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油田污水处理方法及环境保护

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油田 污水处理 方法 环境保护
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东北石油大学高等教育自学考试毕 业 设 计(论 文)专 业:石油工程考 号:060109290280姓 名:郑欣题 目:油田污水处理方法及环境保护指导教师:文守斌年 9 月 19 日东北石油大学高等教育自学考试毕 业 设 计 ( 论 文 ) 任 务 书题 目:油田污水处理方法及环境保护 专 业: 石油工程 考 号:060109290280 姓 名: 郑欣 本题目应达到的基本要求: 主要内容及参考资料: 签 发 日 期 : 2010 年 6 月成 期 限 : 2010 年 9 月指导教师签名: 东北石油大学高等教育自学考试毕业设计(论文)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及发展方向等进行论述。具体介绍了缓蚀剂、阻垢剂、杀菌剂、混凝剂、除氧剂几种化学药剂,并对油田化学药剂应用实例进行了分析,最后对油田污水处理化学药剂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;混凝剂东北石油大学高等教育自学考试毕业设计(论文)1目 录摘 要 ......................................................................................................录 ..................................................................................................... 章 概述 ........................................................................................... 油田污水产生的原因及污水处理的意义 ........................ 油田污水处理化学药剂概述 ............................................ 缓蚀剂 ..............................................................................蚀及其危害 ............................蚀剂的类型及缓蚀机理 ..................蚀剂的选择及应用 ...................... 阻垢剂 ..............................................................................垢及其危害 ............................学防垢及阻垢剂的选择 .................. 杀菌剂 ..............................................................................水处理中常见的细菌及其危害 ............菌剂的种类及杀菌机理 ..................菌剂的选择 ............................ 混凝剂 ..............................................................................凝剂的定义 ............................凝剂 .................................. 除氧剂 ..............................................................................氧剂的除氧机理 ........................田污水处理中常用除氧剂 ................文)望 ........................................................................................................................................................................................文)3第 1 章 田污水产生的原因及污水处理的意义油田污水产生的原因主要是因为在注水采油过程中,注人地下补充地层压力的水和原油一起产出,经过油水分离,产生大量油田污水。在石油的生成、运移和储集的过程中,石油主要天然伴生物是水。根据油藏分布,在合适的地点打上一定深度的专用注水井给地层注人高压水补充能量,保持地层压力,驱动原油从油井里开采出来的人工注水驱油技术是目前在提高采油速度和采收率方面应用最广泛的一项重要措施,全国各油田基本都采用注水开发方式。靠自然能量(地层本身蕴涵的弹性能量)只能采出油藏储量的1%~10%。为了提高后续开采率,在油田处于旺盛期时就开始注水。现在我国陆上油田出油含水量已达 80%~90%。随着油田开发时间的增长,产出的污水也随之增多。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。