)二、粗?；ň劢Y(jié)）除油

所謂粗?；褪鞘购臀鬯ㄟ^一個(gè)裝有填充物（粗?；牧希┑难b置，在污水流經(jīng)填充物時(shí)，使油珠由小變大的過程。經(jīng)過粗?；蟮奈鬯?，其含油量及污油性質(zhì)并不變化，只是更容易用重力分離法將油除去。粗粒化處理的對(duì)象主要是水中的分散油，粗粒化除油是粗?；跋鄳?yīng)的沉降過程的總稱。1、粗?；蜋C(jī)理粗粒化的機(jī)理

目前尚處在探討階段，還未形成統(tǒng)一的理論?？偟膩碚f，大體上有兩種觀點(diǎn)，即“潤(rùn)濕聚結(jié)”和“碰撞聚結(jié)”。

“潤(rùn)濕聚結(jié)”理論建立在親油性粗?；牧系幕A(chǔ)上?！芭鲎簿劢Y(jié)”理論建立在疏油材料基礎(chǔ)上。2、粗?；牧系倪x擇

粗?；牧蠌男螤顏砜捶譃榱畹暮屠w維狀的兩大類，從材質(zhì)上分為天然礦石（如無煙煤、蛇紋石、石英砂等）和人造的（如聚丙烯塑料球和陶粒等）兩類。國(guó)外應(yīng)用的粗?；牧虾芏?，以各種化工產(chǎn)品居多，如聚酯、聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯等等。作為一次性使用主張用纖維性材料，重復(fù)使用主要用粒狀材料。國(guó)內(nèi)各油田的粗?；b置都是用粒狀材料。

對(duì)于聚結(jié)板材通?？刹捎镁勐纫蚁?、聚丙烯塑料、玻璃鋼、普通碳鋼和不銹鋼等。具體選用哪種材質(zhì)的聚結(jié)板，要根據(jù)處理水質(zhì)特性和生產(chǎn)實(shí)際需要來確定。

單一的粗?；脱b置一般為立式結(jié)構(gòu)，下部配水，中部裝填粗?；牧?，上部出水。組合式粗?；脱b置一般為臥式，裝置首端為配水部分，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。粗?；脱b置工藝結(jié)構(gòu)如圖6-4所示。

3．粗?；ň劢Y(jié)）裝置圖6-4粗?；推鞴に囋韴D1—進(jìn)水口；2—出水口；3—粗?；?；4—蜂窩斜管；5—排油口；6—排污口；7—維修人孔；8—折裝斜管人孔

粗粒化除油裝置

聚結(jié)分離器采用臥式壓力聚結(jié)方式與斜板（管）除油裝置結(jié)合除油。原水進(jìn)入裝置首端，通過多喇叭口均勻布水，水流方式橫向流經(jīng)三組斜交錯(cuò)聚結(jié)板，使油珠聚結(jié)，懸浮物顆粒增大，然后再橫向上移，自斜板組上部均布，經(jīng)斜板分離，油珠上浮集聚，固體懸浮物下沉集聚排除，凈化水由斜板下方橫向流入集水腔。高效聚結(jié)分離器工藝原理圖見圖6-5所示。

聚結(jié)分離器圖6-5聚結(jié)分離器工藝原理圖1—進(jìn)水口；2—出水口；3—排污口；4—污油口；5—進(jìn)料口；6—蒸氣回水口；7—安全閥；8—出水檔板

聚結(jié)分離器壓力除油器

為了提高除油設(shè)備單位容積處理能力及防止氧進(jìn)入含油污水處理系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)外研制了大量的壓力式組合除油裝置。

這些裝置都是在上述粗?；靶卑宄图夹g(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。圖6-6壓力除油器示意圖壓力除油器

三、旋流除油1．基本原理

水力旋流器是利用油水密度差，在液流調(diào)整旋轉(zhuǎn)時(shí)受到不等離心力的作用而實(shí)現(xiàn)油水分離。其基本工藝結(jié)構(gòu)如圖6-12所示。

