聯(lián)合站注水工藝

聯(lián)合站注水工藝第一節(jié)油田污水資源第一章概述

第一節(jié)油田污水資源

第一章概述在石油的生成、運移和儲積的過程中，石油的主要天然伴生物是水。在油藏勘探開發(fā)初期，通常情況下，原始地層能量可將部分油、氣、水液體驅(qū)向井底，并舉升至地面，以自噴方式開采，稱之為一次采油。一次采油采出液含水率很低。但是，如果油藏圈閉良好，邊水補充不足，原始地層能量遞減很快，一次采油方式難以維持。為獲得較高采收率，需向地層補充能量，實施二次采油，二次采油有注水開發(fā)和注氣開發(fā)方式等。目前全國各油田絕大部分都采用注水開發(fā)方式，即注入高壓水驅(qū)動原油使其從油井中開采出來。但經(jīng)過一段時間注水后，注入水將隨原油被帶出，隨著開發(fā)時間的延長，采出原油含水率不斷上升。油田原油在外輸或外運之前要求必須將水脫出，合格原油允許含水率為0.5%以下。脫出的水中主要污染物為原油，此污水又是在油田開發(fā)過程中產(chǎn)生的，因此稱為油田含油污水。由此可見，污水主要來自原油脫水站，及聯(lián)合站內(nèi)各種原油儲罐的罐底水、將含鹽量較高的原油用其他清水洗鹽后的污水,注水井洗井回收水,鉆井污水,井下作業(yè)壓裂酸化排水等.

第一節(jié)油田污水資源

第一章概述如果含油污水不合理處理回注和排放，不僅使油田地面設(shè)施不能正常運作，而且會因地層堵塞而帶來危害，同時也會造成環(huán)境污染，影響油田安全生產(chǎn)。因此必須合理的處理利用含油污水。隨著油田注水開發(fā)生產(chǎn)的進行帶來了兩大問題。一是注入水的水源問題，人們希望得到能提供供水量大而穩(wěn)定的水源，油田注水開發(fā)初期注水水源是通過開采淺層地下水或地表水來解決，過量開采清水會引起局部地層水位下降，影響生態(tài)環(huán)境；二是原油含水量不斷上升，含油污水量越來越大，污水的排放和處理是個大問題，大量含油污水不合理排放會引起受納水體的潛移性侵害，污染生態(tài)環(huán)境。在生產(chǎn)實踐中，人們認識到油田污水回注是合理開發(fā)和利用水資源的正確途徑。由于現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展和城市人口的增加，生活用水和工業(yè)用水量急劇增加，因此不少國家頗感水源不足。解決水源缺乏的辦法之一是提高水的循環(huán)利用率。石油行業(yè)注水開發(fā)油田，隨著開采時間的延長采出污水量逐漸增加，將油田污水經(jīng)處理后代替地下水進行回注是循環(huán)利用水的一種方式。如果污水處理回注率為100%，即不管原油含水率多高，從油層中采出的污水和地面處理、鉆井、作業(yè)過程排出的污水全部處理回注，那么注水量中只需要補充由于采油造成地層虧空的水量便可以了。這樣，不僅可以節(jié)省大量清水資源和取水設(shè)施的建設(shè)費用，而且，使油田污水資源變廢為寶，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，提高油田注水開發(fā)的總體技術(shù)經(jīng)濟效益。合理利用污水資源

第一節(jié)油田污水資源

第一章概述第二節(jié)原水中的雜質(zhì)第一章概述

第二節(jié)原水中的雜質(zhì)

第一章概述分散顆粒溶解物（低分子、離子）

膠體顆粒懸浮物顆粒大小

0.1毫微米1毫微米10毫微米100毫微米1微米10微米100微米1毫米外觀透明光照下混濁混濁肉眼可見

油田污水中雜質(zhì)種類及性質(zhì)和原油生成地質(zhì)條件、注入水性質(zhì)、原油集輸處理條件等因素有關(guān)。并與回收的洗井回水、鉆井污水、作業(yè)污水的成分有關(guān).從總體上講油田污水是一種含有固體雜質(zhì)、液體雜質(zhì)、溶解氣體和溶解鹽類等較復(fù)雜的多相體系。從顆粒大小和外觀來看可按表1-2-1進行分類。污水中雜質(zhì)分類表1-2-1一、原水雜質(zhì)分類

第二節(jié)原水中的雜質(zhì)

第一章概述原水中的細小雜質(zhì)，按油田污水處理的觀點，可以分為五大類。1.懸浮固體其顆粒直徑范圍取1~100

m，此部分雜質(zhì)主要包括：泥沙、各種腐蝕產(chǎn)物及垢、細菌、有機物。2.膠體粒徑為1

10-3~1

m，主要由泥砂、腐蝕結(jié)垢產(chǎn)物和微細有機物構(gòu)成，物質(zhì)組成與懸浮固體基本相似。3.分散油及浮油污水原水中一般有500~1000mg/l左右的原油，偶爾出現(xiàn)瞬時2000~5000mg/l的峰值含油量，其中90%左右為直徑10~100

m的分散油和大于100

m的浮油。

第二節(jié)原水中的雜質(zhì)

第一章概述4.乳化油原水中含有10%左右的1

10-3~10

m的乳化油。5.溶解物質(zhì)在污水中處于溶解狀態(tài)的低分子及離子物質(zhì)，主要包括：溶解在水中的無機鹽類,主要包括Ca2+、Mg2+、K+、Na+、Fe2+、Cl-、HCO3-、CO32-等陰陽離子和溶解的氣體如溶解氧、二氧化碳、硫化氫、烴類氣體等。

