油田污水处理工程 365页

'油田污水处理工程 第一节油田污水资源第一章概述 第一节油田污水资源第一章概述在石油的生成、运移和储积的过程中，石油的主要天然伴生物是水。在油藏勘探开发初期，通常情况下，原始地层能量可将部分油、气、水液体驱向井底，并举升至地面，以自喷方式开采，称之为一次采油。一次采油采出液含水率很低。但是，如果油藏圈闭良好，边水补充不足，原始地层能量递减很快，一次采油方式难以维持。为获得较高采收率，需向地层补充能量，实施二次采油，二次采油有注水开发和注气开发方式等。目前全国各油田绝大部分都采用注水开发方式，即注入高压水驱动原油使其从油井中开采出来。但经过一段时间注水后，注入水将随原油被带出，随着开发时间的延长，采出原油含水率不断上升。油田原油在外输或外运之前要求必须将水脱出，合格原油允许含水率为0.5%以下。脱出的水中主要污染物为原油，此污水又是在油田开发过程中产生的，因此称为油田含油污水。由此可见，污水主要来自原油脱水站，及联合站内各种原油储罐的罐底水、将含盐量较高的原油用其他清水洗盐后的污水 第一节油田污水资源第一章概述如果含油污水不合理处理回注和排放，不仅使油田地面设施不能正常运作，而且会因地层堵塞而带来危害，同时也会造成环境污染，影响油田安全生产。因此必须合理的处理利用含油污水。随着油田注水开发生产的进行带来了两大问题。一是注入水的水源问题，人们希望得到能提供供水量大而稳定的水源，油田注水开发初期注水水源是通过开采浅层地下水或地表水来解决，过量开采清水会引起局部地层水位下降，影响生态环境；二是原油含水量不断上升，含油污水量越来越大，污水的排放和处理是个大问题，大量含油污水不合理排放会引起受纳水体的潜移性侵害，污染生态环境。在生产实践中，人们认识到油田污水回注是合理开发和利用水资源的正确途径。 由于现代工业的迅速发展和城市人口的增加，生活用水和工业用水量急剧增加，因此不少国家颇感水源不足。解决水源缺乏的办法之一是提高水的循环利用率。石油行业注水开发油田，随着开采时间的延长采出污水量逐渐增加，将油田污水经处理后代替地下水进行回注是循环利用水的一种方式。如果污水处理回注率为100%，即不管原油含水率多高，从油层中采出的污水和地面处理、钻井、作业过程排出的污水全部处理回注，那么注水量中只需要补充由于采油造成地层亏空的水量便可以了。这样，不仅可以节省大量清水资源和取水设施的建设费用，而且，使油田污水资源变废为宝，实现可持续发展，提高油田注水开发的总体技术经济效益。合理利用污水资源第一节油田污水资源第一章概述 第二节原水中的杂质第一章概述 第二节原水中的杂质第一章概述分散颗粒溶解物（低分子、离子）胶体颗粒悬浮物颗粒大小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毫米外观透明光照下混浊混浊肉眼可见油田污水是一种含有固体杂质、液体杂质、溶解气体和溶解盐类等较复杂的多相体系。从颗粒大小和外观来看可按表1-2-1进行分类。污水中杂质分类表1-2-1一、原水杂质分类 第二节原水中的杂质第一章概述原水中的细小杂质，按油田污水处理的观点，可以分为五大类。1.悬浮固体其颗粒直径范围取1~100m，此部分杂质主要包括：泥沙、各种腐蚀产物及垢、细菌、有机物。2.胶体粒径为110-3~1m，主要由泥砂、腐蚀结垢产物和微细有机物构成，物质组成与悬浮固体基本相似。3.分散油及浮油污水原水中一般有1000mg/l左右的原油，偶尔出现瞬时2000~5000mg/l的峰值含油量，其中90%左右为10~100m的分散油和大于100m的浮油。 第二节原水中的杂质第一章概述4.乳化油原水中有10%左右的110-3~10m的乳化油。5.溶解物质在污水中处于溶解状态的低分子及离子物质，主要包括：溶解在水中的无机盐类和溶解的气体 第二节原水中的杂质第一章概述二、原水杂质分析根据净化水的不同去向，选择不同的分析项目。1.净化污水回注时分析项目（1）PH值（2）悬浮固体（3）浊度（4）温度（5）相对密度（6）溶解氧（7）硫化物（8）细菌数量（9）阳离子组分（10）阴离子组分钙、镁、铁、钡氯离子、硫酸根、碳酸根和碳酸氢根（11）总矿化度 第二节原水中的杂质第一章概述2.净化污水排放时分析项目为了使净化水达到排放标准，净化水质要按《污水综合排放标准》GB8978-1996有关规定执行。结合石油行业特点除严格按表1-3-2检测第一类指标外，还应对如下第二类主控指标进行分析：PH值、色度、悬浮物、BOD5、COD、石油类、硫化物、氨氮、氟化物、磷酸盐、苯胺类、硝基苯类、阴离子表面活性剂、铜、锌、锰等等。 第二节原水中的杂质第一章概述3.国内主要油田原水水质分析国内主要油田有代表性的污水处理站原水水质分析示于表1-2-2。除表中所列数据外，还有油、悬浮固体及水温等也是原水的重要指标。含油量一般为1000mg/L左右，相应的悬浮固体含量一般为80~250mg/L，少部分油田原水含油量高达3000~5000mg/L，相应悬浮固体含量高达1000~2000mg/L，这两项指标在同一污水站瞬时变化很大。 第二节原水中的杂质第一章概述油田站名主要离子含量mg/LK++Na+Ca2+Mg2+Cl-SO42-HCO3-CO32-大庆喇二联中三污1184.01206.010.08.01.22.4833.1730.30.04.81549.91769.596.0102.8胜利坨四辛一滨二首站临盘首站孤一联38371195215285745517221811661539414244421714888175900218042345312223204400612050791402186048111141200017辽河兴一联高升联887.8188.68.044.14.914.6326.2212.80.00.01672.0317.38412.0中原明一联濮一联304284864796025021961924835378631741150959959900华北雁一联929.729.37.81178.711.3552.30长庆中区集油站2790.133675784849627512010江汉广华集油站75255545571168741123220国内油田部分污水站原水水质分析表表1-2-2 第二节原水中的杂质第一章概述油田站名主要离子含量mg/L总矿化度mg/LPH值总铁mg/LCO2mg/LH2Smg/LTGB个/mLSRB个/mL大庆喇二联中三污3674.23824.68.858.500.150.100.00.013.04.025025250250胜利坨四辛一滨二首站临盘首站孤一联1076536036418972066149887.997.156.737.768.100.486.241.230.800.610.080.020.260.060.004104011.51042.51041.410401.51049.51043.1104辽河兴一联高升联2982.7289.38.608.720.070.00中原明一联濮一联812771320816.506.502.002.0057.474.53.102.023.51033.5102华北雁一联27097.50--长庆中区集油站833006.4--0.051.6104江汉广华集油站1951786.71.4297国内油田部分污水站原水水质分析表表1-2-2续 第三节水质标准简介第一章概述 第三节水质标准简介第一章概述一、净化污水回注水质标准1.注水水质基本要求注水水质必须根据注入层物性指标进行优选确定。通常要求：在运行条件下注入水不应结垢；注入水对水处理设备、注水设备和输水管线腐蚀性要小；注入水不应携带超标悬浮物，有机淤泥和油；注入水注入油层后不使粘土发生膨胀和移动，与油层流体配伍性良好。2.注水水质标准现将石油天然气行业标准《碎屑岩油藏注水水质推荐指标》SY/T5329-94水质主控指标示于表1-3-1。由于净化水主要用于回注油层，所以污水处理工艺必须设法使净化水达到有关注水水质标准。 第三节水质标准简介第一章概述推荐水质主要控制指标表1-3-1注入层平均空气渗透率m20.100.1~0.60.6标准分级A1A2A3B1B2B3C1C2C3控制指标悬浮固体含量，mg/L≤1.0≤2.0≤3.0≤3.0≤4.0≤5.0≤5.0≤7.0≤10.0悬浮物颗粒直径中值，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平均腐蚀率，mm/a0.076点腐蚀1.A1、B1、C1级；试片各面都无点腐蚀；2.A2、B2、C2级；试片有轻微点蚀；3.A3、B3、C3级；试片有明显点蚀；SRB菌，个/mL010250102501025铁细菌，个/mLn102n103n104腐生菌，个/mLn102n103n104注：①1n10②清水水质指标中去掉含油量③新投入开发的油田、新建污水处理站，注水水质根据油层渗透率高低要分别执行相应分级（A1、B1、C1）标准。 第三节水质标准简介第一章概述3.注水水质辅助性指标除了上述对注水注水水质的主要控制指标外，SY/T5329-94还对注水水质的辅助性指标作出指导性规定。辅助性指标主要包括：（1）溶解氧（2）硫化氢（3）侵蚀性二氧化碳（4）PH值（5）铁 第三节水质标准简介第一章概述二、污水综合排放标准1.主要技术内容该标准按照污水排放去向，分年限规定了69种水污染物最高允许排放浓度及部分行业最高允许排水量。它适用于现有单位水污染物的排放管理，以及建设项目的环境影响评价、建设项目环境保护设施设计、竣工验收及其投产后的排放管理。标准主要概念定义：污水——指在生产与生活活动中排放的水的总称。排水量——指在生产过程中直接用于工艺生产的水的排放量。不包括间接冷却水、厂区锅炉、电站排水。一切排污单位——指该标准适用范围所包括的一切排污单位。其他排污单位——指在某一控制项目中，除所列行业外的一切排污单位 第三节水质标准简介第一章概述2.主要控制指标该标准将排放的污染物按其性质和控制方式分为两类。对于第一类污染物（详见表1-3-2所示），不分行业和污染排放方式，也不分受纳水体的功能分类，一律在排放口取样，其最高允许排放浓度必须达到表1-3-2要求。序号污染物最高允许排放浓度mg/L1总汞0.052烷基汞不得检出3总镉0.14总铬1.55六价铬0.56总砷0.57总铅1.08总镍1.09苯并（a）芘0.0000310总铍0.00511总银0.512总放射性1Bq/L13总放射性10Bq/L第一类污染物最高允许排放浓度表1-3-2 第三节水质标准简介第一章概述对于第二类污染物。在排放口采样按工程建设年限不同必须达到相应指标要求。主要控制指标有：PH值、色度、悬浮物、BOD5、COD、石油类、动植物油、挥发酚、总氰化物、硫化物、氨氮、氟化物、磷（酸盐）、甲醛、苯胺类、硝基苯类、阴离子表面活性剂、总铜、总锌、总锰、彩色显影剂、粪大肠菌群数、总余氯等50余项。 第三节水质标准简介第一章概述4.主要分析检测方法采样点：采样点应按有关污染物排放口的规定设置，在排放口必须设置排放口标志、污水水量计量装置和污水比例采样装置。采样频率：工业污水按生产周期确定监测频率。生产周期在8h以内的，每2h采样一次。其他污水采样，24h不少于2次。最高允许排放浓度按日均值计算。排水量：以最高允许排水量或最低允许水重复利用率来控制，均以月均值计。统计：企业的原材料使用量、产品产量等，以法定月报表或年报表为准。测定方法：该标准采用的主要测定方法见表1-3-4所示。 第三节水质标准简介第一章概述水质主要测定方法表1-3-4序号项目测定方法方法来源1总汞冷原子吸收光度法GB7468-872总镉原子吸收分光光度法GB/T14204-933总铬高锰酸钾氧化-二苯碳酰二肼分光光度法GB7466-874六价铬二苯碳酰二肼分光光度法GB7467-875总砷二已基二硫代氨基甲酸银分光光度法GB7485-876总铅原子吸收分光光度法GB7475-877总镍火焰原子吸收分光光度法GB11912-898总银火焰原子吸收分光光度法GB11907-899PH值玻璃电极法GB6920-8610色度稀释倍数法GB11903-8911悬浮物重量法GB11901-8912生化需氧量(BOD5)稀释与接种法GB7488-8713生化需氧量(COD)重铬酸钾法GB11914-8914石油类红外光度法GB/T16488-199615动植物油红外光度法GB/T16488-199616挥发酚蒸馏后用4-氨基安替比林分光光度法GB7490-8717总氰化物硝酸银滴定法GB7486-87 第三节水质标准简介第一章概述水质主要测定方法表1-3-4续序号项目测定方法方法来源18硫化物亚甲基蓝分光光度法GB/T16489-199619氨氮钠氏试剂比色法GB7478-8720氟化物离子选择电极法GB7484-8721磷酸盐钼蓝比色法*22甲醛已酰丙酮分光光度法GB13197-9123苯胺类N-（1-萘基）乙二胺偶氮分光光度法GB11889-8924硝基苯类还原-偶氮比色法或分光光度法*25阴离子表面活性剂亚甲基蓝分光光度法GB7494-8726总铜原子吸收分光光度法GB7475-8727总锌原子吸收分光光度法GB7475-8728总锰火焰原子吸收分光光度法高锰酸钾分光光度法GB11911-89GB11906-8929三氯甲烷气相色谱法待颁布30四氯化碳气相色谱法待颁布31苯酚气相色谱法待颁布32余氯量N,N-二乙基-1,4-苯二胺分光光度法GB11898-8933总有机碳（TOC）非色散红外吸收法待制定*《水和废水监测分析方法（第三版）》，中国环境科学出版社，1989年 第三节水质标准简介第一章概述三、净化污水回用热采锅炉标准油田采出水处理的水主要用于回注地层，以水中悬浮物、油的净化处理为主要对象，同时要控制水质的稳定，防止腐蚀结垢和微生物繁殖产生的危害。注汽锅炉的给水除了控制净化指标和水质稳定指标外，还需控制水质软化指标。因此，需在采出水处理后的水质基础上进行深度处理。稠油油田采出水用于注汽锅炉给水处理的技术在我国还是初级阶段，急需要不断的总结已运行工程经验，还要开展有关科学试验，引进国外相关技术，在设计中积极慎重的应用。 第三节水质标准简介第一章概述注汽锅炉给水水质条件表1-3-5序号项目单位数量备注1溶解氧mg/l<0.05—2总硬度mg/l<0.1以CaCO3计3总铁mg/l<0.05—4二氧化硅mg/l<50—5悬浮物mg/l<2—6总碱度mg/l<2000—7油和脂mg/l<2建议不计溶解油8可溶性固体mg/l<70009PH值7.5～11《稠油集输系统及注蒸汽系统设计规范》SY0027中注汽锅炉的给水水质条件应符合表1-3-5，同时必须满足所选设备的给水水质要求。 第三节水质标准简介第一章概述采出水用于热采锅炉给水时，其水质指标应达到表1-3-6所示：水质分析项目单位进入化学沉淀软化装置允许值进入离子交换软化装置允许值含油量mg/l≤10≤2悬浮固体含量mg/l≤2游离CO2mg/l≤10≤10总铁mg/l≤0.5≤0.05SiO2mg/l≤50进入热采锅炉软化装置水质表表1-3-6 第一节工艺流程简介第二章污水处理工艺 第二章污水处理工程第一节工艺流程简介一、重力式流程自然除油—混凝沉降—压力（或重力）过滤流程。该流程如图2-1-1所示。重力式处理流程处理效果良好，对原水含油量、水量变化波动适应性强，自然除油回收油品好，投加净化剂混凝沉降后净化效果好。但当处理规模较大时，压力滤罐数量较多、操作量大，处理工艺自动化程度稍低。当对净化水质要求较低，且处理规模较大时，可采用重力式单阀滤罐提高处理能力。 第二章污水处理工程第一节工艺流程简介图2-1-1重力式污水处理流程图 文一中心污水处理站 第二章污水处理工程第一节工艺流程简介二、压力式流程旋流（或立式除油罐）除油－聚结分离—压力沉降—压力过滤流程。该流程如图2-1-2所示。压力式处理流程处理净化效率较高，效果良好，污水在处理流程内停留时间较短，但适应水质、水量波动能力稍低于重力式流程。旋流除油装置可高效去除原水中含油，聚结分离可使原水中微细油珠聚结变大，缩短分离时间，提高处理效率。该流程系统机械化、自动化水平稍高于重力式流程，现场预制工作量大大降低，且可充分利用原水来水水压，减少系统二次提升。 第二章污水处理工程第一节工艺流程简介图2-1-2压力式污水处理流程图 第二章污水处理工程第一节工艺流程简介三、浮选式流程接收（溶气浮选）除油—射流浮选或诱导浮选—过滤、精滤流程。该流程如图2-1-3所示。浮选流程处理效率高，设备组装化、自动化程度高，现场预制工作量小。因此，广泛应用于海上采油平台，在陆上油田，尤其是稠油污水处理中也被较多应用。但该流程动力消耗大，维护工作量稍大。 大庆油田开式浮选除油工艺 第二章污水处理工程第一节工艺流程简介图2-1-3浮选式污水处理流程图 第二章污水处理工程第一节工艺流程简介四、开式生化处理流程隔油－浮选－生化降解－沉降－吸附过滤流程。该流程如图2-1-4所示，开式生化处理流程是针对部分油田污水采出量较大，回用量不够大，必须处理达标外排而设计的。一般情况，通过上述开式生物处理流程净化，排放水质可以达到《污水综合排放标准》GB8978-1996要求。对于少部分油田污水水温过高，若直接外排，将引起受纳水体生态平衡的破坏。因此，尚需在排放前进行淋水降温处理；对于少部分矿化度高的油田污水，有必要进行除盐软化，适当降低含盐量，以免引起受纳水体盐碱化。 第二章污水处理工程第一节工艺流程简介图2-1-4开式生化处理流程 胜利油田配套了以重力沉降、压力沉降、浮选、旋流和水质改性工艺为主的除油净化工艺。胜利油田重力、压力、旋流除油净化工艺 低渗透油田回注水处理技术辽河油田浮选精滤处理工艺流程来水→调节水罐/除油罐→DAF高效气浮装置→中间水箱→过滤泵→多介质过滤器→超细滤料过滤器→膜装置→成品水罐→外输泵调节罐/除油罐DAF气浮机过滤器膜分离装置 第二节除油第二章污水处理工艺 第二章污水处理工程第二节除油一、自然除油1.基本原理自然除油是属于物理法除油范畴，是一种重力分离技术。重力分离法处理含油污水，是根据油和水的密度不同，利用油和水的密度差使油上浮，达到油水分离的目的。含油污水在这种重力分离池中的分离效率为：式中：E—油珠颗粒的分离效率；u—油珠颗粒的上浮速度；Q/A—表面负荷率；Q—处理流量；A—除油设备水平工作面积。/=AQuE••••••••••••••（式2-2-1） 第二章污水处理工程第二节除油浮升速度u可用斯托克斯公式计算：式中：u—油珠颗粒的浮升速度，m/s；g—重力加速度，m/s2；—污水的动力粘度，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，若污水中的油珠颗粒直径、污水密度、油的密度和水温一定时，则油珠颗粒的浮升速度亦为定值，除油效率与油珠颗粒的浮升速度成正比，与表面负荷率成反比。 第二章污水处理工程第二节除油2.装置结构自然除油设施一般兼有调储功能，其油水分离效率不够高，通常工艺结构采用下向流设置。如图2-2-1所示，立式容器上部设收油构件，中上部设配水构件，中下部设集水构件，底部设排污构件。 第二章污水处理工程第二节除油图2-2-1A自然除油罐结构图 图2-2-1B大庆油田自然除油罐 第二章污水处理工程第二节除油二、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，它同样属于物理法除油范畴。斜板（管）除油的基本原理是“浅层沉淀”，又称“浅池理论”，通俗的讲，若将水深为H的除油设备分隔为n个水深为H/n的分离池，而当分离池的长度为原除油分离区长度的1/n时，便可处理与原来的分离区同样的水量，并达到完全相同的效果。为了让浮升到斜板（管）上部的油珠便于流动和排除，把这些浅的分离池倾斜一定角度（通常为45°~60°），超过污油流动的休止角。这就形成了所谓的斜板（管）除油罐。 