【文章內(nèi)容簡介】 組成若干種處理工藝流程。因此只介紹國內(nèi)、外大量工藝流程。一、國內(nèi)常用流程工藝流程簡介重力式流程自然（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(jì)七八十年代國內(nèi)各陸上油田較普遍采用。該流程處理過程 脫水轉(zhuǎn)油站來的原水，經(jīng)自然收油初步沉降后，加入混凝劑進(jìn)行混凝沉降，再經(jīng)過緩沖、提升、進(jìn)行壓力過濾，濾后水加殺菌劑，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(jìn)行處理?；厥盏挠退突卦图斚到y(tǒng)或者用作原料。流程特點 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 若處理規(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。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。 壓力式流程是 20 世紀(jì) 80 年代后期和 90 年代初發(fā)展起來的。它加強了流程前段除油和后段過濾凈化。流程處理過程 脫水站來的原水，若壓力較高，可進(jìn)旋流除油器 ；若壓力適中，可進(jìn)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(jié)（亦稱粗?；?，使油珠粒徑變大，易于沉降分離。或采用旋流除油后直接進(jìn)入壓力沉降。根據(jù)對凈化水質(zhì)的要求，可設(shè)置一級過濾和二級過濾凈化。 流程特點? 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 旋流除油裝置可高效去除水中含油，聚結(jié)分離使原水中微細(xì)油珠聚結(jié)變大，縮短分離時間，提高處理效率。? 適應(yīng)水質(zhì)、水量波動能力稍低于重力式流程? 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? 可充分利用原水來水水壓，減少系統(tǒng)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(dǎo)浮選—過濾、精濾流程。 浮選式流程主要是借鑒 20 世紀(jì) 80 年代末、90 年代初從國外引進(jìn)污水處理技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合國內(nèi)各油田生產(chǎn)實際需要發(fā)展起來的。流程處理過程 流程首端采用溶氣氣浮，再用誘導(dǎo)氣浮或射流氣浮取代混凝沉降設(shè)施，后端根據(jù)凈化水回注要求，可設(shè)一級過濾和精細(xì)過濾裝置。流程特點? 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??；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(yīng)用。? 流程動力消耗大，維護(hù)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(dá)標(biāo)外排而設(shè)計的。流程處理過程 原水經(jīng)過平流隔油池除油沉降，再經(jīng)過溶氣氣浮池凈化，然后進(jìn)入曝氣池、一級、二級生物降解池和沉降池，最后提升經(jīng)砂濾或吸附過濾達(dá)標(biāo)外排。流程凈化效果 一般情況，經(jīng)過開式生物處理流程凈化，排放水質(zhì)可以達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB8978—1996 要求。應(yīng)注意的是：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—排放前淋水降溫；少部分礦化度高的油田污水，進(jìn)行除鹽軟化，降低含鹽量，以免引起受納水體鹽堿化。 二、國外一般流程 蘇聯(lián)污水處理流程 蘇聯(lián)約有 75%的油田靠注水開發(fā)；蘇聯(lián)開始注水時對注水水質(zhì)要求較嚴(yán)，從 70 年代后注水水質(zhì)要求開始郵分放寬口其工藝流程種類也很多，本書僅列舉兩種有代表性的流程：蘇聯(lián)給水排水設(shè)計院定型址計流程和戈爾斯克油田污水處理流程。給水排水設(shè)計院定型設(shè)計流程示于圖 2 11，當(dāng)原水含油 3000mg/L 以下時，凈化水含油為 10 ~25mg/L，機械雜質(zhì) 10~ 20mg/L，含鐵量2. 5mg／L。下 J 戈爾斯克油田污水處理流程示于圖 212 該站設(shè)計水景為 5000m3/d．混凝劑硫酸鋁投量 30mg/L 左右，濾速 10m/h。