第二節(jié)原水中的雜質(zhì)

第一章概述二、原水雜質(zhì)分析根據(jù)凈化水的不同去向，選擇不同的分析項目。1.凈化污水回注時分析項目（1）PH值（2）懸浮固體（3）濁度（4）溫度（5）相對密度（6）溶解氧（7）硫化物（8）細菌數(shù)量

（9）陽離子組分

（10）陰離子組分

鈣、鎂、鐵、鋇氯離子、硫酸根、碳酸根和碳酸氫根（11）總礦化度

第二節(jié)原水中的雜質(zhì)

第一章概述2.凈化污水排放時分析項目為了使凈化水達到排放標(biāo)準(zhǔn)，凈化水質(zhì)要按《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB8978-1996有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。結(jié)合石油行業(yè)特點除嚴(yán)格按表1-3-2檢測第一類指標(biāo)外，還應(yīng)對如下第二類主控指標(biāo)進行分析：PH值、色度、懸浮物、BOD5、COD、石油類、硫化物、氨氮、氟化物、磷酸鹽、苯胺類、硝基苯類、陰離子表面活性劑、銅、鋅、錳等等。第三節(jié)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)簡介第一章概述

第三節(jié)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)簡介

第一章概述一、凈化污水回注水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)1.注水水質(zhì)基本要求注水水質(zhì)必須根據(jù)注入層物性指標(biāo)進行優(yōu)選確定。通常要求：在運行條件下注入水不應(yīng)結(jié)垢；注入水對水處理設(shè)備、注水設(shè)備和輸水管線腐蝕性要小；注入水不應(yīng)攜帶超標(biāo)懸浮物，有機淤泥和油；注入水注入油層后不使粘土發(fā)生膨脹和移動，與油層流體配伍性良好。

2.注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)將石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《碎屑巖油藏注水水質(zhì)推薦指標(biāo)》SY/T5329-94水質(zhì)主控指標(biāo)示于表1-3-1。由于凈化水主要用于回注油層，所以污水處理工藝必須設(shè)法使凈化水達到有關(guān)注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

第三節(jié)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)簡介

第一章概述推薦水質(zhì)主要控制指標(biāo)表1-3-1

注入層平均空氣滲透率

m2

0.100.1~0.6

0.6標(biāo)準(zhǔn)分級A1A2A3B1B2B3C1C2C3控制指標(biāo)懸浮固體含量，mg/L≤1.0≤2.0≤3.0≤3.0≤4.0≤5.0≤5.0≤7.0≤10.0懸浮物顆粒直徑中值，

m≤1.0≤1.5≤2.0≤2.0≤2.5≤3.0≤3.0≤3.5≤4.0含油量，mg/L≤5.0≤6.0≤8.0≤8.0≤10.0≤15.0≤15.0≤20≤30平均腐蝕率，mm/a

0.076點腐蝕1.A1、B1、C1級；試片各面都無點腐蝕；2.A2、B2、C2級；試片有輕微點蝕；3.A3、B3、C3級；試片有明顯點蝕；SRB菌，個/mL0

10

250

10

250

10

25鐵細菌，個/mLn

102n

103n

104腐生菌，個/mLn

102n

103n

104注：①1

n

10②清水水質(zhì)指標(biāo)中去掉含油量③新投入開發(fā)的油田、新建污水處理站，注水水質(zhì)根據(jù)油層滲透率高低要分別執(zhí)行相應(yīng)分級（A1、B1、C1）標(biāo)準(zhǔn)。

第三節(jié)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)簡介

第一章概述3.注水水質(zhì)輔助性指標(biāo)除了上述對注水注水水質(zhì)的主要控制指標(biāo)外，SY/T5329-94還對注水水質(zhì)的輔助性指標(biāo)作出指導(dǎo)性規(guī)定。輔助性指標(biāo)主要包括：（1）溶解氧：一般情況要求，油田污水溶解氧濃度小于0.05mg/l，特殊情況不能超過0.1mg/l。清水中的溶解氧含量要小于0.50mg/l。

（2）硫化氫：通常清水中不應(yīng)含硫化物，油田污水中硫化物含量應(yīng)小于2.0mg/l。

（3）侵蝕性二氧化碳：一般要求侵蝕性二氧化碳含量為：-1.0≤CO2≤1.0mg/l。

（4）PH值：水的PH值應(yīng)控制在7±0.5為宜。

（5）鐵：當(dāng)水中含亞鐵時，若有細菌滋生或含有H2S時，水質(zhì)將不穩(wěn)定。

第三節(jié)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)簡介

第一章概述二、污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)1.主要技術(shù)內(nèi)容

該標(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。它適用于現(xiàn)有單位水污染物的排放管理，以及建設(shè)項目的環(huán)境影響評價、建設(shè)項目環(huán)境保護設(shè)施設(shè)計、竣工驗收及其投產(chǎn)后的排放管理。標(biāo)準(zhǔn)主要概念定義：

污水——指在生產(chǎn)與生活活動中排放的水的總稱。

排水量——指在生產(chǎn)過程中直接用于工藝生產(chǎn)的水的排放量。不包括間接冷卻水、廠區(qū)鍋爐、電站排水。

一切排污單位——指該標(biāo)準(zhǔn)適用范圍所包括的一切排污單位。

其他排污單位——指在某一控制項目中，除所列行業(yè)外的一切排污單位

第三節(jié)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)簡介

第一章概述2.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。對于第一類污染物（詳見表1-3-2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到表1-3-2要求。序號污染物

最高允許排放濃度mg/L1總汞0.052烷基汞不得檢出3總鎘0.14總鉻1.55六價鉻0.56總砷0.57總鉛1.08總鎳1.09苯并（a）芘0.0000310總鈹0.00511總銀0.512總