第二章污水处理工程第二节除油假设除油设备的高度为H，油珠颗粒分离时间为t，则表面负荷率可表示为Q/A=H/t，将其代入分离效率公式，可得：HuttHuAQuE===//•••••（式2-2-3）从（式2-2-3）可见，重力分离除油设备的除油效率是其分离高度的函数，减小除油设备的分离高度，可以提高除油效率。在其他条件相同时，除油设备的分离高度越小，油珠颗粒上浮到表面所需要的时间就越短，因此在油水分离设备中加设斜板，增加分离设备的工作表面积，缩小分离高度，从而可提高油珠颗粒的去除效率。 第二章污水处理工程第二节除油2.斜板板组工艺计算(1)斜板板组水力计算根据含油污水油珠运动规律：当某一粒径的油珠P，处于斜板中某一位置时，它具有上浮速度V0，轴向速度V。由此可建立质点P的y方向与x方向瞬时合成速度u、v的方程式，即：2Cvx+=td1Cuy+=td••••••••••（式2-2-4）••••••••••（式2-2-5） 第二章污水处理工程第二节除油图2-2-2从图2-2-2可知，油珠P在y方向的瞬时合速度为：u=V0cosα；在x方向的瞬时合速度为：v=V-V0sinα，将上式代入式2-2-4、式2-2-5中即得油珠P的运动方程，它适于各种计算方法，其运动方程式如下：()20sincVVx+-=tda10coscVy+=tda••••••••（式2-2-6）（式2-2-7） 第二章污水处理工程第二节除油图2-2-3A.田中法田中法假设油珠上浮过程中上浮速度不变，即V0为常数，轴向速度采用过水断面平均流速即V为常数，见图2-2-3。田中法认为油珠由a点进入斜板，而到b点被截留，这样油珠所流经的长度为板长La与L1之和，这样依田中法，当t=0时，求得式2-2-6、式2-2-7中c1=-d/2；c2=-d/tgα。将式2-2-6、式2-2-7积分则得：aatgdtvVtx/sin--=2/cos0dtVy-=a••••••••••••（式2-2-8）••••••••（式2-2-9） 第二章污水处理工程第二节除油当油珠由a点运动到b点，即油珠由板底至板顶时在y方向位移为d，y=d/2，由式2-2-8求得：t=d/(V0cosα，代入式2-2-9得：aaacossincos0·-==dVdVLxa••••••（式2-2-10） 第二章污水处理工程第二节除油B.姚氏法姚氏法假定油珠在上浮过程中上浮速度V0为常数，轴向速度为变值，即：V=f(y)，见图2-2-4，由此得方程式为：ò+=10coscVytda()20sincVyVx+-=òttdda••••••••••••••••••••（式2-2-12）（式2-2-11）图2-2-4 第二章污水处理工程第二节除油姚式法认为油珠由a点至b点的历程为Lb（板长），即t=0时，y=-d/2，x=0；则：c1=-d/2，c2=0；将此值代入式2-2-11、式2-2-12得：2/cos0dtVy-=a()asin00tVyVxt-=òtd（式2-2-13）•••••••••••••••••••••••（式2-2-14）将式2-2-8、式2-2-9与式2-2-13、式2-2-14相对比可知y方程完全相同，而x方程中式2-2-14少一项（-d/tgα），这是田中法和姚氏法主要区别。关于函数V(y)，可依水力学公式计算，此处运算结果与V等于常数时相同，则式2-2-14可求结果为：øöççèæ-=2242ydyiVmç 第二章污水处理工程第二节除油aaaatgddVdVLxb+·-==cossincos0（式2-2-15）••••从式2-2-10与式2-2-15可知，姚氏板计算长度比田中法计算长度增加d/tgα。式2-2-15也可写成如下型式：aaacossincos0dVdVLxb-==•••••••（式2-2-16） 第二章污水处理工程第二节除油C.理想分离法理想分离法基本假设与田中法相似，它不描述油珠在板体中上浮轨迹，它认为田中法与姚氏法虽采用轴向速度相同与不同的假设，但因二者质点起落位置在实际中是相同的。对于层流，即理想状态下二者假设无质的区别。就是说，当油珠的边界条件已定时，斜板长度决定于油珠的轴向速度与上浮速度的合成速度，也决定于板组的材质及构造。板长、板距、轴向速度、上浮速度之间符合矩形或平行四边形相似原理，下面分别对矩形斜板组与平行四边形斜板组进行水力计算。 第二章污水处理工程第二节除油图2-2-5a.下向流矩形平行斜板板组，依平行四边形相似原理如图2-2-5。120LLLVVc+=••••••（式2-2-17）式中：L2=d/cosα，L1=dsianα/cosα；则：aaaaaaatgddVVddVVdLc+-=-=cossincoscossincos00•••••（式2-2-18） 第二章污水处理工程第二节除油b.下向流平行四边形平行斜板板组，依矩形相似原理如图2-2-6。图2-2-6123VVVdL-=••••••（式2-2-19）式中：V1=V0cosα，V2=V0sinα；则：aaacossincos03dVVdL-=（式2-2-20）•••••••••••式2-2-20与式2-2-18相同，但式2-2-20中L3=Ld+L4，又因L4=d/tgα，则：aaaaaaaacossincossincoscossincos00dVVdddVVdLd-=--=•••（式2-2-21） 第二章污水处理工程第二节除油c.上向流矩形与平行四边形斜板板组及侧向流斜板组的板长。上向流矩形斜板板组依据矩形相似原理如图2-2-7。图2-2-7LVVdV21+=••••••（式2-2-22）式中：V1=V0cosα，V2=V0sinα；则：aaacossincos0edVVdL-=（式2-2-23）•••••••••••同理可计算上向流平行四边形与侧向流斜板板组板长，见下式： 第二章污水处理工程第二节除油aaacossincos0dVVdLf+=•••••••••（式2-2-24）acos0VVdLg=•••••••••••••••••（式2-2-25）（2）各种板组计算板长与上浮速度的对比从各种板组计算中可知，它们的计算板长并不一样，为便于比较将计算板长与上浮速度汇成表2-2-1和表2-2-2。 第二章污水处理工程第二节除油序号计算方法表达式尾项变化范围斜角45°斜角60°1田中-2d-2.31d2姚氏-d-1.73d3理想分离下向矩形-d-1.73d4下向四边-2d-2.31d5上向矩形+d+1.73d6上向四边+2d+2.31d7侧向00板长计算公式汇总表2-2-1 第二章污水处理工程第二节除油序号计算方法表达式尾项变化范围斜角45°斜角60°1田中0.4290.6192姚氏0.4410.6303理想分离下向矩形0.4410.6304下向四边0.4290.6195上向矩形0.4710.7086上向四边0.4860.7227侧向0.4550.667上浮速度计算公式汇总表2-2-2说明：上浮速度计算值的假设条件为L=1500mm，d=50mm，V=10.0mm/s。 第二章污水处理工程第二节除油从表2-2-1、表2-2-2可得出如下规律：条件相同时，田中法与下向流平行四边形板组计算结果形同，姚氏法与下向流矩形板组计算结果相同。条件相同时，田中法与理想分离法中下向平行四边形板组计算板长最短；姚氏法与下向流矩形板组长度次之，上向流平行四边形板组计算长度最长，上向流矩形次之，侧向流为上述的平均值。条件相同时，田中法可去除较小油珠；而上向流平行四边形板组只能去除较大的油珠，分离效果较低。条件相同时，板组倾角对板长与分离效果影响较大，这种影响对各种计算方法均存在。理想分离按下向流、上向流、侧向流，分别适应平行四边形板组与矩形板组各种情况计算。 第二章污水处理工程第二节除油（3）隔油池斜板板组计算设隔油池板组符合下向流平行四边形斜板板组条件。A.V0的确定V0与表面负荷si=Q/A均为板组计算的重要参数，V0可以通过斯托克斯公式求得。B.斜板层流起始段计算有关层流起始段长度计算，对于斜板隔油池，据文献介绍可用下式计算：Re052.00·=dL••••••••••••（式2-2-26）式中：L0—层流起始段长度，cm。d—斜板板距，cm。Re—雷诺数。 第二章污水处理工程第二节除油C.板长计算斜板设计长度应为层流起始段长度与计算板长之和，即：0LLLc+=••••••••••••（式2-2-27）式中：Lc的计算见式2-2-18。D.板组面积与板组尺寸的确定设斜板长为L，宽为B，间距为d，为增加表面积与刚度采用波纹板，板组斜角为α，水出流量为Q，斜板块数为n，则V的理论值为：dnBQV=••••••••••••（式2-2-28） 第二章污水处理工程第二节除油又依表2-2-2aasin/cos0dLVdV+=••••••••••••（式2-2-29）式中：Lcosα—斜板水平投影长度d/sinα—斜板水平距将式2-2-28代入式2-2-29，得：•••••••••aasin/cos0nBdnBLQV+=（式2-2-30）式中：nBLcosα—斜板组水平投影面积（A）nBd/sinα—斜板组水平距总面积（A1）则： 第二章污水处理工程第二节除油å==+=isQEVQAAA01••••••••••（式2-2-31）式中：E－斜板隔油池工作效率，75%～85%。因Q、E、V0或si已知，则可解。E.雷诺数和费罗德数计算隔油池的水力计算均以理想流体为基础，则含油污水在层流状态运行，为此应降低雷诺数Re；但为保持水流的稳定性水体又应有一定能量以防干扰；这样就需增大费罗德数Fr，从而提高水流稳定性，Re与Fr计算如下： 第二章污水处理工程第二节除油式中：F—过水断面积（横断面积）μ—水的运动粘滞系数x—湿周V—板间轴向流速xVFm=Re••••••••••（式2-2-32）FgxV2=Fr••••••••••（式2-2-33）式中：g—重力加速度。由式2-2-32和式2-2-33知，只有增大湿周才能降低Re，同时增大Fr，因此斜板板组做成各种波纹板，其目的在于增加湿周x。通常将Re限制在500之内；而将Fr限制在10-5之外。 第二章污水处理工程第二节除油3.斜板除油装置（1）立式斜板除油罐立式斜板除油罐的结构型式与普通立式除油罐基本相同，其主要区别是在普通除油罐中心反应筒外的分离区一定部位加设了斜板组，如图2-2-8所示。立式斜板除油罐的主要设计参数如下：斜板间距80~100mm，斜板倾角45~60，斜板水平投影负荷1.510-4~2.010-4m3/（s.m2），其他设计数据与普通除油罐基本相同。 第二章污水处理工程第二节除油图2-2-8立式斜板除油罐结构图 第二章污水处理工程第二节除油常用的斜板规格有多种：一种是板长1750mm，板宽750mm，板厚1.5～1.9mm，每块板有6个波，波长130mm，波高16.5mm，波峰处的夹角101；另一种是板长1550mm，板宽650mm，板厚1.2～1.6mm，每块板有11个波，波长59mm，波高28mm；再一种是板长1360mm，板宽760mm，板厚1.6～1.9mm，每块板有5～8个波，波长120mm左右，波高15～20mm。为安装和检修方便，可把斜板拼装成若干个斜板组块。斜板组块排列在除油罐内的钢支架上。油田上使用立式斜板除油罐的实践证明，在除油效率相同的条件下，与普通立式除油罐相比，同样大小的除油罐的除油处理能力可提高1.0~1.5倍。 第二章污水处理工程第二节除油（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设斜板组所构成的，如图2-2-9A、B而下的经过斜板区，油、水、泥在斜板中进行分离，油珠颗粒沿斜板组的上层板下，向上浮升滑出斜板到水面，通过活动集油管槽收集到污油罐，再送去脱水，泥砂则沿斜板组的下层斜板面滑向集泥区落到池底，定时排除；分离后的水，从下部分离区进入折向上部的出水槽，然后排出或送去进一步处理，由于高程上布置的原因，污水进入下一步处理工序，往往需要用泵进行提升。 图2-2-9A斜板（管）隔油器构造图 第二章污水处理工程第二节除油图2-2-9B平流式斜板隔油池构造图 第二章污水处理工程第二节除油三、粗粒化（聚结）除油1.粗化（聚结）除油机理所谓粗粒化，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。粗粒化处理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。油珠浮升符合斯托克斯公式（式2-2-2），该式这表明，对温度一定的特定污水而言，其动力粘滞系数、污水密度、污油密度和重力加速度都是一定值，上式可简化为： 第二章污水处理工程第二节除油20Kdu=••••••••••（式2-2-34）可以看出，油珠上浮速度与油珠粒径平方成正比。如果在污水沉降之前设法使油珠粒径增大，则可大大增大油珠上浮速度，进而使污水在沉降罐中向下流速（v）加大，这样便可提高除油罐效率。有关学者经过大量研究，采用粗粒化法（也称聚结）可达到增大油珠粒径的目的。以上便是粗粒化除油的理论依据。 “润湿聚结”理论建立在亲油性粗粒化材料的基础上。当含油污水流经由亲油性材料组成的粗粒化床时，分散油珠便在材料表面润湿附着，这样材料表面几乎全被油包住，再流来的油珠也更容易润湿附着在上面，因而附着的油珠不断聚结扩大并形成油膜。由于浮力和反向水流冲击作用，油膜开始脱落，于是材料表面得到一定程度的更新。脱落的油膜到水相中仍形成油珠，该油珠粒径比聚结前的油珠粒径要大，从而达到粗粒化的目的。第二章污水处理工程第二节除油 “碰撞聚结”理论建立在疏油材料基础上。无论由粒状的或是纤维状的粗粒化材料组成的粗粒化床，其空隙均构成互相连续的通道，尤如无数根直径很小交错分布的微管。当含油污水流经该床时，由于粗粒化材料是疏油的，两个或多个油珠有可能同时与管壁碰撞或互相碰撞。其冲量足可以使它们合并成为一个较大的油珠，从而达到粗粒化的目的。第二章污水处理工程第二节除油 第二章污水处理工程第二节除油2.粗粒化材料（聚结板材）的选择国内各油田目前工业化的粗粒化装置大多是用粒状材料，各种材料性能可见表2-2-3。材料名称润湿角相对密度润湿角测定条件聚丙烯738’0.91水温44C；介质为净化后含油污水润湿剂为原油无烟煤1318’1.60陶粒7242’1.50石英砂9930’2.66蛇纹石729’2.52粗粒化材料物性表表2-2-3 粗粒化材料选择原则为：耐油性能好，不能被油溶解或溶涨；具有一定的机械强度，且不易磨损；不易板结，冲洗方便；一般主张用亲油性材料；尽量采用相对密度大于1的材料；货源充足，加工、运输方便，价格便宜；粒径3~5mm为宜。对于聚结板材通常可采用聚氯乙烯、聚丙烯塑料、玻璃钢、普通碳钢和不锈钢等。具体选用哪种材质的聚结板，要根据处理水质特性和生产实际需要来确定。一般说来，聚丙烯和玻璃钢塑料聚结板属湿润聚结范畴；纯聚丙烯板材，当吸油接近饱和时纤维周围会产生油水界面引起的分子膜状薄油膜，吸油趋于平衡，影响聚结效果。玻璃钢材质吸油时对油水界面引起的分子膜状薄油膜影响较小，吸油功能可保持良好，但板材加工难度较大。碳钢和不锈钢聚结板材属碰撞聚结范畴，板材表面经过特殊处理后，亲水性能良好。不锈钢板聚结效果优于碳钢板，其运行寿命也大于碳钢板，但不锈钢板造价远高于碳钢板。第二章污水处理工程第二节除油 第二章污水处理工程第二节除油3.粗粒化（聚结）装置单一的粗粒化装置一般为立式结构，下部配水，中部装填粗粒化材料，上部出水。组合式粗粒化除油装置一般为卧式，装置首端为配水部分，中部为粗粒化部分，中后部为斜板（管）分离部分，后部为集水部分。粗粒化除油装置工艺结构如图2-2-10（a）所示。1.进水口2.出水口3.粗粒化段4.蜂窝斜管5.排油口6.排污口7.维修人孔8.拆装斜管人孔图2-2-10(a)粗粒化除油器工艺原理图 第二章污水处理工程第二节除油聚结分离器采用卧式压力聚结方式与斜板（管）除油装置结合除油。原水进入装置首端，通过多喇叭口均匀布水，水流方式横向流经三组斜交错聚结板，使油珠聚结，悬浮物颗粒增大，然后再横向上移，自斜板组上部均布，经斜板分离，油珠上浮集聚，固体悬浮物下沉集聚排除，净化水由斜板下方横向流入集水腔。高效聚结分离器工艺原理图见图2-2-10（b）所示。1.进水口2.出水口3.排污口4.污油口5.进料口6.蒸气、回水口7.安全阀8.出水挡板图2-2-10(b)聚结分离器工艺原理图 Performax聚结器工艺结构Performax聚结器为圆形卧式工装，左端上部为进水口和配水部分，然后沿轴向径面设置若干组Perfornax聚结填料，长度从0.6096~2.7432m，标准单元长度为0.914m。中部为自由排污（必要时还有冲砂）系统。罐体上部设有排气口和安全阀口，罐体右端为出水口和液位，界面监控系统。第二章污水处理工程第二节除油 第二章污水处理工程第二节除油四、气浮除油（除悬浮物）1.基本原理气浮就是在含油污水中通入空气（或天然气）设法使水中产生微细气泡，有时还需加入浮选剂或混凝剂，使污水中颗粒为0.25~25m的乳化油和分散油或水中悬浮颗粒粘附在气泡上，随气体一起上浮到水面并加以回收，从而达到含油污水除油除悬浮物的目的。由物理学基本概念得知，各种液体都有表面能，其表达式为：SW·=s••••••••••••••（式2-2-35）式中：W—表面能，J；—表面张力，N/m；S—液体表面面积，m2。 第二章污水处理工程第二节除油同样界面能也等于界面张力乘界面面积，界面能也有减小至最小的趋势，所以水中油呈圆球形。当把空气通入含有分散油的污水中，形成大量微小气泡，油粒同样具有粘附到气泡上的趋势以减少其界面能。为使污水中有些亲水性的悬浮物用气浮法分离，则应在水中加入一定量的浮选剂使悬浮物表面变为疏水性物质，使其易于粘附在气泡上去除。浮选剂是由极性-非极性分子组成，为表面活性物质，例如含油污水中的环烷酸及脂肪酸都可起浮选剂作用。有时水中乳化油含量较高时，气浮之前还需加混凝剂进行破乳，使水中油呈分散油状态以便于气泡粘附易于用气浮法分离。 第二章污水处理工程第二节除油2.气浮除油（除悬浮物）装置（1）溶解气浮选装置图2-2-11溶解气浮选装置工艺示意图该装置使气体在压力状态下溶于水中，再将溶气水引入浮选器首端或底部均匀配出，待压力降低后，溶入水中的气体便释放出来，使被处理水中的油珠和悬浮物吸附到气泡上，上浮聚集被去除。如图2-2-11所示，为溶解气浮选装置工艺示意图。 低渗透油田回注水处理技术DAF高效溶气气浮装置混凝器＋DAF气浮机气浮机原理图主要技术参数:（1）停留时间：10分钟;（2）溶气压力：0.6MPa（3）回流比：20～30％（4）出水水质：悬浮物≤20.0mg/L，含油量≤10.0mg/L 溶气浮选装置构造图 溶气浮选装置外形图 第二章污水处理工程第二节除油（2）分散气浮选装置图2-2-12分散气浮选分散装置图A.旋转型浮选装置该装置机械转子旋转在气液界面上产生了一个液体漩涡，漩涡气液界面随着转速升高可扩展到分离室底部以上。在涡漩中心的气腔中，压力低于大气压，这就引起分离室上部气相空间的蒸汽下移，通过转子与水相混合形成气水混合体。而后在转子的旋转推动下向周边扩散，形成与油、悬浮物混合、碰撞、吸附、聚集，上浮被去除的循环过程。图2-2-12示出了分散气浮选装置的横截面图。 第二章污水处理工程第二节除油图2-2-13喷射型分散气浮选装置图B.喷射型浮选装置该装置每个浮选单元均设置一个喷射器，利用泵将净化水打入浮选单元的喷射器，如图2-2-13所示，在喷射器内的喷嘴局部产生低气压，这就引起气浮单元上部气相空间的气体流向喷射器喷嘴，从而使气、水在喷嘴出口后的扩散段充分混合，然后射流入浮选单元中下部与被处理的污水混合，形成油、悬浮物与气泡吸附、聚集，上浮被去除。 图2-2-13A诱导气浮选装置示意图 图2-2-13B诱导气浮选装置动态模拟图 图2-2-13C诱导气分散状态放大图 图2-2-13D诱导气浮选装置总装图 图2-2-13E聚结、浮选工艺装置 第二章污水处理工程第二节除油五、旋流除油1.