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污水處理技術與工藝

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賀建慶
一、含油污水的性質
二、國內外采用的污水處理技術 
三、國內外采用的污水處理工藝
四、污水處理應達到的水質指標
五、展望
六、水處理藥劑與作用原理
油田污水處理技術及工藝
        油田污水來源于在油氣生產(chǎn)過程中所產(chǎn)出的地層伴生水。為獲得合格的油、氣產(chǎn)品，需將伴生水與油氣進行分離，分離后的伴生水中，含有一定量的原油及其他雜質，這些分離出來的伴生水稱之為含油污水。
一、含油污水的性質
p5
備注：污水的主要來源是油氣開采過程中的伴生水，2002年中石油污水總量4.97億噸/年，2005年勝利油田2.6億噸/年，其特點是1、含有一定量的油。2、水溫較高，40~60，3、含各種鹽類，量差別較大，少的低于5000mg/L，多的高于22萬mg/L，海水平均3.5萬；4、含有機雜和細菌；5、含有各種溶解氣體。第二類是洗井水，其特點是1、色度高，2、懸浮物含量高，3、PH值高，呈堿性，4、含油及各類重金屬。全國年平均640萬噸以上。第三類是廢液，其特點是1、組分復雜，含有各種化學藥品，2、味道刺鼻，色度高，且顏色不一，3、量較小。第四類是清水。進入污水處理站（廠）的污水，稱為原水，經(jīng)系統(tǒng)處理后的污水稱為凈化水。凈化水的水質要求取決于水的用途，即向油層回注，鍋爐用水，或者向地面排放所要求的凈化水的要求是不同的，回注著眼于驅油，增加地層能量，因而清除水中的殘余油、懸浮物為重點，外排側重于不危害環(huán)境、人類健康、生物成長等，由于——基本上用于回注，因此講解重點是回注所需的水質要求及處理方法。
        含油污水經(jīng)過處理后，要作為油田回注水、人工舉升井動力液等。處理含油污水的目的是要求回注水達到相應的回注標準，同時應充分考慮防止系統(tǒng)內腐蝕。
一、含油污水的性質
含油污水處理的目的及優(yōu)點
污水回注的優(yōu)點：
污水中含表面活性物質，能提高洗油能力；
高礦化度污水回注后，不會使粘土顆粒膨脹而降低滲透率；
污水回注保護了環(huán)境，提高了水的利用率。
污水回注應注意的問題：水質要達標！
一、含油污水的性質
 (1) 含油污水的物理性質
       含油污水通常帶色，渾濁不清，礦化度高，有硫化氫、汽油等特殊氣味，密度多大于1000Kg/m3 ，粘度大于1 mPa · S，導電性強。
       
一、含油污水的性質
 (2) 含油污水的化學成分
       含油污水化學成分復雜，所含離子、元素種類甚多，其中常見的離子為：
     陽離子：Na+、K+、Ca2+、Mg2+、H+、Fe2+、Fe3+等。
     陰離子：Cl-、SO42-、CO32-、HCO3- 。
     其中常以Na+、（K+）、Ca2+、Mg2+及Cl-、SO42-、CO32-、（HCO3-）幾組離子為主。
一、含油污水的性質
備注：陽離子：鈉、鉀、鈣、鎂、氫、鐵、錳、鋇、鍶、鋁等；陰離子：氯根、硫酸根、碳酸根、碳酸氫根、氫氧根等。初級工選擇題67、69
 (3) 含油污水的類型
       要了解含油污水的性質，只有對含油污水中離子含量有定量的了解，才能從本質上認識含油污水的性質。按水中幾組離子的當量比例來劃分水質，可分為以下四種類型：
     
一、含油污水的性質
 (3) 含油污水的類型
       硫酸鈉（ NaSO4）水型：
     當Na+  /  Cl- ＞1，用（ Na + - Cl- ）/ SO42- 比值來定水型 ，當（ Na + - Cl- ）/  SO42-  ＜ 1時， （ Na + - Cl- ） ＜  SO42- ， Na+ 和Cl- 化合后多余的Na+ 將與SO42-化合，生成NaSO4水型。
一、含油污水的性質
 (3) 含油污水的類型
       碳酸氫鈉（ NaHCO3 ）水型：
     當Na+  /  Cl- ＞1，（ Na + - Cl- ）/  SO42- ＞  1 ，生成NaHCO3水型。
一、含油污水的性質
備注： 同上述理由，生成NaHCO3水型，pH值常大于8，水呈堿性。
 (3) 含油污水的類型
       氯化鎂（ MgCl2）水型：
     當Na+  /  Cl- ＜ 1，（ Cl-  - Na + ）/Mg 2+ ＜ 1 。
一、含油污水的性質
備注：多為過渡類型，在封閉環(huán)境中要向CaCl2水型轉變。
 (3) 含油污水的類型
       氯化鈣（Ca Cl2）水型：
     當Na+  /  Cl- ＜ 1，（ Cl-  - Na + ）/ Mg 2+ ＞  1 時，則（ Cl-  - Na + ） ＞ Mg 2+ ，形成CaCl2水型。
一、含油污水的性質
備注：即Cl- 和Na + 化合，多余的Cl- 便于Mg 2+ 化合，再多余的Cl- 和Ca 2+化合， 形成CaCl2水型。

(4) pH值
       含油污水的pH值是判斷腐蝕與結垢趨勢的重要因素之一，一般的說，水的pH值越高，結垢的趨勢就越大；若水的pH值較低，則結垢的趨勢減小。
一、含油污水的性質
備注：PH值為7時，水中的氫離子H+數(shù)和羥基OH-數(shù)相平衡，水為中性；隨氫離子H+增加，PH值減小，水的酸性增高；隨羥基OH-增加，PH值增加，水的堿性增高。多數(shù)的油田污水的PH值為5~8。
 (5) 懸浮固體含量（TSS)
       在已知體積的油田含油污水中，用薄膜過濾儀過濾出來的固體數(shù)量是估計水的結垢堵塞趨勢的一個重要依據(jù)。
一、含油污水的性質
備注：以mg/L計，常用的薄膜孔徑為0.45μm的過濾儀測試。減少機雜是一項主要任務，以減少地層被堵塞的危險。