如果将此水回注地层,补充地层压力,这样既避免环境污染,又实现了水资源的循环利用。但这种污水经过地层时携带了大量成分复杂的矿物质,其中主要成分包括二价钙离子、二价镁离子、三价铁离子、碳酸氢根离子、碳酸根离子、硫酸根离子、少量原油、硫化氢以及为有害细菌提供了滋生环境的大量有机杂质等。这些物质的含量根据不同地区的地质特性略有不同。如将这种污水不经处理直接注人地层,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。腐蚀的结果是使注水管和抽油管洞蚀或破裂,结垢的结果是使抽油管、注水管逐渐堵塞,无法注水和采油,使造价昂贵的抽油井和注水井出现严重的事故发生在地层中的结垢,会破坏地层的渗透性,堵塞地层即垢堵,使原油产不出来,使整口井报废。同时这种污水不合理的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。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,将油田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,东北石油大学高等教育自学考试毕业设计(论文)4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。田污水处理化学药剂概述在油田污水处理过程中,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。从20世纪70年代起,我国将水处理剂应用于工业冷却水系统。油田含油污水处理处于初级阶段,除了从国外引进专门的药剂外,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,提高油田污水处理效果。东北石油大学高等教育自学考试毕业设计(论文)术分类 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分离、离心分离、过滤、粗粒化、膜分离和蒸发等方法。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,油集中在中心部位,而废水则集中在靠外侧的器壁上。按照离心力产生的方式,离心分离可分为水力旋流分离器和离心机。其中水力旋流器,由于具有体积小、重量轻、分离性能好、运行安全可靠等优点,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 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。膜分离技术被认为是“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。这些膜分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东北石油大学高等教育自学考试毕业设计(论文)6膜类型孔径大小/µm 功 能 膜间压力微滤(除悬浮固体 05~05F)05~055~100滤(000 05~0535~230渗透(去除所有有机化合物去除所有溶解盐去除病毒、05~0500~1000人采用 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 73~290 降低到 1 以下,油含量由 8~583 降低到 5 以下。人采用高分子膜和 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150~2290 降低到 1 以下,油含量由 125~1640 降低到 20 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分离常规处理后,出水含油为 27~583,经过超滤处理后降东北石油大学高等教育自学考试毕业设计(论文)7为 10 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。对 瓷膜处理油田采出水进行了研究,发现经过 H)2预处理,可使油质量分数由 27×10-6 ~583×10 -6 降低到 5×10-6以下,悬浮固体由 73×10-6 ~350×10 -6 降低到 1×10-6 以下,通过反冲和快速冲洗,膜通量能在较长时间内达到 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 能达到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 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,研究表明, 下降为 ,油质量浓度由 下降为 ,达到满意的效果。王怀林等采用南京化工大学膜科学技术研究所生产的 果很好。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(、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分离的形态。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 3、、H 2、K 2化分解废水中油和 污染物质以达到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 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 1O - 、- 等)发生化学氧化还原作用,以达到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 e 2O 3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 污染物质降解以达到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、电极氧化、剂氧化等。