毕业设计〔论文〕题目：油田污水处理现状及发展趋势学习中心：年级专业：学生：学号：指导教师：职称：导师单位：油田污水处理现状及发展趋势摘要：油田污水处理的目的是去除水中的油、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。所采用的技术包括重力别离、粗粒化、浮选法、过滤、膜别离以及生物法等十几种方法。各油田或区块的水质成分复杂、差异较大，处理后回注水的水质要求也不一样，因此处理工艺应有所选择。研制新型设备和药剂，开发新工艺，应用新技术成为油田污水处理发展的新趋势。关键词：油田污水污水处理技术分类膜别离技术MBR中原油田TOC\o"1-5"\h\z摘要i目录ii\o""第1章概述1\o""第2章国内外油田污水处理技术现状22\o""1.1物理法2\o""2.1.2化学法5\o""2.1.3物理化学法6\o""2.1.4生物法7\o""2.2油田污水处理的一般工艺8\o""3膜生物反应器工艺10\o""第3章中原油田污水站改造完善工程设计总结11\o""改造前三座污水处理站共同存在的主要问题12\o""3.2改造前三座污水处理站分别存在的主要问题13\o""3.3文一、文明、胡二污水处理站改造设计指导思想14\o""3.4经济效益分析20\o""3.5主要水质指标分析21\o""6总结23\o""第4章展望24致谢26参考文献27第1章概述油田污水主要包括原油脱出水（又名油田采出水）、钻井污水及站内其它类型的含油污水。

油田污水的处理依据油田生产、环境等因素可以有多种方式。当油田需要注水时，油田污水经处理后回注地层，此时要对水中的悬浮物、油等多项指标进行严格控制，防止其对地层产生伤害如果是作为蒸汽发生器或锅炉的给水，则要严格控制水中的钙、镁等易结垢的离子含量、总矿化度以及水中的油含量等。如果处理后排放，则根据当地环境要求，将污水处理到排放标准。我国一些干旱地区，水资源严重缺乏，如何将采油过程中产生的污水变废为宝，处理后用于饮用或灌溉，具有十分重要的现实意义。采用注水开采的油田，从注水井注人油层的水，其中大部分通过采油井随原油一起回到地面，这部分水在原油外运和外输前必须加以脱除脱出的污水中含有原油，因此被称为油田采出水。随着油田开采年代的增长，采水液的含水率不断上升，有的区块已到达90％以上，这些含油污水已成为油田的主要注水水源。随着油田外围低渗透油田和表外储层的连续开发，对油田注水水质的要求更加严格。钻井污水成分也十分复杂，主要包括钻井液、洗井液等。钻井污水的污染物主要包括钻屑、石油、粘度控制剂（如粘土）、加重剂、粘土稳定剂、腐蚀剂、防腐剂、杀菌剂、润滑剂、地层亲和剂、消泡剂等，钻井污水中还含有重金属。

其它类型污水主要包括油污泥堆放场所的渗滤水、洗涤设备的污水、油田地表径流雨水、生活污水以及事故性泄露和排放引起的污染水体等。由于油田污水种类多，地层差异及钻井工艺不同等原因，各油田污水处理站不仅水质差异大，而且油田污水的水质变化大，这为油田污水的处理带来困难。第2章国内外油田污水处理技术现状物理法物理处理法的重点是去除废水中的矿物质和大部分固体悬浮物、油类等。物理法主要包括重力别离、离心别离、过滤、粗粒化、膜别离和蒸发等方法。重力别离技术，依*油水比重差进行重力别离是油田废水治理的关键。从油水别离的试验结果看，沉淀时间越长，从水中别离浮油的效果越好。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。离心别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，到达别离污染物的目的。含油废水经离心别离后，油集中在中心部位，而废水则集中在*外侧的器壁上。按照离心力产生的方式，离心别离可分为水力旋流别离器和离心机。其中水力旋流器，由于具有体积小、重量轻、别离性能好、运行安全可*等优点，而备受重视。