基本原理水力旋流器是利用油水密度差，在液流调整旋转时受到不等离心力的作用而实现油水分离。其基本工艺原理、结构如图2-2-14A、B所示。图2-2-14A水力旋流器工艺原理示意图 图2-2-14B水力旋流器单芯工艺结构图 第二章污水处理工程第二节除油高速旋转的物体能产生离心力。含悬浮物（或分散油）的水在高速旋转时，由于颗粒和水的质量不同，因此受到的离心力大小也不同，质量大的被甩到外围，质量小的则留在内围，通过不同的出口分别导引出来，从而回收了水中的悬浮颗粒（或分散油），并净化了水质。（1）离心力和介质阻力由旋流管中心向器壁辐射的力为离心力。具有球形液滴所受的离心力可按下式：()rgVdFtow6231rrp-=•••••••••（式2-2-37） 第二章污水处理工程第二节除油式中：d－液滴直径；cmr－旋转半径；cmρo－分散相密度；kg/cm3Vt－切向速度；cm/sρw－连续相密度；kg/cm3g－重力加速度；cm/s2Vt2/r－离心加速度；cm/s2按斯托克斯公式求得的介质阻力为：rwVdFmp32=•••••••••••（式2-2-38）式中：μw－连续相的运动粘度；Ns/cm2Vr－液滴的径向速度；cm/s忽略重力不计，当离心力F1和介质阻力F2相等时，油滴的径向速度为： 第二章污水处理工程第二节除油()rVdVwtowrmrr1822-=•••••••••••（式2-2-39）油滴在重力场内的升浮速度：()gdVwowgmrr182-=•••••••••••（式2-2-40）比较式2-2-39和式2-2-40可得出：rgVVVKtgrc2==•••••••••••（式2-2-41）式2-2-41说明Kc是离心加速度和重力加速度的比值称为分离因素。统计计算表明，水力旋流器的分离因素在500~2000之间。 第二章污水处理工程第二节除油（2）油滴直径由式2-2-39可知：owrwtVrVdrrm-=181•••••••••••（式2-2-42）24inintDQVp=•••••••••••••（式2-2-43）式中：Qin－旋流管的进口流量；m3/sDin－旋流管进口当量直径；mtrVr=••••••••••••••（式2-2-44）式中：t－液体在旋流管内的停留时间；s 第二章污水处理工程第二节除油()tQrDdowwininrrmp-=1842•••••••••（式2-2-45）油滴直径对分离效率有很大影响，研究旋流器进出口水样中油滴直径的分布可用以评价旋流器的分离效果。需指出的是，式2-2-45的唯一条件是在旋流管内油滴尺寸及数量的分布是固定的，但在液－液分离体系中，上述情况是变化的。采样分析的样品和实际也会产生一定差异。可以采取的措施是，在流程设计中尽量增加油滴的聚集，减少泵、阀对油滴的剪切。 第二章污水处理工程第二节除油（3）流量（4）密度随着流量增加，离心力也相应增加，对一个特定的旋流器来说，在保证分离效率的前提下，有一个最小流量和最大流量的工作范围。流量过小则由于离心力不足影响油滴的聚集，流量过大油芯容易变得不稳定，另外，由于进出口压差过大会对油滴产生剪切。一根直径35mm的旋流管最佳流量范围为100~200m3/d。两种液体的密度差越大则分离效率越高。 第二章污水处理工程第二节除油2.旋流除油器液—液旋流分离由固—液（气）分离发展而来，但是具有更大的难度，原因是：液—液之间密度差太小，产生的分离力量太小；剪切力使油滴不是聚结而是进一步破碎。在对液—液旋流分离进一步研究得到：(1)应产生非常强烈的旋流，使分散相有足够的径向迁移；(2)旋流器直径要小，并有足够大的长径比；(3)油芯附近的液流层必须稳定，避免油、水两相的重混；(4)旋流器应具有很小的圆锥角，导流口能使液流产生好的旋转，旋转轴与旋流器几何轴线重合。 第二章污水处理工程第二节除油影响油、水两相溶液分离效果的因素除了旋流器本身的结构尺寸和操作条件（压力、压差和流量）外，起决定作用的是分离液的物理性质。图2-2-15为多管污水除油水力漩流器结构图。图2-2-15多管污水除油水力漩流器结构图 图2-2-16弱漩流器结构图 图2-2-17多管漩流器装配图 图2-2-18液液旋流分离器总装图 第三节混凝沉降第二章污水处理工艺 第二章污水处理工程第三节混凝沉降一、混凝机理混凝含指“凝聚”和“絮凝”过程。一般认为水中胶体失去稳定性，即“脱稳”的过程称为“凝聚”；而脱稳胶体中粒子及微小悬浮物聚集的过程称为“絮凝”。在实际生产应用中很难将“凝聚”和“絮凝”两者截然分开，只是在概念上可以这样理解。油田含油污水处理中的混凝现象比较复杂，室内试验研究证实，不同的凝聚剂、絮凝剂组合，不同的水质条件，混凝作用机理也有所不同。一般说来，混凝剂对水中胶体颗粒的混凝作用有三种：电性中和、吸附桥架和卷扫作用。这三种作用以何者为主，取决于混凝剂的种类、投加量、水中胶体粒子的性质、含量和水的PH值等因素。 第二章污水处理工程第三节混凝沉降1.电性中和要使胶体颗粒通过布郎运动相互碰撞聚集，就必须消除颗粒表面同性电荷的排斥作用，亦称“排斥能峰”。降低排斥能峰的办法是降低或消除胶体颗粒的ζ电位，即在水中投入电解质便可达此目的。含油污水中胶体颗粒大都带负电荷，故通常投入的电解质——凝聚剂是带正电荷的离子或聚合离子，如Na+、Ca2+、Al3+等。 第二章污水处理工程第三节混凝沉降2.吸附桥架不仅带异性电荷的高分子物质（即絮凝剂）与胶体颗粒具有强烈地吸附作用，不带电的甚至带有与胶粒同性电荷的高分子物质与胶粒也有吸附作用。当高分子链的一端吸附了某一胶粒后，另一端又吸附了另一胶粒，形成“胶粒—高分子—胶粒”的絮体。高分子物质在这里起到了胶粒与胶粒之间相互结合的桥梁作用，故称吸附桥架。起桥架作用的高分子都是线性高分子且需要一定长度，当长度不够时，不能起到颗粒间桥架作用，只能单个吸附胶粒 第二章污水处理工程第三节混凝沉降3.网扫作用当水中投加的混凝剂量足够大，便可形成大量絮体。成絮体的线性高分子物质，不仅具有一定长度，且大都有一定量的支链，絮体之间也有一定的吸附作用。混凝过程中在相对较短的时间内，在水体中形成大量絮体，趋向沉淀，便可以网捕，卷扫水中的胶体颗粒，以致产生净化沉淀分离，这中作用基本上是一种机械作用。 第二章污水处理工程第三节混凝沉降二、混凝工艺1.混合目前各油田投药口大部分都设在压力管线上，为保证充分混合一般采用图2-3-1所示的静态简易管式混合器，其喷嘴流速3~4m/s，也有采用图2-3-2所示的静态叶片涡流形式的管式混合器。混合时间一般为10～20秒钟左右，混合管线流速为1.0~1.5m/s。 第二章污水处理工程第三节混凝沉降图2-3-2叶片涡流管式混合器示意图图2-3-1简易管式混合器示意图 第二章污水处理工程第三节混凝沉降2.反应（1）旋流式中心反应器旋流式中心反应筒计算公式如下：A.有效容积:6011QTW·=••••••••••••••••（式2-3-1）式中：W1—反应筒有效容积，m3；T—反应时间，min；Q1—单罐设计水量，m3/h。B.直径:rHWDp114=•••••••••••••（式2-3-2）式中：D1—反应筒直径，m；Hr—反应筒有效高度，m； 第二章污水处理工程第三节混凝沉降C.反应筒总高度由图2-3-1可以看出，反映器总高度应包括上部椭圆形封头高度，中下部整流隔板高度、配水及排污部分高度之和。即：321HHHHHr+++=•••••••••（式1-3-3）图2-3-1旋流式中心反应器工艺结构图 第二章污水处理工程第三节混凝沉降（2）涡流式中心反应器涡流式中心反应器工艺构造图如图2-3-4所示。有关计算公式如下：A.有效容积:6011QTW•=（式2-3-4）•••••••••••••B.有效高度:54HHHr+=••••••••••••（式2-3-5）根据几何关系列出：q21241tgHD=•••••••••••（式2-3-6）)32(445211HHDW+=p••••••••（式2-3-7）解联立方程式可求出D1及H4。 第二章污水处理工程第三节混凝沉降图2-3-4涡流中心反应器工艺结构图 第二章污水处理工程第三节混凝沉降三、沉降分离工艺1.下向流混凝沉降罐工艺结构简介下向流混凝沉降罐与混凝除油罐的工艺构造基本一致。工艺结构图参见图2-2-2。2.上向流混凝沉降罐工艺结构简介重力式上向流混凝沉降罐为立式装配。设备中心中下部为混凝反应部分；环空底部为集泥、排污和冲洗系统，中部为下向逆流配水系统，上部为逆流斜板（管）分离部分；设备中上部为周向斜挡板集水部分，设备上部为浮渣污油加热收除系统。图2-3-5为上向流混凝沉降罐工艺结构示意图。 第二章污水处理工程第三节混凝沉降图2-3-5上向流混凝沉降罐工艺结构1.进水口2.收油口3.出水口4.呼吸口5.排污口6.进料口7.人孔8.冲洗口9.蒸汽回水口10.密封口 第二章污水处理工程第三节混凝沉降3.压力式混凝逆流沉降罐工艺结构简介压力式混凝逆流沉降罐为卧式装配。设备首段为组合式混凝反应部分，外侧环空为旋流反应，内侧锥形空间为涡流反应；中段为整流过渡和配液区，中后断为逆流板（管）沉降分离区，后段为集水出流部分。设备中段、中后段上部为浮渣、污油收除内件，中部为配水分离内件，下部为污泥集聚和排除内件。图2-3-6为压力式混凝逆流沉降罐工艺结构示意图。 第二章污水处理工程第三节混凝沉降1.进水口2.出水口3.收油口4.安全口5.排污口6.进料口7.人孔8.冲洗水口9.蒸汽回水口10.放空口图2-3-6压力式逆向流沉降罐工艺结构图 进水出水收油进水出水收油斜板沉降罐改造前后结构对比图改造前改造后 第四节过滤第二章污水处理工艺 第二章污水处理工程第四节过滤一、基本原理1.吸附从过滤性质来说，一般可以分为物理作用和化学作用。过滤机理可分为：吸附、絮凝、沉淀和截留等几个方面。滤池功能之一是把悬浮颗粒吸附到滤料颗粒表面。吸附性能是滤料颗粒尺寸、絮体颗粒尺寸以及吸附性质和抗剪强度的函数。影响吸附的物理因素包括滤池和悬浮液的性质。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（颗粒间分子的内聚力）是两个最重要的化学性质。 第二章污水处理工程第四节过滤2.絮凝为了得到水的最佳过滤性，有两种基本方法。一种是按取得最佳过滤性而不是为产生最易沉淀的絮凝体，来确定混凝剂的最初投药量。另一种是在沉淀后的水进入滤池时，向其投加作为助滤剂的二次混凝剂。3.沉降4.截留小于孔隙空间的颗粒的过滤去除，同一个布满着极大数目浅盘的水池中的沉淀作用是类似的。截留也可以说成筛滤，这是最简单的过滤。它几乎全部发生在滤层的表面上，也就是水进入到滤床的孔隙之处。 第二章污水处理工程第四节过滤二、过滤工艺设计1.滤速以过滤面积除过滤流量而得的商为过滤速度，即：AQv=•••••••••••••（式2-4-1）式中：v—过滤速度（m/d）或（m/h）；Q—过滤流量（m3/d）或（m3/h）；A—过滤面积（m2）。 第二章污水处理工程第四节过滤2.过滤阻力当水体通过滤层时，在滤层的进水和两侧便产生水头差。这个水头差称为过滤水头损失或过滤阻力，其值随过滤时间延长而增大。从图2-4-1可看出，可能达到的最大过滤阻力与滤池高度有关。图2-4-1过滤阻力（以图中的h表示） 第二章污水处理工程第四节过滤（1）清洁滤层的过滤阻力（初期水头损失）流体流过颗粒材料滤层时的水头损失，常用利瓦（Leva）公式或弗尔—哈奇（Fair—Hatch）公式表示，即：利瓦公式：30202200)1(200eejrm-·=DgLvhF•••••••（式2-4-2）10Re<=mrVFD•••••••••••（式2-4-3）弗尔—哈奇公式：DLvgChD04020178.0····=bae•••••（式2-4-4）1Re34.03Re24³++=eDRC••••••（式2-4-5） 第二章污水处理工程第四节过滤1ReRe24<=DC•••••••••••（式2-4-6）式中：h0—清洁滤层的过滤阻力，m；v—过滤速度，m/s；L0—滤层厚度，m；D—滤料粒径，m；φ—滤料的形状系数；ε0—滤层的初期孔隙度；ρF—液体的密度，kg/m3；μ—液体动力粘滞系数，kg/m·s；g—重力加速度，m/s2；Re—雷诺系数；α—与滤料表面积有关的形状系数；β—与滤料体积有关的形状系数； 第二章污水处理工程第四节过滤为了便于应用上述公式，对一般快滤池可采用下列数值：动力粘滞系数μ：1.0×10-3kg/m·s形状系数φ：0.7～0.85形状系数α/β：5.5～5.7孔隙度ε0：0.4～0.5（2）堵塞滤层的过滤阻力表2-4-1（见教材）为各位专家提出的过滤阻力公式，都是以与利瓦公式相同形式的科泽尼—卡曼（Kozeny—Carman）公式为基础推导出来的。 第二章污水处理工程第四节过滤现将我们所掌握的关于过滤阻力的一般规律归纳起来如下：A.滤料粒径愈粗，过滤阻力的绝对值增大得也愈慢；B.对悬浮物截留量及截留模式都相同的滤层来说，过滤阻力与滤速成比例变化；C.滤速变大时，初期过滤阻力也大；但悬浮物进入滤层的深度也大。所以对同一截留悬浮物数量而言，过滤阻力的增高较慢；D.对一定浓度的原水进行等速过滤时，过滤阻力在开始时按比例上升，随后则急剧加大。 第二章污水处理工程第四节过滤3.反冲洗影响滤料反冲洗效果的最重要的因素是反冲洗强度。为保证反冲洗强度，必须维持必要的反冲洗压力。（1）反冲洗水头当反冲洗强度由零开始逐渐增大时，反冲洗水头按式2-4-2直线增大。但当滤层开始流态化后，即使再增大流速，水头便不再随反冲洗强度的增大而增大了。这时的水头，即流态化滤层中的水头损失，在数值上恰等于单位面积滤层上滤料在水中的重量，可以下式表示。()()FSFBLhrrer--·=001••••••（式2-4-10） 第二章污水处理工程第四节过滤实际上，反冲洗所需水头等于滤层、砾石承托层和集水装置中的水头损失之和，即：CGBhhhh++=••••••••••（式2-4-11）()32221200GGGGFBGGDguLheefrm-·=•••••（式2-4-12）221øöççèæ·=abBCughç••••••••••（式2-4-13）在表示反冲洗强度时，应注意正确选择基准面。有些书籍中常以集水装置部位为基准来表示反冲洗水头，如图2-4-2之中h’。但反冲洗水头应为h’与LF之差h，即以排水槽上缘为基准表示的水头。 第二章污水处理工程第四节过滤图2-4-2反冲洗水头的表示方法（反冲洗水头是h，而不是h’）很显然，正确的表示方法是h，而且在本书中，反冲洗水头h皆以排水槽上缘为基准，或以滤池进水口和出水口处的水头差来表示。（2）最佳反冲洗强度如果说，当滤料颗粒相互碰撞最多时，其反冲洗的效果最好，那么，我们就可以说明上述的试验结果。根据这个假定，流态化冲洗方式中最佳反冲洗强度可表示如下。 第二章污水处理工程第四节过滤10/tBuu=•••••••••••••••（式2-4-14）()DguFFSt31222254úúûùêêëé-·=mrrr••••••••（式2-4-15）图2-4-4说明了在常温下砂、无烟煤和石榴石的最佳反冲洗强度与滤料粒径的关系。在常温以外的温度下进行冲洗时，可由图2-4-3求得修正系数，然后与由图2-4-4所得值相乘即可。式中：uB—最佳反冲洗强度，m/s；ut—单一滤料颗粒的沉降速度，m/s；D—滤料粒径（调和平均粒径），m。 第二章污水处理工程第四节过滤图2-4-3温度修正系数图2-4-4常温下的最佳反冲洗强度 第二章污水处理工程第四节过滤（3）最佳膨胀率滤层的膨胀率常用来作为反冲洗操作的控制指标。最佳反冲洗强度时的滤层膨胀率Em可表示如下。4.06.00e-=mE•••••（式2-4-16）从此可以看出，滤层的最佳膨胀率只用膨胀前滤层的空隙度ε0来表示。图2-4-5说明了这个关系。图2-4-5反冲洗的最佳膨胀率(最佳膨胀率由膨胀前滤料的孔隙度决定) 第二章污水处理工程第四节过滤图2-4-6完全混合模型的冲洗废水浊度变化曲线t－冲洗时间(s)；T－冲洗前单位面积滤层上截留的悬浮物(kg/m2)（4）冲洗时间反冲洗时间因滤层污染程度而异，所以应根据运行情况来确定。但一般反冲洗所需的时间为5～10分钟，因此设计时采用10分钟左右已足够。从完全混合模型来看，冲洗废水浊度随时间的变化情况因滤池的构造不同而有所不同，但在实用范围内可表示如图2-4-6。 第二章污水处理工程第四节过滤（5）气—水冲洗到目前为止，还没有从理论上推导出气—水冲洗最佳空气流量和冲洗水量的大小。若以有效粒径为0.9mm、滤层厚度为0.8～1.0m的沙层为例，其数据如下。第一阶段：以0.1m/min的水冲洗4～6min；第二阶段：水0.1m/min，空气1m/min，冲洗8～10min；第三阶段：水0.3m/min，冲洗5～6min。近来，将气—水冲洗用于多层滤池和双向流滤池等深层滤池的情况越来越多。这时，由于上层比重小的无烟煤能随空气泡逸出，所以有必要采取分别进行气冲洗和水冲洗等措施。 第二章污水处理工程第四节过滤三、滤料及垫层1.滤料（1）滤料的性能凡满足下列要求的固体颗粒，都可以作为滤料。A.有足够的机械强度；B.具有足够的化学稳定性；C.能就地取材，货源充足，价格合理；D.具有一定的颗粒级配和适当的孔隙度；E.外形接近于球状，表面比较粗糙而有棱角。 第二章污水处理工程第四节过滤滤料的比表面积表2-4-2粒度mm石英砂无烟煤粒石榴石粒孔隙度比表面积孔隙度比表面积cm2/cm3孔隙度比表面积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 第二章污水处理工程第四节过滤（2）滤料颗粒级配滤料级配的表示方法是规定最大、最小两种粒径和K80。我国现行规范即采用这种表示方法，见表2-4-3。快滤池单层及双层滤料组成表2-4-3类别滤料组成滤速m/h强制滤速m/h粒径mm不均匀系数K80厚度mm单层石英砂滤料dmax=1.2dmin=0.52.07008~1210~14双层滤料无烟煤dmax=1.8dmin=0.82.0400~50012~1614~18石英砂dmax=1.2dmin=0.52.0400~500 第二章污水处理工程第四节过滤在进行有关滤料的水力计算时，往往用当量粒径来表示粒径大小。当量粒径de按下式计算：å=iiedPd1••••••••••••（式2-4-21）计算当量直径时，往往要用“筛的校准孔径”代替筛子的名义孔径。用下式计算筛的校准孔径：36"rpnWd=•••••••••••（式2-4-22）式中：W—天平上称出的颗粒重量，g；n—在W重量中，滤料的颗粒数；ρ—滤料颗粒相对密度，g/cm3。 第二章污水处理工程第四节过滤（3）滤料孔隙率滤料层的孔隙率是指某一体积滤层中空隙的体积与其总体积（即滤料颗粒的体积与滤粒间空隙体积的和）的比值。按下式求出滤料空隙率ε：VGre-=1••••••••••••（式2-4-23）式中：G—滤料重量（在105℃下烘干），g;V—滤料体积，cm3;ρ—滤料密度，g/cm3。滤料层孔隙率与滤料颗粒形状、均匀程度以及压实程度等有关。均匀颗粒和不规则形状的滤料，孔隙率大。 第二章污水处理工程第四节过滤（4）滤料形状滤料形状影响滤层中水头损失和滤层孔隙率。序号形状描述球形度系数φ孔隙率ε1圆球形1.00.382圆形0.980.383已磨蚀的0.940.394较锐利的0.810.405有尖角的0.780.43滤料颗粒球形度系数及孔隙率表2-4-4 第二章污水处理工程第四节过滤（5）滤层规格滤层的规格包括滤层的材料、粒度和厚度三者的规定。滤层的厚度可以理解为矾花所穿透的深度和一个保护厚度的和。一般情况下穿深度约为400mm，相应的保护厚约为200~300mm，滤层总厚度应为600~700mm。表2-4-5列出了粒度和允许滤速及水头损失的经验数据。单层滤料的滤层按600~700mm厚度考虑，是从控制穿透深度的角度得来的，可以作为选用滤料粒度时的参考。 