膜濾系數(shù)（ MF ）是在一定的濾膜直徑、平均孔徑、過濾壓力和過濾水體積的條件下，水通過濾膜所需時間的函數(shù)。
        在SY/T5329-94標準規(guī)定的條件下，使1000 ml水通過濾膜所需的時間為MF值，用下式計算:
MF=1000/20t;
式中  t——過濾1000 ml 水樣所需時間，min;
          MF——膜濾系數(shù)，無量綱。
相同條件下測定水的值，若MF值降低說明水質變差了。 
 含油污水中的雜質
       懸浮固體：粒徑為1~10μm。
     膠體：粒徑為1.0*10-3~1 μm。
     溶解物質：粒徑小于1.0*10-3 μm。
     油：粒徑小于1.0*10-3 μm~大于100 μm。
一、含油污水的性質
 按污水處理的觀點，細小雜質分為四類：
備注：懸浮固體：——由于大于100 μm的懸浮固體很容易沉降下來，此部分的雜質包括泥沙，0.05~4 μm的粘土，4~60的粉砂和大于60的細沙；各種腐蝕產(chǎn)物及垢，氧化亞鐵，氧化鈣、氧化鎂、硫化亞鐵碳酸鈣等；細菌；有機物、膠質瀝青質類和石蠟等重質油類。膠體：——主要有泥沙、腐蝕結垢產(chǎn)物和微細有機物構成，物質組成與懸浮物基本相似。溶解物質：在水中處于溶解狀態(tài)的低分子及離子物質，主要包括溶解在水中的無機鹽類和氣體。其中溶解在水中的無機鹽類基本上以陽離子和陰離子的形式存在，主要包括鈣、鎂——等，此外還包括環(huán)烷酸類等有機溶解物；溶解的氣體如氧、CO2,H2S烴類氣體等。
 含油污水中的雜質
       陽離子組分：鈣、鎂、鐵、鋇、鍶等。
     
     陰離子組分：氯離子、碳酸根和碳酸氫根、硫酸根。
     
一、含油污水的性質
 從腐蝕與堵塞的觀點，雜質分為兩類：
 (6) 濁度
       濁度是水的“渾濁”的一個量度，濁度高意味著水是不“清潔”的，含有較多的懸浮固體。
一、含油污水的性質
 (7) 溫度
       溫度將影響水的結垢趨勢，水的pH值以及各有關氣體在水中的溶解度。
 (8) 相對密度
       由于水中含有溶解的雜質，一般含油污水的相對密度均大于1.0。
一、含油污水的性質
 (9) 溶解氧
       溶解氧對含油污水的腐蝕性和堵塞都有明顯的影響。它是很強的氧化劑，它易使二價鐵離子氧化成三價鐵離子，從而形成沉淀。 
 (10) 硫化物
       油田含油污水中的硫化物（主要是H2S）可能是自然存在水中的，也有可能是由于水中存在硫酸鹽還原菌(SRB)產(chǎn)生的。H2S與鐵反應則生成腐蝕產(chǎn)物—黑色的硫化亞鐵。

一、含油污水的性質
?硫酸鹽還原菌（SRB）   
一、含油污水的性質
j189
 (11) 細菌總數(shù)
       由于細菌的存在，即可能引起腐蝕，又可能引起堵塞。
?鐵細菌   
?腐生菌（TGB)
備注：?硫酸鹽還原菌（SRB）1、一種厭氧條件下使硫酸鹽還原成硫化物的細菌，以有機物質為營養(yǎng)除鈉，鎂，鈣，硫酸根、碳酸根等外，還要有鐵的存在。2、生成環(huán)境：PH在5.5~9.0之間，最適PH值為7.0?7.5，溫度為20?40最適溫度30~35 ?C 。3、危害：產(chǎn)生H2S并與鐵作用形成FeS沉淀和產(chǎn)生粘液物，強化垢的形成。
?鐵細菌 1、多種細菌的總稱，是好氧性細菌和兼性細菌。2、生成環(huán)境：水中含有亞鐵、氧和有機物，總鐵量在1?6mg/L的水中，溫度為22?25℃，保持一定的PH值，一般在酸性環(huán)境下有利于其生長。3、危害：促成二價鐵氧化成Fe3+，產(chǎn)生氫氧化鐵沉淀；粘液物質形成濃度差電池腐蝕。
?腐生菌（TGB)1、一類好氧“異養(yǎng)”型的細菌，存在分布較廣。2、生成環(huán)境：存在分布較廣。3、危害：與鐵細菌大體相同。
白膜為腐生菌，桔黃色的膜為鐵細菌，黑色粘狀物是SRB.

