目录

概述 2

第一章 粗粒化技术的发展和应用 3

1.1 粗粒化技术的发展概况 3

1.2 粗粒化技术的应用现状及举例 6

1.3 粗粒化技术存在问题 9

1.4 粗粒化技术今后走向 10

1.5 采用粗粒化技术的意义 11

第二章 粗粒化机理 12

2.1 含油废水的性质 12

2.1.1 水中油份分类 12

2.1.2 含油废水的特性 12

2.1.3 含油废水的危害 13

2.2堆积式填料粗粒化反应器的优点 13

2.3粗粒化技术的机理 14

2.4 粗粒化堆积材料的选择 15

第三章 粗粒化工艺的试验研究 17

3.1 粗粒化反应器形式选择实验 17

3.1.1 确定疏油性滤料 17

3.1.2 D2滤料特性指标实验 17

3.1.3 粗粒化材料的静态实验数据 18

3.1.4 静态对照实验 18

3.2 粗粒化反应器比较选择 20

第四章 内循环连续流粗粒化装置的设计 22

4.1 粗粒化反应器设计基本思路 22

4.2 改进方案的提出缘由 22

4.3 实验所用内循环粗粒化反应器设计计算 24

4.3.1 对粗粒化部分的设计主要是配水系统的设计和水泵的选择 24

4.3.2 负压反洗装置设计计算 26

4.4 实际工程粗粒化罐的设计计算 29

4.4.1 粗粒化阶段 29

4.4.2 反冲洗部分设计 30

4.4.3负压反洗装置设计计算 30

4.5实验室静态实验 31

4.5.1 反冲洗外循环实验 31

4.5.2 反冲洗内循环实验 34

4.5.3 原水的过滤实验 34

4.6 油田现场实验 37

4.6.1 填料粒径的选择 37

4.6.2 完整周期实验 40

4.7 实验结论 43

总结 44

参考文献 48

高效粗粒化除油装置的研发

及在油田含油废水处理中的应用

概述

随着经济的快速发展，工农业用水量不断的加大，我国可用水资源的紧张形势越来越严重，出现了水资源短缺、水资源浪费严重、水资源污染严重、“水质型”缺水等问题。水污染问题已经成为当今世界迫切需要解决的重要问题之一。

我国工业突飞猛进的发展，在钢铁、汽车、石化、餐饮业等行业都取得了巨大进步，同时也带来了许多污染问题。其中，含油废水的排放与日俱增，对环境的危害日趋严重。据统计，我国石化、石油工业每天排放的含油废水总量就超过了2000万吨。

当前，我国大部分油田的开采已进入石油开发的中后期，采出油的含水量为70%~80%，有的甚至高达90 %，日产含油污水量非常大。如果不经处理直接排放，不仅会造成土壤、水源的污染，有时甚至会引起污油着火事故，威胁人民的生命安全，造成国家的经济损失；反之，如果对采油废水进行处理并用于回注，则不仅可满足油田开采过程中注水量日益增长的需求，同时也可以节省水资源、减少环境污染，提高油田的经济效益，有利于油田的可持续发展。

注水过程中，注入水必然要与地层岩石、流体接触，并发生各种物理化学作用，从而导致储层渗透性恶化，使地层受到伤害。此外，不合格的回注水还会引起集输系统和井筒的腐蚀与结垢，大大降低注水效果。利用粗粒化方法进行一级处理，可大大降低污水含油量，再进行二级处理和深度处理从而达到良好的去除效果。其中，粗粒化是非常重要的物理处理方法。

第一章 粗粒化技术的发展和应用

1.1 粗粒化技术的发展概况

粗粒化技术是分离含油废水的一种物理化学方法，又称聚结法，是粗粒化及相应的沉降过程的总称，处理的对象主要是水中的分散油和非表面活性剂稳定的乳化油。该法利用油、水两相对聚结材料亲和力相差悬殊的特性，油粒被材料捕获而滞留于材料表面和孔隙内形成油膜，油膜增大到一定厚度时，在水力和浮力等作用下脱落，合并聚结成较大的油粒，则易于从水中被分离。经过粗粒化的废水，其含油量及污油性质并无变化，只是更容易用重力分离法将油除去。

