油田污水處理工程

1、油田污水處理工程,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(yùn)移和儲(chǔ)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(bǔ)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(bǔ)充能量，實(shí)施二

2、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(dòng)原油使其從油井中開采出來。但經(jīng)過一段時(shí)間注水后，注入水將隨原油被帶出，隨著開發(fā)時(shí)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(yùn)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(chǔ)罐的罐底水

3、、將含鹽量較高的原油用其他清水洗鹽后的污水,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(yùn)作，而且會(huì)因地層堵塞而帶來危害，同時(shí)也會(huì)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(jìn)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(huì)引起局

4、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(gè)大問題，大量含油污水不合理排放會(huì)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(shí)踐中，人們認(rèn)識(shí)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(shí)間的延長采出污水量逐漸增加，將

5、油田污水經(jīng)處理后代替地下水進(jìn)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(bǔ)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(fèi)用，而且，使油田污水資源變廢為寶，實(shí)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(jì)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)

6、 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,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(jìn)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(xì)小雜質(zhì)，按油田污水處理的觀點(diǎn)，可以分為五大類。,1. 懸浮固體,

7、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(xì)菌 、有機(jī)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(xì)有機(jī)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1000mg/l 左右的原油，偶爾出現(xiàn)瞬時(shí)2000~5000mg/l的峰值含油量，其中90%左右為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

8、,4. 乳化油,原水中有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(jī)鹽類和溶解的氣體,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(xiàng)目。,1. 凈化污水回注時(shí)分析項(xiàng)目,（1）PH值,（2）懸浮固體,（3）濁度,（4）溫度,（5）相對(duì)密度,（6）溶解氧,（7）硫化物,（8）細(xì)菌數(shù)量,（9）陽離子組分,（

9、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(shí)分析項(xiàng)目,為了使凈化水達(dá)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(diǎn)除嚴(yán)格按表1-3-2檢測第一類指標(biāo)外，還應(yīng)對(duì)如下第二類主控指標(biāo)進(jìn)行分析：PH值、色度、懸浮物、BOD5、COD、石油類、硫化物、氨氮、氟化物、磷酸鹽、苯胺類、硝基苯類、

10、陰離子表面活性劑、銅、鋅、錳等等。,第二節(jié) 原水中的雜質(zhì) 第一章 概述,,3. 國內(nèi)主要油田原水水質(zhì)分析,國內(nèi)主要油田有代表性的污水處理站原水水質(zhì)分析示于表1-2-2。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

11、瞬時(shí)變化很大。,第二節(jié) 原水中的雜質(zhì) 第一章 概述,國內(nèi)油田部分污水站原水水質(zhì)分析表 表1-2-2,第二節(jié) 原水中的雜質(zhì) 第一章 概述,國內(nèi)油田部分污水站原水水質(zhì)分析表 表1-2-2 續(xù),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

12、入層物性指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)選確定。通常要求：在運(yùn)行條件下注入水不應(yīng)結(jié)垢；注入水對(duì)水處理設(shè)備、注水設(shè)備和輸水管線腐蝕性要??；注入水不應(yīng)攜帶超標(biāo)懸浮物，有機(jī)淤泥和油；注入水注入油層后不使粘土發(fā)生膨脹和移動(dòng)，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/T 5329-94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(dá)到有關(guān)注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。,第三節(jié)

13、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： ① 1?n?10 ② 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(jí)（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(duì)注水注水水質(zhì)的主要控制指標(biāo)外，SY/T 5329-94還

14、對(duì)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（2）硫化氫（3）侵蝕性二氧化碳（4） PH值（5）鐵,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(xiàng)目的環(huán)境影響評(píng)價(jià)、建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境保護(hù)設(shè)施設(shè)計(jì)、竣工驗(yàn)收及其投產(chǎn)后的排放管理。,標(biāo)準(zhǔn)

15、主要概念定義： 污水——指在生產(chǎn)與生活活動(dòng)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(xiàng)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(duì)于

16、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(dá)到表1-3-2要求。,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(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、硫化物、氨氮、氟化物、磷（酸鹽）、

17、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(xiàng)。,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(diǎn)：采樣點(diǎn)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(jì)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(jì)算。排水量：以