滤料粒度的适用条件表2-4-5第二章污水处理工程第四节过滤粒度mm适用条件0.3~0.5滤速小于25m/h0.6~0.8滤速小于15m/h，水头损失小于6m0.9~1.0要求良好的混凝过程，水头损失小于4m1.3~1.5水头损失小于1.5m双层滤料中煤和砂粒度选择的合适与否是关键问题。根据煤、砂相对密度差，选配适当的粒径级配，可形成良好的上粗下细的分层状态。双层滤料级配参见表2-4-3。实际上，各地使用的级配规格并不完全相同，可根据具体情况决定。双层滤料接触滤池的滤料级配可参见表2-4-6。 第二章污水处理工程第四节过滤双层滤料接触滤池滤料组成表2-4-6滤料类别粒径mm不均匀系数K80滤层厚度mm滤速m/h强制滤速m/h无烟煤dmax=1.2dmin=0.81.3400~6006~108~12石英砂dmax=1.0dmin=0.51.5400~600三层滤料是双层滤料概念发展的结果。其粒径级配原则基本上同于双层滤料，即根据三种滤料相对密度的不同，选配适当的粒径比以防滤层混杂。表2-4-7可作为选用参考。三层滤料滤池表2-4-7层次滤料滤料规格相对密度粒径mm厚度mm第一层无烟煤1.508~2.0420第二层石英砂2.650.5~0.8230第三层磁铁矿4.750.25~0.590~120 第二章污水处理工程第四节过滤2.垫层垫层也称为承托层，只是配合管式大阻力配水系统使用，但在油田污水处理中小阻力配水系统中也广泛采用。其作用有两个：1.防止过滤时滤料从配水系统中流失；2.冲洗过程中保证均匀布水。承托层自上而下分为四层，规格见表2-4-8所示。在油田污水处理中，小阻力配水系统采用的垫层也参见此表。层次（自上而下）粒径mm厚度mm12~410024~810038~16100416~32150承托层规格表2-4-8 第二章污水处理工程第四节过滤四、过滤设施的分类1.非均质滤层下向过滤试验研究证明，对非均质滤层，无论是在给水处理还是在污水处理上都程度不同的存在滤床中积气的问题。由于滤池积气，它带来三个不良影响：一是使过滤时阻力迅速增大，大大增加了过滤时的水头损失；二是在过滤过程中，有少量气泡穿过滤层上升至滤料表面，破坏了滤层的过滤作用；三是在反冲洗开始时，由于滤床中气泡大量上升，造成了滤床强烈搅动，极易使滤料随冲洗水流出池外，特别是对较轻的无烟煤滤料，更容易造成滤料的流失。所以在滤池用水反冲洗开始之时，不宜马上采用大强度冲洗，必须用小强度冲洗，然后再逐渐加大，以免冲跑滤料，确保滤池的正常工作。 第二章污水处理工程第四节过滤2.均质滤层下向过滤在均质深层滤池中，整个滤床深度的滤料其有效粒径在开始过滤时以及冲洗以后都是不变的。这种滤池是想用气和水同时冲洗，而后在过滤介质不膨胀的条件下漂洗。在冲洗的第一阶段，反洗是与气洗结合的，滤层并不膨胀；当反洗流量小时，砂层反而具有一定程度的压实；空气可保证砂层的搅动是完全的，在气洗以后，砂层完全和原先一样是均匀的。在第二漂洗的阶段（从滤池中去除已从砂层洗出并聚集在水的表面中的污物），滤床实际上不会膨胀，为了防止在前一阶段已经均匀混合的砂层受到水力分级，这正是所希望的。 3.多滤层过滤为了提高这种滤池的滤速和延长其运行时间，用有效粒径大于其下面砂料的轻质材料来代替上面一层细砂。试验和生产实践都证明，一般在相同周期情况下，其产水量约比砂滤料快滤池多0.5~1.0倍。选择每一滤层的粒径时，应使冲洗水流量相同时它们的膨胀程度也相同，这样可使它们在重新开始过滤以前重新得到分级。（1）向下过滤第二章污水处理工程第四节过滤 第二章污水处理工程第四节过滤（2）向上过滤在这种系统中，滤床粒径自底部至顶部逐渐减小，目的还是使杂质能够渗入滤床深部，以便尽量利用过滤体和延长过滤周期。（3）双向流过滤双向流式滤池是上向流滤池的改进形式，用池中的分流（从顶部向下流与从底部向上流，见图2-4-8）来试图截住向上流的滤池。双向流式滤池允许过滤工作从两个相对方向同时进行，其容量相等，从而使结构上和排水系统上都得到某些节省。图2-4-8A双层滤料双向流滤池 图2-4-8B双层滤料双向流模型图 第二章污水处理工程第四节过滤遗憾的是，双向流式滤池存在着一个固有的局限性，使它不能用来作为生产特别高质量出水设备。如果要使砂粒的级配在上半部适合于双层滤料滤床，那么砂粒就显得太粗，而使下半部滤床上向流式过滤得不到最佳过滤，不论哪一半出来的水质都比不上混合滤料滤池的出水水质，对于这样一个双重问题，很难简单地解决。五、压力过滤罐在油田污水处理系统中，压力过滤罐被广泛采用，压力过滤罐和重力式滤池不同。它采用的是密闭式圆柱形钢制容器，内部装有滤料及进水和排水系统。罐外设置各种必要的管道和阀门等。 第二章污水处理工程第四节过滤图2-4-10压力滤罐结构图压力滤罐分为立式和卧式，直径一般都不超过3m。卧式滤罐由于过滤断面不均匀，远没有立式滤罐应用广泛。在油田，压力滤罐上部布水一般采用多点喇叭口上向布水，下部配水一般采用大阻力配水方式。压力滤罐结构见图2-4-9。1.主要参数压力滤罐应设置下列管线，其断面应考虑水量增大的可能性，并根据下列流速计算确定： 第二章污水处理工程第四节过滤进水管采用：0.8~1.2m/s；出水管采用：1.0~1.5m/s；冲洗水管采用：2.0~2.5m/s；排水管采用：1.0~1.5m/s。上述压力滤罐上的管线均应设置阀门。对于管式大阻力配水系统应按冲洗流量设计，一般采用下列数据：配水干管进口流速为：1.0~1.5m/s；配水支管进口流速为：1.5~2.0m/s；配水的孔眼流速为：3.0~6.0m/s；配水孔眼总面积与滤罐面积之比为：0.2~0.25%。支管中心距约为：0.2~0.3m，支管下侧距池底的距离为：d/2+50mm（d为排水干管管径）。支管长度与其直径之比不应大于60。 第二章污水处理工程第四节过滤孔眼直径约为：8~12mm，在支管上设两排，于垂线成45°角向下交错排列。干管横截面应大于两侧支管总横截面的0.25~0.75倍。干管直径大于300mm时，顶部应装滤头、管嘴或把干管埋入池底。滤罐排水喇叭口的平面面积不应大于滤罐面积的25%。排水喇叭口底到滤料表面的距离，应等于滤层冲洗时的膨胀高度，再加上适量保护高度。2.压力过滤水头损失滤罐工作时，过滤水头损失对工作周期往往起决定性影响。最大允许水头损失一般为5.0~10.0m，此包括配水系统及承托层等水头损失在内。 第二章污水处理工程第四节过滤滤池是在冲洗干净后开始过滤时，总的水头损失可用下式表示：å=D=niiHH1•••••••••••••••（式2-4-28）iiieiiLdvaHD-=D3222)()1(188.0eem•••••••••（式2-4-29）式中：H—总水头损失，cm；ΔLi—滤层厚度，cm；μ—水的动力粘度，g/(cm·s)[1g/(cm·s)=0.1kg/(cm·s)=0.1Pa·s]a—滤料颗粒的形状系数，见表2-4-10。v—过滤速度，cm/s；ε—滤层孔隙率；de—过滤颗粒的当量粒径；cm；ΔHi—ΔHi厚滤层的水头损失，cm。 第二章污水处理工程第四节过滤形状系数a表2-4-10过滤颗粒形状过滤颗粒系数a正规几何球体1正规立方体1.24接近球形天然砂1.0~1.05普通天然砂1.22~1.30尖角颗粒天然砂1.48~1.55非常不均匀天然砂1.7~1.873.反冲洗水头损失在正常情况下，当滤罐的过滤水头损失达到预定的设计极限时，即需进行冲洗。在特殊条件下，如果滤池出水达不到规定指标，也应该停止运行进行冲洗。每平方米滤层所用的冲洗流量称为反冲洗强度，用l/(s·m2)表示。冲洗时。滤层膨胀后所增加的厚度与原厚度的比值称为膨胀率，一般用百分数表示：%10000×-=LLLe•••••••••（式2-4-30）式中：e—滤层膨胀率；L0—滤层厚度；L—滤层膨胀后厚度； 第二章污水处理工程第四节过滤反冲洗时，冲洗强度约为15~20l/(s·m2)，膨胀率约为40~50%。膨胀率过小，滤料冲不干净；膨胀率过大，滤料间的摩擦机会减少，也冲洗不干净，且滤料容易流失。水泵的流量按冲洗一个滤罐来计算，其所需扬程H(m)可按下式计算：543210HHHHHHH+++++=•••••（式2-4-31）式中：H0—冲洗排水喇叭口顶与吸水池底最低水位的高程差，m;H1—吸水池与滤罐间冲洗管道的沿程与局部水头损失之和；m;H2—配水系统的水头损失，m。H3—承托层水头损失，m。H4—滤料层水头损失，m。H5—富余水头，一般可取1.5~2.0m。用于克服未考虑到的一些水头损失。 第二章污水处理工程第四节过滤4.冲洗强度有关因素冲洗强度与滤料粒径及水的温度有直接关系，下面根据砂层冲洗强度公式说明其相互关系。54.0077.131.2054.031.1)1()1()(100eem-++·=eedqe••••••（式2-4-35）式中：q—冲洗强度，l/(s·m2)；de—滤料的当量粒径，cm；μ—动力粘度，g/(cm·s)；e—膨胀率，一般为35%~45%；ε0—滤层的孔隙度，砂层为0.41；利用公式2-4-35可以说明下列各点：（1）冲洗强度与粒径的关系（2）冲洗强度与水温的关系（3）选用冲洗强度的根据：（式2-4-36） 第二章污水处理工程第四节过滤水温℃μ的CGS单位值μ的工程单位值kg·s/m2μg/(cm·s)μ0.54300.838×10-20.756×10-10.838×10-4350.771×10-20.723×10-10.771×10-4400.707×10-20.689×10-10.707×10-4450.645×10-20.656×10-10.645×10-4500.590×10-20.625×10-10.590×10-4550.554×10-20.605×10-10.554×10-4含油污水动力粘度μ、μ0.54值*表2-4-12 图2-4-9多滤料过滤器结构图 NutshellFilters图2-4-12核桃壳过滤器总装图 图2-4-11反冲洗工况示意图 图2-4-13压力式石英砂过滤器 图2-4-14压力式搅拌反冲洗过滤器 高效流沙过滤器工艺模拟图 第五节深度净化第二章污水处理工艺 第二章污水处理工程第五节深度净化一、活性炭吸附吸附法是用含有多孔的固体物质，使水中污染物被吸附在固体孔隙内而去除的方法。常用的吸附剂有活性炭和大孔吸附树脂等。活性炭是用木质、煤质、果壳（核）等含碳物质通过化学法活化或物理法活化制成的。它有非常多的微孔和巨大的比表面积，因而具有很强的物理吸附能力，能有效的吸附水中的有机污染物。1.颗粒活性炭（1）活性炭的特性活性炭的物理特性主要指孔隙结构及其分布，在活化过程中晶格间生成的孔隙形成各种形状和大小的微细孔，因而构成巨大的吸附表面积，所以吸附能力很强。孔的特性如表2-5-1。 第二章污水处理工程第五节深度净化活性炭细孔特性表2-5-1孔隙种类平均孔径（Å）孔容（ml/g）表面积占比表面积（%）吸附能力大孔1000～1000000.2～0.51小过渡孔100～10000.02～0.15以下强微孔10～1000.15～0.995以下有活性炭的吸附量不仅与比表面积有关，而更主要的是与细孔的孔径分布有关，对液相吸附，大孔主要为吸附质的扩散提供通道，使之扩散到过渡孔和微孔中去，所以吸附质的扩散速度往往受大孔影响。活性炭的吸附能力以物理吸附为主，但也进行一些化学选择性吸附，这是由于在制造过程中还形成部分表面氧化基团，使炭具有一定极性所致。由测定其电位得知，一般活性炭带负电荷，它在溶液中呈弱酸性，在PH值较低的酸性条件下吸附较好；反之，在PH值较高的碱性条件下吸附则较差。 第二章污水处理工程第五节深度净化（2）活性炭的技术要求对三种国产工业净水用的活性炭技术要求有以下几点：外观、亚甲基蓝吸附值、强度、水分、充填密度、粒度这些技术指标对再生后的活性炭也是衡量其可否再用的指标。（3）活性炭的使用条件炭的预处理；B.进水条件；C.活性炭器在水处理系统中设置的位置。（4）活性炭吸附器活性炭吸附器型式较多，按炭床形式可分为固定床、膨胀床和移动床三种。 第二章污水处理工程第五节深度净化固定床吸附装置构造类似快滤池。当活性炭吸附污染物达到饱和时，把容器中失效的活性炭全部取出，更换新的或再生的活性炭。膨胀床吸附装置，水流自下而上通过炭层，使活性炭体积大约膨胀10%。膨胀床内水流阻力增加缓慢，不需要频繁地进行反冲洗，因而具有较长时间连续运转的优点。但因炭层底部污染严重，与下向流相比，活性炭的冲洗困难得多。移动床有吸附剂连续移动和间歇移动两种形式。通常的移动床是指间歇移动吸附装置。水从上向流或下向流通过固定床炭层，运行一定时间后，停止进水，按与水流相反的方向将炭移动排出，排出量一般为总量的2～10%，同时，把新的或再生的炭补充到炭层内。移动频率因处理的水量、水质不同，差别甚大。移动床具有装置小、占地面积少、费用低、出水水质稳定等优点，但装置复杂、运行管理不方便，须定期开启、关闭阀门，各类阀门磨损较快。 第二章污水处理工程第五节深度净化（5）活性炭再生活性炭价格昂贵，再生技术能否得到解决，直接影响到活性炭吸附水处理技术的应用和水处理的成本。目前国内除少数用酸碱洗脱之外，大多数采用高温加热法再生。高温加热再生一般需经三个阶段：干燥阶段：温度150～300℃，对湿炭进行脱水干燥。焙烧阶段：温度300～600℃，对被吸附的有机物进行热分解，炭化或气化，达到脱附。活化阶段：温度800～900℃，对炭化了的表面用水蒸汽或二氧化碳气体进行活化。 第二章污水处理工程第五节深度净化2.渗银活性炭经研究表明，当水中有银存在时，银离子被菌体细胞膜吸附，使细胞的某些生理功能被破坏，但细胞仍具活力，一旦细胞表面吸附过多的银、银离子就能穿透细胞膜储留在胞浆膜上，抑制胞浆膜内的细菌酶，使酶使去活性，导致细胞死亡，从而起到杀菌消毒作用。银离子在水中浓度为0.1～0.2mg/l时，就能达到杀菌的目的。将活性炭和银结合在一起，不仅对水中有机污染物有吸附作用，还具有杀菌作用；而且在活性炭内不会滋长细菌，解决了吸附器出水水质变异的问题。 第二章污水处理工程第五节深度净化3.纤维活性炭纤维活性炭的孔隙结构不像颗粒活性炭那样有微孔，过渡孔和大孔之分，只存在微孔，使得其表面平整光滑；在吸附过程中，纤维间的空隙起到大孔的扩散作用，这便于吸附剂与吸附物质之间的接触，增加其吸附效果；另外，纤维活性炭的微孔几乎全部位于表面，且孔径不到颗粒活性炭微孔的1/2，容易产生毛细管凝聚作用，使吸附物质分子凝聚于微孔中不易蒸发，从而提高吸附效果。从工程运用上讲，纤维活性炭还具有较大的便利性，它有一定的强度和形状，不易粉化，在振动下床层不会产生装填松动和过分密实现象，克服了颗粒、粉末活性炭在操作过程中易形成水流沟和床层沉降等问题。 第二章污水处理工程第五节深度净化二、精细过滤上海某单位研制的PE和PA型微孔滤芯是采用聚乙烯材料烧结制成，它具有以下特点：A.微孔孔径5~120μm；B.能耐酸、碱、盐及一般化学溶剂；C.用压缩气体反吹出渣和再生，操作简便；D.机械强度高，不易损坏，使用寿命长；E.无味、无毒、无异物溶出；F.耐温性能好，PE管使用温度为80℃，PA管为120℃；G.PE和PA型滤芯的平均孔径及选用范围见表2-5-2所示。 第二章污水处理工程第五节深度净化PE和PA型滤芯的平均孔径及选用范围表2-5-2PE、PA滤芯1型2型3型4型5型6型7型8型ABABAB平均孔径(μm)140~111111~8180~6463~4645~3938~3130~2625~2120~1615~1110~5选用范围一般渣过滤细颗粒渣过滤精密净化过滤较粗颗粒渣过滤一般净化过滤气体精密过滤气体精密过滤粗净化过滤气体一般净化过滤这种微孔滤芯的规格有10多种，其外径从24mm到150mm，相应的内径从8mm到120mm，长度大多数为500~1000mm，每根滤芯的有效过滤面积0.039~0.30m2，单台过滤器过滤面积0.5~100m2。 第二章污水处理工程第五节深度净化桂林环保工程公司研制成功的PE型微孔滤芯是采用低压超高分子量聚乙烯材料烧结制成的，PEC型特种微孔滤芯是在PE型滤芯材质的基础上增加优质渗银活性碳后烧结制成的。PE和PEC型滤芯的有关技术性能指标详见表2-5-3所示。这种PE和PEC滤芯集过滤、杀菌、吸附于一体，而且具有过滤精度高、耐腐蚀、无毒性、易操作、再生快捷方便、使用寿命长等优点。烧结滤芯过滤器工艺结构如图2-5-1所示。图2-5-1PE和PEC型滤芯过滤器工艺结构图 规格型号技术参数PE4PE6PE8PE12PE16PE20PEC12PEC16PEC20外径×内径×长（mm）31×19×1000滤管目数（目）406080120160200120160200毛细孔平均孔径（μm）42~5035~4227~3520~2715~205~1520~2715~205~15过滤精度(μm)≤6.0≤5.0≤4.0≤3.0≤2.0≤1.0≤3.0≤2.0≤1.0初始工作压力(MPa)＜0.02最大工作压力(MPa)＜0.2净水能力(m3/h·m2)0.580.550.530.500.470.400.500.470.40使用温度(℃)≤90反吹压力(MPa)0.4~0.6使用寿命(年)≥3≥2功能过滤细过滤细过滤、杀菌、消毒PE和PEC型过滤管技术参数一览表*表2-5-3注：1.在实际使用中，滤饼形成后，过滤精度会相应提高一个等级。2.净水能力是在水质近似城市供水标准下测出的，实际过滤能力取决于用户的水质情况。3.油田注清水的过滤能力与表中净水能力相当。第二章污水处理工程第五节深度净化 第二章污水处理工程第五节深度净化（2）陶瓷滤芯陶瓷烧结滤芯的微孔孔径一般小于2.5μm，孔隙率为47~52%，其构造形式有多种。陶瓷烧结滤芯过滤器的外壳材料及构造有多种形式，用铝合金材料制成的过滤器（其工艺结构与图2-5-1近似），宜用陶瓷烧结滤芯作为滤元，可以由单支或多支滤芯组成。陶瓷烧结滤芯因截流悬浮物增多而出水量减小时，可停止运行将滤芯卸出，用水砂纸磨去已堵塞的表层并清洗干净，仍可继续使用。当滤芯的壁厚减薄到2~3mm时，滤出液将不合格，需更换滤芯。 第二章污水处理工程第五节深度净化2.纤维缠绕滤芯过滤器（1）纤维缠绕滤芯纤维缠绕滤芯的特点：A.有效除去液体中的悬浮物、微粒、铁锈等；B.可承受较高的过滤压力；C.过滤精度为0.8~100μm；D.独特的深层网孔结构使滤芯有较高的滤渣负荷能力；E.滤芯可以用多种材质制成，以适应各种液体的过滤需要。常用的纤维缠绕滤芯由两种，一种是聚丙烯纤维——聚丙烯骨架滤芯，最高使用温度为60℃；另一种是脱脂棉纤维——不锈钢骨架滤芯，最高使用温度为120℃。 第二章污水处理工程第五节深度净化（2）纤维缠绕滤芯过滤器种类纤维滤芯过滤器有不锈钢外壳、有机玻璃外壳和碳钢外壳三种。所用密封圈多为橡胶制成，紧固件一般为1Cr18Ni9Ti材质。在选用纤维滤芯过滤器时应注意事项：A.有机玻璃纤维滤芯过滤器运行压力≤0.2MPa，温度≤50℃，不适用于有机溶剂类，设备在运输、安装、使用过程中避免撞击，以免损坏。B.不锈钢纤维滤芯过滤器一般运行压力≤0.3MP。C.在选用滤器时总流量要大于实际所需流量约1倍，可使滤芯寿命提高3~4倍。 第二章污水处理工程第五节深度净化三、微过滤1.微过滤的特性（1）微孔均匀，过滤精度高；（2）空隙率高，流速快；（3）微孔滤膜薄，吸附少；（4）无介质脱落；（5）颗粒容纳量小，易堵塞。2.微过滤器简介（1）管式过滤器管式过滤器滤芯制作方便，可以多滤芯组装，过滤面积较小，适用于中等量的过滤。 第二章污水处理工程第五节深度净化（2）折叠式过滤器折叠式过滤器的滤芯结构如图2-5-2所示。折叠式过滤器体积小，过滤面积大，适合于大容量的过滤。它是工业用水处理中可以用于处理工序中的设备，如石油工业、电子工业、制药工业、食品工业等的水质深度净化过滤。图2-5-2折叠式过滤器滤芯结构图 图2-5-3滤网自清洗过滤器 图2-5-4滤网 图2-5-5滤网自清洗过滤器组装示意图 二级过滤组装装置 低压精细过滤器滤芯配置 中高压精细过滤器 井口深度精细过滤技术针对特低渗油田要求，开展二次精细过滤。