放射性1Bq/L13總

放射性10Bq/L第一類污染物最高允許排放濃度表1-3-2

第三節(jié)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)簡介

第一章概述對于第二類污染物。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、動植物油、揮發(fā)酚、總氰化物、硫化物、氨氮、氟化物、磷（酸鹽）、甲醛、苯胺類、硝基苯類、陰離子表面活性劑、總銅、總鋅、總錳、彩色顯影劑、糞大腸菌群數(shù)、總余氯等50余項。

第三節(jié)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)簡介

第一章概述4.主要分析檢測方法采樣點：采樣點應(yīng)按有關(guān)污染物排放口的規(guī)定設(shè)置，在排放口必須設(shè)置排放口標(biāo)志、污水水量計量裝置和污水比例采樣裝置。采樣頻率：工業(yè)污水按生產(chǎn)周期確定監(jiān)測頻率。生產(chǎn)周期在8h以內(nèi)的，每2h采樣一次。其他污水采樣，24h不少于2次。最高允許排放濃度按日均值計算。排水量：以最高允許排水量或最低允許水重復(fù)利用率來控制，均以月均值計。統(tǒng)計：企業(yè)的原材料使用量、產(chǎn)品產(chǎn)量等，以法定月報表或年報表為準(zhǔn)。測定方法：該標(biāo)準(zhǔn)采用的主要測定方法見表1-3-4所示。

第三節(jié)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)簡介

第一章概述水質(zhì)主要測定方法表1-3-4序號項目測定方法方法來源1總汞

冷原子吸收光度法GB7468-872總鎘原子吸收分光光度法GB/T14204-933總鉻高錳酸鉀氧化-二苯碳酰二肼分光光度法GB7466-874六價鉻二苯碳酰二肼分光光度法GB7467-875總砷二已基二硫代氨基甲酸銀分光光度法GB7485-876總鉛原子吸收分光光度法GB7475-877總鎳火焰原子吸收分光光度法GB11912-898總銀火焰原子吸收分光光度法GB11907-899PH值玻璃電極法GB6920-8610色度稀釋倍數(shù)法GB11903-8911懸浮物重量法GB11901-8912生化需氧量(BOD5)稀釋與接種法GB7488-8713生化需氧量(COD)重鉻酸鉀法GB11914-8914石油類紅外光度法GB/T16488-199615動植物油紅外光度法GB/T16488-199616揮發(fā)酚蒸餾后用4-氨基安替比林分光光度法GB7490-8717總氰化物硝酸銀滴定法GB7486-87

第三節(jié)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)簡介

第一章概述水質(zhì)主要測定方法表1-3-4續(xù)序號項目測定方法方法來源18硫化物亞甲基藍分光光度法GB/T16489-199619氨氮鈉氏試劑比色法GB7478-8720氟化物離子選擇電極法GB7484-8721磷酸鹽鉬藍比色法*22甲醛已酰丙酮分光光度法GB13197-9123苯胺類N-（1-萘基）乙二胺偶氮分光光度法GB11889-8924硝基苯類還原-偶氮比色法或分光光度法*25陰離子表面活性劑亞甲基藍分光光度法GB7494-8726總銅原子吸收分光光度法GB7475-8727總鋅原子吸收分光光度法GB7475-8728總錳火焰原子吸收分光光度法高錳酸鉀分光光度法GB11911-89GB11906-8929三氯甲烷氣相色譜法待頒布30四氯化碳氣相色譜法待頒布31苯酚氣相色譜法待頒布32余氯量N,N-二乙基-1,4-苯二胺分光光度法GB11898-8933總有機碳（TOC）非色散紅外吸收法待制定*《水和廢水監(jiān)測分析方法（第三版）》，中國環(huán)境科學(xué)出版社，1989年

第三節(jié)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)簡介

第一章概述三、凈化污水回用熱采鍋爐標(biāo)準(zhǔn)油田采出水處理的水主要用于回注地層，以水中懸浮物、油的凈化處理為主要對象，同時要控制水質(zhì)的穩(wěn)定，防止腐蝕結(jié)垢和微生物繁殖產(chǎn)生的危害。注汽鍋爐的給水除了控制凈化指標(biāo)和水質(zhì)穩(wěn)定指標(biāo)外，還需控制水質(zhì)軟化指標(biāo)。因此，需在采出水處理后的水質(zhì)基礎(chǔ)上進行深度處理。稠油油田采出水用于注汽鍋爐給水處理的技術(shù)在我國還是初級階段，急需要不斷的總結(jié)已運行工程經(jīng)驗，還要開展有關(guān)科學(xué)試驗，引進國外相關(guān)技術(shù)，在設(shè)計中積極慎重的應(yīng)用。

第三節(jié)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)簡介

第一章概述注汽鍋爐給水水質(zhì)條件表1-3-5

序號項目單位數(shù)量備注1溶解氧mg/l<0.05-—2總硬度mg/l<0.1以CaCO3計3總鐵mg/l<0.05—4二氧化硅mg/l<50—5懸浮物mg/l<2—6總堿度mg/l<2000—7油和脂mg/l<2建議不計溶解油8可溶性固體mg/l<70009PH值7.5～11《稠油集輸系統(tǒng)及注蒸汽系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》SY0027中注汽鍋爐的給水水質(zhì)條件應(yīng)符合表1-3-5，同時必須滿足所選設(shè)備的給水水質(zhì)要求。

