页数：85页文件大小：6.91 MB来源： 油田污水处理ppt课件
本课件为油田污水处理课程的绪论部分，围绕油田污水的来源、污染物分类与性质、处理标准与方法展开讲解，逐页梳理概念、原理、工艺参数与工程应用要点，配套完整文字版，可用于课程预习、课堂讲授与复习自查。
第一章绪论Introduction
本章要点☆油田污水的种类及来源☆油田污水中的污染物的种类及含量表征☆常用油田污水处理的分类方法☆油田污水处理的重要意义
地球蕴水总量约14亿km3，地球表面约有70%以上被水覆盖，所以，地球素有水的行星之称。水资源3.5%海水96.5%海水淡水淡水
由于太阳辐射和大气环流的影响，降水在地球表面的时空分布很不均匀，加上地表水分蒸发量受气候、地表植被的影响，地表蕴水量差异很大，某些地区水资源缺乏，第三世界国家普遍缺水（尤其是非洲），有30多个国家干旱。
我国水资源特点人均占有量少淡水总量为28124亿m3，在全世界占第6位。但人均占有量只有2340 m3/人年（以12亿人口计），世界平均水准的1/4，占88位。空间分布不均81％的水资源分布在长江流域及其以南年内及年际变化大60－80％降水集中在夏季，7，8，9月年际变化差3－6倍相对贫乏
许多地区缺水严重三北（西北、华北、东北）和沿海（青岛、大连）300多个城市缺水，100多个严重缺水水环境污染严重建国后20～30年，生活不富裕，工业不发达，水资源不紧张。但随着大量城市污水和工业废水不经处理排入水体，造成水体污染，严重污染的水体不能作为饮用水源，造成水质性缺水。分布不均我国大部分地区的降水，因受太平洋的东南季风影响而形成季节性雨水。所以，在地理上出现东南多雨，西北干旱的地理性差异，致使90%的地面径流和70%的地下径流分布在面积不到全国50%的南方。我国水资源特点
水体循环水的自然循环水由海上蒸发为水蒸气，被风送至大陆，以雨、雪等形式降落到地面，一部分水再蒸发返回大气，一部分水渗入地下形成地下水，另一部分在地表汇集形成河、湖等地面水，地下水和地面水最终又流回海洋。降水：雨、雪、霰、雹的统称蒸发：地表向空中逸散水分（水变成水汽的过程）径流：降水在地面和地下流动的水流地表径流：降水除消耗外的水量沿地表运动的水流地下径流：降水后下渗到地表以下的一部分水量在地下运动的水流自然循环社会循环
水的社会循环
自然循环平衡破坏取水排放水污染控制工程平衡破坏给水处理社会循环(3)水的社会循环与自然循环的关系
Drilling Pit Showing Drilling Waste
油田污水类别与主要污染物表
| 污水类别 | 产出或排放工序及装置 | 排放方式 | 主要污染物 |
|---|---|---|---|
| 油田采出水 | 采油时产出，在联合站、伴生气处理站、污水处理站排出 | 连续 | 石油类、COD、破乳剂、腐生菌、可溶性矿物质、有机物 |
| 钻井污水 | 钻台、钻具、设备冲洗；振动筛冲洗；钻井泵冲洗；钻井液池清液；柴油机冷却水 | 间歇 | 石油类、SS、钻井液添加剂（铬盐、褐煤、磺化酚醛）、可溶性重金属、高分子处理剂 |
| 洗井污水 | 压裂后洗井、酸化后洗井、注水后洗井、替喷与自喷液 | 不定期 | 石油类、SS、压裂液溶入物、酸化液混入物 |
| 矿区雨水 | 降雨后地表径流 | 逢雨 | 石油类、泥沙 |
废水中固体污染物的多少用单位体积的水中所含质量表示，即质量浓度，单位一般为mg/L。使用中需要指明是哪一种固体。悬浮固体可沉降固体（settleable)：能在2小时内靠重力沉降的固体难沉降固体(unsettleable)2小时内不能沉降的称为难沉降固体
废水中悬浮物含量的多少也可用浊度(turbidity)表示。在水质分析中规定，1 L水中含有1 mg SiO2所构成的浊度为一个标准浊度单位，简称1度。悬浮物的危害•造成沟渠、管道和抽水设备的阻塞、淤积和磨损；•造成水生生物的呼吸困难；•造成给水水源浑浊；•干扰废水处理设施和回收设备的工作；•对地层孔隙造成堵塞；•有些悬浮物还有一定的毒性。几乎所有的废水（污水）中都含有数量不等的悬浮物，因此除去悬浮物是废水（污水）处理的一项基本任务。