(12) 含油量
       水中含油將會降低注水效率，它能在油層中產(chǎn)生“乳化塊”，它可以作為一些固體的極好粘合劑，從而增加了它們的堵塞效果。
一、含油污水的性質
 含油污水中油的存在方式和性質
       從含油污水處理角度出發(fā)，按污水中的油珠顆粒直徑劃分為四種。
一、含油污水的性質
?浮油：
?分散油：
?乳化油：
?溶解油：
備注：浮油：油珠在污水中的直徑較大，為100μm以上，上浮時間僅為2.1分鐘，易于從污水中分離出來，浮于水面而被除去。這種狀態(tài)的油占污水含油量的25-50%。
分散油：油珠粒徑為10-100μm，此部分油珠尚未形成水化膜，還有相互碰撞的可能，靠油水相對密度差可以上浮除去。但需要較長時間，一般至少4小時以上，為加快油珠上浮速度，在污水處理時要加入混凝劑。
乳化油：其在污水中分散的粒徑很小，直徑為1*10-3-10μm， 與水形成乳狀液，屬于(O／W)“水包油”型乳狀液。這部分油單純靠油水密度差很難除去，必須反相破乳之后才能將其除去，其含量占污水含油量的10-15%。
溶解油：油珠直徑小于10-3μm 。由于油在水中的溶解度很小，為5-15mg／L，這部分油是不能除去的。其占污水含油量的0.2-0.5%。
 (13) 生化需氧量（BOD)
一、含油污水的性質
 (14) 化學需氧量（COD)
備注：生化需氧量是“生物化學需氧量”的簡稱。常記為BOD，是指在一定期間內，微生物分解一定體積水中的某些可被氧化物質，特別是有機物質所消耗的溶解氧的數(shù)量。以毫克/升或百分率、ppm表示。它是反映水中有機污染物含量的一個綜合指標。如果進行生物氧化的時間為五天就稱為五日生化需氧量（BOD5），相應地還有BOD10、BOD20 。 
化學需氧量表示在酸性條件下，用化學氧化劑將水中有機污染物氧化為CO2和H2O所需的氧量，以毫克/升計，常用化學需氧量為指標，監(jiān)控排放污水的水質。 
污水雜質引發(fā)的問題
   1、腐蝕。   2、結垢。   
影響腐蝕的因素
1、溶解氣體。
2、水的導電性。
3、PH值。
4、溫度。
5、壓力。
6、水流速度。
7、金屬的組成。
備注：1、含有二氧化碳、氧，硫化物，就會——   2、腐蝕性隨其導電性升高而增大。3、PH值降低而升高。
4、溫度升高腐蝕加速，5、壓力的主要作用是影響溶解度，壓力增高會使更多氣體進入溶液，加速腐蝕。6、高速度的和含有懸浮固體或氣泡的水流能導致沖蝕。7、含鉻和鎳的鋼抗腐蝕性強。
垢形成的機理
   1、結晶機理。   2、沉積機理。   
備注： (1)結晶作用     研究微溶鹽類的結晶過程表明,在沒有雜質的單一鹽類和碳酸鈣或硫酸鈣的過飽和溶液中,可以達到很高的過飽和程度而沒有結晶析出,一旦結晶析出, 形成的晶體的晶格很規(guī)則,排列整齊,晶體間的內聚力以及晶體與金屬表面的粘著力都很強, 所以形成的垢層比較結實而且是連續(xù)增長。
    (2）沉積作用   水中懸浮的粒子，同時受沉降力、切力的作用。如果沉降力大，則粒子容易沉積；如果切力大于水垢和污泥本身的結合強度，則粒子被分散在水中。雜質的粘結作用或水垢析出時的共同沉淀作用都增加粒子的沉降力而使粒子加速沉積，因此在水的流動部位被沉積的污泥和析出的結晶疊加在一起而形成的垢層一般不會連續(xù)增長。但在水的滯流區(qū)，由于切力很小甚至接近于零，水垢和污泥主要在這些區(qū)域積聚。此外，水中微生物的生長和繁殖會加速結晶和沉降作用。 
垢的種類
   1、碳酸鹽類水垢：        碳酸鈣                      CaCO3   2、硫酸鹽類水垢：        硫酸鈣（石膏）       CaSO4·2H2O        無水石膏                  CaSO4        硫酸鋇                      BaSO4   
垢的種類
   3、鐵化合物：        碳酸亞鐵              FeCO3        硫化亞鐵              FeS        氫氧化亞鐵          Fe(OH)2        氫氧化鐵              Fe(OH)3        氧化鐵                 FeO3
垢的生成與影響因素
           碳酸鈣水垢 Ca 2++CO32-  = CaCO3↓ Ca 2++2HCO3-  = CaCO3↓+CO2 ↑ +H2O 影響因素：1、二氧化碳                    3、溫度2、pH值                          4、鹽量
備注：（1）隨溫度的升高而增大；                                               （2）隨二氧化碳分壓的減小而增大；                                     （3）隨pH值的增加而增大；                                               （4）隨溶解的總鹽量減小而增大；                                          （5）隨總壓力的減小而增大。 
垢的生成與影響因素
           硫酸鈣水垢 Ca 2++SO42-  = CaSO4↓ 影響因素：1、溫度2、鹽量
備注：1、溫度，40度以下時，他的溶解度隨溫度的升高而增加， 40度以上時，他的溶解度隨溫度的升高而減小。2、含鹽量：隨含鹽量的增高而增加。
垢的生成與影響因素
           鐵化合物 
備注：當水中含有溶解氣體時，會與二價鐵三價鐵例子化合，生成溶解度相差很大的鐵化合物。1、二氧化碳于鐵反應生成碳酸鐵。2、硫化氫于鐵反應生成硫化亞鐵，使水變黑，故稱黑水。3、氧與鐵化合可生成氧化鐵，氫氧化鐵和氫氧化亞鐵，氧化鐵垢可以使水變紅，故稱紅水。
   防垢的方法
   1、控制pH值。   2、去除溶解氣體。   3、防止不相溶的水混合。   
備注： (1)控制pH值
    降低水的pH值會增加鐵化合物和碳酸鹽垢的溶解度,pH 值對硫酸鹽垢的溶解度的影響很小,控制pH值的方法只有在改變很小的pH值, 就可以防止結垢的油田水中才有實用意義。
    (2)去除溶解氣體
    油田水中的溶解氣體如氧、二氧化碳、硫化氫等可以生成不溶性的鐵化合物、氧化物和硫化物,這些溶解氣體不僅是影響結垢的因素,又是影響金屬腐蝕的因素, 采用物理方法或化學方法可以去除水中溶解氣體。
    (3)防止不相溶的水混合。
污水處理裝置的防垢

1、化學方法。
   2、沉降過濾法。
   3、磁化方法。
   4、靜電方法。
   5、殺菌法。
備注：防垢劑：1、無機磷酸鹽：如磷酸三鈉、焦磷酸四鈉、三聚磷酸鈉、十聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉等，這類藥劑價格低廉，對碳酸鈣垢的防治較有效，使用溫度不宜超過80度。2、有機磷酸及其鹽類：如氨基三叉磷酸、乙二胺四甲叉膦酸，羥基乙叉二膦酸鈉、等，投加量少，有較好的防垢效果，3、聚合物如聚丙烯酸鈉、聚丙烯酰胺、聚馬蘭酸酐等其中HPMA對防止硫酸鈣及硫酸鋇水垢較有效。4、復配型藥劑，幾種不同的單劑按一定的比例混合，只要不發(fā)生反應無抵消作用效果好于單劑。碳酸鈣及多數(shù)腐蝕產(chǎn)物一般用15%鹽酸，硫酸鈣一般先用苛性溶液、蘇打粉、碳酸氫銨轉化為碳酸鈣和氫氧化鈣，再用鹽酸，硫酸鋇、硫酸鍶等用機械方法清除。中級選擇392、393、394
（1）把樣品浸泡于溶劑中,溶去所有烴類,注意觀察溶劑顏色是否變深;（2）檢查樣品是否帶磁性,如果磁性強,那么樣品中很可能含有大量的Fe3O4(磁性氧化鐵); 如果磁性很弱,就表明只含有少量Fe3O4,也可能是硫化鐵。（3）把樣品放在15%的鹽酸中,注意是否發(fā)生強烈反應;注意樣品的氣味;若有H2S的氣體,就證明樣品中含有FeS,同時注意酸的顏色,如果變成黃色,則表明有鐵化合物。還應注意,當硫化鐵與空氣接觸,它將被氧化并覆蓋一層氧化鐵,樣品離開系統(tǒng)幾天或幾周后的分析結果常常是以氧化鐵為主,而硫化鐵很少或沒有。（ 4）檢驗樣品在水中的溶解性。中級選擇395、396、397、判斷152
一、含油污水的性質
    油田污水處理的目的是去除水中的油、懸浮物、添加劑以及其它有礙注水、易造成注水系統(tǒng)腐蝕、結垢的不利成分。所采用的技術包括重力分離、粗?；⒏∵x法、過濾、膜分離以及生物法等十幾種方法。各油田或區(qū)塊的水質成分復雜、差異較大，處理后回注水的水質要求也不一樣，因此處理工藝應有所選擇。 
一、含油污水的性質
二、國內外采用的污水處理技術 
三、國內外采用的污水處理工藝
四、污水處理應達到的水質指標
五、展望
六、水處理藥劑與作用原理
油田污水處理技術及工藝
二、國內外采用的污水處理技術 
一、物理法
   