圖6-12水力旋流器工作原理示意圖

2.旋流除油器在對(duì)液—液旋流分離進(jìn)一步研究得到：（1）應(yīng)產(chǎn)生非常強(qiáng)烈的旋流，使分散相有足夠的徑向遷移；（2）旋流器直徑要小，并有足夠大的長(zhǎng)徑比；（3）油芯附近的液流層必須穩(wěn)定，避免油、水兩相的重混；（4）旋流器應(yīng)具有很小的圓錐角，導(dǎo)流口能使液流產(chǎn)生好的旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)軸與旋流器幾何軸線重合。

旋流除油器自20世紀(jì)80年代開始應(yīng)用以來，很快在全世界各國(guó)油田得到了推廣應(yīng)用，特別是海上油田。旋流器產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形式，有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種。按其用途分為油水預(yù)分離旋流器、污水除油旋流器及原油脫水旋流器。圖6-13為多管污水除油水力旋流器結(jié)構(gòu)圖。

2.旋流除油器圖6-13多管污水除油水力旋流器結(jié)構(gòu)圖

2.旋流除油器影響油、水兩相溶液分離效果的因素除了旋流器本身的結(jié)構(gòu)尺寸和操作條件（壓力、壓差和流量）外，起決定作用的是分離液的物理性質(zhì)。

水的相對(duì)密度大、液體溫度高、分散相（油）液滴尺寸大，對(duì)分離效果有利；油的相對(duì)密度大、油的粘度高、表面活性劑含量高，對(duì)分離效果不利。

2.旋流除油器第三混凝處理

油田含油污水中有小量的溶解油、乳化油、分散油和泥質(zhì)、粉質(zhì)懸浮固體，具有較好的穩(wěn)定性，這些雜質(zhì)顆粒單靠自然沉降是很難被去除的，必須采用化學(xué)、物理方法加速懸浮雜質(zhì)的分離，通常采用混凝沉降法。一、含油污水乳狀液油田含油污水中含有乳化劑—膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、油層帶出的泥砂、鉆井泥漿、腐蝕產(chǎn)物。油田含油污水主要是水包油型乳狀液。二、防止乳化及破乳基本方法

1、防止乳化油問題

在污水產(chǎn)生點(diǎn)就地油水分離，盡量避免長(zhǎng)距離的輸送和多次提升。防止那些能產(chǎn)生乳化油的表面活性劑和固體粉末排入含油污水中。污水處理盡可能采用自流式處理流程，以減少提升。2、破乳的方法化學(xué)法：加破乳劑、混凝劑或加酸、堿調(diào)整pH值等。加熱法：升高溫度可以降低乳化劑的吸附性能，減小物系的粘度，增加油珠的碰撞機(jī)會(huì)。水溫在70～80℃時(shí)，可達(dá)到很好的破乳效果。電泳法：乳化油在電場(chǎng)作用下，可中和油滴的負(fù)電荷，壓縮其雙電層，達(dá)到良好的破乳效果。過濾法：對(duì)處理以粉末為乳化劑的乳化油更為有效。三、混凝的基本原理如上所述破乳的方法雖有幾種，但對(duì)油田含油污水處理最常用的最有效的方法是化學(xué)法，即向水中投加混凝劑進(jìn)行破乳。油田含油污水處理中的混凝現(xiàn)象比較復(fù)雜，室內(nèi)試驗(yàn)研究證實(shí)，不同的混凝劑，不同的水質(zhì)條件，混凝作用機(jī)理也有所不同。

一般說來，混凝劑對(duì)水中膠體顆粒的混凝作用有三種：電性中和、吸附橋架和網(wǎng)掃作用。這三種作用以何者為主，取決于混凝劑的種類、投加量、水中膠體粒子的性質(zhì)、含量和水的pH值等因素。四、混凝劑污水中的固體懸浮物、膠體顆?？捎没炷齽┏?。