2．美國污水處理流程美國對注水水質(zhì)要求很嚴(yán)，除對水中油、懸浮物和含鐵指標(biāo)要求根嚴(yán)外，還要求脫氧或密閉、殺菌、化學(xué)防垢及緩蝕等。第三章 物理法除油第一節(jié) 立式除油罐一、立式除油罐的除油原理 立式除油罐是一種重力分離型除油構(gòu)筑物，其主要結(jié)構(gòu)如圖 3 1 所示。 圖 3 1 立式除油罐結(jié)構(gòu)圖1進(jìn)水管；2 中心筒；0 一配水管；4 集水干管；S 一集水總干管；6出水箱；7 出水管；8 集油槽；9出油管 由原油脫水系統(tǒng)排出的含油污水經(jīng)進(jìn)水管流入罐內(nèi)中心筒（混凝除油時為旋流反應(yīng)筒） ，經(jīng)配水管流入沉降區(qū)。水中粒徑較大的油粒在油水相對密度差的作用下首先上浮至油層，粒徑較小的油粒隨水向下流動。在此過程中，一部分小油粒由于自身在靜水中上浮速度不同及水流速度梯度的推動，不斷碰撞聚結(jié)成大油粒而上浮，無上浮能力的部分小油粒隨水進(jìn)入集水管，經(jīng)出水系統(tǒng)流出除油罐。 油田含油污水處理多年統(tǒng)計資料表明，若除油罐進(jìn)水中含油量不超過 5000mg/L，自然除油的去除率可達(dá) 95%以上；混凝除油的出水含油量不超過 100mg/L，油去除率可高達(dá) 98%以上。 立式除油罐之所以具有很高的去除率，取決于罐內(nèi)特定的油水運動過程。這個過程可分以下幾個方面說明。上向流速度推動浮升過程圖 3—2 罐內(nèi)油水運動示意圖如圖 32 所示，除油罐配水管向上開口。當(dāng)水從管口以一定的速度出流后，由于水流的慣性作用，其流線如右圖所示。對任何一條選定的流線都可以找出點 A，A 點的流速方向是水平的，A 點以前的水流具有垂直向上的分速度，A 點以后的水流轉(zhuǎn)為向下流動。由從管口截面出發(fā)的每一條流線上的點 A，在空間都具有不同的位置，要找出在配水管流出的整個水流由向上流動轉(zhuǎn)為向下流動的分界面是困難的。為了研究上的方便，可人為規(guī)定以通過管口的水平面為界，平面以上稱之為上向流區(qū)，平畫以下稱之為下向流區(qū)。顯然，由于立式除油罐內(nèi)水流方向的變化，使水中油粒的浮升過程與平流式隔油池有明顯不同。在上向流區(qū)，油粒除了因自身的上浮力（因油水相對密度差所致）所獲得的在靜水審的上浮速度外，還受水流向上垂直分速度 v 上的推動。因此，油粒在上向流區(qū)的實際速度 V 由下式表示： = + (31) 39。uz上式中 ——油粒在動水中的實際上浮速度，39。 ——油粒枉靜水中的上浮速度，其值由斯托克斯公式確定 Iz ——上向流區(qū)水流向上垂直分速度。上 由式（31）可知，上向流區(qū)油粒的浮升速度比在靜水中快得多。 在立式除油罐中，油層厚度一般控制在 1. 5～，油粒上浮的終點為油層底面。配水管口與油層底面的距離目前控制為不大于0. 2m,，所以，油粒浮升的距離很短，在水流向上垂直分速度 V 上的推動下能很快上浮至油層。一般認(rèn)為，水中的浮油及分散油中顆粒較大的油粒是在上向流區(qū)被除去的。既然水流向上垂直分速度有推動油粒迅速上浮的作用，那么是否可隨意加大水從管口的出流速度以增 V 上值來提高上向流區(qū)的除油效率，事實并非完全如此。分析認(rèn)為具有一定速度的水流也具有夾帶油粒轉(zhuǎn)入下向流區(qū)的作用。一般來說，水流速度愈大，夾帶能力愈強！轉(zhuǎn)入下向流區(qū)的油粒顆粒愈大，數(shù)量愈多。水流速度與被夾帶油粒的顆粒直經(jīng)有何關(guān)系，控制多大的管口出 流速度，既有利于推動油粒的上浮過程，又具有較小地夾帶油粒的能力，深入地研究這些問題，使盡可能多的油粒在上向流區(qū)被 除去，對提高立式除油罐的整體除油效率具有重要意義。還需要說明的是配水管管口出流速度不只與上向流區(qū)除油過程有關(guān)，也與立式除油罐的配水均勻性有關(guān)。一般來說，水從管口出流速度大，則配水管口的配水面積——服務(wù)面積亦大，否則服務(wù)面積小，在配水管口數(shù)量不能設(shè)置很多時，配水不均勻，除油罐的面積利用率小，水在罐內(nèi)停留的時間變短，直接影響下向流區(qū)的除油救率?？傊?，問題是復(fù)雜的，需要認(rèn)真研究如何提高除油罐整體除油效率的途徑。第二節(jié) 斜板除油一、斜板除油的基本原理 斜板除油是目前常用的高效除油方法之一，它屬于物理法除油，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。 斜板（包括斜管，下同）除油的基本原理是“淺層沉淀” ，又稱“淺池理論。這種理論忽略了紊流、進(jìn)出口水流的不均勻性、油珠顆粒上浮中的絮凝等因素，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： (1)過水?dāng)嗝嫔细鼽c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。 (2)油珠顆粒是以等速上浮的。 (3)油珠顆粒上浮到水面即被去除。含油污水在這種重力分離池中的分離效率為：E= = AQuHt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； Q—處理流量； A—除油設(shè)備水平工作面積。 這里的分離效率是以大于浮升速度 u 的油珠顆粒去除率來表示的，也就是除油效率。表面負(fù)荷率 Q/A，是一個重要參數(shù)，當(dāng)除油設(shè)備通過的流量 Q 一定時，加大表面積 A，可以減小油珠顆粒的上浮速度 u,這就意味著有更小直徑的油珠顆粒被分離出來，因此加大表面積 A，可以提高除油效率或增加設(shè)備的處理能力。浮升速度 u 可用斯托克斯公式計算：u= （ – ）?18w?o2Dd 式中 u——油珠顆粒的浮升速度，m/s； g——重力加速度，m/s2 μ——污水的動力粘度，Pa．s， ——污水的密度，kg/m3w? ——油的密度，kg/m3o——油珠顆粒直徑，mDd 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(fù)荷率成反比。 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(fù)荷率可表示為 Q/A=H/t，將其代入上式，可得 E= = = 公式AQutu 從公式可見，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)備的分離度越小，油珠顆粒上浮到表面所需要的時間就越短，這就是所謂的“淺池理論件” 。 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。 在理論上，加設(shè)斜板不論其角度如何，其去除效率提高的倍數(shù)，相當(dāng)于斜板總水平投影面積比不加斜板的水面面積所增加的倍數(shù)。當(dāng)然，實際效果不可能達(dá)到理想的倍數(shù)。這是因為存在著斜板的具體布置、進(jìn)出水流的影響、板間流態(tài)的干擾和積油等因素，但是，由于斜板的存在，增大了濕周，縮小了水力半徑，因而雷諾數(shù)(Re)較小，逸就創(chuàng)造了層流條件，水流較平穩(wěn)，同時弗勞德數(shù)(Fr)較大，更有利于油水分離，這就是斜板除油所以成為高效設(shè)備的道理。 二、斜板除油裝置 斜板除油裝置基本上可以分為立式和平流式兩種，如立武斜板除油罐和平流式斜板隔油池．在油田上常用的是立式斜板除油罐。 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 3 19 所示。1 一進(jìn)水管；2中心眨應(yīng)筒；3配水管；4 一集水管；5 一中心柱管；6 一山水管；7波紋斜板組； 8 一溢流管；9 集油槽；10出油管；11排污管含油污水從中心反應(yīng)筒出來之后，先在上部分離區(qū)進(jìn)行初步的重力分離，較大的油珠顆粒先行分離出來，然后污水通過斜板區(qū)，油水進(jìn)一步分離。分離后的污水在下部集水區(qū)流入集水管，匯集后的污水白中心柱管上部流出除油罐。在斜板區(qū)分離出的油珠顆粒上浮到水面，進(jìn)人集油槽后由出油管排出到收油裝置。第三節(jié) 氣浮法（浮選）除油除懸浮物一、概述 氣浮就是在含油污水中通入空氣（或天然氣）或設(shè)法使水中產(chǎn)生氣體，有時還需要加入浮選劑或混凝劑，使污水中顆粒為 0. 25~25μm 的乳化油和分散油或水中懸浮顆粒粘附在氣泡上，隨氣泡一起上浮到水面上并加以回收，從而達(dá)到含油污水除油除懸浮物的目的。2．氣浮技術(shù)發(fā)展的趨勢 氣浮法除油技術(shù)是隨著石油工業(yè)的發(fā)展逐漸發(fā)展起來的。我國早在 60 年代就開始研究及應(yīng)用該技術(shù)，1963 年哈爾濱建工學(xué)院在對齊齊哈爾鋼廠煤氣發(fā)生站含酚廢水進(jìn)行預(yù)處理除油研究中就曾用過射流浮選，試驗除油效率為 80%左右。大慶油田設(shè)計院在 1963年～1965 年期間曾在東油庫污水站用自制的葉輪浮選機進(jìn)行過浮選試驗，浮選池容積為 。該試驗獲得了滿意的結(jié)果，當(dāng)浮選池2水深為 、投加 100mg/L 硫酸亞鐵(FeSO 4．7H 0)，水在浮選池2停留時間為 30min，可使進(jìn)口含油為 20315mg/L 的電，脫水器排出水（水溫 50℃左右）經(jīng)浮選后含油量降至 60. 3mg/L。除油效率%。后因混凝除油也有比較好的效果，又考慮葉輪浮選機當(dāng)時無定型產(chǎn)品等原因未工業(yè)化，因而，石油開發(fā)業(yè)含油污水處理實施的是混凝除油的技術(shù)路線。 后發(fā)展起來的煉油化工污水處理廣泛地應(yīng)用了氣浮除油技術(shù)。其浮選方式以溶氣浮選為主，一般處理流程為平流隔