延长炼油厂污水处理工艺研究.docx
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1、延长炼油厂污水处理工艺研究-正文内容开始- 中国石油大学(北京)现代远程教育毕业设计(论文) 中国石油大学(北京)现代远程教育毕业设计(论文) PAGE PAGE i 延长炼油厂污水处理工艺研究 摘要 随着在原油生产过程中油田污水对环境的污染越来越严重,使得对油田污水处理变的尤为重要。油田污水处理主要是去除水中的油、悬浮物、添加剂以及其它有碍注水、易造成注水系统腐蚀、结垢的不利成分。本文首先对油田污水产生的原因及处理的意义进行了介绍,然后介绍了国内外油田污水处理的技术现状,并对油田污水处理中所使用的各种化学药剂的应用机理进行论述。具体介绍了缓蚀剂、阻垢剂、杀菌剂等几种化学药剂,并对油田化学药剂
2、应用实例和延长油田靖边采油厂八号联合站污水处理工艺进行了分析,最后对油田污水处理工艺未来的发展趋势进行了展望。 关键词:回注水;污水处理;缓蚀剂;阻垢剂;混凝剂 目录 第一章前言.1 1.1炼油厂污水产生的原因及污水处理的意义. 1 1.2 炼油厂含油污水水质及污水处理工艺的水质要求. 1 1.3 炼油厂污水处理化学药剂概述. 2 第二章 油田污水处理技术及其工艺. 4 2.1技术分类.8 22 炼油厂污水处理的一般工艺. 6 第三章 化学药剂与一般工艺在污水处理中的应用.11 3.1化学药剂种类及应用.12 3.2 炼油厂污水处理工艺应用举例.13 第四章 炼油厂污水处理前景展望.14 第五
3、章 结论. 14 参考文献. 15 致谢. 错误!未定义书签。 PAGE PAGE 15 第一章前言 1.1污水产生的原因及污水处理的意义 含油污水的处理方法和技术,国内外研究机构一直在不懈的进行深入研究,其目标是要除去污水中的油类、有机物(COD)、悬浮物、硫化物、细菌等。在20世纪70年代,各国广泛采用气浮法去除污水中悬浮态乳化油,同时结合生物法降粘有机物。日本学者研究出用电絮凝剂处理含油污水、用超声波分离乳化液、用亲油材料吸附油。近几年发展用膜法处理含油污水,滤膜被制成板式、管式、卷式和空心纤维式。美国还研究出动力膜,将渗透膜做在多孔材料上,应用于水处理中。其处理手段大体以物理方法分离,
4、以化学方法去除,以生物法降粘。1 我国石油行业注水开发油田,随着开采时间的延长采出污水量不断增加,将炼油厂污水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经济效益。 如将含油污水不经处理直接注入地层,它们经过一定的化学过程,将会引起注水管、抽油管的严重腐蚀或结垢,使地层空隙堵塞。同时含油污水不合理的
5、回注和排放还会使地面设备不能正常工作,会造成严重的环境污染。因此,对油田污水进行有效的处理,防止腐蚀、结垢和细菌的危害,具有巨大的经济效益和社会效益。2 1.2含油污水水质及污水处理工艺的水质要求 炼油厂含油污水是一种成份十分复杂的有机、无机混合物,还涉及到有机物在水相与油相的分配,经过蒸汽热采、三次采油和其它处理工艺后,油中胶质沥青质,脂肪酸类物质,硫醇、类物质等在一定条件下以一定的形态进入水相,使水中有机物与油中有机物相对组成发生较大的变化。油中脂肪酸类物质及胶质沥青质是天然乳化剂,在热采、三次采油和地层运移过程中与油形成乳化油,所以污水中的油主要以乳化油和游离态油的形式存在,在沉降站进行