能使水中固體懸浮物形成絮凝物而下沉的物質(zhì)叫混凝劑。由于固體懸浮顆粒表面帶負(fù)電荷，互相排斥，所以不易聚結(jié)下沉。

為使這些固體懸浮顆粒易于聚結(jié)下沉，混凝劑應(yīng)具有兩個(gè)作用：一是中和固體懸浮顆粒表面負(fù)電荷；另一個(gè)是使失去負(fù)電荷的固體懸浮顆粒迅速聚結(jié)下沉。起前一個(gè)作用的化學(xué)藥劑為凝聚劑，起后一個(gè)作用的化學(xué)藥劑為絮聚劑。

1．凝聚劑

凝聚劑主要為無機(jī)陽(yáng)離子聚合物，如羥基鋁、羥基鐵和羥基鋯。此外還有鐵鹽和鋁鹽，如三氯化鐵、硫酸亞鐵、三氯化鋁、硫酸鋁、鉀明礬等。這些無機(jī)鹽及其聚合物都可發(fā)生水解作用，產(chǎn)生多核羥橋絡(luò)離子，中和水中固體懸浮顆粒表面的負(fù)電荷。無機(jī)鹽陽(yáng)離子聚合物凝聚劑，如聚合鋁（PAC）、聚合鐵是一類具有發(fā)展前途的凝聚劑，對(duì)水質(zhì)的適應(yīng)性強(qiáng)，適應(yīng)的pH值范圍廣，形成礬花大，形成速度快，沉降快，投量少，凈化效果好，且不受水溫影響。

2、絮凝劑經(jīng)過凝聚過程的微絮粒仍然十分微小，達(dá)不到水處理中沉降分離的要求。通過投加絮凝劑，起吸附架橋作用，使微絮粒（5～10μm）進(jìn)一步碰撞聚集成更大的絮粒（0.5～2μm），以適應(yīng)沉降分離的要求。目前以投加高分子絮凝劑（如聚丙烯酸胺）為主，加藥濃度5mg/L左右。五、混凝沉降工藝整個(gè)混凝工藝過程包括混凝劑的配制與投入、混合、反應(yīng)、沉降分離工藝過程。立式混凝除油罐圖6-11立式混凝除油罐示意圖l—進(jìn)水管；2—中心反應(yīng)筒；3—配水管；4—集油槽；5—出油管；6—中心柱管；7—集水管；8—出水管；9—溢流管；10一排污管混凝沉降包括：上浮除去油和懸浮物；下沉少量懸浮物。一般認(rèn)為污水中油是主要污染指標(biāo)；混凝除油罐一般作為二級(jí)除油罐，當(dāng)進(jìn)水含油為200mg/L，出水含油小于30mg/L；進(jìn)水懸浮固體為240mg/L，出水懸浮固體30mg/L；除油及除懸浮物效率均達(dá)85％以上。污水停留時(shí)間一般為1.5～2.0h，污水下降流速為1.0～1.6mm/s。立式混凝除油罐第四.過濾一、過濾的基本原理二、濾料及墊層三、過濾設(shè)施的分類及特點(diǎn)四、壓力過濾罐一、過濾的基本原理

過濾是指污水流過一個(gè)較厚（一般為700mm左右）而多孔的石英砂或者其它粒狀物質(zhì)的過濾床，雜質(zhì)被留在這些介質(zhì)的孔隙里或介質(zhì)上，從而使污水得到進(jìn)一步凈化。過濾機(jī)理可分為：吸附、絮凝、沉淀和截留等幾個(gè)方面。

過濾的主要去除物

過濾不但能去除水中的懸浮物和膠體物質(zhì)，而且可去除細(xì)菌、藻類、病毒、油類、鐵和錳的氧化物、放射性顆粒、在預(yù)處理中加入的化學(xué)藥品、重金屬以及很多其它物質(zhì)。二、濾料及墊層

常用的濾料有石英砂和無煙煤粒，此外，拓榴石、鈦鐵礦砂、磁鐵礦砂、金鋼砂等也可使用。近年來還創(chuàng)造出了輕質(zhì)濾料，例如聚苯乙烯球粒、聚氯乙烯球粒、核桃殼濾料等。墊層也稱為承托層，其作用有：（1）防止過濾時(shí)濾料從配水系統(tǒng)中流失；（2）沖洗過程中保證均勻布水。單層或雙層濾料濾池采用大阻力配水時(shí)，承托層均用天