主要选用QL5-25/35J和QL10-25J型纤维球滤料系列。满足流量5-10m3/h、压力25-35MPa。悬浮物小于2mg/L,粒径中值1.5μm过滤精度的需要。目前已在文72沙三中、文82块等特低渗油藏应用43台。如文88-7井采取了井口精细过滤和酸浸地层、单体泵增注等复合措施，日注水量由25m3增加至50m3，累增水量10000m3，有效期达到1年以上。中原油田污水处理精细过滤工程 第六节污水污油回收第二章污水处理工艺 第二章污水处理工程第六节污水污油回收一、污水回收1.污水回收流程图2-6-1为常用的工艺流程之一。污水处理站内站外各种污水自流或借助余压进入回收水池（罐），废水在回收水池中停留一定时间，较大的泥砂颗粒沉入池底，然后用回收水泵将池中的污水抽送到污水处理流程首端，再进行除油沉降分离处理，从而达到回收的目的。池内的污油一般和污水一起被泵抽走，而池底的沉积物定时输送到污泥处理系统。污水回收系统的主要设施是回收水池（罐）、回收水泵和相应的管道系统。 第二章污水处理工程第六节污水污油回收图2-6-1污水回收流程图 第二章污水处理工程第六节污水污油回收2.污水回收池工艺结构回收水池是污水回收的主要构筑物，其有效容积一般可按下式确定：43221100060WWtQtfnqW+++·=••••（式2-6-1）式中：W—回收水池的有效容积，m3；q—滤池的反冲洗强度，l/s.m2；n—有效停留时间内进行反冲洗的滤池个数；f—单个滤池的工作面积，m2；t1—滤池反冲洗历时，min；t2－连续排水在污水池有效停留时间，min；Q2—同时进入回收水池的其他水的流量，m3/min；W3－钻井、作业回收水量，m3。W4—考虑池内水流波动等情况的富裕容量，m3；一般为前三部分之和的10%~30%。 第二章污水处理工程第六节污水污油回收污水回收池（罐）形式，常根据污水站采用的处理工艺流程而定。一般情况，对于压力式滤罐来说，常采用地面式的立式钢罐作为回收水罐；对于重力式滤池来说，一般常采用地下式或半地下式的回收水池，其平面形状为矩形。回收水池的设计水深，一般为2~3m，沉泥高度为0.5~1.0m，保护高为0.3~0.5m，长宽比为1.5~2.5。回收水池的结构，根据所在位置的工程地质和气候条件来确定，可采用砖混结构。回收水池的位置，在含油污水处理站平面布置时，应尽量靠近滤池和回收水泵房，同时应考虑各构筑物之间有足够的防火安全距离的要求。 第二章污水处理工程第六节污水污油回收3.污水回收泵回收水泵的作用，就是用于把回收水池中的污水和污油及时地抽送到除油罐的进水管中，使污水污油在除油罐中再次进行油水分离。一般选两台泵，其中一台备用。回收水泵常选用单级离心式污水泵或清水泵。水泵的扬程，由需要提升的几何高度和管道水头损失及一定的自由水头之和来确定。回收水泵的安装位置有两种情况。一种是装在主厂房的水泵间内，另一种是和收油泵一起单设一个污水污油回收泵房。回收水泵的吸水管道、出水管道以及管道上的阀件、管件的选择和计算，与普通的管道计算相似。 第二章污水处理工程第六节污水污油回收二、污油回收1.污油回收流程污油回收也是整个含油污水处理工艺流程的组成部分。概括的说，它包括油水分离装置分离出的污油收集、保温储存、加压输送三个部分。常用的流程如图2-6-2所示。图2-6-2污油回收流程图 第二章污水处理工程第六节污水污油回收2.油水分离设备油田污水处理系统常用的油水分离和收油设备，有平流式隔油池、立式除油罐、斜板除油罐、粗粒化除油罐、浮选池、综合式除油装置等。3.储油设备储油设备一般是一个油罐（池）。污油罐的容积，可按下式确定：yyytCCQWrh)100(10)(621-´-=••••••••（式2-6-2）按有关防火规范规定，容积大于200m3的储油罐，应设消防设施，如罐上装泡沫产生器，罐周围设防火堤、消火拴等。 第二章污水处理工程第六节污水污油回收4.输送设备污油输送设备主要是油泵和输油管道系统以及有关计量仪表。油泵一般选用2台，其中一台备用。其流量按下式确定：yyytWQ/=•••••••••••••（式2-6-3）油泵的扬程，按输送的管道长度及高程，根据系统的具体布置，进行水力计算确定。输油管道的直径，简便的方法是按输送流量和经济流速近似计算确定：pn36004yyQd=••••••••••••（式2-6-4）污油回收系统的管道，应做伴热保温，并进行防腐绝缘处理。由于收油是间断运行的，对除油设备排油管及污油泵吸油管道应设有清管设施，防止积存在管道内的污油凝固，使油泵启动不致发生困难。 第七节密闭隔氧第二章污水处理工艺 第二章污水处理工程第七节密闭隔氧一、概述氧是含油污水处理系统中重要腐蚀因素之一，由于原水中溶解氧含量一般都可达标，因此污水站都采取密闭措施达到控制溶解氧的目的。密闭隔氧的方式主要有天然气密闭、薄膜气囊密闭、浮床式密闭、氮气密闭、柴油密闭等。二、天然气密闭隔氧1.调压方式选择所谓天然气密闭是指污水处理站各种重力式常压钢罐罐顶密封，再通入一定压力的天然气并设排气口，随着液位的上、下波动天然气进入或排出，从而防止空气进入系统。 第二章污水处理工程第七节密闭隔氧目前调压系统有两类，一类是气源充足时用调压阀调压，二类是用低压气柜调压。利用调压阀调压大体上有三种：（1）单罐调压。在进入每座水处理构筑物或缓冲罐的天然气管道上设调压阀，利用罐顶呼吸阀排气，即单罐调压单管排气。（2）统一调压。对污水站所有需要密闭的罐集中设置调压系统统一调压。（3）与原油稳定合用同一调压系统。当含油污水站与原油稳定大罐抽气系统相距较近时，可合用一套天然气调压系统。几种密闭调压方式对比详见表2-7-1所示。 第二章污水处理工程第七节密闭隔氧密闭调压方式比较表表2-7-1调压方式优缺点选用条件调压阀调压系统单罐调压、单管排气设备仪表较少，天然气管径较小冬季呼吸阀易冻，可靠性差各罐调节空间不能补偿，耗气量大在罐顶放气不大安全仅一、两座罐时统一调压设备简单、操作管理方便排气调压时，向大气放天然气气源能力满足调压补气时与原油稳定合用同一调压系统节省一套调压设备，管理集中对原油稳定大罐抽气有一定影响与气源稳定站合建时低压气柜调压系统不向大气排天然气，节约天然气仪表控制系统简单气柜施工困难造价高无天然气或天然气气源不足时 2.调压阀调压系统在设计中主要是合理确定补气压力、最大补气量、排气压力、最大排气量和补气或排气最大压降五个参数：第二章污水处理工程第七节密闭隔氧（1）补气压力；补气压力不得低于污水罐下限压力。目前污水处理站所用钢罐都是由标准拱顶罐改制而成，其下限压力为-0.5kPa（-50mm水柱）否则会将钢罐压扁。该罐的最大正压不准超过2kPa。补气压力还应根据调压器性能确定。现有国产自立式调压阀最低工作压力为0.8~1.0kPa（80~100mm水柱）。 第二章污水处理工程第七节密闭隔氧（2）补气量；（3）排气压力；所谓排气压力是指调压系统开始排气时的压力。排气压力可参照补气压力的原则进行，为了不使补气和排气互相干扰，不致出现频繁补气及排气现象，则应尽量使补气压力和排气压力拉开一定的距离，并确定排气压力为1.5kPa。（4）排气量；（5）补气、排气管线设计3.储气柜调压系统低压气柜调压系统设计主要是确定最大补气量和系统工作压力，以便确定气柜的容积和压力。 第二章污水处理工程第七节密闭隔氧（1）气柜容积()tgQWWKW++=21••••••••••（式2-7-1）gHwQ2m=••••••••••••••（式2-7-2）)2(21tgHwWWKWg·++=m••••••（式2-7-3）（2）调压系统压力低压气柜调压系统压力原则上按调压阀调压系统压力来确定，一般为0.8~1.5kPa。但低压气柜压力是由气柜浮顶加重物决定的。确定气柜工作压力时，还应考虑密闭排气时天然气管内的压力损失，但最大压力以钢罐密闭能承受的最大压力为准，一般为2kPa（200mm水柱）。 第二章污水处理工程第七节密闭隔氧4.密闭隔氧安全措施密闭罐顶部的透光孔要用法兰密闭，取消通气管，除油罐设有出水水箱时，箱顶要封闭，但出水堰上部空间要与罐连通。密闭罐设有溢流管时，应设水封。水封高度应大于罐内天然气最大压力，一般为2kPa。天然气调压系统自动保护。调压阀调压系统自动保护，天然气上、下限压力报警，当下限压力降至0.2kPa时声光报警并联锁停运从密闭罐抽吸的水泵。低压气柜调压系统可根据气柜钟罩位置设保护设施，如钟罩下降到一定位置报警进行补气。 第二章污水处理工程第七节密闭隔氧5.运行注意事项在北方地区注意密闭气管线防冻问题：与采暖管线同沟；尽量不设U形弯以免积水阻碍气流动；在气管线低处设放空阀并注意放空。低压气柜投产前按化工行业标准《金属焊接结构湿式气柜施工及验收规范》要求进行严格检查验收。各种水罐凡设溢流管的，应一律用水封进行隔断，水封高度应大于排气压力，一般为2kPa（200mm水柱）。水封应设在罐的阀组间内并设有水位计及灌水管，以便检查水封高度及水封高度不足时灌水用。以上措施目的在于防止万一因水封高度不够、自控仪表又失灵时，天然气溢出而引起事故。 第二章污水处理工程第七节密闭隔氧三、浮床式密闭隔氧1.基本原理基本型浮床式水罐密闭隔氧装置，是采用两层具有长期防水性能的防水布制成条状密闭口袋，在口袋内充填低密度浮板，并在水罐内液面上形成一个连续覆盖整个水面的圆形浮床。浮床边缘预留适量过盈量，并采用柔性材料搭接密封，使水面与空气全部隔绝。浮床随罐内水面的升降而同步波动，保证水中的溶解氧含量不再上升，从而达到在水罐中隔氧的目的。 第二章污水处理工程第七节密闭隔氧浮床浮于水面，防水布除要求具有良好的防水性能外，针对油田污水水质特点，还必须具有良好的耐油溶胀、耐酸、耐碱腐蚀特性和抗老化、耐温性能。浮床的使用寿命长短很大程度上取决于防水布的综合性能指标。浮板除要求低密度外，还必须具有高强度和良好的耐腐蚀性能。径向支架和圆周定形管，不仅具有质量轻巧，而且具有高强度，耐腐蚀性能。2.选材要求与构成（1）装置选材要求 第二章污水处理工程第七节密闭隔氧图2-7-2浮床式密闭隔氧装置局部截面示意图带装填口袋的特种防水布浮床；B.径向浮子架；C.周向定形管；D.浮子；E.支架。（2）装置构成水罐浮床式密闭隔氧装置的局部截面如图2-7-2所示。 第二章污水处理工程第七节密闭隔氧四、薄膜囊式隔氧薄膜隔氧装置示意图见图2-7-3。主要特点是：没有能源消耗；无损耗件和耗能介质；无易燃易爆材质和介质，运行安全平稳；设备简易，无需专人管理，可实现自动化操作；隔氧性能好，运行费用低；对隔氧膜要求严格，即隔氧膜必须具有良好的防水性、抗酸、碱、盐腐蚀，良好的韧性，较高的机械强度和均匀的加工厚度，耐油溶胀、耐温、抗老化，经济实用。图2-7-3薄膜囊式隔氧装置示意图 第一节含油污泥特性分析第三章油田含油污泥处理 第三章油田含油污泥处理第一节含油污泥特性分析含油污水本身成份较为复杂，含有大量老化原油、腊质、沥青质、胶体、固体悬浮物、细菌、盐类、酸性气体、腐蚀产物等。在污水处理过程中还投加了大量凝聚剂、絮凝剂、缓蚀剂、阻垢剂、杀菌剂等水处理药剂。因此，不同的污水水质、处理工艺和药剂，含油污泥的排出量和物性差异较大。以水质PH值控制来讲，当采用与原水PH值相近的方式处理污水时，排出污泥量约占处理水量的3%~6%，污泥含水率达99%~98%，其流动性能相对较好，矿化度比原水稍高。表3-2-1列出了低PH值处理污水干化污泥组份分析结果。 第三章油田含油污泥处理第一节含油污泥特性分析项目名称含量，%测试方法可燃物成分（%）C40.67810CARLOERRA-1106型光素分析仪H6.67318N0.260062S0.60000O227.46000换算污泥灰分中元素（%）SiO221.90硅目兰光度法Al2O36.60络天青S光度法Fe2O322.99磺基水扬酸分光光度法TiO20.0060二胺基比林甲烷光度法P2O50.3000锑磷目兰光度法CaO0.3130原子吸收光度法MgO0.5140MnO0.0350K2O0.6200Na2O0.1100ZnO0.0300CuO0.0026PbO0.0020Cr2O30.0110二苯碳酸二肼法V2O50.0033三氯甲烷萃取-钽试剂比色法As2O30.0098氮化物-原子荧光光度法发热量27.474kJ/gGRP3500型氧弹式量热器低PH值处理污水干化污泥组份分析结果*表3-2-1*表中数据为中原油田濮二污水站含油污泥干化泥饼分析结果，化验时间为1992年。 第三章油田含油污泥处理第一节含油污泥特性分析若通过投加碱性凝聚剂（石灰乳）控制水质PH值到8.0~9.0时，排出污泥量占处理水量的8%~12%，污泥含水率达98%~97%，污泥流动性能相对稍差，矿化度比原水稍高。以中原油田部分污水处理系统污泥为例，其矿化度14104~24104mg/l，固体颗粒极细，呈渣浆状粘稠液体，其沉降性能良好，污油含量占干化污泥量3%左右，CaCO3含量占60%左右，SiO2和Fe2O3含量占干化污泥总量的10%~20%。 第二节含油污泥处理工艺第三章油田含油污泥处理 第三章油田含油污泥处理第二节含油污泥处理工艺一、污泥处理工艺流程污泥处理的工艺流程取决于污泥的性质及其组分，如有的油田污泥含油量高，就需要首先进行除油，而有的油田污泥含盐量高，就需要增加水洗过程，一般的处理工艺流程如图3-3-1所示。图3-3-1污泥处理流程原理图 第三章油田含油污泥处理第二节含油污泥处理工艺对于蒸发量较大的地区，还可采用比较简单的不完全处理流程。这就是污泥经浓缩以后，送到污泥干化场，进行蒸发脱水，如图3-3-2所示。图3-3-2简单的污泥处理流程图如果上述方法也做不到，在排污量相对较小的情况下，就要设一个污泥存放池，可以做成土池，土池最好是两格间，按每1~3年进行一次人工清理。目前少部分油田仍是按这种简易方法进行处理的。应该指出，这种方法往往容易造成附近环境的再次污染。 第三章油田含油污泥处理第二节含油污泥处理工艺二、含油污泥排除在含油污水处理构筑物中，进行油、水、泥三相分离，污油上浮比较容易去除，污泥下沉到罐（池）底如不及时排除，日积月累会失去流动性，就难以排出，而且会影响出水水质。除油罐的排泥，一般有三种方式：一是穿孔管排泥，二是水力排泥，三是人工排泥。对于滤池（罐）而言，回收水池内应设集泥坑，以便及时排泥。污水处理构筑物中的污泥，在设计其排出和处理设施时，污泥的含水率可按98~95%计。每一种污水处理构筑物的个数或间隔数，都不应少于2个。 第三章油田含油污泥处理第二节含油污泥处理工艺三、含油污泥浓缩1.污泥浓缩原理通常污泥必须经过自由沉降、絮凝沉降、成层沉降和压缩沉降四个阶段的规律。在大量室内试验研究的基础上，按（式3-3-1）、（式3-3-2）和（式3-3-3）为主要计算公式设计了重力式污泥浓缩池：MCQA=•••••••••••（式3-3-1）AQTh241=••••••••••（式3-3-2）()()21211PPQV--=•••••（式3-3-2）式中：A—浓缩池设计面积，m2；Q—污泥入流量，m3/d；C—污泥固体浓度，kg/m3；M—浓缩池污泥固体通量，kg/m2.dh1—浓缩池工作部分高度，m；T—设计浓缩时间，h；V2—浓缩后污泥体积，m3；P1—入流污泥浓度，kg/m3；P2—出流污泥浓度，kg/m3； 第三章油田含油污泥处理第二节含油污泥处理工艺2.污泥浓缩池工艺结构简介图3-3-3为重力式圆形污泥浓缩池工艺结构，该池为中心环状稳流布泥，设中心传动刮泥机，浓缩污泥被刮入池中心底部汇流进入集泥池，再经污泥提升泵升压进入下道工序，污水和浮渣被溢流进污水池经提升泵升压进入污水处理流程首端。图3-3-3重力式圆形污泥浓缩池工艺结构图 第三章油田含油污泥处理第二节含油污泥处理工艺图3-3-4所示为重力式矩形污泥浓缩池工艺结构，该池近端部横向布泥，布泥端设有扰动机械和污泥提升泵，中部设有刮渣刮泥机，出水端设有溢流堰或启闭机、污水提升泵、浮渣槽和集渣池，其使用功能比圆形池更全面。1.污泥浓缩池2.刮渣刮泥机3.污泥搅动机械4.污泥提升泵5.污水提升泵6.溢流堰或启闭机7.除渣槽8.配泥管9.污水池图3-3-4重力式距形污泥浓缩池工艺结构图 图3-3-4平流式污泥浓缩池 第三章油田含油污泥处理第二节含油污泥处理工艺四、含油污泥脱水1.滚压脱水（1）滚压脱水原理滚压式压滤机脱水，去除的主要是毛细水和吸附水，这部分水依靠浓缩是不可能除去的。因此必须投加脱水剂以改变污泥性质，然后靠机械外力强制脱水，使污泥由液态变为固态，其理论根据为过滤基本方程式：)2RArmvPAdtdV+=（m•••••••（式3-3-4）式中：V—过滤液体积（m3）t—过滤时间（h）P—过滤压力（MPa）A—有效过滤面积（m3）—过滤液动力粘度（Pa.s）R—单位面积滤布的过滤阻力r—污泥比阻，即单位过滤面积上单位质量滤饼所具有的阻力（m/kg）m—单位体积过滤液所产生的滤饼质量（kg/m3） 第三章油田含油污泥处理第二节含油污泥处理工艺上式中，R是由滤布决定的，是一个常数，而m是由污泥浓度决定的，因为进泥含水率一般都稳定在92%左右，所以可以当做常量，因此由上式可以看出，压滤机的脱水效率与滤机的压力P和有效过滤面积A的平方成正比，与污泥的动力粘度和比阻r成反比，所以要想提高脱水效率就必须增加有效过滤面积（即提高滤机的转速）和压力；降低污泥动力粘度和比阻r（即调整投药量和药品品种以改变污泥性质）。在这些影响脱水效率的因素中，前三项较易实现，而改变比阻r是相当困难的。 第三章油田含油污泥处理第二节含油污泥处理工艺（2）带式压滤机性能结构简介图3-3-5为带式滚压脱水机结构示意图，污泥自装置上中部均匀配布于滤带上，运移至装置左侧进入下滤网承泥段，然后随上下滤带运移进入滚压段，最后自装置右端排出泥饼，被滤挤出的污水经收水装置汇入装置底部集水池，然后自流回收进入污水回收池。图3-3-5DYQW滚压式压滤脱水机结构示意图 第三章油田含油污泥处理第二节含油污泥处理工艺2.板框压滤机脱水（1）板框式压滤脱水原理板框滤脱水的基本原理与滚压脱水原理是相同的，均根据过滤基本方程式3-3-4进行相关参数测算。（2）板框压滤机工艺结构简介板框压滤机构造较为简单，如图3-3-6所示，它由板和框相间排列而成。1.尾板（固定）2.压榨滤板3.拉板机构4.过滤板5.头板（活动）6.传动机构7.压紧装置图3-3-6板框压滤机结构示意图 第三章油田含油污泥处理第二节含油污泥处理工艺板框压滤机能过滤固相颗粒粒径大于5μm的悬乳液体，固相浓度适应范围0.1%~60%。板框式压滤机过滤压力可达到0.7MPa左右，隔膜压榨压力0.6~0.8MPa，过滤面积40~150m2，形成滤饼厚度可达30mm。液压系统工作压力为13MPa左右。拉板行程可达600～800mm。（3）板框压滤机类型板框压滤机按拉板方式可分为人工拉板板框压滤机和自动拉板板框压滤机，按排出液流动形式可分为明流式板框压滤机和暗流式板框压滤机。 第三章油田含油污泥处理第二节含油污泥处理工艺3.离心脱水（1）离心脱水原理离心分离操作是在离心分离场中进行重力场上的操作工艺。图3-3-7示出圆筒型离心脱水原理，在高速旋转状态下，离心力的作用数千倍于重力作用，因此，可以忽略重力场对离心力场的影响。图3-3-7离心脱水原理图 第三章油田含油污泥处理第一节含油污泥特性分析层流区符合斯托克斯定律，可能分离出的颗粒极限粒径是：（式3-3-5）紊流区符合牛顿定律，可能分离出的颗粒极限粒径是：（式3-3-6）式中：Dp－固体颗粒粒径，m；Q－处理能力，m3/h；μ－污泥粘度；Pa·sρs－固体颗粒密度，kg/m3；ρL－液相密度，kg/m3；S－离心沉降分离面积，m2；g－重力加速度，m2/s。 第三章油田含油污泥处理第二节含油污泥处理工艺（2）转筒式离心机工艺结构离心机按分离因素可分为高速离心机（分离因素α>3000），中速离心机（分离因素α1500～3000），低速分离机（分离因素α1000～1500）。