 技術分類 
備注：物理處理法的重點是去除廢水中的礦物質和大部分固體懸浮物、油類等。物理法主要包括重力分離、離心分離、過濾、粗?；?、膜分離和蒸發(fā)等方法

物理法

1-1：重力分離技術
二、國內外采用的污水處理技術 
備注：是使裝有廢水的容器高速旋轉，形成離心力場，因顆粒和污水的質量不同，受到的離心力也不同。質量大的受到較大離心力作用被甩向外側，質量小的則停留在內側，各自通過不同的出口排出，達到分離污染物的目的。含油廢水經(jīng)離心分離后，油集中在中心部位，而廢水則集中在靠外側的器壁上。按照離心力產(chǎn)生的方式，離心分離可分為水力旋流分離器和離心機。其中水力旋流器，由于具有體積小、重量輕、分離性能好、運行安全可靠等優(yōu)點，而備受重視。目前在世界各油田，如我國、中東、非洲、西歐、美洲等地區(qū)的海上和陸地油田都有應用，在油田污水處理上取得了良好的效果。

物理法

1-2：離心分離技術
二、國內外采用的污水處理技術 
備注：是使裝有廢水的容器高速旋轉，形成離心力場，因顆粒和污水的質量不同，受到的離心力也不同。質量大的受到較大離心力作用被甩向外側，質量小的則停留在內側，各自通過不同的出口排出，達到分離污染物的目的。含油廢水經(jīng)離心分離后，油集中在中心部位，而廢水則集中在靠外側的器壁上。按照離心力產(chǎn)生的方式，離心分離可分為水力旋流分離器和離心機。其中水力旋流器，由于具有體積小、重量輕、分離性能好、運行安全可靠等優(yōu)點，而備受重視。目前在世界各油田，如我國、中東、非洲、西歐、美洲等地區(qū)的海上和陸地油田都有應用，在油田污水處理上取得了良好的效果。

物理法
             1-3：粗?；?
二、國內外采用的污水處理技術 
備注：就是使含油污水通過一個裝有填充物（也有粗?；牧希┑难b置，當污水流經(jīng)粗?；牧蠒r，使污水中細微的分散油和乳化油吸附在粗?；牧仙希S著吸附油珠的聚結顆粒逐漸增大，油珠變大，由于重力和水流沖擊等原因，使油珠脫離粗?；牧媳砻?，而隨水流移動，最后靠密度差浮到水面上，從而達到除油的目的 。目前常用的粗粒化材料有石英砂、無煙煤、蛇紋石、陶粒、樹脂等材料。粗?；凸抻靡匀コ?jīng)前期治理后的含油污水中的分散油和乳化油。

物理法
二、國內外采用的污水處理技術 
            1-4：過濾法
備注：過濾器有壓力式和重力式兩種，目前我國油田普遍采用的是壓力式，有石英砂過濾器、核桃殼過濾器、雙層濾料過濾器、多層濾料過濾器等。

物理法
二、國內外采用的污水處理技術 
           1-5：膜分離技術
備注：膜分離技術被認為是“21世紀的水處理技術”，是一大類技術的總稱。主要包括微濾、超濾、納濾和反滲透等幾類。這些膜分離產(chǎn)品均是利用特殊制造的多孔材料的攔截能力，以物理截留的方式去除水中一定顆粒大小的雜質。特別是超濾，己經(jīng)在除油的相關研究中取得了—定的進展，逐漸從實驗室走向實際應用階段。
二、國內外采用的污水處理技術 
二、化學法
   
 技術分類 
備注：化學法主要用于處理廢水中不能單獨用物理法或生物法去除的一部分膠體和溶解性物質，特別是含油廢水中的乳化油。包括混凝沉淀、化學轉化和中和法。
化學法
      2-1：混凝沉淀法
二、國內外采用的污水處理技術 
備注：是借助混凝劑對膠體粒子的靜電中和、吸附、架橋等作用使膠體粒子脫穩(wěn)，在絮凝劑的作用下，發(fā)生絮凝沉淀以去除污水中的懸浮物和可溶性污染物。目前采用的混凝劑主要有鋁鹽類、鐵鹽類、聚丙烯酰胺（PAM）類、接枝淀粉類等。
化學法
      2-2：化學氧化法
二、國內外采用的污水處理技術 
備注：是轉化廢水中污染物的有效方法，能將廢水中呈溶解狀態(tài)的無機物和有機物轉化為微毒、無毒物質或轉化成容易與水分離的形態(tài)。該法分為化學氧化法，電解氧化法和光化學催化氧化法3類。
化學氧化是指利用強氧化劑(如O2、O3、Cl2、H2O2、KMnO4、K2FeO4等)氧化分解廢水中油和COD等污染物質以達到凈化廢水的一種方法。電解氧化法是指在廢水中插上電極，通以一定的直流電．廢水中的油和COD等污染物在陽極發(fā)生電氧化作用或與電解產(chǎn)生的氧化性物質發(fā)生化學氧化還原作用，以達到凈化廢水的一種方法。
光化學催化氧化法是指以半導體材料(如TiO2、Fe2O3、WO3等)利用太陽光能或人造光能(如紫外燈、日光燈等)使廢水中的油和COD等污染物質降解以達到凈化廢水的一種方法。目前常用的處理含油廢水的方法包括超臨界水氧化、濕式空氣氧化、臭氧氧化、TiO2電極氧化、Fenton試劑氧化等。
二、國內外采用的污水處理技術 
三、物理化學法
    
 技術分類

三、物理化學法
    
備注：油田污水物化處理法通常包括氣浮法和吸附法兩種。

物理化學法
      3-1：氣浮法
二、國內外采用的污水處理技術 
備注：是將空氣以微小氣泡形式注入水中，使微小氣泡與在水中懸浮的油粒粘附，因其密度小于水而上浮，形成浮渣層從水中分離。常投加浮選劑提高浮選效果，浮選劑一方面具有破乳作用和起泡作用，另一方面還有吸附架橋作用，可以使膠體粒子聚集隨氣泡一起上浮。為了提高浮選效果，可向污水中投入少量的浮選劑（即表面活性劑或氣泡劑 ），以降低污水的表面張力。浮選是靠空氣氣泡使污水中浮化油從水中分出，所以，浮選的效果與氣泡的分散度有密切的關系。氣泡的分散度越大，則單位體積總表面積也就越大，氣體和油粒碰撞和黏附的機會就越多，浮選效果就越好。另外，水質和溫度也影響浮選效果，因為含油污水中往往含有一定量的表面活性物質，它可以降低污水的表面張力而使氣泡分散度增大，這是有利的一面；但當污水中表面活性物質的數(shù)量超過一定限度，又會造成嚴重不利的影響。