18、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(jì)。統(tǒng)計(jì)：企業(yè)的原材料使用量、產(chǎn)品產(chǎn)量等，以法定月報(bào)表或年報(bào)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,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

19、 表1-3-4 續(xù),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(duì)象，同時(shí)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(jìn)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(jí)階段，急需要不斷的總結(jié)已

20、運(yùn)行工程經(jīng)驗(yàn)，還要開展有關(guān)科學(xué)試驗(yàn)，引進(jìn)國外相關(guān)技術(shù)，在設(shè)計(jì)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,《稠油集輸系統(tǒng)及注蒸汽系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(shí)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(shí)，其水質(zhì)指標(biāo)應(yīng)達(dá)到表1-3-6所示：,進(jìn)入熱

21、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(duì)原水含油量、水量變化波動(dòng)適應(yīng)性強(qiáng)，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(shí)，壓力濾罐數(shù)量較多、

22、操作量大，處理工藝自動(dòng)化程度稍低。當(dāng)對(duì)凈化水質(zhì)要求較低，且處理規(guī)模較大時(shí)，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,文一中心污水處理站,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。

23、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(shí)間較短，但適應(yīng)水質(zhì)、水量波動(dòng)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(xì)油珠聚結(jié)變大，縮短分離時(shí)間，提高處理效率。該流程系統(tǒng)機(jī)械化、自動(dòng)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

24、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(dòng)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(tái)，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(dòng)力消耗大，維護(hù)工作量稍大。,大慶油田開式浮選

25、除油工藝,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(duì)部分油田污水采出量較大，回用量不夠大，必須處理達(dá)標(biāo)外排而設(shè)計(jì)的。一般情況，通過上述開式生

26、物處理流程凈化，排放水質(zhì)可以達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB8978-1996要求。對(duì)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(jìn)行淋水降溫處理；對(duì)于少部分礦化度高的油田污水，有必要進(jìn)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,勝利油田配套了以重力沉降、壓力沉降

27、、浮選、旋流和水質(zhì)改性工藝為主的除油凈化工藝 。,勝利油田重力、壓力、旋流除油凈化工藝,低滲透油田回注水處理技術(shù),遼河油田浮選精濾處理工藝流程,來水→調(diào)節(jié)水罐/除油罐→DAF高效氣浮裝置→中間水箱→過濾泵→多介質(zhì)過濾器→超細(xì)濾料過濾器→膜裝置→成品水罐→外輸泵,調(diào)節(jié)罐/除油罐 DAF氣浮機(jī) 過濾器,膜分離裝置,第二節(jié) 除 油,第二章 污水處理工藝,第二章 污水處理工程

28、 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(dá)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(fù)荷率；

29、 Q — 處理流量； A — 除油設(shè)備水平工作面積。,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(jì)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(dòng)力粘度，Pa.s； ?w — 污水的密度，kg/m3；

30、 ?o — 油的密度，kg/m3；,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(shí)，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(fù)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(chǔ)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

31、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,圖2-2-1B 大慶油田自然除油罐,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

32、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(gè)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(shí)，便可處理與原來的分離區(qū)同樣的水量，并達(dá)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(dòng)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(dòng)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

33、 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(shí)間為t，則表面負(fù)荷率可表示為Q/A=H/t，將其代入分離效率公式，可得：,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(shí)，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(shí)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

34、去除效率。,第二章 污水處理工程 第二節(jié) 除 油,2. 斜板板組工藝計(jì)算,(1) 斜板板組水力計(jì)算,根據(jù)含油污水油珠運(yùn)動(dòng)規(guī)律：當(dāng)某一粒徑的油珠P，處于斜板中某一位置時(shí)，它具有上浮速度V0，軸向速度V。由此可建立質(zhì)點(diǎn)P的y方向與x方向瞬時(shí)合成速度u、v的方程式，即：,第二章 污水處理工程 第二節(jié) 除 油,圖2-2-2,從圖2-2-