理化学法东北石油大学高等教育自学考试毕业设计(论文)8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,形成浮渣层从水中分离。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,研究表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 h/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。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 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,结果表明,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、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。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。根据氧气的供应与否,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 2O、、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 O 2、H 2O 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,目前国内外东北石油大学高等教育自学考试毕业设计(论文)9普遍采用 A/O 法、接触氧化、曝气生物滤池(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去除粒径/µ60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,有表面活性剂时效果差过滤法分散油及乳化油 >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,吸附剂再生困难浮选法乳化油、分散油 >10效果好,工艺成熟;占地大,药剂用量大,有浮渣膜分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分离效果好;装置价格高,难于大规模处理生物法 溶解油 <10处理效果好,无二次污染,费用低;占地大2.2 油田污水处理的一般工艺东北石油大学高等教育自学考试毕业设计(论文)10油田污水成分比较复杂,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,因各种力法都有其局限性,在实际应用中通常是两三种方法联合使用,使出水水质达到排放标准。另外,各油田的生产方式、环境要求以及处理水的用途的不同,使油田污水处理工艺差别较大。在这些工艺流程中,常见的一级处理有重力分离、浮选及离心分离.主要除去浮油及油湿固体;二级处理有过滤、粗粒化、化学处理等,主要是破乳和去除分散油;深度处理有超滤、活性炭吸附、生化处理等 ,主要是去除溶解油。下图是油田污水处理常见的几种工艺,其中工艺 2、3 处理后外排;工艺 4处理后回用作热采锅炉给水;工艺 1、5 处理后用于回注。工艺 1工艺 2工艺 3工艺 4工艺 5图 1 油田污水处理的工艺形式东北石油大学高等教育自学考试毕业设计(论文)112.3 膜生物反应器工艺膜生物反应器(是将膜分离技术与废水生物处理技术组合而成的新工艺,该工艺是以膜分离技术替代传统二级生物处理工艺中的二沉池,具有处理效率高、出水水质稳定;占地面积小;剩余污泥量少,处置费用低;结构紧凑,易于自动控制和运行管理;出水可直接回用等特点。在我国,膜生物反应器作为污水再生回用的一项高新技术,其开发与研究也正越来越深入。虽然目前膜生物反应器在我国的实际应用还较少,然而,在水资源日益紧缺的情况下,随着膜技术的发展、新型膜材料的开发以及膜材料成本的逐渐下降,膜生物反应器将会有较好的应用前景。目前膜生物反应器已经开始在欧洲、北美、南非、日本等地区工业化应用,用于处理城市污水、楼宇生活污水、粪便污水、微污染水源水等。另外,对于膜生物反应器处理垃圾渗滤液等高浓度有机废水、造纸废水、制革废水、印染废水、焦化废水以及其它有毒工业废水已成为国内外研究的热点,并且都取得了良好的效果。W 等(2000)对 理含乳油和表面活性剂废水进行了研究,在进水 持在 1464~7877, 450~2670 ,烃类为 500~3000 ,表面活性剂为 35~210 ,停留时间 时的 8 种工况条件下,得出燃油类污染物去除率在 间,膜透过液的油浓度不超过 0.3 ;润滑油在反应器中油浓度不超过 10g/L,透过液油浓度在 之间;对表面活性剂的去除率达到了 另外,研究还对超滤工艺和 艺对烃类化合物的截留效率进行了比较,表明在 油类污染物最终得到了降解,而不仅仅是浓缩。东北石油大学高等教育自学考试毕业设计(论文)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(H 2S、、O 2)和微生物(特点,所以一般具有较高的腐蚀性,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。