第三節(jié)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)簡介

第一章概述采出水用于熱采鍋爐給水時，其水質(zhì)指標(biāo)應(yīng)達到表1-3-6所示：水質(zhì)分析項目單位進入化學(xué)沉淀軟化裝置允許值進入離子交換軟化裝置允許值含油量mg/l≤10≤2懸浮固體含量mg/l≤2游離CO2mg/l≤10≤10總鐵mg/l≤0.5≤0.05SiO2mg/l≤50進入熱采鍋爐軟化裝置水質(zhì)表表1-3-6第一節(jié)工藝流程簡介第二章污水處理工藝

第二章污水處理工程

第一節(jié)工藝流程簡介一、重力式流程自然除油—混凝沉降—壓力（或重力）過濾流程。該流程如圖2-1-1所示。重力式處理流程處理效果良好，對原水含油量、水量變化波動適應(yīng)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。但當(dāng)處理規(guī)模較大時，壓力濾罐數(shù)量較多、操作量大，處理工藝自動化程度稍低。當(dāng)對凈化水質(zhì)要求較低，且處理規(guī)模較大時，可采用重力式單閥濾罐提高處理能力。

第二章污水處理工程

第一節(jié)工藝流程簡介圖2-1-1重力式污水處理流程圖

污水處理站

第二章污水處理工程

第一節(jié)工藝流程簡介二、壓力式流程旋流（或立式除油罐）除油－聚結(jié)分離—壓力沉降—壓力過濾流程。該流程如圖2-1-2所示。壓力式處理流程處理凈化效率較高，效果良好，污水在處理流程內(nèi)停留時間較短，但適應(yīng)水質(zhì)、水量波動能力稍低于重力式流程。旋流除油裝置可高效去除原水中含油，聚結(jié)分離可使原水中微細油珠聚結(jié)變大，縮短分離時間，提高處理效率。該流程系統(tǒng)機械化、自動化水平稍高于重力式流程，現(xiàn)場預(yù)制工作量大大降低，且可充分利用原水來水水壓，減少系統(tǒng)二次提升。

第二章污水處理工程

第一節(jié)工藝流程簡介圖2-1-2壓力式污水處理流程圖

第二章污水處理工程

第一節(jié)工藝流程簡介三、浮選式流程接收（溶氣浮選）除油—射流浮選或誘導(dǎo)浮選—過濾、精濾流程。該流程如圖2-1-3所示。浮選流程處理效率高，設(shè)備組裝化、自動化程度高，現(xiàn)場預(yù)制工作量小。因此，廣泛應(yīng)用于海上采油平臺，在陸上油田，尤其是稠油污水處理中也被較多應(yīng)用。但該流程動力消耗大，維護工作量稍大。

第二章污水處理工程

第一節(jié)工藝流程簡介圖2-1-3浮選式污水處理流程圖

第二章污水處理工程

第一節(jié)工藝流程簡介四、開式生化處理流程隔油－浮選－生化降解－沉降－吸附過濾流程。該流程如圖2-1-4所示，開式生化處理流程是針對部分油田污水采出量較大，回用量不夠大，必須處理達標(biāo)外排而設(shè)計的。一般情況，通過上述開式生物處理流程凈化，排放水質(zhì)可以達到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB8978-1996要求。對于少部分油田污水水溫過高，若直接外排，將引起受納水體生態(tài)平衡的破壞。因此，尚需在排放前進行淋水降溫處理；對于少部分礦化度高的油田污水，有必要進行除鹽軟化，適當(dāng)降低含鹽量，以免引起受納水體鹽堿化。

第二章污水處理工程

第一節(jié)工藝流程簡介圖2-1-4開式生化處理流程第二節(jié)除油第二章污水處理工藝

第二章污水處理工程

第二節(jié)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，達到油水分離的目的。含油污水在這種重力分離池中的分離效率為：式中：E—油珠顆粒的分離效率；u—油珠顆粒的上浮速度；Q/A—表面負荷率；Q—處理流量；A—除油設(shè)備水平工作面積。/=AQuE??????????????（式2-2-1）

第二章污水處理工程

第二節(jié)除油浮升速度u可用斯托克斯公式計算：式中：

u—油珠顆粒的浮升速度，m/s；g—重力加速度，m/s2；

—污水的動力粘度，Pa.s；

w—污水的密度，kg/m3；

o—油的密度，kg/m3；（式2-2-2）2)(18powdgurrm-=??????由斯托克斯公式可知，若污水中的油珠顆粒直徑、污水密度、油的密度和水溫一定時，則油珠顆粒的浮升速度亦為定值，除油效率與油珠顆粒的浮升速度成正比，與表面負荷率成反比。

第二章污水處理工程

第二節(jié)除油2.裝置結(jié)構(gòu)自然除油設(shè)施一般兼有調(diào)儲功能，其油水分離效率不夠高，通常工藝結(jié)構(gòu)采用下向流設(shè)置。如圖2-2-1所示，立式容器上部設(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。

第二章污水處理工程

第二節(jié)除油圖2-2-1A自然除油罐結(jié)構(gòu)圖

第二章污水處理工程

第二節(jié)除油二、斜板（管）除油罐1.原理斜板（管）除油是目前最常用的高效除油方法之一，它同樣屬于物理法除油范疇。斜板（管）除油的基本原理是“淺層沉淀”，又稱“淺池理論”，通俗的講，若將水深為H的除油設(shè)備分隔為n個水深為H/n的分離池，而當(dāng)分離池的長度為原除油分離區(qū)長度的1/n時，便可處理與原來的分離區(qū)同樣的水量，并達到完全相同的效果。為了讓浮升到斜板（管）上部的油珠便于流動和排除，把這些淺的分離池傾斜一定角度（通常為45°~60°），超過污油流動的休止角。這就形成了所謂的斜板（管）除油罐。