油田含油污泥处理中多用中、高转速的圆筒式离心机。图3-3-8为圆筒式离心脱水机工艺结构图。1.轴承座2.外壳3.转鼓4.进料管5.螺旋输送器6.电动机7.差速器8.皮带轮图3-3-8圆筒式离心脱水机工艺结构图 负压脱水原理图 真空预涂脱水装置图 真空预涂脱水装置运行工况 第三节含油污泥泥饼处置第三章油田含油污泥处理 第三章油田含油污泥处理第三节含油污泥泥饼处置一、燃烧、焚烧二、掩埋、辅料利用对于含油量高、发热量大的含油污泥干化泥饼，可作为燃料，同燃油或燃煤混配使用；对于含油量一般，发热量不足够高的泥饼，为避免二次污染，通常采用焚烧方式处置。焚烧前，应将含油污泥初步干燥，常用的污泥焚烧设备有回转炉、立式焚烧炉等。焚烧余烬应进行掩埋或无害化处理。对于固体悬浮物含量很高，含油量较小的污泥，可通过投加增强剂调配后作为油田井站路路基辅料应用，这样既可避免二次污染，也可节省部分路基原料，技术经济效益显著。对部分发热量较低、固体物含量不够高，泥质含量稍高的含油污泥泥饼，经初步干化后，应进行深度掩埋，防止发生二次污染。 第一节缓释剂第四章油田污水化学处理剂 第四章油田污水化学处理药剂第一节缓释剂一、腐蚀及其危害金属与周围介质接触，由于化学或电化学原因引起的破坏称为腐蚀。油田污水因其具有较高的矿化度、含有腐蚀性气体（H2S、CO2、O2）和微生物（SRB、TGB）等特点，所以一般具有较高的腐蚀特性，造成污水集输管线、水处理设备、油水井及井下工具的腐蚀破坏。油田污水系统管线设备的严重腐蚀会影响油田生产系统正常运行，还会引起火灾，造成环境污染。金属设备的防腐措施可分为三类：一是通过防腐化学剂的加入，达到减轻腐蚀的目的；二是把金属本体与腐蚀介质隔开，如各种内外衬、涂防腐设备、管线等；三是采用耐腐蚀材质，如不锈钢、塑料等。 第四章油田污水化学处理药剂第一节缓释剂二、缓蚀剂定义和类型凡是在腐蚀介质中添加少量物质就能防止或减缓金属的腐蚀，这类物质就称为缓蚀剂。常用缓蚀率来衡量缓蚀剂的防腐效果。按式4-1-1计算出缓蚀率：%100-=空白试样的腐蚀速度加入缓蚀剂试样的腐蚀速度空白试样的腐蚀速度缓蚀率1.缓蚀剂定义2.缓蚀剂类型（1）氧化型缓试剂氧化型缓试剂的缓蚀机理是使金属表面生成一层致密且与金属表面牢固结合的氧化膜或以金属离子生成难溶的盐，从而阻止金属离子进入溶液，抑制腐蚀。如铬酸盐（NaCrO2、K2Cr2O7）、亚硝酸盐（NaNO2）等。 第四章油田污水化学处理药剂第一节缓释剂（2）沉淀型缓试剂沉淀型缓试剂的缓蚀机理是缓蚀剂与腐蚀环境中的某些组份反应，生成致密的沉淀膜或生成新的聚合物，覆盖在金属的表面，这种膜的电阻率大，抑制了金属的腐蚀。沉淀型缓蚀剂又有阴极抑制型和混合抑制型之分。如辛炔醇、磷酸盐、羟基喹啉等。（3）吸附型缓蚀剂吸附型缓蚀剂均为有机化合物，又称为有机缓蚀剂。其缓蚀机理是缓蚀剂分子一般都有极性基团和非极性基团，加入腐蚀介质中的极性基团吸附在金属表面上，非极性基团则向外定向排列，形成憎水膜，使金属与腐蚀介质隔开，从而起到防腐作用。如烷基胺（RNH2）、烷基氯化吡啶、咪唑啉衍生物等。 第四章油田污水化学处理药剂第一节缓释剂三、缓蚀剂选择1.污水处理缓蚀剂的选择（1）确定腐蚀原因；（2）进行室内评价；（3）现场实验确定缓使剂用量和加药方式；（4）进行经济技术指标比较。2.油田污水处理系统常用缓蚀剂用于污水处理系统的缓蚀剂品种繁多，来源复杂，缓蚀效果差异也较大。表4-1-1列出了油田污水处理（注水）系统常用的缓蚀剂。 第四章油田污水化学处理药剂第一节缓释剂油田污水处理（注水）系统常用的缓蚀剂表4-1-1序号类别代表物1伯胺类R—NH22仲胺类R1—NH—R23二胺类R1—NH—(CH2)n—NH24聚胺类R1—(CH—CH2)n—R2NH25酰胺类R1—CO—NH—R26季铵盐类R1R2R3R4N+x-7咪唑啉类CH2—N|C—R2CH2—N|R1 第二节阻垢剂第四章油田污水化学处理剂 第四章油田污水化学处理药剂第二节阻垢剂一、结垢及其危害结垢是油田生产系统中遇到的严重问题之一，结垢可发生在生产系统的多个部位或环节，如采油、集输、油气处理、污水处理及注水系统。水垢的形成主要取决于其中盐类是否过饱和以及盐类结晶的生长过程。影响结垢的主要因素是水的成分和类型。油田生产系统结垢是经常发生的事，特别是污水输送管线、污水处理设备和注水设备、管线结垢严重，使管线有效直径减小，表面状况恶化，摩阻增大、能耗增加，结垢还会影响正常生产，增加生产成本，甚至被迫停产。 二、常见垢分类、组成第四章油田污水化学处理药剂第二节阻垢剂油田生产系统常见垢有碳酸盐垢、硫酸盐垢和铁化合物垢等，其主要组成如下：1.碳酸盐垢以CaCO3、MgCO3为主。2.硫酸盐垢以CaSO4·2H2O、CaSO4、BaSO4、SrSO4为主。3.铁化合物垢主要是腐蚀产物：FeCO3、FeS、Fe(OH)3、Fe2O3 第四章油田污水化学处理药剂第二节阻垢剂三、结垢原因1.不相容论两种化学组份不同的水（油田产出水和浅层清水）相混，因为离子的组份或浓度有较大的差异，就会发生结垢现象。2.热力学条件变化论在油田生产过程中，当压力、温度、PH值、流速和溶解离子含量发生改变时，就会增加结垢趋势。如污水管线的变径处、拐弯处、阀门处较容易结垢。 第四章油田污水化学处理药剂第二节阻垢剂3.吸附论结垢可分为三个阶段：垢的析出、垢的长大和垢的沉积。垢具有晶体结构，设备、管线具有粗糙表面时，成垢离子就会吸附在表面上，并以其为结晶中心，不断长大，沉积成致密的垢。也可以把腐蚀产物、细菌作为结晶中心形成垢。四、垢的鉴别判断方法之一把垢样浸于有机溶液中，溶去有机烃类物质，若溶剂颜色变深，说明其中含有机质。判断方法之二检查垢样是否带有磁性，若有磁性并且磁性较强，表明其中含有Fe3O4。 第四章油田污水化学处理药剂第二节阻垢剂判断方法之三把垢样放入15%的盐酸中，若发生强烈反应，并有臭鸡蛋气味放出，则表明含有大量FeS。若酸液颜色变黄，则表明垢样中含有铁的氧化物。判断方法之四若垢样与15%的盐酸溶液反应强烈，放出的气体无味，则表明垢样中以CaCO3为主。判断方法之五若垢样不与15%的盐酸溶液反应，则表明垢样中含有CaSO4、SrSO4、BaSO4。判断方法之六若垢样溶于水，则表明垢样以NaCl为主。 第四章油田污水化学处理药剂第二节阻垢剂五、化学防垢1.化学防垢机理(1)分散作用低分子量的聚合物一般具有较高的电荷密度，可产生离子间斥力。共聚物还具有表面活性功能，它们在水溶液中把胶体颗粒包围起来，呈稳定状态。胶体颗粒的核心也包括CaCO3和CaSO4等晶体，因此起到防垢的作用。(2)螯合和络合作用防垢剂把能形成沉淀的金属离子（Ca2+、Mg2+、Ba2+）变成可溶性的螯合离子或络合离子，从而抑制金属离子和阴离子（CO32-、SO42-）结合生成沉淀。如ATMP和EDTA即属这类防垢剂。 第四章油田污水化学处理药剂第二节阻垢剂(3)絮凝作用阻垢剂把水中含有的CaCO3及CaSO4晶核的胶体颗粒吸附在高分子聚合物的长链上，结合成矾花悬浮在水中，发挥阻垢作用。如聚丙烯酰胺和聚丙烯酸钠等。(4)晶体变形作用在形成晶体垢的过程中，有机高分子聚合物进入晶体结构，破坏了晶体正常生长，而使晶体发生畸变，改变了原来的规则结构，使晶体不再继续增大，从而防止或减轻结垢。 第四章油田污水化学处理药剂第二节阻垢剂2.油田常用防垢剂(1)无机磷酸盐主要有磷酸三钠（Na3PO4）、焦磷酸四钠（Na4P2O7）、三聚磷酸钠（Na5P3O10）和六偏磷酸钠（(NaPO3)6）。这类药剂价格低，防CaCO3垢较有效。但是易于水解产生正磷酸盐，可与钙离子反应生成不溶解的磷酸钙，随着水温的提高，水解速度加快，使用最高温度为80℃。(2)有机磷酸及其盐主要有氨基三甲叉磷酸（ATMP）、乙二胺四甲叉磷酸（EDTMP）、羟基乙叉二磷酸钠（HEDP）等。这类药剂不易水解，使用温度高达100℃以上。投加量比较低有较好防垢效果，并且于其他污水处理药剂配伍性较好，是广泛应用的阻垢剂类型。 第四章油田污水化学处理药剂第二节阻垢剂(3)聚合物主要有聚丙烯酸（PAA）、聚丙烯酰胺（PMA）、聚马来酸酐（HPMA）等，其中聚马来酸酐防止CaSO4、BaSO4垢效果较好。(4)复配型复合物几种作用不同的单剂按一定比例混合在一起，只要相互间不发生反应，无抵消作用，且各自发挥自己的特点，都可复配成复合物使用。 六、阻垢剂的选择与评价当选则阻垢剂时，应考虑以下因素：1.垢的化学组成；2.结构严重程度；3.温度；4.与其它污水处理剂的配伍性。第四章油田污水化学处理药剂第二节阻垢剂阻垢剂的评价是采用实验室的试验测定它们的相对效果，阻垢率P可用式4-2-4来计算：（式4-2-4） 第三节杀菌剂第四章油田污水化学处理剂 第四章油田污水化学处理药剂第三节杀菌剂一、污水处理系统常见的细菌及其危害1.硫酸还原菌（SRB）在厌氧条件下能将硫酸盐还原成硫化物的细菌叫硫酸盐还原菌。硫酸盐还原菌生长繁殖的PH值范围很广，一般为5.5～9.0之间，最适宜PH值为6.5～7.5。生长繁殖温度因种类而异，分中温型与高温型两种，中温型的生长繁殖温度范围在20～40℃之间，高于45℃停止生长，高温型的生长温度为55～60℃。硫酸盐还原菌在油田污水处理系统中的生存部位很广，主要部位有：污水管线的滞流点（弯头、阀门、垢下），污水罐罐壁及底部，过滤器滤料中等。 第四章油田污水化学处理药剂第三节杀菌剂硫酸盐还原菌在厌氧条件下将水中的硫酸盐还原成硫化氢，从而对污水管线及处理设备生产腐蚀，生产的腐蚀产物硫化亚铁（FeS）使水质变差，增加污水处理难度，同时硫酸盐还原菌及硫化亚铁随水注入地层，会引起地层堵塞。因此有效控制硫酸盐还原菌十分必要。SO42-S2-+4[O]（式4-3-1）Fe→Fe2++2e（阳极反应）（式4-3-2）[O]+H2O+2e→2OH-（阴极反应）（式4-3-3）腐蚀产物为FeS和Fe(OH)2。 第四章油田污水化学处理药剂第三节杀菌剂2.粘泥生成菌（TGB）在有氧条件下，凡是能形成粘膜的细菌统称为粘泥形成菌，习惯称为腐生菌（TGB）。粘泥形成菌的种类繁多，一般认为，当粘泥形成菌的总数量大于105个/ml时，必须采取杀菌措施。粘泥形成菌主要存在于低矿化度的污水处理以及含油污水与清水混注系统中。因为清水中含溶解氧，含油污水中含有机化合物，二者混合后矿化度降低，温度25～35℃，具有粘泥形成菌生长繁殖的适宜环境条件。粘泥形成菌大量繁殖的结果是形成肉眼可见的菌膜和悬浮物，从而堵塞污水管线、水处理设备和地层。 第四章油田污水化学处理药剂第三节杀菌剂二、杀菌剂种类和杀菌机理1.杀菌剂种类按杀菌剂的化学成分可分为无机杀菌剂和有机杀菌剂两大类。无机杀菌剂有：氯、臭氧、次氯酸钠等。有机杀菌剂有：季铵盐、有机氯类、二硫氰基甲烷、戊二醛等。按杀菌机理分为氧化性杀菌剂和非氧化性杀菌剂。氯、次氯酸钠等属于氧化性杀菌剂，季铵盐、戊二醛属于非氧化性杀菌剂。2.杀菌机理杀菌剂的杀菌机理可分为以下三种：（1）渗透杀伤或分解菌体内电解质；（2）抑制细菌的新陈代谢过程，如抑制蛋白质合成；（3）氧化络合细菌细胞内的生化过程。 第四章油田污水化学处理药剂第三节杀菌剂氧化性杀菌剂。通过强氧化作用破坏细菌细胞结构，或氧化细胞结构中的一些活性基团而发挥杀菌作用。非氧化性杀菌剂。通过选择性地吸附到菌体上，在细胞表面形成一层高浓度的离子团，直接影响细胞膜的正常功能。细胞膜是选择透过性膜，调节着细胞内外的离子平衡，起到离子出入、能量转换及输送功能，细胞膜被杀菌剂破坏后，就使蛋白质变性，抑制酶的生物活性，从而抑制细菌的生长繁殖。 三、杀菌剂的选择与投加第四章油田污水化学处理药剂第三节杀菌剂1.杀菌剂的选择（1）根据不同的水质及细菌的种类，特别是PH值，因为当PH值较高时，不宜用氯气等氧化性杀菌剂。而季铵盐类杀菌剂PH值越高越好。当水中含Fe2+和H2S时，不宜使用氧化性杀菌剂；（2）杀菌剂要与其他水处理剂配伍，不能与其他水处理剂反应相互抵销其效果。（3）杀菌剂要具有良好的溶解性，加入杀菌剂后不至于影响水质，即不能增加水中的胶体颗粒数，杀菌剂能均匀溶解于水中，且清澈透明。（4）同一个污水处理系统应间隔选用不同种类的杀菌剂，以免细菌产生抗药性，确保杀菌剂的效果。（5）杀菌剂最好是高效低毒，易降解，无环境污染。 第四章油田污水化学处理药剂第三节杀菌剂2.杀菌剂的投加（1）加药方法与加药点杀菌剂可采用连续投加，也可采用间歇冲击投加，还可采用两者相互结合的办法。加药点一般设在污水处理系统的远端，为确保注水水质，一般也在污水处理的滤后或注水泵进口处设加药点。（2）加药量有效浓度、加药周期、加药量和加药时间，根据室内评价和现场细菌分析而定，以后通过现场实践进行调整。（3）细菌数量监控污水处理系统加入杀菌剂后，要定期取样，按常规方法进行细菌计数，随时调整加药方式和加药浓度，确保杀菌剂的杀菌效果。 第四节混凝剂第四章油田污水化学处理剂 第四章油田污水化学处理药剂第四节混凝剂一、混凝剂的定义、性能能使水中固体悬浮物形成絮凝物而下沉的物质叫混凝剂。混凝剂应具有两个作用：一是中和固体悬浮颗粒表面负电荷；另一个是使失去负电荷的固体悬浮颗粒迅速聚结下沉。起前一个作用的化学药剂为凝聚剂，起后一个作用的化学药剂为絮凝剂。1.凝聚剂凝聚剂主要为无机阳离子聚合物，这些无机盐及其聚合物都可发生水解作用，产生多核羟桥络离子，中和水中固体悬浮颗粒表面的负电荷。 第四章油田污水化学处理药剂第四节混凝剂2.絮凝剂絮凝剂主要是有机非离子型和阴离子型的水溶性聚合物。有机高分子助凝剂都是线性聚合物，具有巨大的线性分子结构，每个分子上有多个链节，可以通过吸附作用而桥接在水中的固体颗粒表面，使它们聚结在一起而迅速下沉。二、混凝剂的净化机理1.污水中物质存在的形态悬浮状态一般情况下直径大于1μm。胶体状态一般情况下直径为1μm～0.1μm之间。溶解状态一般情况下直径小于0.1μm，就是所谓的真溶液，以离子或分子状态存在于水中。 第四章油田污水化学处理药剂第四节混凝剂2.混凝净化机理污水处理过程中投加的混凝剂，如铝盐、铁盐、聚合铝、聚丙烯酰胺等。这些混凝剂水解后形成大量多核羟桥络离子，带有大量正电荷，它们首先降低或消除胶体的ζ电位，使胶体颗粒脱稳，胶体颗粒间相互碰撞，发生凝聚作用，聚结成较大的絮体（矾花），从而达到净化的目的。三、混凝净化应注意几点1.最佳浓度当凝聚剂和絮凝剂实际用量大于或小于最佳浓度时，都不能达到很好的混凝效果。所以在现场应用前，必须在实验室进行筛选评价实验，找出最佳浓度，作为现场加药量的参考。2.加药顺序在投加混凝剂时，要注意加药顺序。首先加凝聚剂，解除固体悬浮颗粒表面的负电荷，再加絮凝剂。有机阳离子型聚合物兼有凝聚剂和絮凝剂的双重作用，因此可单独作混凝剂。 第五节除氧剂第四章油田污水化学处理剂 第四章油田污水化学处理药剂第五节除氧剂一、除氧剂的特点和机理油田污水处理系统采用的除氧剂多为亚硫酸盐（Na2SO3、NH4HSO3、SO2）。这些除氧剂的除氧机理是利用水中的溶解氧，把SO32-氧化成SO42-，从而把溶解氧除去。在使用除氧剂之前，应注意以下几点：1.亚硫酸盐除氧剂具有强腐蚀性和毒性，除氧剂的储运和投加过程必须采用相应的安全措施。2.亚硫酸盐除氧剂增加了系统中的SO42-，使硫酸盐结垢的趋势增加，应采用或加强相应的防垢措施。3.投加时应把除氧剂的加药点同与其配伍性差的水处理剂的加药点设置在不同位置，以尽量提高除氧效果。4.加除氧剂前要检测污水溶解氧的含量，根据化学反应式求出理论加药量，在理论加药量基础上加上富余量就是实际的投加量。 第四章油田污水化学处理药剂第五节除氧剂二、油田污水处理系统常用除氧剂1.二氧化硫二氧化硫（SO2）通常是在具有压力的钢瓶里，以液化气形式提供给现场。二氧化硫的主要特点是价格低，缺点是需要特殊的气体处理设备，需分别加入催化剂。2.亚硫酸钠亚硫酸钠（Na2SO3）一般制成含催化剂的固体粉末，到现场用清水溶解后使用。亚硫酸钠的优点是价格低，运输方便，缺点是溶液不防冻，液体和蒸汽有毒性、腐蚀性，与空气中氧反应降低除氧效率。3.亚硫酸氢钠亚硫酸氢钠的优点是可制成浓缩液，在高矿化度的盐水中反应速率快，缺点是具有毒性和腐蚀性。4.亚硫酸氢铵亚硫酸氢铵的优点是价格低，可制成高浓缩液。缺点是具有毒性和腐蚀性。5.联氨联氨主要用于高温除氧。联氨作为除氧剂的优点是处氧效率高，不影响水质，缺点是价格昂贵。 第一节水质、水位检测自动化第五章油田污水处理仪表自动化 第五章油田污水处理仪表自动化第一节水质、水位监测自动化一、水质检测1.PH值测量PH值是用来表示溶液的酸碱性的参数，它反映的是溶液中H+离子和OH－离子的浓度。PH计是用来测量PH值的专用仪表，PH值的测量通常采用电位法。图5-2-1是PH计的工作原理图：实际上电位只取决于E4，因为其他电位是常数或可以抵消，因此PH计测量的是电极与被测介质之间的电位，由此电位就可以得出被测介质的PH值。图5-2-1PH计工作原理图E1：放电到电解质的电位E2：从电解质到隔膜玻璃内侧的电位E3：隔膜玻璃的内外侧之间的电位E4：介质和隔膜玻璃外侧之间的电位E5：电子流扩散的电位E6：扩散电位E7：电解质放电电位 第五章油田污水处理仪表自动化第一节水质、水位监测自动化2.浊度检测浊度是反映液体中的固体或液体颗粒含量的技术指标。常用的测量方法是利用固体或液体颗粒能散射、反射以及吸收光线的特性。在中等和高浊度的液体中，常采用的是吸收法，通过测量光线穿透颗粒或光线向前散射的衰减量来计算出结果。在低浊度的液体的测量中，常采用的是散射法，通过检测光线90°散射的读数来计算结果，它具有灵敏度高的特点。 第五章油田污水处理仪表自动化第一节水质、水位监测自动化二、水位检测1.静压式液位计静压式液位计是利用容器内的液位改变时，液位产生的压力也变化的原理工作的。众所周知，一定高度的液体会产生一定的压力，根据流体静力学的原理，我们知道，产生的压力等于：图5-2-2静压式液位计原理图HgPr=•••••（式5-2-1）所以，在密度已知的情况下，液体产生的压力仅和液位的高度有关。如图5-2-2所示，我们采用差压变送器来测量液体产生的压力。 第五章油田污水处理仪表自动化第一节水质、水位监测自动化2.超声波液位计超声波液位计是一种非接触式的液位计。因此可以用于收油罐、污油罐以及污油池等粘稠脏污介质的测量。超声波液位计的工作原理是声波反射原理，根据声学的基本定律，可以得知：tVS··=21••••••••••••（式5-2-4）所以，在密度已知的情况下，液体产生的压力仅和液位的高度有关。如图5-2-2所示，我们采用差压变送器来测量液体产生的压力。 第二节计量加药自动化第五章油田污水处理仪表自动化 第五章油田污水处理仪表自动化第二节加药计量自动化一、流量计量1.孔板流量计孔板流量计是一种差压式流量计，它的工作原理是基于流体流动的节流原理，利用流体流经节流装置时产生的压力差而实现流量测量的。它是目前生产中测量流体的最成熟、最常用的方法之一。流体由于具有压力产生的静压能和流动速度产生的动能。根据能量守恒定律，在没有外加能量的情况下，流体所具有的静压能和动能之和是不变的。但是在一定条件下两种形式的能量又能互相转化，并且遵循能量守恒定律，因此在流体的静压差和流体的流量之间存在着某种关系。根据流体力学中的伯努利方程和流体连续性方程式，我们可以推导出流量和差压之间定量关系的基本公式，并称之为流量基本方程式： 第五章油田污水处理仪表自动化第二节加药计量自动化体积流量：PFQD·=102rea•••••••••••（式5-3-1）质量流量：PFMD=102rea•••••••••（式5-3-2）常用的节流装置有孔板、喷嘴和文丘里管等。孔板以其结构简单、加工精度高等原因，应用范围最广。标准孔板和圆缺孔板的结构形式如图5-3-1所示。图5-3-1标准孔板和圆缺孔板结构形式示意图 第五章油田污水处理仪表自动化第二节加药计量自动化2.