个别油田污水腐蚀速度最高可达5mm/水提升泵、管线和设备投产不到一年就因腐蚀更换或改造,既影响生成又污染环境,直接或间接影响到油田正常开发。因此,为减轻腐蚀,各油田都投入大量的人力物力,研究腐蚀及防腐问题,在生产时间中推广应用先进防腐技术和措施。蚀剂的类型及缓蚀机理缓蚀剂种类很多一般范围内,属于中性介质,可用中性介质缓蚀剂缓蚀。按作用机理,这类缓蚀剂可分成三类:(1)氧化膜型缓蚀剂:这类缓蚀剂是通过氧化产生致密的保护膜而起缓蚀作用的。重铬酸盐(如 2亚硝酸盐(如、钼酸盐(如,属于这类缓蚀剂;(2)沉淀膜型缓蚀剂:这类缓蚀剂是通过在腐蚀电池的阳极和阴极表面上形成沉淀膜而起缓蚀作用。氢氧化钠、碳酸钠、磷酸二氢钠、磷酸三钠三聚磷酸钠等,属于这类缓蚀剂。(3)吸附膜型缓蚀剂:这类缓蚀剂是通过在腐蚀电池的阳极表面和阴极表面上行成吸附膜而起缓蚀作用的。烷基三甲基氯化铵、烷基氯化吡啶、聚氧乙烯烷基铵等,属于这类缓蚀剂。东北石油大学高等教育自学考试毕业设计(论文)13由于除氧剂可以通过出去水中溶解氧而起缓蚀作用,杀菌剂可通过抑制水中硫酸盐还原菌的繁殖而起缓蚀作用,因此,在某种意义上,这些化学剂都可看做缓蚀剂。蚀剂的选择及应用1.污水处理缓蚀剂的选择缓蚀剂的种类很多,用途各异,必须根据腐蚀介质的具体情况,查清腐蚀因素和机理,通过试验找出具有针对性的缓蚀剂,才能找到较好的防腐效果。选择缓蚀剂必须遵循一下几点:(1)确定腐蚀原因:对于油田生产系统,腐蚀的主要原因不外乎盐量、H 2S、、O 2、细菌等。但必须找出腐蚀的主要原因,测定各气体的溶解量,分析腐蚀介质的离子组成、腐蚀产物。对于抑制H 2治腐蚀可用咪唑啉类缓蚀剂。(2)进行室内评价:根据腐蚀原因准备几种缓蚀剂,先在室内评选缓蚀率高的缓蚀剂及其用量,然后在现场应用。室内评价一般采用挂片试验法。(3)现场试验确定缓蚀剂用量和加药方式:设立缓蚀检测点,随时检测缓蚀速度,以便调整、改进缓蚀剂品种、加药量和加药方式。(4)进行经济技术指标比较:对缓蚀剂的价格、用量、毒性及缓蚀率进行全面分析,选择相对缓蚀率较高,成本较低,对环境污染轻的缓蚀剂品种。2.油田污水处理系统常用缓蚀剂油田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。对于油田污水处理系统防腐效果较好的缓蚀剂有含氮的有机化合物,脂肪胺及其盐类,酰胺及縻唑啉类等。如中原油田现用的缓蚀剂咪唑啉类和季铵盐的复配产品,投加量50就能使缓蚀率达到80%以上。油田污水处注水系统常用的缓蚀剂有:伯胺类、仲胺类、二胺类、聚胺类、酰胺类、季铵盐类和咪唑啉类等。东北石油大学高等教育自学考试毕业设计(论文)垢及其危害油田注水系统结垢是一个普遍存在的问题,结垢可发生在生产系统的多个部位或环节。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。油田污水处理系统形成的水垢,除了碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡等无机化合物外,还有有机质和腐蚀产物及粘土等。生产中所形成的堵塞物实质上是由水垢、有机质和腐蚀产物组成的混合物。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,使管线有效直径减少表面状况恶化摩足增大、能耗增加;水垢造成水流阻力增大、注水能耗增高,设备和管道局部腐蚀,如果在注水地层和生产井内形成水垢,还会引起严重的地层伤害,可能导致油水井过早报废;结垢还会影响正常生产,增加生产成本,甚至被迫停产。学防垢及阻垢剂的选择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和等晶体,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(+、+、+)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(2-、2-)结合生成成沉淀。如3)絮凝作用阻垢剂把水中的及晶核的胶体颗粒吸附在高分子聚合物的长连上,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。东北石油大学高等教育自学考试毕业设计(论文)15(4)晶核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,从而使晶体发生畸变,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。2.阻垢剂的选择当选择阻垢剂时,应考虑一下因素:(1)垢的化学组成分析垢样的主要成分,找出成垢的主要离子,如是碳酸钙还是硫酸钙垢,然后又针对性的选择阻垢剂,取得良好的阻垢效果。(2)结垢的严重程度许多阻垢剂的效果受过饱和程度的影响。当单位体积中只有少量的垢形成时,许多阻垢剂都有好的效果,在结垢速度高时,就要根据结垢的严重程度来选择阻垢剂及其投加量,这时可根据实验室的评价结果来指导选择有效的阻垢剂。(3)温度阻垢剂通常是随温度的升高而降低其效果,没种阻垢剂都有一个上限温度,超过此温度时,其阻垢效果就会明显减小,甚至失效。(4)与其他污水处理剂的配伍性阻垢剂与系统种的其他药剂(如杀菌剂、缓蚀剂、除氧剂),是否其反应而抵消各自的效果,这一点很重要,选择时一定要考虑阻垢剂与其他药剂的配伍性。3.油田常用的防垢剂(1)无机磷酸盐主要有磷酸三钠(焦磷酸四钠(三聚磷酸钠(六偏磷酸钠()。这类药剂价格低,防垢较有效。