粗粒化技术于1908年在美国有了第一项专利，30年代开始了工业应用^[1]，40年代有了除去油中水分的应用报道，70年代才应用于含油废水的处理上，80年代后粗粒化技术开始被引入到含动植物油脂废水的处理过程中，还开发了同时具有亲油基团和亲水基团的高分子材料，在运行中用填充粗粒化材料的床层改善乳状液的分离性能，具有较高的聚油性能和拔油效果，既用于去除水中油，也用于去除油中水^[2]。从国内来看，粗粒化技术是大庆油田率先研究和使用的技术，1981年在北Ⅱ-1、南六采出水处理站首次应用，主要是针对污水中的分散油和乳化油，使小油珠聚结成大油珠而易于重力分离，从而提高处理效率、缩小除油罐体积、缩短建设周期、节省基建投资。采用粗粒化技术，能够更好地适应采出水水量日益增长的需要。这一技术的应用对提高当时处理设备的处理效果和处理能力，具有显著的技术经济意义^[3]；1988年11月胜利油田设计和建造新的污水处理站，其中采用的就包含有粗粒化技术，1991年9月正式投产，出水的含油量为30mg/L以下，COD的去除也完全达到了设计要求，出水中COD_cr含量500-1000mg/L^[4]。

粗粒化技术由来已久。粗粒化法去除含油废水的技术要点包括粗粒化材料和分离器的形式，关键是粗粒化材料。实现粗粒化的装置叫粗粒化器。

从粗粒化材料来看，聚结材料大致分为天然矿石和人工有机材料两类，目前应用较多的有聚氨脂泡沫、聚丙烯泡沫、聚乙烯和聚氯乙烯、不锈钢填料以及多种改性填料等。1973年，Vlbert A.等人用离子交换树脂（CH₃CH₃）₁₁-N C₆H₅Cl-做聚并材料；1974年，Marvin E.用无烟煤或硅石做聚并材料；后来也有人用聚乙烯、聚丙烯或聚苯乙烯发泡体、聚酰胺做聚并材料；英国I.C.I公司用人造疏水包皮纤维做聚并材料；Eric John用表面含活泼氢原子的材料或用具有下述结构的聚烯烃聚并材料，所发表的专利中Si R¹）R²）R³）R⁴），R1为含铵基的脂肪烷基或环烷烃基团，R²、R³、R⁴为水解或非水解的有机基团或水解原子。此发明认为铵基-R（NH₄ ）是提高聚并效率的关键；Loyd W. Jones 用表面覆盖硫的固体做聚并材料^[5]。总之，可以作为油水分离的聚并材料有多种多样。常见的粗粒化材料有粒状、纤维状、多孔状和粉状等，一般多为亲油疏水性材料。粒状填料是常用的一种粗粒化材料，对大庆油田含油废水处理的粗粒化材料采用的是聚丙烯球填料，形状为饼状；刘蓉在粗粒化法处理乳化食用油脂废水的研究中采用W型和H型改性聚丙烯纤维作为粗粒化材料，可以有效地降低餐饮废水的含油量，并能大幅降低COD的浓度，有利后续的其它处理^[2]；大庆油田采油一厂三元复合驱石油废水处理站，以粗粒化技术为核心工艺，采用聚氯乙烯填料为粗粒化填料，反应效果良好^[3]；洛阳拖拉机厂装配一分厂含油废水处理站采用粗粒化如聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚胺酯等合成纤维，经过粗粒化后，含油量为6.54mg/L，出水COD为27.025mg/L，悬浮物为15mg/L^[6]。

当前存在四种形式的粗粒化分离器：斜板式分离器、堆积填料式分离器、滤芯式分离器、水力旋流式分离器。