第二章污水處理工程

第二節(jié)除油假設(shè)除油設(shè)備的高度為H，油珠顆粒分離時間為t，則表面負荷率可表示為Q/A=H/t，將其代入分離效率公式，可得：HuttHuAQuE===//?????（式2-2-3）從（式2-2-3）可見，重力分離除油設(shè)備的除油效率是其分離高度的函數(shù)，減小除油設(shè)備的分離高度，可以提高除油效率。在其他條件相同時，除油設(shè)備的分離高度越小，油珠顆粒上浮到表面所需要的時間就越短，因此在油水分離設(shè)備中加設(shè)斜板，增加分離設(shè)備的工作表面積，縮小分離高度，從而可提高油珠顆粒的去除效率。

第二章污水處理工程

第二節(jié)除油3.斜板除油裝置（1）立式斜板除油罐立式斜板除油罐的結(jié)構(gòu)型式與普通立式除油罐基本相同，其主要區(qū)別是在普通除油罐中心反應(yīng)筒外的分離區(qū)一定部位加設(shè)了斜板組，如圖2-2-8所示。立式斜板除油罐的主要設(shè)計參數(shù)如下：斜板間距80~100mm，斜板傾角45

~60

，斜板水平投影負荷1.5

10-4~2.0

10-4m3/（s.m2），其他設(shè)計數(shù)據(jù)與普通除油罐基本相同。

第二章污水處理工程

第二節(jié)除油圖2-2-8立式斜板除油罐結(jié)構(gòu)圖

第二章污水處理工程

第二節(jié)除油常用的斜板規(guī)格有多種：一種是板長1750mm，板寬750mm，板厚1.5～1.9mm，每塊板有6個波，波長130mm，波高16.5mm，波峰處的夾角101

；另一種是板長1550mm，板寬650mm，板厚1.2～1.6mm，每塊板有11個波，波長59mm，波高28mm；再一種是板長1360mm，板寬760mm，板厚1.6～1.9mm，每塊板有5～8個波，波長120mm左右，波高15～20mm。為安裝和檢修方便，可把斜板拼裝成若干個斜板組塊。斜板組塊排列在除油罐內(nèi)的鋼支架上。

油田上使用立式斜板除油罐的實踐證明，在除油效率相同的條件下，與普通立式除油罐相比，同樣大小的除油罐的除油處理能力可提高1.0~1.5倍。

第二章污水處理工程

第二節(jié)除油（2）平流式斜板隔油池平流式斜板隔油池是在普通的平流式隔油池中加設(shè)斜板組所構(gòu)成的，如圖2-2-9A、B而下的經(jīng)過斜板區(qū)，油、水、泥在斜板中進行分離，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，泥砂則沿斜板組的下層斜板面滑向集泥區(qū)落到池底，定時排除；分離后的水，從下部分離區(qū)進入折向上部的出水槽，然后排出或送去進一步處理，由于高程上布置的原因，污水進入下一步處理工序，往往需要用泵進行提升。

第二章污水處理工程

第二節(jié)除油圖2-2-9B平流式斜板隔油池構(gòu)造圖1—配水堰；2—布水柵；3—斜板；4—集泥區(qū)；5—出油槽；6—集油管

第二章污水處理工程

第二節(jié)除油三、粗?；ň劢Y(jié)）除油1.粗化（聚結(jié)）除油機理所謂粗?；?，就是使含油污水通過一個裝有填充物（也叫粗?；牧希┑难b置，在污水流經(jīng)填充物時，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。油珠浮升符合斯托克斯公式（式2-2-2），該式這表明，對溫度一定的特定污水而言，其動力粘滯系數(shù)、污水密度、污油密度和重力加速度都是一定值，上式可簡化為：

第二章污水處理工程

第二節(jié)除油20Kdu=??????????（式2-2-34）可以看出，油珠上浮速度與油珠粒徑平方成正比。如果在污水沉降之前設(shè)法使油珠粒徑增大，則可大大增大油珠上浮速度，進而使污水在沉降罐中向下流速（v）加大，這樣便可提高除油罐效率。有關(guān)學(xué)者經(jīng)過大量研究，采用粗?；ǎㄒ卜Q聚結(jié)）可達到增大油珠粒徑的目的。以上便是粗?；偷睦碚撘罁?jù)?！皾櫇窬劢Y(jié)”理論建立在親油性粗?；牧系幕A(chǔ)上。當(dāng)含油污水流經(jīng)由親油性材料組成的粗粒化床時，分散油珠便在材料表面潤濕附著，這樣材料表面幾乎全被油包住，再流來的油珠也更容易潤濕附著在上面，因而附著的油珠不斷聚結(jié)擴大并形成油膜。由于浮力和反向水流沖擊作用，油膜開始脫落，于是材料表面得到一定程度的更新。脫落的油膜到水相中仍形成油珠，該油珠粒徑比聚結(jié)前的油珠粒徑要大，從而達到粗?；哪康摹?/p>

第二章污水處理工程

第二節(jié)除油“碰撞聚結(jié)”理論建立在疏油材料基礎(chǔ)上。無論由粒狀的或是纖維狀的粗?；牧辖M成的粗粒化床，其空隙均構(gòu)成互相連續(xù)的通道，尤如無數(shù)根直徑很小交錯分布的微管。當(dāng)含油污水流經(jīng)該床時，由于粗?；牧鲜鞘栌偷模瑑蓚€或多個油珠有可能同時與管壁碰撞或互相碰撞。其沖量足可以使它們合并成為一個較大的油珠，從而達到粗粒化的目的。