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)有机磷主要有氨基三甲叉磷酸(乙二胺四甲叉磷酸(羟基乙叉二磷酸钠(。这类药剂不易水解,使用温度高达100℃以上。投加量比东北石油大学高等教育自学考试毕业设计(论文)16较低有较好防垢效果,并且与其他污水处理剂配伍性较好,是广泛应用的阻垢剂类型。(3)聚合物主要有聚丙烯酸(聚丙烯酰胺(聚马来酸酐(,其中聚马来酸酐防止 、垢效果好。(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。水处理中常见的细菌及其危害随着油田的开发,原油含水不断升高。为了保护环境和维持地层产能,多年来将污水处理后回注已成常规。回注污水必须投放杀菌剂进行处理。这是由于污水中含有多种有害成分如硫酸盐还原菌(腐生菌(铁细菌和其它有机物质。硫酸盐还原菌属厌氧菌,是一种普遍存在的细菌,在高矿化度、较高压力和较高温度下都能生存,最宜生长温度为20~40℃,它繁殖时将污水中的硫酸盐还原成硫化物和原子态氧。硫酸盐还原菌常存在于水流不快处和死水区如流速低的管线、冲洗罐、原油存储罐以及罐的结垢沉淀处或有机物残渣下面。硫酸盐还原菌在钢铁表面繁殖,将加速钢铁的局部腐蚀,引起地下、地面生产管线穿孔。硫酸盐还原菌产生的黑色粘稠残渣会堵塞地层孔道,降低注水量,对原油生产造成影响。污水中的有机物和硫酸盐还原菌繁殖产物对喜氧细菌如腐生菌、铁细菌的繁殖创造了有利条件。腐生菌是一种非单群菌落,它产生的致密粘液常附着在管线和设备上,吸附水中的悬浮物、沉淀物,造成注水系统的过滤器堵塞和设备腐蚀,同样降低注水量,影响原油生产。菌剂的种类及杀菌机理1.杀菌剂种类东北石油大学高等教育自学考试毕业设计(论文)17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、而硫氰基甲烷、戊二醛等。按杀菌机理可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。氧化性杀菌剂。如氯、臭氧等均为强氧化剂,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。如季铵盐除能降低表面张力外,还能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。菌剂的选择1.杀菌剂的选择(1)选择杀菌剂要根据不同的水质及细菌的种类,特别是为当宜用氯气等氧化性杀菌剂,而季铵盐类杀菌剂水中含+和H 2宜使用氧化性杀菌剂,因为不仅增加氧化性杀菌剂用量,而且影响污水处理的水质;(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消其效果;(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;东北石油大学高等教育自学考试毕业设计(论文)18(5)杀菌剂最好是高效低毒,易降解,无环境污染。凝剂的定义污水中的固体悬浮物、胶体颗粒可用混凝剂出去。能使水中固体悬浮物形成絮凝物而下沉的物质叫混凝剂。由于固体悬浮颗粒表面带服电荷,互相排斥,所以不易聚结下沉。为使这些固体悬浮颗粒易于聚结下沉,混凝剂应具有两个作用:以上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。凝剂絮凝剂是用来使溶液中的溶质、胶体或者悬浮物颗粒产生絮状沉淀的物质,在固液分离和水处理过程中,用以提高微细固体物的沉降和过滤效果,被广泛应用于化工、矿业、环保等领域。絮凝剂主要是有机非离子型和阴离子型的水溶性聚合物。如聚丙烯酰胺、聚乙二醇、羧甲基淀粉、羧乙基淀粉、羧乙基纤维素等。随着工业的发展,水污染的情况日益严重,水的净化处理显得越来越重要。水的净化处理方法有许多种,如生化、离子交换、吸附、化学氧化、电渗析等,但“絮凝沉淀法”被普遍认为是一种较为有效的预处理方法。随着科学技术的发展,絮凝剂的种类也日益丰富,根据化学成分的不同,可分为无机、有机和微生物絮凝剂。1.絮凝剂的作用机理(1)使胶体凝聚的方法① 加入带相反电荷的胶体,此时水中原有胶体和加入胶体发生电中和,使两种胶体的负电位都减少。② 添加和胶粒电荷符号相反的高价离子,从而降低胶粒的负电位,因为高价反离子较易由扩散层进入到吸附层。东北石油大学高等教育自学考试毕业设计(论文)19(2)水质在净化过程中的三种反应机理① 凝结作用。微细粒子的表面电荷经中和后,利用粒子与粒子之间彼此微弱的吸引力而形成凝集作用,这种力量非常薄弱,容易受到机械力的破坏。凝结作用可借助化学药剂的加入而完成,现在所使用的聚合铝型净水剂就是依靠中和粒子上的电荷而凝聚的。② 架桥作用。在两个或多个固体细微粒子间,利用絮凝剂起架桥作用,使细微粒子聚集较大的颗粒的絮体,有机絮凝剂则主要依靠架桥作用使粒子沉降。③ 沉降作用。絮体一旦形成,便需在静止状态下借重力而沉降,由絮体沉降的快慢可测知形成絮体的大小。如果絮体具有足够的沉降速度,能于较短时间在沉降区完全沉淀下来,则可得非常清澈的水质。2.无机絮凝剂分类无机絮凝剂是最早使用的第一代絮凝剂,它应用范围非常广泛。按金属盐可分为铝盐系及铁盐系两类;按阴离子成分又可分为盐酸盐系和硫酸盐系两类;按分子量的大小可分为低分子系和高分子系两类。无机高分子絮凝剂的研制与开发已经由单纯的聚合铝、聚合铁发展到在聚合铝、聚合铁中引入硅酸离子,或者在聚合铝、聚合铁或聚硅酸中引入单种金属离子e,或同时引入这两种金属离子或多种金属离子e、在开发的产品已经发展到与有机高分子复合。(1)聚铝类无机高分子絮凝剂一般认为聚铝是一种高效的无机高分子,是指+盐到Al
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