目前在世界各油田，如中东、非洲、西欧、美洲等地区的海上和陆地油田都有应用。我国引进的数套水力旋流器，在油田污水处理上取得了良好的效果。粗粒化，是指含油废水通过一个装有粗粒化材料的设备时，油珠粒径由小变大的过程。目前常用的粗粒化材料有石英砂、无烟煤、蛇纹石、陶粒、树脂等材料。粗粒化除油罐用以去除经前期治理后的含油污水中的细小油珠和乳化油。过滤器有压力式和重力式两种，目前我国油田普遍采用的是压力式有石英砂过滤器、核桃壳过滤器、双层滤料过滤器、多层滤料过滤器等。近年来，随着纤维材料的发展，以纤维材料为滤料发展起来的深床高精度纤维球过滤器，因其具有纤维细密、过滤时可形成上大下小的理想滤料空隙分布、纳污能力大、反洗滤料不流失等优点，发展迅速。膜别离技术被认为是“21世纪的水处理技术”，是一大类技术的总称。主要包括微滤、超滤、纳滤和反渗透等几类。这些膜别离产品均是利用特殊制造的多孔材料的拦截能力，以物理截留的方式去除水中一定颗粒大小的杂质。特别是超滤，己经在除油的相关研究中取得了—定的进展，逐渐从实验室走向实际应用阶段。表1膜法水处理技术的基本特征膜类型5加功能膜间压力微滤〔MF〕去除悬浮固体1.〜3.超滤〔UF〕去除有机物、细菌和热原质去除胶体物质去除悬浮固体去除染料大分子1.〜6.〔25〜〕纳滤〔NF〕去除病毒去除大的无机离子去除分子量在300〜1000范围内的有机化合物去除三价盐9.〜15.(135-230ps)反渗透〔RO〕去除所有有机化合物去除所有溶解盐去除病毒、细菌和热原质13.〜68.(20(〜)等人采用陶瓷膜进行了陆上和海上采油平台的采出水处理研究，经过适当的预处理后取得了较好的效果，悬浮物含量由73〜290mg/L降低到lmg/L以下，油含量由8〜583mg/L降低到5mg/L以下。

Simms等人采用高分子膜和陶瓷膜对加拿大西部的重油采出水进行了处理，悬浮物含量由150〜/L降低到lmg/L以下，油含量由125〜/L降低到20mg/L以下。美国在1991前后研究了一种陶瓷超滤膜处理采出水用于油田回注，在美国路易斯安那、墨西哥湾的海上和陆上油田进行了小规模生产实验。采出水先进行投加化学药剂和沉降别离常规处理后，出水含油为27〜583mg/L,经过超滤处理后降为10mg/L以下。美国加利福尼亚的德克萨斯砂道油田位于萨里纳斯谷，气候干旱，特别是近几年来地下水位降到临界点，因此研究决定向地下水注入高质量的水以补充水源的不足，实验以砂道油田采出水作为水源，用膜法处理使其满足饮用或灌溉要求。Chen等对0.2〜0.8刚陶瓷膜处理油田采出水进行了研究，发现经过Fe(OH)2预处理，可使油质量分数由27X10-6〜—6降低到5X10-6以下，悬浮固体由73X10-6〜—6降低到1X10-6以下，通过反冲和快速冲洗，膜通量能在较长时间内到达3000L/(m2・h)。在国内，李永发等用超滤膜处理胜利油田东辛采油厂预处理过的废水，处理后油截留率为97.7%，能到达低渗透油田回注水标准。

梁立军等用中空纤维超滤器对大庆油田的注水站的回注水进行了试验，开发的膜组件在通量上比常规的中空纤维组件大3〜4倍，在0.08MPa的压差下,其通量最大。温建志等采用中空纤维超滤膜对油田含油废水进行了处理研究说明，总悬浮固体质量浓度由6.69mg/L下降为0.56mg/L，油质量浓度由127.09mg/L下降为0.5mg/L，到达满意的效果。王怀林等采用南京化工大学膜科学技术研究所生产的0.2Pm和0.8Mm陶瓷微滤膜对江苏真武油田的采出水进行处理，效果很好。化学法化学法主要用于处理废水中不能单独用物理法或生物法去除的一部分胶体和溶解性物质，特别是含油废水中的乳化油。包括混凝沉淀、化学转化和中和法。混凝沉淀法是借助混凝剂对胶体粒子的静电中和、吸附、架桥等作用使胶体粒子脱稳，在絮凝剂的作用下，发生絮凝沉淀以去除污水中的悬浮物和可溶性污染物。目前采用的混凝剂主要有铝盐类、铁盐类、聚丙烯酰胺〔PAM〕类、接枝淀粉类等。化学氧化是转化废水中污染物的有效方法，能将废水中呈溶解状态的无机物和有机物转化为微毒、无毒物质或转化成容易与水别离的形态该法分为化学氧化法，电解氧化法和光化学催化氧化法3类。化学氧化是指利用强氧化剂（如02、03、Cl2、H202、KMnO4、等）氧化分解废水中油和COD等污染物质以到达净化废水的一种方法。