物理化學法
      3-2：吸附法
二、國內外采用的污水處理技術 
備注：主要是利用固體吸附劑去除廢水中多種污染物。根據(jù)固體表面吸附力的不同，吸附可分為物理吸附、化學吸附和離子交換吸附三種類型。油田污水處理中采用的吸附主要是利用親油材料來吸附水中的油。常用的吸附材料是活性炭，由于其吸附容量有限，且成本高，再生困難，使用受到一定的限制，故一般只用于含油廢水的深度處理。因此，近年來開展了尋求新的吸油劑方面的研究，研究主要集中在兩點：一是把具有吸油性的無機填充劑與交聯(lián)聚合物相結合，提高吸附容量：二是提高吸油材料的親水性，改善其對油的吸附性能。

二、國內外采用的污水處理技術 
四、生物法
    
 技術分類

四、生物法
    
備注：生物法是利用微生物的生化作用，將復雜的有機物分解為簡單的物質，將有毒的物質轉化為無毒物質，從而使廢水得以凈化。根據(jù)氧氣的供應與否，將生物法分成好氧生物處理和厭氧生物處理。
好氧生物處理是在水中有充分的溶解氧的情況下，利用好氧微生物的活動，將廢水中的有機物分解為CO2、H2O、NH3、NO3等；厭氧生物處理的特點是可以在厭氧反應器中穩(wěn)定的保持足夠的厭氧生物菌體，使廢水中的有機物降解為CH4、CO2、H2O等。

二、國內外采用的污水處理技術 
五、電磁法
    
五、電磁法

五、其他方法
    
備注：電磁法、電解法、超聲波法等。
二、國內外采用的污水處理技術 
見油田污水主要處理方法效果比較表 
二、國內外采用的污水處理技術 
方法名稱	適用范圍	去除粒徑/μm	主要優(yōu)缺點
重力分離法	浮油及分散油	>60	效果穩(wěn)定，運行費用低，處理量大；占地面積大
粗粒化法	分散油及乳化油	>10	設備小，操作簡便；易堵，有表面活性劑時效果差
過濾法	分散油及乳化油	>10	水質好，設備投資少，無浮渣；濾床要反復沖洗
吸附法	溶解油	10	水質好，設備占地少；投資高，吸附劑再生困難
浮選法	乳化油、分散油	>10	效果好，工藝成熟；占地大，藥劑用量大，有浮渣
膜分離法	乳化油及溶解油	<60	出水水質好，設備簡單；膜清洗困難，運行成本高
混凝沉淀法	乳化油	>10	效果好；占地大，藥劑用量大，污泥難處理
電解法	乳化油	>10	效率高；耗電量大，裝置復雜，有氫氣產(chǎn)生，易爆
超聲波法	分散油及乳化油	>10	分離效果好；裝置價格高，難于大規(guī)模處理
生物法	溶解油	<10	處理效果好，無二次污染，費用低；占地大
一、含油污水的性質
二、國內外采用的污水處理技術 
三、國內外采用的污水處理工藝
四、污水處理應達到的水質指標
 五、展望
 六、水處理藥劑與作用原理
油田污水處理技術及工藝
  油田污水成分比較復雜，油分含量及油
在水中存在形式也不相同，且多數(shù)情況下常
與其他廢水相混合，因此單一方法處理往往
效果不佳。同時，因各種力法都有其局限性
，在實際應用中通常是兩三種方法聯(lián)合使用
，使出水水質達到排放或回注標準。另外，各
油田的生產(chǎn)方式、環(huán)境要求以及處理水的用
途的不同，使油田污水處理工藝差別較大。
三、國內外采用的污水處理工藝 
一、三段污水處理流程
      三段污水處理流程主要是指自然除油---混凝除油---壓力過濾。目前在國內各油田普遍采用。
三、國內外采用的污水處理工藝 
工藝分類 
三段污水處理流程
含油污水處理工藝 
S51
備注：從聯(lián)合站輸送來的含油污水利用余壓進入一段立式除油罐，油水在罐中靠重力使污水中的浮油及部分乳化油分離出來；上浮至罐上部的集油槽中流入污油罐。經(jīng)自然除油后可使污水中的含油量降低到原來的十分之一左右。一般要求進口含油量不大于5000mg/L,出口含油量不大于1000mg/L。
重力除油罐
含油污水處理工藝 
三段污水處理流程
含油污水處理工藝 
S51
備注：二段為立式混凝除油罐，含油污水進罐之前，在混合器內投加各種藥劑，使藥劑和污水進行充分反應，產(chǎn)生凝聚和絮凝，又將一部分原油和懸浮物去除掉，使出口含油量可降至50~100mg/L；懸浮物含量降至30 mg /L。依靠大罐的液位差污水進入緩沖罐。

混凝除油罐
含油污水處理工藝 
三段污水處理流程
含油污水處理工藝 
S51
備注：三段為壓力過濾罐，由加壓泵把緩沖罐中的污水加壓輸送到壓力過濾罐中進行過濾，進一步除掉污油及懸浮物，使凈化水含油量降至B2級水質不大于10mg/L ，A2級水質不大于6mg/L ；懸浮物含量降至B2級水質不大于4mg/L ，A2級水質不大于2mg/L 。處理后的凈化水外輸至注水罐經(jīng)注水泵注入地層。

壓力過濾罐
生產(chǎn)進口
生產(chǎn)出口
濾料
生產(chǎn)進口
濾料
生產(chǎn)出口
生產(chǎn)進口
濾料
生產(chǎn)出口
生產(chǎn)進口
濾料
生產(chǎn)出口
生產(chǎn)進口
濾料
生產(chǎn)進口
生產(chǎn)出口
濾料
生產(chǎn)進口
備注：壓力過濾罐過濾時其工作過程是油田污水靠加壓泵的壓力經(jīng)配水頭分流，除油后水進入濾層上部，水流由上而下，經(jīng)過濾層、墊層、集水支管、集水總管到出水管，完成過濾過程。
壓力過濾罐
濾料
反洗進口
反洗出口
備注：污油及懸浮物被截留在過濾罐內，當聚集到一定程度時，過濾罐出入口壓差增大，流量減少，或者過濾罐出入口水質指標相近，水質變差，這時就需要反沖洗，對濾料進行反向沖洗，確保濾層清潔無堵塞；壓力過濾罐反沖洗時的工作過程是清水或凈化水靠反沖洗泵的壓力，從壓力濾罐底部的反沖洗水管由下至上，經(jīng)過集水總管、集水支管、墊層、濾層到配水頭匯流，經(jīng)反沖洗出水管排出，完成反沖洗過程。

三段污水處理流程
含油污水處理工藝 
S51
備注：反沖洗排出水及污油還需回收再進行處理。
           三段污水處理流程的優(yōu)點是污水處理效果好，適應性強，當聯(lián)合站輸送的含油污水水質及水量變化大時，也能適應。
           三段污水處理流程的缺點是流程復雜，設備和構筑物投資大。
含油污水處理工藝 
三段污水處理流程
二、二段污水處理流程
      