电磁流量计电磁流量计测量的基础是法拉第电磁感应定律。如图5-3-2所示，当一个导体在磁场中运动时会产生一个电压Ve，根据法拉第电磁感应定律：vLBVe··=•••••••••••（式5-3-3）图5-3-2电磁流量计工作原理图在特定的一台电磁流量计中，B和L都是常量，所以可以根据所测量出的感生电压Ve的值计算出液体的平均流速v，从而可计算出流量。电磁流量计的内部没有任何阻流件，因此不怕磨损和油污，流量计内部可以采用耐腐蚀的涂层或衬里，因此也可以耐腐蚀。但电磁流量计是通过感生电势来测量流量的，测量的感生电势信号很小，在毫伏的范围内，容易受到干扰。 第五章油田污水处理仪表自动化第二节加药计量自动化3.涡街流量计涡街流量计是基于卡曼涡街原理工作的。当流体在管道中遇到一个非流线型，具有宽而直立平面的阻流体后，靠近该阻流体的流层不能保持原来的路线，而从阻流体表面分离并形成向下游摆动的旋涡，这种旋涡被称为卡曼涡街。当其他边界条件一定的情况下，涡街出现的频率与流体的流速之间具有下列公式：bvsf·=••••••••••••••（式5-3-4）所以，只要测量出涡街出现的频率，就可以得出流体的流速。在实际使用的涡街流量计中，一般都是采用应变片来检测涡街的频率。所以在使用中应注意不要使杂质堵塞了应变片的检测孔。涡街流量计多用于较洁净的、悬浮物、机械杂质较少，矿化度较低的流体计量。 第五章油田污水处理仪表自动化第二节加药计量自动化二、加药过程自动化1.根据流量控制根据流量控制加药量的控制原理如图5-3-3所示：这种调节系统被称为比值调节系统，即从变量根据主变量的变化而变化，使从变量与主变量保持一定比例的控制方式。亦即使加药量与污水的流量保持一定的比例。加药量与污水流量之间的比例因子，由化验和经验来确定并由手工设定。这种控制的缺点是无法克服因来水的水质发生变化所引起的误差。所以控制的精度不尽如人意。图5-3-3加药控制原理图（1） 2.根据PH值控制第五章油田污水处理仪表自动化第二节加药计量自动化根据PH值控制加药量的控制原理如图5-3-4所示。这是一个典型的闭环PID调节回路，被控对象为加药后污水的PH值，通过PH计将加药后污水的PH值检测出来，并作为反馈信号送到计算机系统中与预先设定的PH值进行比较，如果两者存在差别，则由计算机程序根据PID控制算法调节输出量，控制加药泵的转速，从而控制加药量的变化，使加药后污水的PH值达到设定的PH值。图5-3-4加药控制原理图（2） 第五章油田污水处理仪表自动化第二节加药计量自动化3.根据流量和PH值两个参数控制为了克服上述两种控制方式的缺点，各油田的污水处理系统的工程技术人员也做了大量的实验和分析，并取得了一定的成果。控制系统图如图5-3-5所示：以上的控制方案中设有流量计检测来水流量，并设有PH计检测出混凝后污水的PH值。图5-3-5加药控制原理图（3） 第三节收油、排污工艺过程自动化第五章油田污水处理仪表自动化 第五章油田污水处理仪表自动化第三节收油、排污工艺过程自动化一、控制系统根据收油、排污过程的工艺要求，阀门必须按照一定的时间和顺序周期性，有规律的重复运行。因此可以采用程序控制系统。采用程序控制系统，可以减轻工人的劳动强度，提高劳动生产率。在程序控制系统中，采用的最多的是可编程序逻辑控制（ProgrammableLogicController）系统，简称为PLC控制系统。PLC是一种用作数字控制的专用电子计算机。它按照用户程序存储器里的指令安排，通过输入接口采入现场信息，执行逻辑或数值运算，进而通过输出接口去控制各种执行机构动作。它的硬件构成原理与微机类似，主要是由四部分组成：（1）CPU；（2）存储器；（3）I/O接口模板；（4）编程器及编程软件。按钮、定时器等输入信号通过输入模板被采集到PLC中，并根据事先编制的控制程序，通过输出模板自动控制现场阀门按要求开启和关闭。 第五章油田污水处理仪表自动化第三节收油、排污工艺过程自动化二、控制阀门常见的控制阀形式有闸阀、截止阀、球阀、蝶阀等，每种阀门具有不同的结构形式，因此也适用于不同的应用场合。在污水处理工程中大量采用的是蝶阀。执行机构分为电动和气动两大类，电动执行器是以电力为能源，用电机驱动阀门，它的特点是，安装使用简单，不需要压缩空气，但价格较高，转动力矩小。常用于没有气源的场合。气动执行器是以压缩空气为能源，用气缸或薄膜驱动阀门。它的特点是价格便宜，输出力矩大，不须电源，运行安全，适用于防爆场所。在有条件的污水处理站中大都采用了气动执行机构。 第四节过滤反冲洗工艺过程自动化第五章油田污水处理仪表自动化 第五章油田污水处理仪表自动化第四节过滤反冲洗工艺过程自动化一、控制系统过滤反冲洗工艺过程与收油、排污过程的控制要求基本一样，所以采用同样的控制系统和控制阀门。只是过滤反冲洗工艺中的控制阀门较多，控制方式更加多样、灵活。二、控制方式压力滤罐工艺开口布置如图5-5-1所示：滤罐由过滤状态进入到反冲洗状态以及从反冲洗状态回到过滤状态的过程中，需要控制滤罐上的6个阀门按照一定的顺序和规律打开和关闭。 第五章油田污水处理仪表自动化第四节过滤反冲洗工艺过程自动化图5-5-1压力滤罐工艺靠口布置示意图例如一个滤罐反冲洗程序开始后，应先将过滤流程的进水和出水阀关闭；然后再打开反洗进出水阀、同时启动反冲洗泵，开始反冲洗；反冲洗过程完成后，应关闭反冲洗流程的进出水阀门，停止反冲洗泵运转。继而再将排水阀和排气阀打开，使滤罐上部的污水排出，经过一定的时间后，将排水排气阀关闭，排水过程完成后，打开过滤罐进水阀补水，补水完成后关闭排气阀，打开过滤罐出水阀，使过滤罐返回到过滤流程。 第五章油田污水处理仪表自动化第四节过滤反冲洗工艺过程自动化一般来说，污水处理站中都是由若干座压力滤罐并联运行，反冲洗水流量是按一座罐来考虑的，即同时只能有一座滤罐进行反冲洗，所以不仅要考虑一座罐上的阀门的动作顺序，还要考虑所有压力滤罐的反冲洗的顺序。压力滤罐的控制方式较为复杂，分为自动控制、手动控制和差压控制。 第一节腐蚀概论第六章油田污水腐蚀与防护 第一节腐蚀概论第六章油田污水腐蚀与防护一、腐蚀的分类及表示方法1.腐蚀分类就腐蚀环境而言，分为与水分的存在有关的湿润环境中的腐蚀及高温气体等干燥环境中的腐蚀。前者被称为湿蚀，后者被称为干蚀。就腐蚀形态而言，分为均匀腐蚀（全面腐蚀）与局部腐蚀，局部腐蚀又分为点蚀、缝隙腐蚀、丝状腐蚀、电偶腐蚀、晶间腐蚀、刀状腐蚀、应力腐蚀开裂、活性通道腐蚀、氢脆、氢致开裂、氢鼓泡、腐蚀疲劳、磨损腐蚀、空泡腐蚀、冲击腐蚀、选择性腐蚀及石墨化腐蚀等。由于腐蚀形态的多样化，很难定量地把他们表示出来。2.腐蚀速度表示方法腐蚀速度又称为腐蚀速率或腐蚀率，在各种文献中常采用mm/a作为腐蚀速度的单位，他的物理意义是：如果金属表面各处的腐蚀是均匀的，则金属表面每年的腐蚀深度将是多少毫米。常用的腐蚀速度单位还有（g/m2）/h及mpy（密尔/年）。 第一节腐蚀概论第六章油田污水腐蚀与防护二、腐蚀电化学依据电化学理论，腐蚀反应包含有阳极反应和阴极反应，并由金属内部的电子和介质中的离子导电构成电流的循环回路。阳极反应是金属失去电子变为离子转移到介质中，即氧化反应。相对应的阴极反应为介质中的离子吸收电子的还原过程，以铁为例：阳极反应：Fe→Fe2+＋2e（式6-1-1）阴极反应：2H+＋2e→H2↑（酸性溶液中）（式6-1-2）O2＋4H+＋4e→2H2O（酸性溶液中）（式6-1-3）O2＋2H2O＋4e→4OH-（中、碱性溶液中）（式6-1-4）电化学作用既可单独造成腐蚀，也可和机械、生物共同作用导致金属的腐蚀。例如和固定拉应力共同作用时，会发生应力腐蚀破裂；和交变应力共同作用时，会发生腐蚀疲劳；和机械磨损共同作用时，则产生磨损腐蚀；微生物对金属的直接破坏很少见，但它能为电化学腐蚀提供有利条件，促进金属腐蚀。 第一节腐蚀概论第六章油田污水腐蚀与防护三、腐蚀动力学金属材料在其周围环境中的腐蚀速度是至为重要的问题，依据法拉第定律金属的腐蚀量一般可表示如下：()tIkgW··=（式6-1-5）图6-1-1铁的极化曲线在酸性溶液中，铁产生极化后得到如图6-1-1所示的极化曲线。两条曲线的焦点电位叫腐蚀电位，相应的电流叫腐蚀电流，依据法拉第定律腐蚀速度R可表示如下：reiR13.0=（6-1-6）式中：I—电流（A）；t—时间（h）；k－常数。式中：i—电流密度（μA/cm2）；e—金属的克当量数（g）；ρ—金属的密度（g/cm2）。 第一节腐蚀概论第六章油田污水腐蚀与防护四、腐蚀热力学Pourbaix等对金属溶入水溶液时的平衡电位进行了计算，并以此作为腐蚀反应能否进行的基准。图6-1-2为铁-水的Pourbaix图，在①④⑤所包围的区域中，Fe2+、Fe3+是稳定的，铁发生溶解。但是在①以下的区域不发生腐蚀，成为铁的稳定态。此外⑥⑤④③⑧所包围的区域处于钝化状态，铁的腐蚀受到抑制。图6-1-2铁-水的Pourbaix图 第一节腐蚀概论第六章油田污水腐蚀与防护五、金属腐蚀的形态图6-1-3部分金属和合金电偶序1.均匀腐蚀均匀腐蚀又称全面腐蚀或普遍腐蚀。其一般特点是腐蚀过程在金属的全部暴露表面上均匀进行，在腐蚀过程中金属逐渐变薄，最后被破坏。2.电偶腐蚀电偶腐蚀又称为双金属腐蚀或接触腐蚀。当两种不同的金属浸在导电性溶液中时，两种金属之间通常存在电位差，如果两种金属接触或用导线将他们连接起来，则该电位差就会驱使电子在它们之间流动，从而形成一种腐蚀电池，耐腐蚀性较差的金属腐蚀速度加快，而耐腐蚀性较好的金属腐蚀速度将下降，这就形成了电偶腐蚀。图6-1-3为部分金属和合金的电偶序。 第一节腐蚀概论第六章油田污水腐蚀与防护3.缝隙腐蚀点蚀（如图6-1-5）又称为孔蚀或坑蚀，是在金属表面上产生小孔的一种极为局部的腐蚀形态。这种蚀孔的直径可大可小，大多数情况下都比较小，有些蚀孔孤立存在，有些则成片存在。点蚀是破坏性和隐患性最大的腐蚀形态之一，点蚀严重的构筑物和设备常会在突然之间发生穿孔泄漏，使人措手不及。图6-1-4缝隙腐蚀 第一节腐蚀概论第六章油田污水腐蚀与防护4.点蚀点蚀（如图6-1-5）又称为孔蚀或坑蚀，是在金属表面上产生小孔的一种极为局部的腐蚀形态。这种蚀孔的直径可大可小，大多数情况下都比较小，有些蚀孔孤立存在，有些则成片存在。点蚀是破坏性和隐患性最大的腐蚀形态之一，点蚀严重的构筑物和设备常会在突然之间发生穿孔泄漏，使人措手不及。图6-1-5点蚀模型图 第一节腐蚀概论第六章油田污水腐蚀与防护5.选择性腐蚀选择性腐蚀又称选择性浸出，是从一种金属合金中有选择地除去一种合金元素的腐蚀。6.磨损腐蚀磨损腐蚀（如图6-1-6）又称冲击腐蚀、冲刷腐蚀或磨蚀，是由于腐蚀性流体和金属表面间的相对运动引起的金属加速破坏，它同时还包括机械磨耗和磨损作用，此时金属先生成固态腐蚀产物，之后受机械冲刷作用而脱离金属表面。磨损腐蚀的外表特征是：腐蚀部位呈槽、沟、波纹和山谷形，还常常显示有方向性。图6-1-6磨损腐蚀 第一节腐蚀概论第六章油田污水腐蚀与防护7.应力腐蚀破裂图6-1-7应力腐蚀破裂应力腐蚀破裂是指拉应力和特定腐蚀介质的共同作用而引起金属或合金的破裂。应力腐蚀破裂的特点是，大部分表面实际上未遭破坏，只有一部分细裂纹穿透金属或合金内部。应力腐蚀破裂能在常用的设计应力范围之内发生，因此后果严重。应力腐蚀破裂的方向一般与作用应力的方向垂直（图6-1-7）。应力可以有各种来源：外加应力、残余应力、焊接应力以及腐蚀产物产生的应力。应力增大，产生破裂的时间缩短。浸在单相水溶液中的合金的腐蚀有时不及干湿交替状态的严重。应力腐蚀破裂的发展可以分为三个阶段：裂纹的形成、裂纹的扩展、断裂。 第二节土壤腐蚀第六章油田污水腐蚀与防护 第二节土壤腐蚀第六章油田污水腐蚀与防护一、土壤腐蚀机理在土壤中，构筑物腐蚀的主要控制过程是氧的去极化，即氧与电子结合生成氢氧根离子。因此，对氧的流动渗透有很大影响的土壤结构和湿度在某种程度上决定了土壤腐蚀性。二、土壤腐蚀因素及腐蚀性分级1.土壤腐蚀因素土壤中的空隙为空气和水汽所充满，而土壤中的水含有一定的盐，使土壤具有离子导电性，成为电解质。土壤的物理—化学性质（尤其电化学性质）的不均匀性，无疑会影响到土壤对金属的腐蚀性，加上金属材质的电化学不均匀性，这就构成了腐蚀电池的条件。具体来说有以下几个因素：(1)土壤酸碱度；(2)氧化还原电位；(3)土壤电阻率；(4)土壤含水量（或湿度）；(5)土壤含盐量及盐的种类；(6)土壤质地、松紧度和透气性；(7)土壤粘土矿物；(8)土壤有机质；(10)土壤温度。 第二节土壤腐蚀第六章油田污水腐蚀与防护（1）土壤电阻率土壤电阻率直接受土壤颗粒大小、含水量、含盐量的影响，多数情况下可以反映出土壤的腐蚀性。表6-2-1给出了土壤腐蚀性和土壤电阻率间的关系。土壤腐蚀性与土壤电阻率关系表6-2-1腐蚀性等级强中弱土壤电阻率（Ω·m）＜2020～50＞50（2）土壤中的氧土壤中的氧存在于土壤的毛细管和缝隙内，少量的氧溶解于地下水中，土壤的含氧量与土壤的湿度和结构都有密切的关系，干燥的砂土中含氧多；潮湿的砂土中含氧少；潮湿密实的粘土中含氧就更少了。土壤湿度和结构不同，其含氧量可相差几万倍，这些都会形成氧浓差电池腐蚀。 第二节土壤腐蚀第六章油田污水腐蚀与防护（3）土壤的PH值（4）土壤中的微生物多数土壤显中性，PH值在6～7.5间。我国北方土壤多略偏碱性；南方土壤多略偏酸性。从土壤类型看，碱性砂质粘土和盐碱土PH值多在7.5～9.5间；腐植土和沼泽土PH值在3～6间。一般说来，酸性土壤的腐蚀性强。土壤中的微生物对金属腐蚀有很大影响，主要为厌氧的硫酸盐还原菌和好氧的硫杆菌、铁细菌等，其中以硫酸盐还原菌危害最甚。对沼泽地带、硫酸盐类型的土壤要特别注意微生物的作用，在这种条件下阴极保护负电位要提高-100mV。 第二节土壤腐蚀第六章油田污水腐蚀与防护2.对于土壤腐蚀性的综合评价防腐技术人员必须了解土壤对金属的腐蚀性，以便对腐蚀控制方法予以考虑，不过，土壤腐蚀因素很多，目前美国国家标准协会（ANSI）和原德意志联邦共和国工业标准（DIN）是国际上较权威的综合评价腐蚀性的标准方法。根据原德意志联邦共和国工业标准（DIN）中的12项因素，按不同的计算方法算出相关的评价总分，再以土壤腐蚀性和腐蚀的可能性、充气电池的阴极区和阳极区活化极化的判断以及与外部阴极相连时的腐蚀可能性估价中的指数来判断土壤的腐蚀性及可能发生的腐蚀形式。三、土壤微生物腐蚀腐蚀调查证明，在一些缺氧的土壤中有细菌参加了腐蚀过程，主要是硫酸盐还原菌，它是一种厌氧菌。它参加电极反应的作用是将可溶的硫酸盐转化为硫化氢，并和铁作用生成硫化亚铁。生成硫化氢使土壤中H+浓度增大，因此阴极反应过程中氢的去极化作用加强，加速了腐蚀作用。 第二节土壤腐蚀第六章油田污水腐蚀与防护四、杂散电流腐蚀及防护1.杂散电流干扰方式这里提到的杂散电流系指在地中流动的设计之外的直流电流，它来自直流的接地系统，如直流电气轨道、直流供电所接地极、电解电镀设备的接地、直流电焊设备及阴极保护系统等。其中以城市和矿区电机车为最甚。它的干扰途径如图6-2-1所示。从图中可以划分三种情况：图6-2-1杂散电流干扰示意图（1）靠近直流供电所处的构筑物属于阳极区，杂散电流从构筑物上流出，造成杂散电流电解。（2）在干扰段中间部位的构筑物属于极性交变区，杂散电流可能流入也可能流出，当电流流出时造成腐蚀。（3）电机车附近的构筑物属于阴极区，杂散电流从构筑物上流入，他起着某种程度的阴极保护作用。 第二节土壤腐蚀第六章油田污水腐蚀与防护2.杂微电流干扰的判断地下杂散电流可以根据管／地电位偏移和地电位梯度来判断。随着长输管道的发展，原石油工业部在总结排流保护技术的基础上编制了《埋地钢质管道直流排流保护技术标准》（SYJ17）。该标准把判定标准分为二个台阶，一是确认干扰的存在，二是在确认干扰存在的前提下必须采取措施的临界指标。直接引用这一指标：处于直流电气化铁路、阴极保护系统及其他直流干扰附近的构筑物，当构筑物任意点上管／地电位较自然电位正向偏移20mV时，或构筑物附近土壤中的电位梯度大于0.5mV／m时，确认为有直流干扰；当构筑物上任意点管／地电位较自然电位正向偏移100mV或构筑物附近土壤中的电位梯度大于2.5mV／m时，构筑物应及时采取直流排流保护或其他防护措施。 第二节土壤腐蚀第六章油田污水腐蚀与防护五、交流干扰的危害及防护1.交流干扰随着电力工业、电气化铁路的发展，强电线路(强电线路系指高压输电线路和交流电气化铁路供电线路)对埋地金属构筑物的感应影响日趋严重。当地下构筑物与高压输配电线路、交流电气化铁路、发电厂和变电站的地网、高压线杆塔接地装置接近时，就会产生交流感应干扰问题，应考虑由此产生的危险影响和干扰影响。对构筑物造成危险影响的强电线路应考虑下列三种状态：（1）三相对称中性点直接接地的高压线（110kV以上），及交流电气化铁路供电线处在相导线接地短路时的故障状态。（2）三相对称中性点对地绝缘或不直接接地的高压输电线（多指60kV以下），当两相导线同时在不同地点接地时的故障状态。（3）不对称高压线路、直供式交流电气化铁路在正常运行状态或在相导线接地时的强行运行状态。 第二节土壤腐蚀第六章油田污水腐蚀与防护2.干扰途径强电线路对埋地构筑物的干扰影响主要有三种方式：容性耦合、磁感应耦合和阻性耦合。其对构筑物的影响见表6-2-7所示。交流干扰方式及对金属构筑物的影响表6-2-7容性耦合对于埋地构筑物无影响，施工时应注意磁感应耦合引起交流腐蚀、击穿覆盖层阻性耦合故障时地电位升高威胁覆盖层和人身安全（1）静电感应（容性耦合）这一方式主要出现在施工期间的地面构筑物或架设在绝缘垫（如木块）上时，通过高压线和构筑物之间、构筑物和大地之间的分布电容耦合作用。由于大地的屏蔽作用，当构筑物埋地后这一作用就小到忽略不计了。 第二节土壤腐蚀第六章油田污水腐蚀与防护（2）电磁感应当构筑物和高压线平行时，由于相电流的交变形成的电磁场作用在埋地构筑物上，使构筑物不断切割磁力线而产生感应电流。这一耦合原理同变压器，高压线一侧如同变压器的初级，构筑物一侧如同变压器的次级。当三相之中的各相电流相等（平衡时）、相导线到构筑物距离相等时，其电磁场的综合影响为零。但实际中相电流很少处于平衡状态，三相导线距构筑物也不可能相等，尤其是平行间距较小时几何不对称更为突出，故障条件下（严重不平衡）将产生危险影响。（3）阻性耦合当构筑物与电气化铁路交叉、与强电线路的接地极（体）、发电厂、变电站接地小距离接近时，接地体上的电流流入地下通过构筑物和接地体之间的电阻进行耦合作用把交流电流直接传递到构筑物上，这就是阻性耦合。由于地电场衰减很快，所以一般情况下阻性耦合作用范围很小。 第三节大气腐蚀第六章油田污水腐蚀与防护 第三节大气腐蚀第六章油田污水腐蚀与防护一、腐蚀机理当含有溶解氧的水分凝结于钢的表面时，就发生下列反应：阳极反应：Fe→Fe2+＋2e（式6-3-1）阴极反应：O2＋2H2O＋4e→4OH-(中、碱性溶液中)（式6-3-2）总反应为：2Fe＋O2＋2H2O→2Fe(0H)2（式6-3-3）进一步被氧化：2Fe(0H)2＋O2＋2H2O→4Fe(0H)3（式6-3-4）关于锈层生成后的腐蚀进行过程，Evans提出了如图6-3-1所示的模型。在锈层内部进行着（6-3-1）式的阳极反应和阴极反应（6FeOOH＋2e→2Fe3O4＋2H2O＋2OH-）。前者发生于金属表面和Fe3O4的交界处，后者发生于Fe3O4和FeOOH的界面，也就是说在锈层内有Fe3+→Fe2+的还原反应发生。图6-3-1Evans的模型 第三节大气腐蚀第六章油田污水腐蚀与防护当存在大气污染物质SO2时，可促进腐蚀。有以下反应：Fe＋SO2＋O2→FeSO4（式6-3-5）进而发生下列反应：4FeSO4＋O2+6H2O→4FeOOH+4H2SO4（式6-3-6）4H2SO4+4Fe+2O2→4FeSO4＋4H2O（式6-3-7）由此所生成的硫酸使铁不断地受腐蚀。Schwarz提出了图6-3-2所示的模式图。