电解氧化法是指在废水中插上电极，通以一定的直流电.废水中的油和COD等污染物在阳极发生电氧化作用或与电解产生的氧化性物质（如C12、CIO—、Fe3－等）发生化学氧化复原作用，以到达净化废水的一种方法。光化学催化氧化法是指以半导体材料（如TiO2、Fe2O3、WO3等）利用太阳光能或人造光能（如紫外灯、日光灯等）使废水中的油和COD等污染物质降解以到达净化废水的一种方法。目前常用的处理含油废水的方法包括超临界水氧化、湿式空气氧化、臭氧氧化、TiO2电极氧化、试剂氧化等。物理化学法油田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，形成浮渣层从水中别离。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。张登庆等把电气浮技术应用于油田采出水处理中，研究说明电气浮工艺用于油田采出水除油及杀菌是可行的。阳极用于除油，阴极用于杀菌，除油率为80%〜90%，电耗约为0.lkW・h/m3。吸附法主要是利用固体吸附剂去除废水中多种污染物。

根据固体外表吸附力的不同，吸附可分为外表吸附、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。因此，近年来开展了寻求新的吸油剂方面的研究，研究主要集中在两点：一是把具有吸油性的无机填充剂与交联聚合物相结合，提高吸附容量：二是提高吸油材料的亲水性，改善其对油的吸附性能。20世纪70年代，美国学者首次提出了超声波辐照的化学效应，随着超声波技术的不断发展，大功率超声波设备的问世，超声波的物理化学效应逐渐成为人们的研究热点。20世纪90年代以来，国内外学者纷纷致力于超声波降解有机物的研究，开始将超声波应用于控制水污染，尤其是治理废水中难以降解的有毒有机污染物，结果说明，超声波对污染水体的降解机理是声空化效应及由空化产生的增强化学反应的活性自由基的作用。李书光等在超声波处理石油污水的实验中探讨了时间、功率、pH值和温度的影响。另外，徐有生等取得专利并大力推广的微波能水处理技术，也开始应用于油田污水。生物法生物法是利用微生物的生化作用，将复杂的有机物分解为简单的物质，将有毒的物质转化为无毒物质，从而使废水得以净化。

根据氧气的供给与否，将生物法分成好氧生物处理和厌氧生物处理，好氧生物处理是在水中有充分的溶解氧的情况下，利用好氧微生物的活动，将废水中的有机物分解为CO2、H2O、NH3、NO3等；厌氧生物处理的特点是可以在厌氧反应器中稳定的保持足够的厌氧生物菌体，使废水中的有机物降解为CH4、C02、H2O等。生物法较物理或化学方法成本低，投资少，效率高，无二次污染，广泛为各国所采用。油田废水可生化性较差，且含有难降解的有机物，因此，目前国内外普遍采用A/0法、接触氧化、曝气生物滤池〔BAF〕、SBR、UASB等处理油田污水。综上所述，含泊废水处理方法较多，各有优缺点（见表2）表2油田污水主要处理方法比较方法名称适用范围除径去粒伽主要优缺点重力别离法浮油及分散油>60效果稳定，运行费用低，处理量大；占地面积大粗粒化法分散油及乳化油>10设备小，操作简便；易堵，有外表活性剂时效果差滤过法分散油及乳化油>10水质好，设备投资少，无浮渣；滤床要反复冲洗吸附法溶解油10水质好，设备占地少；投资高，吸附剂再生困难选浮法乳化油、分散油>10效果好，工艺成熟；占地大，药剂用量大，有浮渣膜别离法乳化油及溶解油10效果好；占地大，药剂用量大，污泥难处理电解法乳化油>10效率高；耗电量大，装置复杂，有氢气产生，易爆