第二章污水處理工程

第二節(jié)除油

第二章污水處理工程

第二節(jié)除油2.粗?；牧希ň劢Y(jié)板材）的選擇國內(nèi)各油田目前工業(yè)化的粗粒化裝置大多是用粒狀材料，各種材料性能可見表2-2-3。材料名稱潤濕角相對密度潤濕角測定條件聚丙烯7

38’0.91水溫44

C；介質(zhì)為凈化后含油污水潤濕劑為原油無煙煤13

18’1.60陶粒72

42’1.50石英砂99

30’2.66蛇紋石72

9’2.52粗?；牧衔镄员?表2-2-3粗粒化材料選擇原則為：耐油性能好，不能被油溶解或溶漲；具有一定的機械強度，且不易磨損；不易板結(jié)，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；貨源充足，加工、運輸方便，價格便宜；粒徑3~5mm為宜。對于聚結(jié)板材通?？刹捎镁勐纫蚁⒕郾┧芰?、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)實際需要來確定。一般說來，聚丙烯和玻璃鋼塑料聚結(jié)板屬濕潤聚結(jié)范疇；純聚丙烯板材，當(dāng)吸油接近飽和時纖維周圍會產(chǎn)生油水界面引起的分子膜狀薄油膜，吸油趨于平衡，影響聚結(jié)效果。玻璃鋼材質(zhì)吸油時對油水界面引起的分子膜狀薄油膜影響較小，吸油功能可保持良好，但板材加工難度較大。碳鋼和不銹鋼聚結(jié)板材屬碰撞聚結(jié)范疇，板材表面經(jīng)過特殊處理后，親水性能良好。不銹鋼板聚結(jié)效果優(yōu)于碳鋼板，其運行壽命也大于碳鋼板，但不銹鋼板造價遠高于碳鋼板。

第二章污水處理工程

第二節(jié)除油

第二章污水處理工程

第二節(jié)除油3.粗粒化（聚結(jié)）裝置單一的粗粒化裝置一般為立式結(jié)構(gòu)，下部配水，中部裝填粗?；牧希喜砍鏊?。組合式粗粒化除油裝置一般為臥式，裝置首端為配水部分，中部為粗?；糠?，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2-2-10（a）所示。1.進水口2.出水口3.粗?；?.蜂窩斜管5.排油口6.排污口7.維修人孔8.拆裝斜管人孔圖2-2-10(a)粗?；推鞴に囋韴D

第二章污水處理工程

第二節(jié)除油聚結(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2-2-10（b）所示。1.進水口2.出水口3.排污口4.污油口5.進料口6.蒸氣、回水口7.安全閥8.出水擋板圖2-2-10(b)聚結(jié)分離器工藝原理圖

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第二節(jié)除油四、氣浮除油（除懸浮物）1.基本原理氣浮就是在含油污水中通入空氣（或天然氣）設(shè)法使水中產(chǎn)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0.25~25

m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。由物理學(xué)基本概念得知，各種液體都有表面能，其表達式為：

SW·=s??????????????（式2-2-35）式中：W—表面能，J；

—表面張力，N/m；S—液體表面面積，m2。

第二章污水處理工程

第二節(jié)除油同樣界面能也等于界面張力乘界面面積，界面能也有減小至最小的趨勢，所以水中油呈圓球形。當(dāng)把空氣通入含有分散油的污水中，形成大量微小氣泡，油粒同樣具有粘附到氣泡上的趨勢以減少其界面能。為使污水中有些親水性的懸浮物用氣浮法分離，則應(yīng)在水中加入一定量的浮選劑使懸浮物表面變?yōu)槭杷晕镔|(zhì)，使其易于粘附在氣泡上去除。浮選劑是由極性-非極性分子組成，為表面活性物質(zhì)，例如含油污水中的環(huán)烷酸及脂肪酸都可起浮選劑作用。有時水中乳化油含量較高時，氣浮之前還需加混凝劑進行破乳，使水中油呈分散油狀態(tài)以便于氣泡粘附易于用氣浮法分離。

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第二節(jié)除油2.氣浮除油（除懸浮物）裝置（1）溶解氣浮選裝置圖2-2-11溶解氣浮選裝置工藝示意圖該裝置使氣體在壓力狀態(tài)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。如圖2-2-11所示，為溶解氣浮選裝置工藝示意圖。溶氣浮選裝置外形圖

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第二節(jié)除油（2）分散氣浮選裝置圖2-2-12分散氣浮選分散裝置圖A.旋轉(zhuǎn)型浮選裝置該裝置機械轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)在氣液界面上產(chǎn)生了一個液體漩渦，漩渦氣液界面隨著轉(zhuǎn)速升高可擴展到分離室底部以上。在渦漩中心的氣腔中，壓力低于大氣壓，這就引起分離室上部氣相空間的蒸汽下移，通過轉(zhuǎn)子與水相混合形成氣水混合體。而后在轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)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(huán)過程。圖2-2-12示出了分散氣浮選裝置的橫截面圖。

第二章污水處理工程

第二節(jié)除油圖2-2-13噴射型分散氣浮選裝置圖

B.噴射型浮選裝置該裝置每個浮選單元均設(shè)置一個噴射器，利用泵將凈化水打入浮選單元的噴射器，如圖2-2-13所示，在噴射器內(nèi)的噴嘴局部產(chǎn)生低氣壓，這就引起氣浮單元上部氣相空間的氣體流向噴射器噴嘴，從而使氣、水在噴嘴出口后的擴散段充分混合，然后射流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。