重金属(heavy metals)污染有如下特点：（a）毒性以离子状态最大，且不同价态的毒性不同。如Cr6+>Cr3+；（b）很难被生物降解，有时还可以被生物富集或转化成毒性更大的物质。据研究，海水中的汞通过食物链可富集2万倍；（c）危害时间长，难消除。（d）有些重金属是人体必须的元素。
产生污染的原因：当大量营养物质进入水体时，会使藻类大量繁殖，水面上积聚大量的动物和植物，这种现象在海洋中出现叫赤潮(red current)，在湖泊中出现叫水华（water bloom)。当水中的生物大量死亡时会使水中的BOD值猛增，导致水中的溶解氧降低，影响水体功能，影响鱼类生存。
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除氮和磷外，BOD、温度、维生素类物质也能触发和促进富营养化污染。表示水中营养物质多少的指标是单位体积水中含氮和磷的总质量，单位为mg/L。
色度是指废水所呈现的颜色深浅程度。色度有两种表示方法：•采用铂钴标准比色法，规定在1 L水中含有氯铂酸钾（K2PtCl6）2.491 mg及氯化钴（CoCl2·6H2O）2.00 mg时，也就是在1 L水中含铂1 mg及钴0.5 mg时所产生的颜色深浅为1度；•采用稀释倍数法，即将废水稀释，用把废水稀释到接近无色时所需的稀释倍数表示色度。
悬浮固体-堵塞渗滤面、孔隙或吼道沉降和过滤的方法除去，防止对注水井的伤害。完全除去SS很难且昂贵（尤其是小于1微米的颗粒）。基本原则是大于1/3油藏平均孔喉直径（由储层渗透率的平方根来估算）的颗粒必须除去。油藏平均孔喉直径（μm）由储层渗透率（md）的平方根来估算。如储层渗透率为100md，则平均孔喉直径为10μm。因此，注入水中不含粒径大于3.3μm的颗粒物质。1.2.2危害
残余油的危害※细菌以原油中的某些组分为食物；※原油强烈吸附在铁的硫化物和其他垢的沉淀物上，使得其很难用酸处理除去；※原油降低注水井的水相相对渗透率（水相相对渗透率降低，注入相同体积的水需要更高的注入压力）
溶解气体有O2、CO2和H2S。三种气体都增加腐蚀。O2用除氧剂；水罐密封防止氧气进入H2S用氧气或二氧化硫氧化为S；或次氯酸盐氧化硫酸盐CO2用惰性气体抽提，但成本较高。溶解气体
溶解固体阳离子Na+、Ca2+、Mg2+、Ba2+、Sr2+、Fe2+Fe3+、Al3+阴离子CO32-、HCO32-、SO42-、Cl-、Br-、I-、SiO32-处理后污水无论回注或外排，上述污染物中有关部分都要求净化达到一定指标。
e.g.对鸟类
Figure A-1. From the air, birds cannot distinguishnatural wetlands from oil-covered pits.
Figure A-2. Pits are commonly used in Wyoming to separateoil fromproduced water. Produced water from a heater treateris discharged intoa pit to further separate oil from producedwater prior to discharge.
Figure A-3. Flagging is not effective at deterringbirds and preventingwildlife mortality in oil pits.
Figure A-4. Properly installed netting will exclude most wildlifefromoil pits. Netting requires intensivemaintenance to retain itseffectiveness.
Figure A-5. Pond created by oil fieldproduced water in Park County,Wyoming.
Figure A-6. A sheen is visible on this pond created by oilfieldproduced water in the Big Horn basin of Wyoming.