三、國內外采用的污水處理工藝 
工藝分類 
三、國內外采用的污水處理工藝 
二段污水處理流程
備注：二段污水處理流程主要是指混凝除油---過濾。二段污水處理流程是由三段污水處理流程簡化而來的，他把三段污水處理流程中的自然除油罐和混凝除油罐合并未一個除油罐。該罐同時具備兩個罐的作用。它適合于原水水質較好或凈化水質要求不嚴格時使用。單閥濾罐為重力式，可制成直徑大，處理量大的罐。二段污水處理流程的優(yōu)點是流程簡單，適應設計水量較大的處理站，也可做到污水不外排，設備及構筑物少，投資少。二段污水處理流程的缺點是對含油污水水質變化適應性較差，處理后水質不如三段處理流程好，除油罐容積大，效率低。

三、粗?；炷汀獑伍y濾罐過濾流程
      
三、國內外采用的污水處理工藝 
工藝分類 
粗粒化—混凝除油—單閥濾罐過濾流程
三、國內外采用的污水處理工藝 
備注：該流程是在二段污水處理流程基礎上的改進流程，污水經(jīng)粗?；尢幚砗笥捎谟椭榱阶兇?，可大大減少其在混凝除油罐內的停留時間，一般不再投加混凝劑。出水水質能夠達到二段污水處理流程的程度?；ㄍ顿Y較少。

四、自流處理流程
      當污水處理站和注水站合并建站時，可采用自流流程，省去凈化罐及外輸泵等環(huán)節(jié)。此流程可節(jié)省基建投資，占地面積和能源。
三、國內外采用的污水處理工藝 
五、自然除油—粗粒化—壓力除油—壓力過濾流程
         
三、國內外采用的污水處理工藝 
工藝分類 
自然除油—粗?；獕毫Τ汀獕毫^濾流程
三、國內外采用的污水處理工藝 
備注：自然除油—粗粒化—壓力除油—壓力過濾流程中含油污水經(jīng)過自然除油罐、緩沖罐，然后進入粗粒化罐，進入壓力除油罐之前投加混凝劑，然后經(jīng)壓力過濾罐過濾為凈化水。壓力過濾罐利用凈化水進行反沖洗，沖洗后的污水回收至首端重復處理。
六、自然除油—混凝除油—浮選—壓力過濾—精細過濾流程
三、國內外采用的污水處理工藝 
工藝分類 
自然除油—混凝除油—浮選—壓力過濾—精細過濾流程
三、國內外采用的污水處理工藝 
備注：自然除油—混凝除油—浮選—壓力過濾—精細過濾流程是目前較為先進的流程之一。此流程是在混凝除油罐之后加入了浮選劑，進一步去除水中的油和懸浮物等，并且壓力過濾之后又精細過濾，這樣就保證有較高質量的凈化水。優(yōu)點是處理后水質很好，適于回注低滲透油層。缺點是投資較大，費用高，適用于水質要求嚴格的污水處理站設計應用。

七、含油污水密閉流程
         
三、國內外采用的污水處理工藝 
工藝分類 
S219
天然氣密閉工藝流程圖

收油罐
沉降罐
緩沖罐
加壓泵
濾罐
凈化罐

外輸泵

分離器
調壓閥
過濾器
水封罐

余
氣
放
空
來水
天然氣
氣源
外輸
三、國內外采用的污水處理工藝 
108
備注：將上述各個流程中的自然除油罐、緩沖罐、凈化罐、反沖洗回收水罐等均采用天然氣密封隔離氧氣，避免曝氧，使污水中溶解氧含量升高，溶解氧是造成腐蝕的重要因素之一。