6、油水分离后仍有相当部分残留在水相中。根据有关分析结果表明含油污水中的主要成份有重质原油、脂肪酸类物质、破乳剂、硫醇类物质、胶质类物质、硫化物、碳酸盐、硫酸盐等。3 = 1 * GB3 水中总铁含量要求不大于0.5mg/l。 = 2 * GB3 固体悬浮物浓度及颗粒直 表1-1固体悬浮物浓度及颗粒直径指标 = 3 * GB3 要求注入水中游离二氧化碳不大于10mg/l。 = 4 * GB3 注入水含油指标见表1-2 表1-2 注入水含油指标 = 5 * GB3 对生产及处理设备流程的腐蚀率不大于0.076mm/a。 = 6 * GB3 注入水溶解氧控制指标见表1-3 表1-3注入水溶解氧控制指标
7、 = 7 * GB3 二价硫含量不大于10mg/l。 = 8 * GB3 腐生菌(TGB)和硫酸盐还原菌(SRB)控制指标见表1-4 表1-4 腐生菌(TGB)和硫酸盐还原菌(SRB)控制 = 9 * GB3 堵在管壁设备中的沉淀结垢要求不大于0.5mm/d。 1.3污水处理化学药剂概述 在炼油厂污水处理过程中,为形成防治设备及管线腐蚀、结垢、降低胶体、悬浮颗粒含量和抑制有害细菌增生等的环境条件,所加入的化学药剂统称为污水处理剂。主要有杀菌剂、阻垢剂、缓蚀剂、混凝剂和除氧剂等。 炼油厂含油污水处理处于初级阶段,多采用循环冷却水系统的水处理药剂。所投加的的处理药剂多为简单的无机化合物,如石灰、二
8、氧化碳、硫酸铁、氯气、亚硫酸钠和无机磷酸盐等。随着油田开发水平的不断提高和科技进步,对水处理剂的要求也不断提高,促进了油田污水处理剂的更新和发展。为更有效的达到缓蚀、阻垢、杀菌和净化的目的,更好地降低污水对环境的污染,逐步开发研制了新型、高效的有机水处理剂,以及同时具有缓蚀阻垢或杀菌阻垢、杀菌除氧等多种功能的水处理剂。目前所使用的油田污水处理剂,以有机化合物为主,大都是几种有机物化合的复合配方,从而弥补单一药剂的局限性,提高炼油厂污水处理效果。4 第二章污水处理技术及其工艺 2.1技术分类 物理处理法是指通过物理作用分离和去除油田污水中不溶于水的悬浮物的方法。物理处理法所用的设备大都比较简单、
9、操作方便,分离效果良好,使用极为广泛,根据物理作用的不同污水处理主要有重力分离法、筛滤截留法、离心分离法,都是利用不同的水处理设备将油田污水中有害物质除去或降低其含量。 重力分离技术,依靠油水比重差进行重力分离是油田废水治理的关键。从油水分离的试验结果看,沉淀时间越长,从水中分离浮油的效果越好。自然沉降除油罐、重力沉降罐、隔油池作为含油废水治理的基本手段,已被各油田广泛使用。 离心分离是使装有废水的容器高速旋转,形成离心力场,因颗粒和污水的质量不同,受到的离心力也不同。质量大的受到较大离心力作用被甩向外侧,质量小的则停留在内侧,各自通过不同的出口排出,达到分离污染物的目的。含油废水经离心分离后
10、,油集中在中心部位,而废水则集中在靠外侧的器壁上。 化学处理法是指通过化学手段如向污水中加入化学药剂或采用电化学等方式除去有害物质的方法。油田污水处理的常用化学方法主要有如下几种。5 (1)絮凝技术 絮凝技术可以认为是污水过虑前的预处理技术,该技术主要是通过向污水中加入絮凝药剂,使污水中的悬浮物形成絮凝物聚结下沉,该过程不仅可以除去污水中的悬浮物和胶体粒子,降低COD值,而且,还可以除去细菌等。 (2)缓蚀技术 缓蚀技术是油田污水处理常用的技术之一,是抑制污水对金属设备腐蚀的有效方法。炼油厂污水的腐蚀因素主要是溶解氧、硫化氢和二氧化碳等引起的酸腐蚀。为了抑制污水对油田金属设备的腐蚀,油田常常在