35、2可知，油珠P在y方向的瞬時(shí)合速度為：u=V0cosα；在x方向的瞬時(shí)合速度為：v=V-V0sinα，將上式代入式2-2-4、式2-2-5中即得油珠P的運(yùn)動(dòng)方程，它適于各種計(jì)算方法，其運(yùn)動(dòng)方程式如下：,第二章 污水處理工程 第二節(jié) 除 油,圖2-2-3,A. 田中法,田中法假設(shè)油珠上浮過程中上浮速度不變，即V0為常數(shù)，軸向速度采用過水?dāng)嗝嫫骄魉偌碫為常數(shù)，見圖2-2-3。田中法認(rèn)為

36、油珠由a點(diǎn)進(jìn)入斜板，而到b點(diǎn)被截留，這樣油珠所流經(jīng)的長度為板長La與L1之和，這樣依田中法，當(dāng)t=0時(shí)，求得式2-2-6、式2-2-7中c1=-d/2；c2=-d/tgα。將式2-2-6、式2-2-7積分則得：,第二章 污水處理工程 第二節(jié) 除 油,當(dāng)油珠由a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)，即油珠由板底至板頂時(shí)在y方向位移為d，y=d/2，由式2-2-8求得：t=d/(V0cosα，代入式2-2-9得

37、：,第二章 污水處理工程 第二節(jié) 除 油,B. 姚氏法,姚氏法假定油珠在上浮過程中上浮速度V0為常數(shù)，軸向速度為變值，即：V=f(y)，見圖2-2-4，由此得方程式為：,圖2-2-4,第二章 污水處理工程 第二節(jié) 除 油,姚式法認(rèn)為油珠由a點(diǎn)至b點(diǎn)的歷程為Lb（板長），即t=0時(shí)，y=-d/2，x=0；則：c1=-d/2，c2=0

38、；將此值代入式2-2-11、式2-2-12得：,將式2-2-8、式2-2-9與式2-2-13、式2-2-14相對(duì)比可知y方程完全相同，而x方程中式2-2-14少一項(xiàng)（-d/tgα），這是田中法和姚氏法主要區(qū)別。關(guān)于函數(shù)V(y)，可依水力學(xué)公式,計(jì)算，此處運(yùn)算結(jié)果與V等于常數(shù)時(shí)相同，則式2-2-14可求結(jié)果為：,ç,第二章 污水處理工程 第二節(jié) 除 油,從式2-2-10與式2

39、-2-15可知，姚氏板計(jì)算長度比田中法計(jì)算長度增加d/tgα。式2-2-15也可寫成如下型式：,第二章 污水處理工程 第二節(jié) 除 油,C. 理想分離法,理想分離法基本假設(shè)與田中法相似，它不描述油珠在板體中上浮軌跡，它認(rèn)為田中法與姚氏法雖采用軸向速度相同與不同的假設(shè)，但因二者質(zhì)點(diǎn)起落位置在實(shí)際中是相同的。對(duì)于層流，即理想狀態(tài)下二者假設(shè)無質(zhì)的區(qū)別。就是說，當(dāng)油珠的邊界條件已定時(shí)，斜板長度

40、決定于油珠的軸向速度與上浮速度的合成速度，也決定于板組的材質(zhì)及構(gòu)造。板長、板距、軸向速度、上浮速度之間符合矩形或平行四邊形相似原理，下面分別對(duì)矩形斜板組與平行四邊形斜板組進(jìn)行水力計(jì)算。,第二章 污水處理工程 第二節(jié) 除 油,圖2-2-5,a. 下向流矩形平行斜板板組，依平行四邊形相似原理如圖2-2-5。,式中：L2=d/cosα，L1=dsianα/cosα；則：,第二章 污水處理

41、工程 第二節(jié) 除 油,b. 下向流平行四邊形平行斜板板組，依矩形相似原理如圖2-2-6。,圖2-2-6,式中：V1=V0cosα，V2=V0sinα；則：,式2-2-20與式2-2-18相同，但式2-2-20中L3=Ld+L4，又因L4=d/tgα ，則：,第二章 污水處理工程 第二節(jié) 除 油,c. 上向流矩形與平行四邊形斜板板組及

42、側(cè)向流斜板組的板長。上向流矩形斜板板組依據(jù)矩形相似原理如圖2-2-7。,圖2-2-7,式中：V1=V0cosα，V2=V0sinα；則：,同理可計(jì)算上向流平行四邊形與側(cè)向流斜板板組板長，見下式：,第二章 污水處理工程 第二節(jié) 除 油,（2）各種板組計(jì)算板長與上浮速度的對(duì)比,從各種板組計(jì)算中可知，它們的計(jì)算板長并不一樣，為便于比較將計(jì)算板長與上浮速度匯成表2-2-1和表2-2-2。,第