第二章污水處理工程

第二節(jié)除油五、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)時受到不等離心力的作用而實現(xiàn)油水分離。其基本工藝原理、結(jié)構(gòu)如圖2-2-14A、B所示。圖2-2-14A水力旋流器工藝原理示意圖

第二章污水處理工程

第二節(jié)除油高速旋轉(zhuǎn)的物體能產(chǎn)生離心力。含懸浮物（或分散油）的水在高速旋轉(zhuǎn)時，由于顆粒和水的質(zhì)量不同，因此受到的離心力大小也不同，質(zhì)量大的被甩到外圍，質(zhì)量小的則留在內(nèi)圍，通過不同的出口分別導(dǎo)引出來，從而回收了水中的懸浮顆粒（或分散油），并凈化了水質(zhì)。

第二章污水處理工程

第二節(jié)除油流量密度隨著流量增加，離心力也相應(yīng)增加，對一個特定的旋流器來說，在保證分離效率的前提下，有一個最小流量和最大流量的工作范圍。流量過小則由于離心力不足影響油滴的聚集，流量過大油芯容易變得不穩(wěn)定，另外，由于進出口壓差過大會對油滴產(chǎn)生剪切。一根直徑35mm的旋流管最佳流量范圍為100~200m3/d。兩種液體的密度差越大則分離效率越高。第三節(jié)混凝沉降

第二章污水處理工藝

第二章污水處理工程

第三節(jié)混凝沉降

一、混凝機理混凝含指“凝聚”和“絮凝”過程。一般認為水中膠體失去穩(wěn)定性，即“脫穩(wěn)”的過程稱為“凝聚”；而脫穩(wěn)膠體中粒子及微小懸浮物聚集的過程稱為“絮凝”。在實際生產(chǎn)應(yīng)用中很難將“凝聚”和“絮凝”兩者截然分開，只是在概念上可以這樣理解。油田含油污水處理中的混凝現(xiàn)象比較復(fù)雜，室內(nèi)試驗研究證實，不同的凝聚劑、絮凝劑組合，不同的水質(zhì)條件，混凝作用機理也有所不同。一般說來，混凝劑對水中膠體顆粒的混凝作用有三種：電性中和、吸附橋架和卷掃作用。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。

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第三節(jié)混凝沉降

1.電性中和要使膠體顆粒通過布郎運動相互碰撞聚集，就必須消除顆粒表面同性電荷的排斥作用，亦稱“排斥能峰”。降低排斥能峰的辦法是降低或消除膠體顆粒的ζ電位，即在水中投入電解質(zhì)便可達此目的。含油污水中膠體顆粒大都帶負電荷，故通常投入的電解質(zhì)——凝聚劑是帶正電荷的離子或聚合離子，如Na+、Ca2+、Al3+等。

第二章污水處理工程

第三節(jié)混凝沉降

2.吸附橋架不僅帶異性電荷的高分子物質(zhì)（即絮凝劑）與膠體顆粒具有強烈地吸附作用，不帶電的甚至帶有與膠粒同性電荷的高分子物質(zhì)與膠粒也有吸附作用。當(dāng)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?！叻肿印z?！钡男躞w。高分子物質(zhì)在這里起到了膠粒與膠粒之間相互結(jié)合的橋梁作用，故稱吸附橋架。起橋架作用的高分子都是線性高分子且需要一定長度，當(dāng)長度不夠時，不能起到顆粒間橋架作用，只能單個吸附膠粒

第二章污水處理工程

第三節(jié)混凝沉降

3.網(wǎng)掃作用當(dāng)水中投加的混凝劑量足夠大，便可形成大量絮體。成絮體的線性高分子物質(zhì)，不僅具有一定長度，且大都有一定量的支鏈，絮體之間也有一定的吸附作用?；炷^程中在相對較短的時間內(nèi)，在水體中形成大量絮體，趨向沉淀，便可以網(wǎng)捕，卷掃水中的膠體顆粒，以致產(chǎn)生凈化沉淀分離，這中作用基本上是一種機械作用。

第二章污水處理工程

第三節(jié)混凝沉降

目前各油田投藥口大部分都設(shè)在壓力管線上，為保證充分混合一般采用圖2-3-1所示的靜態(tài)簡易管式混合器，其噴嘴流速3~4m/s，也有采用圖2-3-2所示的靜態(tài)葉片渦流形式的管式混合器?；旌蠒r間一般為10～20秒鐘左右，混合管線流速為1.0~1.5m/s。

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第三節(jié)混凝沉降

圖2-3-2葉片渦流管式混合器示意圖

圖2-3-1簡易管式混合器示意圖

第四節(jié)過濾

第二章污水處理工藝

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第四節(jié)過濾

一、基本原理1.吸附從過濾性質(zhì)來說，一般可以分為物理作用和化學(xué)作用。過濾機理可分為：吸附、絮凝、沉淀和截留等幾個方面。濾池功能之一是把懸浮顆粒吸附到濾料顆粒表面。吸附性能是濾料顆粒尺寸、絮體顆粒尺寸以及吸附性質(zhì)和抗剪強度的函數(shù)。影響吸附的物理因素包括濾池和懸浮液的性質(zhì)。影響吸附的化學(xué)因素包括懸浮顆粒、懸浮液水體以及濾料的化學(xué)性質(zhì)，其中電化學(xué)性質(zhì)和范德華力（顆粒間分子的內(nèi)聚力）是兩個最重要的化學(xué)性質(zhì)。