铁锈的外层是FeOOH，内层是Fe(OH）2，铁的表面上是FeSO4﹒nH2O，由此三层组成锈层。大气中的SO2和H2O、O2一起侵入锈层内，并生成硫酸根离子，再和从铁表面的阳极部分溶出的Fe2+离子反应，生成可溶性硫酸亚铁。图6-3-2Schwarz的模型 二、主要影响因素第三节大气腐蚀第六章油田污水腐蚀与防护1.环境因素的影响（1）水分的影响（2）二氧化硫气体的影响（3）海盐颗粒的影响2.材料因素的影响Cu、Cr、P、St．Ni、AL、Mo等元素能有效地降低刚在大气中的腐蚀速度。 第四节油田污水腐蚀与防护第六章油田污水腐蚀与防护 第四节油田污水腐蚀与防护第六章油田污水腐蚀与防护一、油田污水中金属腐蚀的影响因素1.PH值污水的PH值对于金属腐蚀速度的影响往往取决于该金属的氧化物在水中的溶解度对pH值的依赖关系。如果该金属的氧化物溶于酸性水溶液而不溶于碱性水溶液，例如镍、铁、镁等，则该金属在低pH值时就腐蚀得快一些，而在高pH值时就腐蚀得慢一些。必须指出的是，将铁列入这一类金属是有条件的，因为pH值很高时，铁要溶解而生成铁盐。有些金属的氧化物既溶于酸性水溶液中，又溶于碱性水溶液中。这些氧化物被称为两性氧化物，而这些金属则被称为两性金属，例如铝、锌、铅和锡。这些金属在中间的pH值范围内具有最高的腐蚀稳定性。 第四节油田污水腐蚀与防护第六章油田污水腐蚀与防护2.阴离子金属的腐蚀速度与污水中阴离子的种类有密切的关系。污水中不同的阴离子在增加金属腐蚀速度方面具有以下的顺序：NO3-＜CH3COO-＜SO42-＜Cl-＜ClO4-污水中的Cl-、Br-、I-等活性离子能破坏碳钢、不锈钢和铝等金属或合金表面的钝化膜，增加其腐蚀反应的阳极过程速度，引起金属的局部腐蚀。若污水中含有铬酸根、亚硝酸根、硅酸根和磷酸根等阴离子则对钢有缓蚀作用。3.络合剂络合剂又称配体。污水中常遇到的络合剂有：NH3、CN-、EDTA和ATMP等。它们能与水中的金属离子（例如铜离子）生成可溶性的络离子（配离子），使水中金属离子的游离浓度降低，金属的电极电位降低，从而使金属的腐蚀速度增加。例如，水中有氨存在时，由于它能与铜离子生成稳定的四氨合铜络离子而使铜加速溶解。 第四节油田污水腐蚀与防护第六章油田污水腐蚀与防护4.硬度5.金属离子污水中钙离子浓度和镁离子浓度之和称为该污水的硬度。钙、镁离子浓度过高时，则会与水中的碳酸根、磷酸根或硅酸根作用，生成碳酸钙、磷酸钙和硅酸镁垢，引起垢下腐蚀。污水中的碱金属离子，例如钠离子和钾离子，对金属和合金的腐蚀速度没有明显的或直接的影响。铜、银、铅等重金属离子在水中对钢、铝、镁、锌这几种常用金属起有害作用。水中的这些重金属离子通过置换作用，以一个个小阴极的形式析出在比它们活泼的基体金属表面，形成一个个微电池而引起基体金属的腐蚀。在酸性溶液中，Fe3+是一种阴极反应加速剂。某些矿物水具有强烈的腐蚀性，其原因就在于此。在中性溶液中，Fe2+离子却可以抑制钢和铜合金的腐蚀。锌离子在水中对钢有缓蚀作用，因此锌盐被广泛用作缓蚀剂。 第四节油田污水腐蚀与防护第六章油田污水腐蚀与防护6.溶解的气体（1）氧A.钢铁在水对钢铁的腐蚀过程中，溶解氧的浓度是控制因素。低碳钢的腐蚀速度随氧含量的增加而增加。B.铜和铜合金铜合金在水中的腐蚀速度较低。在很软的水中，氧和二氧化碳含量高时，能使铜的腐蚀速度增加。C.铝对于铝而言水中的氧并不是一种腐蚀促进剂。（2）二氧化碳二氧化碳溶于水中，生成碳酸或碳酸氢盐使水的pH值下降，将有助于氢的析出和金属表面膜的破坏。没有氧存在时，会引起钢和铜的腐蚀，但不会引起铝的腐蚀。（3）硫化氢在油田污水系统中，硫化氢是最有害的气体之一，硫化氢会加速钢和铜的腐蚀，但对铝没有腐蚀性 第四节油田污水腐蚀与防护第六章油田污水腐蚀与防护（4）二氧化硫二氧化硫会降低水的pH值，增加水对金属的腐蚀。（5）氯氯进入水中后，水解生成盐酸和次氯酸，增加水的腐蚀性，同时生成的氯离子能促进金属的局部腐蚀。尤其是高矿化度油田污水中，氯离子含量特高，因此对钢质设备、管材腐蚀严重。7.浓度多数金属在非氧化性酸中，随酸浓度的增加腐蚀加剧；而在氧化性的酸中，随浓度的增加腐蚀速度有一个最高值，当浓度超过一定数值以后金属表面生成保护膜，腐蚀速度下降。在不具氧化性或缓蚀作用的中性盐水中，腐蚀速度-浓度曲线上往往有一最大值，金属的腐蚀速度达最大值之后腐蚀速度虽浓度增加而下降。 第四节油田污水腐蚀与防护第六章油田污水腐蚀与防护8.悬浮固体污水中往往存在有泥土、砂粒、尘埃、腐蚀产物、水垢等不容性物质组成的悬浮物，当水的流速降低时，这些悬浮物容易生成稀松的沉积物形成垢下腐蚀；当水流速过高时这些悬浮物又使金属产生磨损腐蚀。9.流速有氧存在时，当水的流速较低时，腐蚀速度随流速的增大而增大；当水的流速足够高时，有足够的氧使金属全部钝化，此时金属的腐蚀速度下降，如果继续提高流速，水对金属的冲击作用会破坏金属的钝化膜，金属的腐蚀速度将重新增大。在超高速的流体设备中还会引起空泡腐蚀10.电偶当两种不同金属在污水中接触时会形成电偶腐蚀。 第四节油田污水腐蚀与防护第六章油田污水腐蚀与防护11.温度一般情况下，油田污水有一定的温度，部分油田污水温度较高。通常金属的腐蚀速度随温度的增高而增大。在敞开式容器中，金属的腐蚀速度有一最大值，当温度超过某一值时腐蚀速度将随温度的升高而下降。在密闭容器中，金属的腐蚀速度将随温度的增高而增大。12.细菌（1）粘液异养菌（2）铁细菌（3）硫酸盐还原菌（4）产酸细菌 第四节油田污水腐蚀与防护第六章油田污水腐蚀与防护二、防腐蚀方法1.正确选用金属材料（1）石油地面工程常用的主要钢材与合金适用于长输管道的钢种有：A3、A3F、10、15、20、25、09Mn2V、16Mn、15MnV、09MnV以及美国钢材A、B、X42、X46。X52、X60、X65、X70、X80等。适合于储罐、容器的钢材除适用输送管道用钢外，增加了A3R和16MnR钢。适用于输气管道的钢材有：10、20、30、A3、A3R、09MnV、16Mn、16MuSi、11MnR等。适用于酸性环境的金属材料见石油天然气行业标准SYJ12。（2）注意材料的相容性，减轻电偶腐蚀当金属装置系统中有多种金属时，应尽量采用电极电位相近的金属材料相搭配。 第四节油田污水腐蚀与防护第六章油田污水腐蚀与防护（3）耐大气腐蚀的低合金钢耐大气腐蚀的低合金钢有：16MnCu、10MnSiCu、09MnCuPtI、15MnVCu、10PuRE、12MnPV、08MnPRE、10MnRN6RE等。2.合理设计金属结构（1）一般原则A.减小焊接时产生的热应力和残余应力；B.减小溶液的停滞和积聚；C.减小局部过热；D.减小溶液对器壁的冲击速度；E.减少弯头，增大曲率半径，减少死角；F.减小应力集中等。 第四节油田污水腐蚀与防护第六章油田污水腐蚀与防护（2）管道设计A.增大弯管的曲率半径；B.增大变径管的过渡区段；C.分支管与主管焊接点应减小应力集中；D.管道焊接不留缝隙，以消除可能产生的缝隙腐蚀；E.管道低洼处设排液阀；F.清管排污。（3）管卡管道与管卡之间可使用衬垫、绝缘胶等进行绝缘，以防止其间可能产生的接触腐蚀和缝隙腐蚀。 第四节油田污水腐蚀与防护第六章油田污水腐蚀与防护（4）储罐和容器A.罐顶采用有利于排液的形状和结构；B.储液容器的内部应设计成流线型，以便能方便和完全地排液；C.罐底应向着排出口方向倾斜，以防储罐排空后积存液体；D.加热器或加热盘管的位置应尽可能设在容器的中心；E.进口管应向着容器中心；F.不要使进出口管伸入罐内；G.防止底座与储罐之间的缝隙腐蚀；H.保温罐应密封，防止液体、湿气渗入；I.采用合适的通风口结构，防止过量的空气携带到水管线系统中去；J.在罐的入口处设堰板排去液流中夹带的空气；K.在飞溅区不要设水平支撑等。 第四节油田污水腐蚀与防护第六章油田污水腐蚀与防护3.非金属材料的应用非金属材料具有优良的耐腐蚀性能，在石油地面工程中正获得日益广泛的应用。非金属材料分为无机材料和有机材料两大类：无机材料包括各类天然岩石（如大理石、白云石等）。有机材料大多是高分子化合物（如塑料、树脂等）。玻璃钢是近几十年发展起来的一类新型耐蚀材料，并获得了广泛的应用。在石油工业中玻璃钢的使用日益广泛。4.覆盖层防护（1）管道用覆盖层材料目前用于管道外壁的覆盖层材料有：石油沥青、煤焦油瓷漆、聚乙烯胶粘带、聚乙烯、环氧粉末等材料；常用的管道内壁覆盖层材料有：水泥砂浆、各类涂料、橡胶、玻璃钢衬里等。 第四节油田污水腐蚀与防护第六章油田污水腐蚀与防护（2）储罐内外壁目前用的储罐内外壁的覆盖层材料有：各类防腐涂料、金属粉末、水泥砂浆、橡胶、玻璃钢以及砖板衬里等。5.采用缓蚀剂加注缓蚀剂是近几十年发展起来的一种防腐蚀技术，它具有使用方便、见效快等优点，在许多领域获得了广泛使用。6.腐蚀介质的处理腐蚀介质的处理主要是指对腐蚀性的介质进行机械的、化学的、生物的处理，从而降低介质的腐蚀性。（1）脱除介质中的氧、二氧化硫及硫化氢等有害气体；（2）杀灭硫酸盐还原菌及铁细菌等有害细菌；（3）提高水的pH值。 第四节油田污水腐蚀与防护第六章油田污水腐蚀与防护（1）外加电流阴极保护外加电流阴极保护是利用外部直流电源给被保护的金属构筑物提供电流，使整个表面变成阴极，使之得到保护的一种技术。外加电流阴极保护装置主要包括直流电源、阳极装置、连接导线以及监测系统。（2）牺牲阳极7.阴极保护牺牲阳极是利用比被保护金属电极电位更负的金属或合金给它提供保护电流，使之得到保护的一种技术。目前常用的牺牲阳极材料有镁基合金、铝基合金和锌基合金等几种。 第四节油田污水腐蚀与防护第六章油田污水腐蚀与防护8.排流保护（1）直流排流保护（2）交流干扰的防护A.被干扰金属构筑物的阳极区稳定的应采用直接排流；B.被干扰金属构筑物有正负极性交变时，应采用极性排流；C.被干扰金属构筑物的阳极区比较复杂时，采用上述两种方法都不能取得预期效果，就应采用强制排流。A.与交流干扰源保持足够的距离；B.静电场干扰的防护措施；C.地电场干扰的防护；D.磁干扰的防护。 第七章油田污水处理工程设计概要 第一节污水处理工程设计文件内容要求 第七章油田污水处理工程设计概要第一节污水处理工程设计文件内容要求一、方案设计1.方案设计的任务收集污水处理工程建设地区的自然条件和设计基础资料，诸如地质、地理、气象、水文、周边环境、相关设施等资料。根据脱水转油站（包括有脱水的联合站）和注水站的布局、规模以及其他水源情况，进行水量平衡，确定含油污水出理站的布局和规模，并进行含油污水原水和净化水输水管道的布置，确定管道的直径和管材。根据脱水转油站放出的污水水质和处理后的水质要求，确定含油污水处理工艺方案，选择工艺流程中各种装置和构筑物的型式，决定其个数和主要尺寸，并进行工艺方案的比较，确定推荐方案。根据推荐方案，进行含油污水出理站的平面布置，提出主要工艺设备的选型和主要工程量。 2.方案设计文件（1）文字说明部分（2）图纸部分设计的依据和原则；设计范围；建设区域的自然条件和设计基础数据；油田或油田区块的水量平衡，确定含油污水出理站布局和规模；设计的项目内容、规模、工艺、设备选型，并进行方案比较；主要工程量、设备汇总表和主要材料汇总表；技术经济指标，包括投资估算、建筑面积、占地面积、主要土方量估算；建设实施意见；存在问题，并提出需要进行科技攻关的课题。油田或油田区块的含油污水出理站总平面布置图，图中表示出含油污水处理站及其与脱水转油站、注水站间的输水管道布置；含油污水处理主要工艺流程；含油污水处理站站内平面布置图，确定站内进出水方位和主要建（构）筑物、装置的间距及占地面积；主要单体工艺装置和建（构）筑物的工艺布置方案图，确定设备位置和建筑面积。第七章油田污水处理工程设计概要第一节污水处理工程设计文件内容要求 二、初步设计1.文字说明部分初步设计是在批准的可行性研究或总体规划（方案）设计基础上进行编制的。初步设计文件一般按单项工程项目进行编制，其文件组成分为文字部分（目录、说明书、设备表、材料表和总概算书）和图纸部分。在文字部分中，除说明书外，其余部分按有关规定执行。含油污水处理站初步设计的说明书应包括：概述、设计规模、工艺流程、站址选择、辅助设施、节能、环保、消防、安全、劳动定员、技术经济指标以及结论和建议等项内容，且要达到一定的深度。第七章油田污水处理工程设计概要第一节污水处理工程设计文件内容要求 2.图纸部分含油污水处理站初步设计的图纸一般包括：站内平面布置图站内工艺流程图站内工艺平面管网图主要单体装置区或建（构）筑物工艺安装平面或立面图站外关系图等。第七章油田污水处理工程设计概要第一节污水处理工程设计文件内容要求 三、施工图设计施工图设计是在批准的初步设计基础上进行的，主要任务是对初步设计文件进一步加深和补充，解决初步设计审批意见中提出来需要修改的问题，以满足施工和安装的要求。1.文字说明部分包括：说明书、设备表、材料表、资料图纸目录。2.图纸部分施工图设计时，前述初步设计的图纸均不能省去，而且还必须增加下列图纸和内容：单体装置区或建（构）筑物工艺安装平面或立面图、大样图、节点详图和站外管（渠）道图。第七章油田污水处理工程设计概要第一节污水处理工程设计文件内容要求 第二节污水处理工程工艺设计 一、工艺设计基础资料现状资料自然状况资料规划资料水质资料经济资料第七章油田污水处理工程设计概要第二节污水处理工程工艺设计 二、污水处理站设计1.站址选择设计：①站址选择的依据；②选择站址的原则；③选择站址的方法。2.工艺流程优选设计：①工艺流程选用的依据；②工艺流程选用的原则；③主要工艺应注意的问题；④辅助工艺应注意的问题。3.总平面布置设计：①布置原则；②总平面布置设计。4.工艺安装设计:①工艺管网；②设备、构筑物安装。第七章油田污水处理工程设计概要第二节污水处理工程工艺设计 第三节配合施工、运行和回访 第七章油田污水处理工程设计概要第三节配合施工、运行和回访一、配合施工施工交底；工程变更；施工验收。二、投产运行试运；操作培训。三、设计回访 第八章油田污水处理工程施工管理 第一节施工准备 第八章油田污水处理工程施工管理第一节施工准备一、施工准备的范围全场性施工准备，是以整个项目施工现场为对象而进行的各项施工准备。单位工程施工准备，是以一个建筑物或构筑物为对象而进行的施工准备。如污泥浓缩池工程施工准备、污水除油、沉降罐工程施工准备等。分项（部）工程施工准备，是以单位工程中的一个分项（部）工程或冬、雨期施工为对象而进行的施工准备。项目开工前的施工准备，是在拟建项目正式开工前所进行的一切施工准备。项目开工后的施工准备，是在拟建项目开工后，每个施工阶段正式开工前所进行的施工准备，如土建施工，通常分为基础工程、主体工程和装饰工程等施工阶段，每个阶段的施工内容不同，其所需的物质技术条件、组织要求、现场布置也不同，因此必须进行相应的准备。 二、施工准备的内容签订施工合同，下达施工任务。技术准备，包括：熟悉和审查项目的施工图纸；项目建设地点的自然条件、技术经济条件调查分析；编制项目施工图预算；编制项目施工组织设计等。物质准备，包括：建筑材料、构配件和制品加工准备、施工机械准备、生产工艺设备的准备等。组织准备，包括：建立项目组织机构；集结施工队伍；对施工队伍进行入场教育等。施工现场准备，包括：控制网、水准点标桩的测量；¡°五通一平¡±；生产、生活临时设施等的准备；组织机具、材料进场；拟定有关试验、试制和技术进步项目计划；编制季节性施工措施；制定施工现场管理制度等。第八章油田污水处理工程施工管理第一节施工准备 第二节施工过程管理 第八章油田污水处理工程施工管理第二节施工过程管理一、原材料进场控制1.原材料质量控制的要点掌握材料信息，优选供货厂家；合理组织原材料供应，确保施工正常进行；合理组织原材料使用，减少原材料的损失；加强原材料检查验收，严把原材料质量关；要重视原材料的使用认证，以防错用或使用不合格的材料。2.原材料质量控制的内容原材料质量控制的内容主要有：原材料的质量标准，材料的性能，材料的取样、试验方法，材料的适用范围和施工要求等。 第八章油田污水处理工程施工管理第二节施工过程管理二、施工方案和机械设备控制施工方案的质量控制；施工方案的正确与否，直接影响施工项目质量、进度和成本的关键。往往由于施工方案考虑不周而拖延工期、影响质量、增加投资。因此，在制定施工方案时，必须结合工程实际，从技术、组织、管理、经济等方面进行全面分析、综合考虑，以确保施工方案在技术上可行，有利于提高工程质量，在经济上合理，有利于降低工程成本。2.施工机械的质量控制。施工机械设备是实现施工机械化的重要物质基础，是现代化施工企业中必不可少的设备，对施工项目的进度、质量均有直接的影响。因此，施工机械设备的选用，必须综合考虑施工现场的条件、建筑结构型式、机械设备性能、施工工艺和方法、施工组织与管理、建筑技术经济等各种因素进行多方案比较，使之合理装备、配套使用、有机联系，以充分发挥机械设备的效能，力求获得较好的综合经济效益。 三、成品保护第八章油田污水处理工程施工管理第二节施工过程管理在施工过程中，有些分项、分部工程已经完成，其他工程尚在施工，或者某些部位已经完成，其他部位正在施工，已完成的分项、分部或部位称为成品，如罐及设备等的基础、池类基槽等，如果对已经完成的成品不采取妥善的措施加以保护，就会造成损伤，影响质量。这样，不仅会增加修补工作量，浪费工料，拖延工期；更严重的是有的损伤难以恢复到原样，成为永久性的缺陷。因此，搞好成品保护，是一项关系到确保工程质量，降低工程成本，按期竣工的重要环节。加强成品保护，首先要教育全体职工树立质量观念，对国家、对人民负责，自觉爱护公物，尊重他人和自己的劳动成果，施工操作时要珍惜已完成的和部分完成的成品。其次，要合理安排施工顺序，采取行之有效的成品保护措施。 第三节单项工程施工 第八章油田污水处理工程施工管理第三节单项工程施工一、土建工程污水池（污油池、排污池等）（钢筋混凝土结构池）施工要点；一般厂房、办公楼（室）、宿舍、锅炉房等；机泵等设备、容器基础；现场组对立式圆筒罐基础；道路工程 二、工艺、设备安装第八章油田污水处理工程施工管理第三节单项工程施工站内现场管线安装工程；机泵安装（离心式、齿轮式、螺杆式等）；立式罐现场组对安装；分离器、压力滤罐等钢制圆筒形容器安装；整体锅炉及附件安装；压滤机安装 第八章油田污水处理工程施工管理第三节单项工程施工三、电气、自动化仪表工程架空配电线路安装；架空送电线路安装；站内电气安装；自动化仪表。四、防腐蚀工程覆盖层施工；阴极保护施工； 第八章油田污水处理工程施工管理第三节单项工程施工五、系统试运系统试运行要按如下顺序进行：管线试压、吹扫；设备单机试运；确定系统试运流程；无负荷试运；有负荷试运。 第四节工程项目竣工验收 第八章油田污水处理工程施工管理第四节工程项目竣工验收一、竣工验收的准备工作在项目竣工验收之前，施工单位应配合监理工程师作好竣工验收的准备工作，准备工作包括：完成收尾工程；竣工验收资料的准备。二、竣工验收的条件施工单位承建的工程项目应达到：（1）生产性工程和辅助公用设施，已按设计建成，能满足油田污水的接受和处理要求；（2）主要工艺设备已安装配套，经联动负荷试车合格，安全生产和环境保护符合要求，已形成污水处理能力，能够按设计文件中所规定的工艺流程进行油田污水的接受和处理；（3）生产性建设项目中的职工宿舍和其他必要的生活福利设施以及生产工作，能适应投产初期的需要；方可报请竣工验收。 第八章油田污水处理工程施工管理第四节工程项目竣工验收三、竣工验收的程序竣工验收可参考图8-4-1所示的工作程序运作。施工单位作竣工预检；施工单位提交验收申请报告；根据申请报告作现场初验；联合验收；工程交接、竣工结算。 第八章油田污水处理工程施工管理第四节工程项目竣工验收存在问题施工单位作竣工预检施工单位提交竣工验收申请报告监理工程师根据报告审查竣工资料，并组织现场初验，提出问题整改要求建设单位、监理工程师、设计、施工单位等参加正式验收。验收合格，签署竣工验收报告。工程交接返工或处理图8-4-1竣工验收程序图 欢迎各位专家批评指正谢谢！'