八、壓力密閉流程
         壓力密閉處理可以利用含油污水的水溶性烴類氣體進行浮選除油，利用脫水器壓力而不需加壓泵加壓，避免污油乳化，同時可減少油氣損失，又因含油污水處于無氧狀態(tài)，這樣確保水質穩(wěn)定、結垢少、腐蝕性小。
三、國內外采用的污水處理工藝 
工藝分類 
一、含油污水的性質
二、國內外采用的污水處理技術 
三、國內外采用的污水處理工藝
四、污水處理應達到的水質指標
 五、展望
 六、水處理藥劑與作用原理
油田污水處理技術及工藝
水質要求：
  1. 粘土膨脹
  2. 機械雜質
  3. 微粒運移
  4. 細菌堵塞
  5. 反應沉淀物
  6. 原油
1. 溶解氧
2. CO2
3. H2S
4. 細菌
1. 無機垢
2. 有機垢
注水引起的油層損害主要類型：
堵塞、腐蝕、結垢。
四、污水處理應達到的水質指標
水質要求主要根據(jù)油藏孔隙結構和滲透性分級、流體物理化學性質以及水源水型有關。
SY/T 5329-94 
碎屑巖油藏注水水質推薦指標及分析方法
起草單位：勝利石油管理局地質科學研究院
被代替標準：SY 5329-88
發(fā)布日期：1995-1-18
實施日期：1995-7-1
四、污水處理應達到的水質指標
水質穩(wěn)定，與油層水相混不產(chǎn)生沉淀；
水注入油層后不使粘土礦物產(chǎn)生水化膨脹或懸濁；
水中不得攜帶大量懸浮物，以防堵塞注水井滲濾端面及滲流孔道；
對注水設備腐蝕性??；
當一種水源不足，需要第二種水源進行混合注水時，應首先進行室內實驗，證實兩種水的配伍性好，對油層無傷害才可注入。
(1) 水質基本要求
四、污水處理應達到的水質指標
四、污水處理應達到的水質指標
                                推薦水質主要控制指標	                                推薦水質主要控制指標	                                推薦水質主要控制指標	                                推薦水質主要控制指標	                                推薦水質主要控制指標	                                推薦水質主要控制指標	                                推薦水質主要控制指標	                                推薦水質主要控制指標	                                推薦水質主要控制指標	                                推薦水質主要控制指標	                                推薦水質主要控制指標
注入層平均空氣滲透率，μm2	注入層平均空氣滲透率，μm2	＜0.1	＜0.1	＜0.1	0.1~0.6	0.1~0.6	0.1~0.6	＞0.6	＞0.6	＞0.6
標準分級	標準分級	A	A	A	B	B	B	C	C	C
標準分級	標準分級	A1	A2	A3	B1	B2	B3	C1	C2	C3
控
制
指
標	懸浮固體濃度(mg/l)	≤1	≤2	≤3	≤3	≤4	≤5	≤5	≤7	≤10
控
制
指
標	懸浮顆粒直徑中值(um)	≤1	≤1.5	≤2	≤2	≤2	≤3	≤3	≤3.5	≤4
控
制
指
標	含油量(mg/L)	≤5	≤6	≤8	≤8	≤10	≤15	≤15	≤20	≤30
控
制
指
標	平均腐蝕速率(mm/a)	<0.076	<0.076	<0.076	<0.076	<0.076	<0.076	<0.076	<0.076	<0.076
控
制
指
標	點腐蝕	A1、B1、C1級：試片各部均無點蝕。                                                       A2、B2、C2級：試片有輕微點蝕。                                                       A3、B3、C3級：試片有明顯點蝕。	A1、B1、C1級：試片各部均無點蝕。                                                       A2、B2、C2級：試片有輕微點蝕。                                                       A3、B3、C3級：試片有明顯點蝕。	A1、B1、C1級：試片各部均無點蝕。                                                       A2、B2、C2級：試片有輕微點蝕。                                                       A3、B3、C3級：試片有明顯點蝕。	A1、B1、C1級：試片各部均無點蝕。                                                       A2、B2、C2級：試片有輕微點蝕。                                                       A3、B3、C3級：試片有明顯點蝕。	A1、B1、C1級：試片各部均無點蝕。                                                       A2、B2、C2級：試片有輕微點蝕。                                                       A3、B3、C3級：試片有明顯點蝕。	A1、B1、C1級：試片各部均無點蝕。                                                       A2、B2、C2級：試片有輕微點蝕。                                                       A3、B3、C3級：試片有明顯點蝕。	A1、B1、C1級：試片各部均無點蝕。                                                       A2、B2、C2級：試片有輕微點蝕。                                                       A3、B3、C3級：試片有明顯點蝕。	A1、B1、C1級：試片各部均無點蝕。                                                       A2、B2、C2級：試片有輕微點蝕。                                                       A3、B3、C3級：試片有明顯點蝕。	A1、B1、C1級：試片各部均無點蝕。                                                       A2、B2、C2級：試片有輕微點蝕。                                                       A3、B3、C3級：試片有明顯點蝕。
控
制
指
標	SRB菌含量(個/ml)	0	＜10	＜25	0	＜10	＜25	0	＜10	＜25
控
制
指
標	鐵細菌含量(個/ml)	n×102	n×102	n×102	n×103	n×103	n×103	n×104	n×104	n×104
控
制
指
標	腐生菌含量(個/ml)	n×102	n×102	n×102	n×103	n×103	n×103	n×104	n×104	n×104
       注： 1＜n＜10                             《碎屑巖油藏注水水質推薦標準》SY/T-5329-94 	       注： 1＜n＜10                             《碎屑巖油藏注水水質推薦標準》SY/T-5329-94 	       注： 1＜n＜10                             《碎屑巖油藏注水水質推薦標準》SY/T-5329-94 	       注： 1＜n＜10                             《碎屑巖油藏注水水質推薦標準》SY/T-5329-94 	       注： 1＜n＜10                             《碎屑巖油藏注水水質推薦標準》SY/T-5329-94 	       注： 1＜n＜10                             《碎屑巖油藏注水水質推薦標準》SY/T-5329-94 	       注： 1＜n＜10                             《碎屑巖油藏注水水質推薦標準》SY/T-5329-94 	       注： 1＜n＜10                             《碎屑巖油藏注水水質推薦標準》SY/T-5329-94 	       注： 1＜n＜10                             《碎屑巖油藏注水水質推薦標準》SY/T-5329-94 	       注： 1＜n＜10                             《碎屑巖油藏注水水質推薦標準》SY/T-5329-94 	       注： 1＜n＜10                             《碎屑巖油藏注水水質推薦標準》SY/T-5329-94 
備注：懸浮固體質量濃度、粒徑中值；
含油量；
平均腐蝕率、點腐蝕；
細菌含量（腐生菌TGB、硫酸還原菌SRB、鐵細菌）；

(2) 輔助水質指標
溶解氧含量；
硫化氫、侵蝕性二氧化碳含量；
鐵離子含量；
pH值。
四、污水處理應達到的水質指標
備注：1、水質的主要控制指標已達到注水要求，注水又交順利，可以不考慮輔助指標，如果達不到要求，為查明原因可進一步檢測輔助性指標。
2、水中的溶解氧可加劇設備腐蝕，當腐蝕率不達標時，應先檢測溶解氧，油層采出水中溶解氧質量濃度最好是小于0.05毫克每升，不超過0.10毫克每升，清水中的溶解氧要小于0.50——
3、侵蝕——含量等于0時此水穩(wěn)定，大于0時此水可溶解碳酸鈣并對注水設施有腐蝕作用，小于0時有碳酸鹽沉淀出現(xiàn)。侵蝕——含量要求大于或等于-1.0毫克每升，小于或等于1.0。
4、系統(tǒng)中有硫化物增加是細菌作用的結果，硫化物過高的水可導致水中懸浮物增加，清水中不含硫化物，油層采出水硫化物質量濃度應小于2.0——
5、水PH值應控制在7.0正負0.5為宜。
6、水中含亞鐵時，由于細菌作用可將二價鐵轉化為三價鐵而生成氫氧化鐵沉淀，當水中含硫化物時，可生成硫化亞鐵沉淀，使水中懸浮物增加。
一、含油污水的性質
二、國內外采用的污水處理技術 
三、國內外采用的污水處理工藝
四、污水處理應達到的水質指標
 五、展望
 六、水處理藥劑與作用原理
油田污水處理技術及工藝
五、展望
     隨著全球范圍水資源短缺的加劇，以及人們對環(huán)境污染認識的加深， 油田污水處理后回用已經(jīng)越來越受到重視。近期的研究有如下趨勢：
五、展望
1.新型水處理藥劑的研制和開發(fā)
    混凝劑是油田采出水、鉆井污水等處理中重要的藥劑，研制混凝能力強、能夠快速破乳、沉降速度快、絮凝體體積小、在堿性和中性條件下同樣有效的新型混凝劑，是水處理藥劑開發(fā)者致力的方向。
五、展望
     近年來，研制和應用原料來源廣的聚合鋁、鐵、硅等混凝劑成為熱點，無機高分子混凝劑的品種已經(jīng)逐步形成系列；而在有機方面，有機混凝劑復合配方的篩選和高聚物枝接是研究的重點。
五、展望
2.先進設備的研制和新技術的應用
    橫向流含油污水除油器，光催化氧化技術，電絮凝技術等都取得了較好的效果。另外，微波能技術和超聲波技術也都是今后研究的重點。
五、展望
3.生物處理技術
    生物處理技術被認為是未來最有前景的污水處理技術，一直是水處理工作者研究的重點和難點。特別是近年來，基因工程技術的長足發(fā)展，以質粒育種菌和基因工程菌為代表的高效降解菌種的特性研究和工程應用是今后污水生物處理技術的發(fā)展方向。
五、展望
4.膜分離技術的研究及推廣
    膜分離技術用于油田污水處理，目前尚處于工業(yè)性試驗階段，難以大規(guī)模工業(yè)應用的原因主要是膜的成本和膜污染問題。因此，今后的研究重點是：開發(fā)質優(yōu)價廉的新材料膜；減少膜污染的方法；清洗方法的優(yōu)化以及清洗劑的開發(fā)。
五、展望
5.開發(fā)工藝更為先進的復合反應器，提高處理效率，減少占地面積。
    膜生物反應器工藝，作為膜分離技術和生物處理技術的結合體，集中了兩種技術的優(yōu)點，已經(jīng)在一些工業(yè)廢水處理中應用，但目前未見其應用于油田污水處理的報道。但就其自身特點而言，膜生物反應器應用于油田污水處理的趨勢已經(jīng)不可逆轉。
一、含油污水的性質
二、國內外采用的污水處理技術 
三、國內外采用的污水處理工藝
四、污水處理應達到的水質指標
 五、展望
 六、水處理藥劑與作用原理
油田污水處理技術及工藝
一、基本概念
水處理劑：分為污水處理劑和水質穩(wěn)定劑
六、污水處理藥劑與作用原理
備注：污水處理劑：用于去除水中污染物質（如油和懸浮物固體）的化學藥劑。主要有混凝劑和浮選劑。
水質穩(wěn)定劑：為了防止工業(yè)用水、回注水在系統(tǒng)中產(chǎn)生腐蝕、結垢和細菌而加入的化學藥劑。包括：緩蝕劑、防垢劑、殺菌劑、清洗劑和預膜劑。