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第四節(jié)過濾

2.絮凝為了得到水的最佳過濾性，有兩種基本方法。一種是按取得最佳過濾性而不是為產(chǎn)生最易沉淀的絮凝體，來確定混凝劑的最初投藥量。另一種是在沉淀后的水進入濾池時，向其投加作為助濾劑的二次混凝劑。3.沉降4.截留小于孔隙空間的顆粒的過濾去除，同一個布滿著極大數(shù)目淺盤的水池中的沉淀作用是類似的。截留也可以說成篩濾，這是最簡單的過濾。它幾乎全部發(fā)生在濾層的表面上，也就是水進入到濾床的孔隙之處。

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第四節(jié)過濾

二、濾料及墊層1.濾料（1）濾料的性能凡滿足下列要求的固體顆粒，都可以作為濾料。A.有足夠的機械強度；B.具有足夠的化學(xué)穩(wěn)定性；C.能就地取材，貨源充足，價格合理；D.具有一定的顆粒級配和適當(dāng)?shù)目紫抖龋籈.外形接近于球狀，表面比較粗糙而有棱角。

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第四節(jié)過濾

濾料的比表面積 表2-4-2

粒度mm石英砂無煙煤粒石榴石?？紫抖缺缺砻娣e孔隙度比表面積cm2/cm3孔隙度比表面積cm2/cm3cm2/gcm2/cm32.5~1.20.4425.537.80.5530.40.4537.11.2~0.60.4450.675.10.5560.40.4574.80.6~0.30.4687.31250.551040.501160.3~0.150.461742490.552080.56203

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第四節(jié)過濾

（2）濾料顆粒級配濾料級配的表示方法是規(guī)定最大、最小兩種粒徑和K80。我國現(xiàn)行規(guī)范即采用這種表示方法，見表2-4-3。快濾池單層及雙層濾料組成 表2-4-3類別濾料組成濾速m/h強制濾速m/h粒徑mm不均勻系數(shù)K80厚度mm單層石英砂濾料dmax=1.2dmin=0.52.07008~1210~14雙層濾料無煙煤dmax=1.8dmin=0.82.0400~50012~1614~18石英砂dmax=1.2dmin=0.52.0400~500

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第四節(jié)過濾

（3）濾料孔隙率濾料層的孔隙率是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空隙體積的和）的比值。按下式求出濾料空隙率ε：VGre-=1????????????（式2-4-23）

式中：G—濾料重量（在105℃下烘干），g;V—濾料體積，cm3;ρ—濾料密度，g/cm3。濾料層孔隙率與濾料顆粒形狀、均勻程度以及壓實程度等有關(guān)。均勻顆粒和不規(guī)則形狀的濾料，孔隙率大。

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第四節(jié)過濾

（4）濾料形狀濾料形狀影響濾層中水頭損失和濾層孔隙率。序號形狀描述球形度系數(shù)φ孔隙率ε1圓球形1.00.382圓形0.980.383已磨蝕的0.940.394較銳利的0.810.405有尖角的0.780.43濾料顆粒球形度系數(shù)及孔隙率表2-4-4

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第四節(jié)過濾

（5）濾層規(guī)格濾層的規(guī)格包括濾層的材料、粒度和厚度三者的規(guī)定。濾層的厚度可以理解為礬花所穿透的深度和一個保護厚度的和。一般情況下穿深度約為400mm，相應(yīng)的保護厚約為200~300mm，濾層總厚度應(yīng)為600~700mm。表2-4-5列出了粒度和允許濾速及水頭損失的經(jīng)驗數(shù)據(jù)。單層濾料的濾層按600~700mm厚度考慮，是從控制穿透深度的角度得來的，可以作為選用濾料粒度時的參考。濾料粒度的適用條件表2-4-5

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第四節(jié)過濾

粒度mm適用條件0.3~0.5濾速小于25m/h0.6~0.8濾速小于15m/h，水頭損失小于6m0.9~1.0要求良好的混凝過程，水頭損失小于4m1.3~1.5水頭損失小于1.5m雙層濾料中煤和砂粒度選擇的合適與否是關(guān)鍵問題。根據(jù)煤、砂相對密度差，選配適當(dāng)?shù)牧郊壟?，可形成良好的上粗下細的分層狀態(tài)。雙層濾料級配參見表2-4-3。實際上，各地使用的級配規(guī)格并不完全相同，可根據(jù)具體情況決定。雙層濾料接觸濾池的濾料級配可參見表2-4-6。

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第四節(jié)過濾

雙層濾料接觸濾池濾料組成表2-4-6

濾料類別粒徑mm不均勻系數(shù)K80濾層厚度mm濾速m/h強制濾速m/h無煙煤dmax=1.2dmin=0.81.3400~6006~108~12石英砂dmax=1.0dmin=0.51.5400~600三層濾料是雙層濾料概念發(fā)展的結(jié)果。其粒徑級配原則基本上同于雙層濾料，即根據(jù)三種濾料相對密度的不同，選配適當(dāng)?shù)牧奖纫苑罏V層混雜。表2-4-7可作為選用參考。三層濾料濾池 表2-4-7

層次

濾料濾料規(guī)格相對密度粒徑mm厚度mm第一層

無煙煤1.508~2.0420第二層石英砂2.650.5~0.8230第三層磁鐵礦4.750.25~0.590~120

第二章污水處理工程

第四節(jié)過濾

2.墊層墊層也稱為承托層，只是配合管式大阻力配水系統(tǒng)使用，但在油田污水處理中小阻力配水系統(tǒng)中也廣泛采用。其作用有兩個：1.防止過濾時濾料從配水系統(tǒng)中流失；2.沖洗過程中保證均勻布水。承托層自上而下分為四層，規(guī)格見表2-4-8所示。在油田污水處理中，小阻力配水系統(tǒng)采用的墊層也參見此表。層次（自上而下）粒徑mm厚度mm12~410024~810038~16100416~3