43、二章 污水處理工程 第二節(jié) 除 油,板長計(jì)算公式匯總 表2-2-1,第二章 污水處理工程 第二節(jié) 除 油,上浮速度計(jì)算公式匯總 表2-2-2,說明：上浮速度計(jì)算值的假設(shè)條件為L=1500mm，d=

44、50mm，V=10.0mm/s。,第二章 污水處理工程 第二節(jié) 除 油,從表2-2-1、表2-2-2可得出如下規(guī)律：條件相同時(shí)，田中法與下向流平行四邊形板組計(jì)算結(jié)果形同，姚氏法與下向流矩形板組計(jì)算結(jié)果相同。 條件相同時(shí)，田中法與理想分離法中下向平行四邊形板組計(jì)算板長最短；姚氏法與下向流矩形板組長度次之，上向流平行四邊形板組計(jì)算長度最長，上向流矩形次之，側(cè)向流為上述的平均值。 條

45、件相同時(shí)，田中法可去除較小油珠；而上向流平行四邊形板組只能去除較大的油珠，分離效果較低。 條件相同時(shí)，板組傾角對(duì)板長與分離效果影響較大，這種影響對(duì)各種計(jì)算方法均存在。理想分離按下向流、上向流、側(cè)向流，分別適應(yīng)平行四邊形板組與矩形板組各種情況計(jì)算。,第二章 污水處理工程 第二節(jié) 除 油,（3）隔油池斜板板組計(jì)算,設(shè)隔油池板組符合下向流平行四邊形斜板板組條件。,A. V0的確定,V0

46、與表面負(fù)荷si=Q/A 均為板組計(jì)算的重要參數(shù)，V0可以通過斯托克斯公式求得。,B. 斜板層流起始段計(jì)算,有關(guān)層流起始段長度計(jì)算，對(duì)于斜板隔油池，據(jù)文獻(xiàn)介紹可用下式計(jì)算：,式中：L0 — 層流起始段長度，cm。 d — 斜板板距，cm。 Re — 雷諾數(shù)。,第二章 污水處理工程 第二節(jié) 除 油,C. 板長計(jì)算,斜板設(shè)計(jì)長度應(yīng)為層流起始段長度與計(jì)算板長之

47、和，即：,式中：Lc 的計(jì)算見式2-2-18。,D. 板組面積與板組尺寸的確定,設(shè)斜板長為L，寬為B，間距為d，為增加表面積與剛度采用波紋板，板組斜角為α，水出流量為Q，斜板塊數(shù)為n，則V的理論值為：,第二章 污水處理工程 第二節(jié) 除 油,又依表2-2-2,式中：Lcosα— 斜板水平投影長度d/sinα— 斜板水平距,將式2-2-28代入式2-2-29，得：,式中：nBLcosα

48、— 斜板組水平投影面積（A） nBd/sinα— 斜板組水平距總面積（A1）,則：,第二章 污水處理工程 第二節(jié) 除 油,式中：E － 斜板隔油池工作效率，75%～85%。 因Q、E、V0或si已知，則可解。,E. 雷諾數(shù)和費(fèi)羅德數(shù)計(jì)算,隔油池的水力計(jì)算均以理想流體為基礎(chǔ)，則含油污水在層流狀態(tài)運(yùn)行，為此應(yīng)降低雷諾數(shù)Re；但為保持水流的穩(wěn)定性水體又應(yīng)有一定能量

49、以防干擾；這樣就需增大費(fèi)羅德數(shù)Fr，從而提高水流穩(wěn)定性，Re與Fr計(jì)算如下：,第二章 污水處理工程 第二節(jié) 除 油,式中：F — 過水?dāng)嗝娣e（橫斷面積） μ — 水的運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù) x — 濕周 V — 板間軸向流速,式中：g — 重力加速度。,由式2-2-32和式2-2-33知，只有增大濕周才能降低Re，同時(shí)增大