Ⅰ分析资料 分析注入水与油层水各种离子浓度，主要分析项目阳离子：钠、钾(或钠与钾总量)、钙、镁、钡、锶、三价铁、二价铁、铝阴离子：氯、碳酸根、重碳酸根、二价硫、硫酸根其它：可溶性二氧化硅、游离二氧化碳、硫化氢；pH值及水的总矿化度；水型的确定苏林成因系数法1.3油田污水性质
苏林成因系数法将天然水分成硫酸钠水型（Na2SO4）、重碳酸钠水型（NaHCO3）氯化镁水型（MgCl2）、氯化钙水型（CaCl2）四种。油田水主要为重碳酸钠(NaHCO3)和氯化钙(CaCl2)型。地面水则多为硫酸钠(Na2SO4)型。利用水中主要离子的当量比，即Na+/Cl-、（Na+-Cl-）/SO42-、（Cl--Na+）/Mg2+和SO42-/Cl-的比值来判断水型的方法。•（Na+-Cl-）/SO42->1为NaHCO3型•（Na+-Cl-）/SO42-<1为Na2SO4型•（Cl--Na+）/Mg2+>1为CaCl2型•（Cl--Na+）/Mg2+<1为MgCl2型
孤东油田采出液水质分析表
| 离子种类 | 离子含量（mg·L⁻¹） |
|---|---|
| Na⁺+K⁺ | 3575 |
| Ca²⁺ | 271 |
| Mg²⁺ | 87 |
| Cl⁻ | 5132 |
| SO₄²⁻ | 604 |
| HCO₃⁻ | 245 |
| CO₃²⁻ | 0 |
| 总矿化度 | 8196 |
Ⅱ油田注入水的性质pH值:是判断腐蚀与结垢趋势的重要因素之一悬浮固体含量:是估计水的结垢堵塞趋势的一个主要依据。滤膜孔径为0.45μm的过滤器。浊度:标志着地层堵塞的可能性大温度:将影响水的结垢趋势、水的pH值以及各有关气体在水中的溶解度。一般情况下，水温增高，腐蚀将加剧。
不同的滤膜孔径有不同的含量。标准（滤膜孔径为0.45微米的过滤器）。是估计水中悬浮固体对地层堵塞趋势的一个主要依据。目前矿场常用膜滤系数（MF）分析来衡量水对滤膜的细微孔道堵塞程度，借以分析水对岩石孔道的堵塞。
MF值是在一定的滤膜直径、平均孔径、过滤压力和过滤水体积的条件下，水通过滤膜所需时间的函数。在SY5329-88标准规定的条件下，使1000mL水通过滤膜所需的时间为MF值，用下式计算:MF=1000/20t式中t——过滤1000ml水样所需时间，min； MF——膜滤系数，无量纲。
相对密度相对密度＝实际水的密度/纯水的密度溶解氧:对油田水的腐蚀和堵塞都有明显的影响，直接影响水对金属的腐蚀，溶解的铁变成铁的氧化物沉淀硫化物:硫酸盐还原菌(SRB)产生H2S，促进腐蚀。硫化亚铁(FeS)既是一种腐蚀产物，也是一种潜在的地层堵塞物。细菌总数:既可能引起腐蚀，又可能引起堵塞，除测定油田水中危害较大的硫酸盐还原菌(SRB)的数目外，还需测定细菌点数(TGB)等。
Ⅲ评价方法 ①含钡、锶、钙离子的水与含有硫酸根离子的水混合注入时，必须考虑硫酸盐结垢问题，经试验或计算认为不能生成沉淀时才可注入，否则应进行处理。②二价硫离子含量高的水与含有二价铁离子的水混注时，应考虑硫化亚铁结垢的问题，应经处理才可注入。③当碳酸氢根和碳酸根离子含量较高的水与钙、镁、钡、锶、二价铁等离子含量较高的水相混合时，应考虑碳酸盐结垢的问题。
④若水中有游离二氧化碳逸出时往往使水的pH值升高，易产生碳酸盐沉淀，故用此种水源时应重视碳酸盐结垢问题。⑤按化学溶度积理论，可初步判断各种离子在水中的稳定性。⑥阳离子交换量（CEC）值大于0.09(按一价离子计算)时，就不能忽略粘土的水化膨胀问题。⑦室内进行天然岩心注水试验，一般情况下，水测渗透率下降值应小于20%。
对油田注入水除要求水量稳定、取水方便、经济合理外，其水质还必须符合以下要求：1)水质稳定与油层水相混不产生沉淀； 2)水注入地层后不使粘土产生水化膨胀或产生混浊；3)不得携带大量悬浮物，以防注水井渗滤端面堵塞；4)对注水设施腐蚀性小； 5)当一种水源量不足，需要第二种水源时，应首先进行室内试验，证实两种水的配合性好，对油层无伤害。
④溶解氧含量地层水总矿化度＞5000mg/L时溶解氧≤0.05mg/L；总矿化度≤5000mg/L时溶解氧≤0.5mg/L；⑤平均腐蚀率应小于或等于0.076mm/a；⑥游离二氧化碳含量应小于或等于10.0mg/L； ⑦硫化物(指二价硫)含量应小于等于10.0mg/L。
碎屑岩油藏注水水质标准表