超声波法分散油及乳化油>10别离效果好；装置价格高，难于大规模处理物生法溶解油

3、较为彻底、有效地解决污泥排放和处理问题〔1〕、加大沉降罐排污系统运行强度。〔2〕文明污、胡二污各扩建一座500m3污泥浓缩池，设配套污泥处理设施，减缓排污矛盾，提高污泥处理深度，降低污泥含水率。4、文一、文明、胡二污水处理站改造完善工程主要工程量文一联污水处理站主要工程量表序号主要工程量1在文一联站内增设收油设施旋流除油器2台©-30x3耐腐蚀泵3台H=90mn=1450r/minP=75KwQ=高含水油罐为收油罐2一次沉降罐四座〔原500m3加高收油罐〕改造为逆向流别离结构1•进出水管集配水结构进行高速改造，改为下集水上布水，集配水支管上增加配水喇叭口；2•增加排污冲洗管，3.自动排污。34管网改造：必要的管线改造5滤罐改造10座自动过滤反冲洗滤料改造为三层滤料集配水系统改为不锈钢腮管6空气风系统套：空压机1台过滤器3台冷干机1台后冷却器1台缓期冲罐2座文明污水处理站主要工程量表序号主要工程量

1在明一联站内增设收油设施旋流除油器2台©-30x3耐腐蚀泵3台H=90mn=145r/minP=75KwQ=高含水油罐为收油罐2一次沉降罐4座〔原排污设施扩建：a.增建排污池32..0m1座，利用已建污水4管网改造：a.增设一次沉降罐到排污池的排污管：..冲洗水管网：.事故排放池改造：把原有2格事故池改造为事故沉降处理池污水泵F200-34P=75Kw3台新建泵房4.2X6.6m1栋挡泥墙高1.0m3.配电柜及电缆4.污泥提升泵.12台7滤罐改造8座自动过滤反冲洗滤料更换为三滤料8空气风系统套：空压机1台过滤器3台冷干机1台后冷却器1台缓冲罐2座9混合罐©2.6m1座胡二污水处理站主要工程量表序号主要工程量1混合罐①2.4m1座2一次沉降罐〔原500m3加高收油罐〕改造2座为逆向流结构进出水管集配水结构进行调整改造，改为下集水上布水，集配水支管上增加配水喇叭口；增加排污冲洗管c.自动排污。3排污设施扩建：a.增建排污池.0m1座，利用已建污水4管网改造：必要的管线改造5事故排放池：新建.5m事故排放池1座a.污水6滤罐改造4座新建2座滤罐集配水系统改造自动过滤反冲洗滤料改造为三滤料7新建300m3清水罐一座清水泵2台〔为方便站内生产、生活用水，应甲方委托设计，建在胡二注水站内〕8空气风系统套：空压机1台过滤器3台冷干机1台后冷却器1台缓冲罐2座5、改造工艺流程〔1〕胡二污主体工艺流程为:*F(2)文一污、文明污主体工艺流程为:4计算机—►兰竺号」一.田琲進6、采用的新技术(1)加药工艺实现自动化在来水管路安装流量计量仪表，将来水信息传递给电脑控制系统，由电脑将处理后信息反馈给变频调速器，由变频调速器控制加药泵流量，从而实现对PH的控制。

这套自控系统现场使用方便，质量可靠，操作简便，能够准确控制PH,合理加药。〔2〕将主要处理构筑物——沉降罐结构改造为新型逆向流沉降模式为解决高含固体悬浮物污水处理问题，使沉降罐功能转化为以去除ss为主，将原同向流沉降罐改造为逆向流沉降罐，即调整进出水方位和有效沉降距离，由下部进水，上部出水，使Tss在下部己预沉50—60%,水流经过斜板时，细粒径ss在斜板上沉降下来。这一处理工艺可提高ss去除率30%左右，出水ss含量可控制在50mg/1以内，大大减轻斜板运行负荷，减轻滤超过滤压力。(3)加大排污强度，增设冲洗系统，实现排污自动化原沉降罐底部设置两圈穿孔排泥营，两个排泥总管对称布置。由于布置方式不符和加碱后污泥特性，排污效率很低。本次系统治理在罐底设置三圈穿孔排泥管，将罐底排污分为四个分区，设四个排泥总管，对称布置，由PLC程控器对排污阀实现定时自动启闭，分区排污。排污管路上同时设手动和自动阀门，自控系统检修时可人工操作。这套系统不需操作人员在现场手动启闭阀门，由PLC程控器定时实现阀门启闭，排污时间和周期可根据现场情况人工设定。非正常情况需手动时，操作工可通过仪表盘上按钮启动沉降罐排污阀。