50、Fr，因此斜板板組做成各種波紋板，其目的在于增加濕周x。通常將Re限制在500之內(nèi)；而將Fr限制在10-5之外。,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(jì)參數(shù)如下：斜板間距80~10

51、0mm，斜板傾角45?~60?，斜板水平投影負(fù)荷1.5?10-4~2.0?10-4m3/（s.m2），其他設(shè)計(jì)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1.5～1.9

52、mm，每塊板有6個(gè)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(gè)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(gè)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(gè)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(shí)踐證明，在

53、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(jìn)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(dòng)集油管槽收集到污油罐，再送去脫水，泥砂

54、則沿斜板組的下層斜板面滑向集泥區(qū)落到池底，定時(shí)排除；分離后的水，從下部分離區(qū)進(jìn)入折向上部的出水槽，然后排出或送去進(jìn)一步處理，由于高程上布置的原因，污水進(jìn)入下一步處理工序，往往需要用泵進(jìn)行提升。,圖2-2-9A 斜板（管）隔油器構(gòu)造圖,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,第二章 污水處理工程

55、第二節(jié) 除 油,三、粗?；ň劢Y(jié)）除油,1. 粗化（聚結(jié)）除油機(jī)理,所謂粗粒化，就是使含油污水通過一個(gè)裝有填充物（也叫粗?；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浜土考拔塾托再|(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?；褪谴至；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(duì)溫度一定的特定污水而言，其動(dòng)力粘滯系數(shù)、

56、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,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(jìn)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(dá)到增大油珠粒徑的目的。以上便是粗?；偷睦碚撘罁?jù)。,,,“潤濕聚結(jié)

57、” 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(shí)，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(kuò)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(dá)到粗?；哪康?。,第二章 污水處理工程

58、 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?；?，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(cuò)分布的微管。當(dāng)含油污水流經(jīng)該床時(shí)，由于粗粒化材料是疏油的，兩個(gè)或多個(gè)油珠有可能同時(shí)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(gè)較大的油珠，從而達(dá)到粗?；哪康摹?第二章 污水處理工程 第二節(jié) 除 油,第二章

59、 污水處理工程 第二節(jié) 除 油,2. 粗粒化材料（聚結(jié)板材）的選擇,國內(nèi)各油田目前工業(yè)化的粗?；b置大多是用粒狀材料，各種材料性能可見表2-2-3。,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(jī)械強(qiáng)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(duì)密度大于1的材料；貨源充足，加工、運(yùn)輸方便，價(jià)格便

60、宜；粒徑3~5mm為宜。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。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(shí)纖維周圍會(huì)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(shí)對(duì)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

61、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(yùn)行壽命也大于碳鋼板，但不銹鋼板造價(jià)遠(yuǎn)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?；b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?；脱b置一般為臥式

62、，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(jìn)水口 2. 出水口 3. 粗粒化段 4. 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

63、,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2-2-10（b）所示。,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

64、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,Performax聚結(jié)器工藝結(jié)構(gòu),Performax聚結(jié)器為圓形臥式工裝，左端上部為進(jìn)水口和配水部分，然后沿軸向徑面設(shè)置若干組Perfornax聚結(jié)填料，長度從0.6096~2.7432m，標(biāo)準(zhǔn)單元長度為0.914m。中部為自由排污（必要時(shí)還有沖砂）系統(tǒng)。罐體上部設(shè)有排氣口和安全閥口，罐體右端為出水口和液位，界面監(jiān)控系統(tǒng)。,第二章 污水處理工程

65、 第二節(jié) 除 油,第二章 污水處理工程 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(xì)氣泡，有時(shí)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(dá)到含油污水除油除懸浮物的目的。

66、由物理學(xué)基本概念得知，各種液體都有表面能，其表達(dá)式為：,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

67、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(shí)水中乳化油含量較高時(shí)，氣浮之前還需加混凝劑進(jìn)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。,第二章 污水處理工程 第二節(jié) 除 油,2. 氣浮除油（除懸浮物）裝置,（1）溶

68、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。,低滲透油田回注水處理技術(shù),DAF高效溶氣氣浮裝置,混凝器＋DAF氣浮機(jī),氣浮機(jī)原理圖,主要技術(shù)參數(shù): （1）停留時(shí)間：10分鐘 ;（2）