油田采出污水常用的处理方法
2016-01-13 08:55:34
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（1） 重力分离除油（自然除油）
重力分离除油方法，是根据油和水的密度不同，利用油水密度差使油上浮，达到油水分离的目的。油田上常用的重力分离除油设备有立式除油罐、斜板除油罐和粗粒化除油罐等。
立式除油罐是目前应用最为普遍的采出污水除油设备。含油污水经进水管流入罐内中心筒，经配水管流入沉降区。水中粒径较大的油滴在油水相对密度差的作用下首先上浮至油层，粒径较小的油滴随水向下流动。在此过程中，一部分小油滴由于自身在静水中上浮速度不同及水流速度梯度的推动，不断碰撞聚结成大油滴而上浮，无上浮能力的部分小油粒随水进入集水管，经出水系统流出除油罐。
斜板除油罐是根据“浅池理论”开发的一种除油设备，其结构与普通立式除油罐基本相同，主要区别是在普通除油罐中心筒外的分离区一定部位加设了斜板组。含油污水从中心筒出来之后，先在上部分离区进行初步的重力分离，较大的油珠颗粒先被分离出来，然后污水通过斜板区，油水进一步分离。分离后的污水在下部集水区流入集水管，汇集后的污水由中心柱管上部流出除油罐。在斜板区分离出的油珠颗粒上浮到水面，进入集油槽后由出油管排出到收油装置。斜板材质在选用上要求在污水中长期浸泡不软化、不变形、耐油、耐腐蚀，主要有聚氯乙烯和不饱和聚酯玻璃钢等。
所谓粗粒化，就是使含油污水通过一个装有填充物（也叫粗粒化材料）的装置，在污水流经填充物时，使油珠由小变大的过程。经过粗粒化后的污水，其含油量及污油性质并不变化，只是更容易用重力分离法将油除去。粗粒化的对象主要是水中的分散油，粗粒化除油是粗粒化及相应的沉降过程的总称。关于粗粒化的机理，目前有两种观点，一种是建立在亲油性粗粒化材料（如聚丙烯塑料球、无烟煤等）基础上的“润湿聚结”理论，一种是建立在疏油材料（如蛇纹石、陶粒等）基础上的“碰撞聚结”理论。当然，无论是亲油还是疏油材料，两种聚结都是同时存在的，只是前者以“润湿聚结”为主，后者以“碰撞聚结”为主。
（2） 混凝处理法
经过自然除油后，污水中的浮油基本上被全部去除，10μm以上的分散油也大部分去除，水中主要含有乳化油及小颗粒的悬浮物，这些需要用混凝方法来去除，从投加混凝剂起到水中产生大颗粒的凝聚体即矾花为止，总称为混凝过程。油田上常用的混凝剂有硫酸铝（ Al2（SO4）3?18H2O）、聚合氯化铝（PAC）、硫酸亚铁（FeSO4?7H2O）和聚丙烯酰胺等。油田上常用的混凝除油装置是混凝除油罐。
（3） 过滤
目前，油田采用的过滤方法多属于深床过滤，即污水流经一个较厚（一般为700mm 左右）而多孔的石英砂或者其它粒状物质的过滤床，杂质被留在这些介质的孔隙里或表面，从而使水得到进一步净化。滤床不但能够去除水中的悬浮物和胶体物质，而且还可以去除细菌、藻类、病毒、油类、铁和锰的化物、重金属、以及预处理中加入的化学药品等很多物质。
过滤机理包括多种作用：
一是吸附作用，即把悬浮颗粒吸附到滤料颗粒表面。影响吸附的化学因素包括悬浮颗粒、悬浮液水体以及滤料的化学性质，其中电化学性质和范德华力是两个最重要的化学性质。
二是絮凝作用，即通过加入混凝剂使水中产生小而致密的絮凝体，使之能穿透表面而进入滤床，絮体的形成大大增加了其与滤料颗粒表面接触的机会，使之与滤料颗粒粘接在一起而被去除。
三是沉淀作用，小于孔隙空间的颗粒的过滤去除，与一个布满大量浅盘的水池中的沉淀作用是相类似的。
四是截留作用，也就是筛滤，即大于孔隙直径的悬浮颗粒被截留在滤层的表面而被去除。
按照不同的分类方法，过滤罐可分多种类型：
一是按水流通过滤床的方向来分，可分为下向流、上向流、双向流、辐射流和
水平流等类型；
二是按所用的滤料来分，可分为砂、煤（或无烟煤）、煤-砂、多层、混合滤料、
硅藻土、核桃壳等类型；
三是按滤速来分，可分为慢滤池、快滤池和高速滤池等；
四是按过滤水的水流性质来分，可分为压力式和重力式两种。
（4） 化学处理方法
1） 防垢剂
油田采出污水中垢的种类很多，其中危害最大的是：CaCO3垢、CaSO4垢、BaSO4垢等。油田污水处理中应用的防垢方法有两类，一类是化学防垢法，另一类是物理防垢法。目前，应用比较广泛的是化学防垢法，即向污水中加入防垢剂来防垢。油田上常用的防垢剂有：无机磷酸盐、有机磷酸及其盐类、聚合物及复配型聚合物等。
2） 缓蚀剂
由于油田采出污水中含有O2、H2S和CO2等腐蚀性气体，对污水处理及注水系统的金属管线及设施易造成腐蚀。不同油田的采出污水中，溶解氧含量、pH值及含盐量（总矿化度）也会有所不同，所以腐蚀性也存在差别。例如：大庆油田采出污水pH值为 8.5~9、H2S含量 15~20mg/L、溶解氧 0.5mg/L左右，对被污水完全浸泡的金属一般腐蚀性不大，但在污水罐的水、气界面及罐顶腐蚀严重；而胜利油田采出污水矿化度高达 3×104mg/L以上，pH值 7.0~7.5、H2S含量 1~5mg/L，溶解氧 0.5~2.0mg/L，腐蚀性很强。
在水处理过程中，可以通过向水中加入缓蚀剂，来减轻水的腐蚀性。缓蚀剂的种类可分为 6 种：①铬酸盐，主要有铬酸钠、铬酸钾、重铬酸钠和重铬酸钾等；②锌盐，主要有ZnCl2、ZnSO4和Zn（NO3）2等；③聚磷酸钠；④水玻璃；⑤缓蚀阻垢剂；⑥有机胺类。
3） 杀菌剂
在适宜的条件下，大多数细菌在污水中都可生长繁殖，其中危害最大的是硫酸盐还原菌（SRB）和腐生菌（TGB）。SRB 在厌氧环境下能够将水中的无机硫酸盐还原成硫化氢，从而对钢罐及管线形成腐蚀，腐蚀产物 FeS 随注入水回注地层时还会引起堵塞。TGB 大量繁殖的结果是形成细菌膜，致使水中的悬浮物大量增加，从而堵塞注水系统及地层。因此，对污水进行杀菌处理是十分必要的。
目前，常用的杀菌方法是投加杀菌剂。杀菌剂按化学成份可分为无机杀菌剂和有机杀菌剂两大类。属于无机杀菌剂的有氯、臭氧、次氯酸钠等。属于有机杀菌剂的有氯酚类、季胺盐类、有机硫类和氯胺类。按杀菌机制可分为氧化型和非氧化型杀菌剂。氯、次氯酸钠、氯胺等属于氧化型杀菌剂，季胺盐类、氯酚类、二硫氰基甲烷是非氧化型杀菌剂。
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