11、水处理过程中添加适量阻止或减缓金属腐蚀的缓蚀剂。 (3)阻垢技术 炼油厂污水通常含有较高浓度的碳酸盐、硫酸盐、氯化物,具有形成碳酸钙、硫酸钙等垢的基本条件,因此,结垢是油田水质控制中遇到的最严重的问题之一。化学阻垢剂是油田最为常用的抑制或减缓结垢的一项工艺技术。 (4)杀菌技术 炼油厂污水中普遍存在着硫酸盐还原菌、腐生菌和铁细菌,造成设备腐蚀,并且产生污泥造成地层堵塞。目前国内油田主要采取的措施是向污水中加入化学杀菌药剂,抑制细菌的生长及灭杀细菌。 (5)电脱技术 该技术主要是利用电化学的方法对污水进行处理。电脱法是借助于外加电流来进行氧化还原反应以去除污水中有害物质的方法。在外加电场作用下,
12、污水中的阴离子移向阳极,并在阳极失去电子而被氧化;污水中的阳离子则移向阴极,并在阴极得到电子而被还原。该技术可以有效地去除污水中的有机物、重金属离子、悬浮物、还能进行污水脱色处理。 (6)暴氧技术 暴氧技术是近几年在油田推广的污水处理技术之一,该技术的基本原理实际上就是利用空气中的氧与污水中的还原性物质发生氧化还原反应,而除去污水中的还原性有害成份如Fe2+、S2-及细菌等。该技术工艺比较简单,采用的设备主要能鼓空气的暴氧设备。6 炼油厂污水物化处理法通常包括气浮法和吸附法两种。 气浮法是将空气以微小气泡形式注入水中,使微小气泡与在水中悬浮的油粒粘附,因其密度小于水而上浮,形成浮渣层从水中分离
13、。常投加浮选剂提高浮选效果,浮选剂一方面具有破乳作用和起泡作用,另一方面还有吸附架桥作用,可以使胶体粒子聚集随气泡一起上浮。 吸附法主要是利用固体吸附剂去除废水中多种污染物。根据固体表面吸附力的不同,吸附可分为表面吸附、离子交换吸附和专属吸附三种类型。油田污水处理中采用的吸附主要是利用亲油材料来吸附水中的油。常用的吸附材料是活性炭,由于其吸附容量有限,且成本高,再生困难,使用受到一定的限制,故一般只用于含油废水的深度处理。 生物处理技术是目前世界上应用最广泛的污水处理技术,该技术较物理或化学方法成本低,投资少,效率高,无二次污染,广泛为各国化工行业采用。生物法处理技术的机理就是采用一定的人工措
14、施,创造有利于微生物生长、繁殖的环境,使微生物大量繁殖,在繁殖的过程中,这些以污水中的有机物作为营养源的微生物通过氧化作用吸收分解有机物,使其转化为简单的CO2、H2O、N2、CH4等,从而使污水得以净化。生物法从处理的过程形式上可以分为活性污泥法、生物膜法和氧化塘法。 综上所述,含泊废水处理方法较多,各有优缺点见表(2-1)。 表2-1 炼油厂污水主要处理方法比较 22污水处理的一般工艺 炼油厂污水成分比较复杂,油分含量及油在水中存在形式也不相同,且多数情况下常与其他废水相混合,因此单一方法处理往往效果不佳。同时,因各种方法都有其局限性,在实际应用中通常是两三种方法联合使用,使出水水质达到回
15、注标准。7 根据对炼油厂污水处理程度和水质要求的不同, ,通常将污水处理技术分为一级处理、二级处理和三级处理。各级处理所除去或处理对象见表(2-2)。 表2-2污水的分级处理 一般来说一级处理属于预处理,二级处理能除去90%左右可降解有机物和95%的固体悬浮物。然而对于重金属和生物难以降解有机物、高碳化合物以及在生化处理过程中出现的氮、磷难以完全除去,需进行三级处理。 国内的采油污水的处理技术主要是针对污水回注设计的。油田污水处理的目的是去除水中的油、悬浮物以及其它有碍注水、易造成注水系统腐蚀、结垢的不利成分。其主要控制指标是含油量和悬浮物,主要利用二段和三段治理工艺进行净化。 (1)三段治理
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- 延长 炼油厂 污水处理 工艺 研究
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