罐底设滑泥坡，由加压泵出水管路引入冲洗营，可正冲和反冲，加大污泥流动性，以利排污。〔4〕采用三层滤料过滤技术，改造滤罐内构件，实现反冲洗自动化三滤料滤罐上层采用轻质、大粒径滤料无烟煤，中层采用石英砂，下层采用铝矶土，以有效提高滤床深度，防止反冲洗流化状态下滤料混层，提高出水水质，延长过滤周期。将滤罐底部集水穿孔管改造为缠绕腮丝不锈钢穿孔管，上部配水喇叭门采用特制缠绕腮丝不锈钢球面布水，这样不仅可有效减小出水和反洗时滤料流失，坯可提高集、配水均匀性，延长内构件使用寿命，提咼过滤效果，保证出水水质。过滤反洗采用PLC程控器控制，由PLC按程序设定好的操作顺序，依次实现过滤罐阀门的开启和关闭，非正常情况需手动时操作工可通过仪表盘上的按钮启动过滤罐阀门，此时滤罐不按定时器设定时间自动操作。〔5〕湖二污、文明污增建污泥排放池，设污泥配套处理设施污泥处理流程框图为对排污池容积小、制约排污的污水处理站，新建一座排污池，〔胡二污分为两格，可交替使用，文明污由于受场地限制，只建一格〕，以保证污泥有定够的静沉的时间，排污池上设链条式刮泥机，将上层浮渣和上清液刮入回收地，底部污泥刮入泥斗。回收池回收的上清液打入处理流程，池边设污泥提升泵，将污泥提升至板框压滤机压滤成泥饼。

经污泥浓缩池沉降后，污泥含水率可由99%—98%降至96%—92%左右，经处理后泥饼含水率较低，一般可达70％－50％，可用于铺设路基、低热值燃料或回填。〔6〕在文一污、文明污采用了新型高效油水别离设备旋流别离器；〔7〕在自动控制上采用了电脑、变频器、PLC控制器等；〔8〕在设计上为了防止高矿化度污水对工艺管道的腐蚀，工艺管道均采用了机制玻璃钢管道。经济效益分析文一、文明、胡二污水处理站改造完善工程完成后，实现了处理后水质全面、稳定达标，对提高原油注采率，改善地层注入环境起到积极作用。改造工程采用的污水处理新工艺、新设备，运行费用低，自动化程度高，节能效果好，处理效率大幅度提高，且工艺先进，管理方便。加药自动化的实现，可准确控制PH,有效减缓系统腐蚀和结垢，延长洗井周期，注入水性能得到彻底改善。逆向流沉降罐的应用彻底解决了高含ss污水难度大、堵塞斜管等问题，提高ss去除率30%左右。排污自动化和反冲洗自动化提高了处理效率和污水站科学管理水平，减轻了一线工人劳动强度和污水站管理难度，效果是十分显著的。设计实施后，相关注水站所辖油区每年可节省管线清洗费100万元，污水、注水系统防腐及维修费1000万元。

污水站每年可节约设备维修及改造费1600万元，年回收污油近12000吨，总计每年可取得直接经济效益4140万元左右。更重要的是，注入水水质达标，有效地减小地层污染，改善了油田勘探开发环境，间接的经济和社会效益更是难以估算。主要水质指标分析文一、文明、胡二污水处理站改造完善工程主体工程完工后，运行情况良好，实现了水质稳定达标。特别是1999年4月系统治理全部完成后，效果更为喜人，DO含量检测为0，机杂含量稳定控制在3mg/l以下,滤膜系数稳定控制在30以上，含油量小于5mg/l,各项指标完全到达且部分指标超过部颁中低渗透油层注水指标，三个站均实现了水质二十四小时稳定达标。1999年5月设计院委托有关检测单位对胡二污水站水质做了检测，结果见表一。胡二污水处理站5月份全局十二座污水站水质曾查排名第二，6、7月份上升至第一，文一污从97年的最后一名上升为第五名，文明污上升到第三名〔见表二5月份全局水质普查公报〕。由于站内水质稳定达标，沿线注水管网及井筒水质也趋于稳定，5月份系统抽查两次，水质指标见表三。表一、胡二污水处理站水质检测情况一览表〔1999.5.5〕指标项目/lSmg/l机杂mg/l含油mg///lSRB个/mlTGB个/ml标准

明污准来水一130一滤后00100文污标准