| 注入层渗透率（μm²） | 悬浮物固体含量（mg/L） | 颗粒直径（μm） | 腐生菌（个/mL） | 硫酸盐还原菌（个/mL） | 膜滤系数 |
|---|---|---|---|---|---|
| ≤0.1 | ≤1.0 | ≤2.0 | ＜10² | ＜10² | ≥20 |
| 0.1~0.6 | ≤3.0 | ≤3.0 | ＜10³ | ＜10² | ≥15 |
| ＞0.6 | ≤5.0 | ≤5.0 | ＜10⁴ | ＜10² | ≥10 |
总矿化度高对抑制油层粘土膨胀有利，但易结垢，更易引起腐蚀。高矿化度水对水中的溶解氧含量敏感，即使微量的氧也会引起严重腐蚀。总矿化度:油田采出水一般矿化度都较高，例如大庆、辽河油田在2500mg/L左右，胜利油田为5000～70000mg/L，中原、江汉、新疆等油区可高达200000mg/L以上。高矿化度使水的电导率增大，大大加快了水对金属的腐蚀。溶解盐类主要为氯化钠，氯离子含量为总离子量的50％～60％，钠离子量为30％~32％。氯化物盐类一般极易溶解，并不生成沉淀物或水垢，由于氯离子体积小，活性很大，它对金属表面形成的保护膜穿透力极强，不利于防止金属的腐蚀。
油田污水主要污染物及排放标准表
| 污染物 | 污染物含量（mg/L） | 排放标准（mg/L） |
|---|---|---|
| 石油类 | 20~200 | 10 |
| CODCr | 100~1200 | 150 |
| BOD₅ | 50~100 | 30 |
| 硫化物 | 20~50 | 1.0 |
| 挥发酚 | 0.1~0.5 | 0.5 |
热采锅炉给水水质指标表
| 项目 | 标准 | 备注 |
|---|---|---|
| 含油量，mg/L | ≤2.0 | 不计溶解油 |
| 悬浮物，mg/L | ≤2.0 | — |
| 总硬度，mg/L | ≤0.1 | 以CaCO₃计 |
| 总碱度，mg/L | ≤2000 | 以CaCO₃计 |
| 二氧化硅，mg/L | ≤50 | — |
| 可溶性固体，mg/L | ≤7000 | — |
| 总铁，mg/L | ≤0.05 | — |
| pH | 7.5~11 | — |
| 溶解氧，mg/L | ≤0.05 | — |
一级处理(primary)：也叫初级处理二级处理(secondary)：三级处理(tertiary)，也称高级(advanced)处理按处理的程度该过程只能除去污水中的大颗粒的悬浮物及漂浮物，很难达到排放标准。一般可以除去细小的或呈胶体态的悬浮物及有机物，一般能达到排放标准。进一步除去污水中的胶体及溶解态的污染物，一般可达到回用的目的。
污水的一级处理方法重力分离法(gravity separation)阻力截留法(retaining)稀释法(dilution)中和法(neutralization)沉降法(sedimentation)上浮法(floating)格栅截留(bar screen)筛网截留(screen)粒状介质过滤(granular media filtration)
污水的二级处理方法气浮法(air flotation)混凝法(coagulation)萃取法(solvent extraction)氧化还原法(oxidize-reduction)电解法(electrolysis)生物法(biotreatment)吹脱法(air stripping)汽提法(steam stripping)好氧法(aerobic)厌氧法(anaerobic)
污水的三级处理方法吸附法(adsorption)膜分离法(membrane)磁过滤法(magnetic filtration)离子交换法(ion exchange)超过滤(ultrafiltration)反渗透(reverse osmosis)电渗析(electrodialysis)
因此，针对油田水腐蚀、结垢和细菌造成的危害，采取有力的缓蚀、防垢和杀菌措施，不断提高和改进油田水处理技术，搞好油田水的“三防”处理已成为势在必行的重要课题。
1基本概念：富营养化2油田污水中的污染物及其性质。3污水处理基本方法包括哪些?4油田污水的综合利用。本章小结
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