二、混凝劑及作用原理
1、混凝：?
六、污水處理藥劑與作用原理
備注：化學混凝所處理的對象，主要是水中的微小懸浮物和膠體雜質。大顆的懸浮物由于受重力的作用而下沉，可以用沉淀等方法除去。但是，微小粒徑的懸浮物和膠體，能在水中長期保持分散懸浮狀態(tài)，即使靜置數(shù)十小時以上，也不會自然沉降。這是由于膠體微粒及細微懸浮顆粒具有“穩(wěn)定性”。
二、混凝劑及作用原理
2、膠體的穩(wěn)定性 ：
六、污水處理藥劑與作用原理
備注：膠粒在水中受幾方面的影響：①由于膠粒帶電現(xiàn)象，帶相同電荷的膠粒產(chǎn)生靜電斥力，而且∫電位愈高，膠粒間的靜電斥力愈大；
②受水分子熱運動的撞擊，使微粒在水中作不規(guī)則的運動，即“布朗運動；”
③膠粒之間還存在著相互引力——范德華引力。范德華引力的大小與膠粒間距的2次方成反比，當間距較大時，此引力略去不計。
一般水中的膠?！译娢惠^高。其互相間斥力不僅與∫電位有關，還與膠粒的間距有關，距離愈近，斥力愈大。而布朗運動的動能不足以將兩顆膠粒推近到使范德華引力發(fā)揮作用的距離。因此，膠體微粒不能相互聚結而長期保持穩(wěn)定的分散狀態(tài)。

二、混凝劑及作用原理
    使膠體微粒不能相互聚結的另一個因素是水化作用。
六、污水處理藥劑與作用原理
備注：由于膠粒帶電，將極性水分子吸引到它的周圍形成一層水化膜。水化膜同樣能阻止膠粒間相互接觸。但是，水化膜是伴隨膠粒帶電而產(chǎn)生的，如果膠粒的電位消除或減弱，水化膜也就隨之消失或減弱。

3、混凝原理
            化學混凝的機理至今仍未完全清楚。因為它涉及的因素很多，如水中雜質的成分和濃度、水溫、水的pH值、堿度，以及混凝劑的性質和混凝條件等。但歸結起來，可以認為主要是三方面的作用：
六、污水處理藥劑與作用原理
3、混凝原理
          (1)壓縮雙電層作用  ：
六、污水處理藥劑與作用原理
備注：水中膠粒能維持穩(wěn)定的分散懸浮狀態(tài)，主要是由于膠粒的∫電位。如能消除或降低膠粒的∫電位，就有可能使微粒碰撞聚結，失去穩(wěn)定性。在水中投加電解質——混凝劑可達此目的。例如天然水中帶負電荷的粘土膠粒，在投入鐵鹽或鋁鹽等混凝劑后，混凝劑提供的大量正離子會涌入膠體擴散層甚至吸附層。因為膠核表面的總電位不變，增加擴散層及吸附層中的正離子濃度，就使擴散層減薄，圖8—1中的∫電位降低。當大量正離子涌入吸附層以致擴散層完全消失時，∫電位為零，稱為等電狀態(tài)。在等電狀態(tài)下，膠粒間靜電斥力消失，膠粒最易發(fā)生聚結。實際上，∫電位只要降至某一程度而使膠粒間排斥的能量小于膠粒布朗運動的動能時，膠粒就開始產(chǎn)生明顯的聚結，這時的∫電位稱為臨界電位。膠粒因電位降低或消除以致失去穩(wěn)定性的過程，稱為膠粒脫穩(wěn)。脫穩(wěn)的膠粒相互聚結，稱為凝聚。

(2)吸附架橋作用
六、污水處理藥劑與作用原理
3、混凝原理
備注：三價鋁鹽或鐵鹽以及其他高分子棍凝劑溶于水后，經(jīng)水解和縮聚反應形成高分子聚合物，具有線性結構。這類高分子物質可被膠體微粒所強烈吸附。因其線性長度較大．當它的一端吸附某一膠粒后，另一端又吸附另一膠粒，在相距較遠的兩膠粒間進行吸附架橋，使顆粒逐漸結大，形成肉眼可見的粗大絮凝體。這種由高分子物質吸附架橋作用而使微粒相互粘結的過程，稱為絮凝。
                                         (3)網(wǎng)捕作用

上述三種作用產(chǎn)生的微粒凝結理象——凝聚和絮凝總稱為混凝。
六、污水處理藥劑與作用原理
3、混凝原理
備注：三價鋁鹽或鐵鹽等水解而生成沉淀物。這些沉淀物在自身沉降過程中，能集卷、網(wǎng)捕水中的膠體等微粒，使膠體粘結。

對于不同類型的混凝劑，壓縮雙電層作用和吸附架橋作用所起的作用程度并不相同。對高分子混凝劑特別是有機高分子混凝劑，吸附架橋可能起主要作用；對硫酸鋁等無機混凝劑，壓縮雙電層作用和吸附架橋作用以及網(wǎng)捕作用都具有重要作用。
六、污水處理藥劑與作用原理
3、混凝原理
4、混凝劑和助凝劑 
     混凝劑：
六、污水處理藥劑與作用原理
(1)無機鹽類混凝劑
備注：用于水處理中的混凝劑應符合如下要求：混凝效果良好，對人體健康無害，價廉易得，使用方便?；炷齽┑姆N類較多，主要有以下兩大類：
(1)無機鹽類混凝劑    目前應用最廣的是鋁鹽和鐵鹽。鋁鹽中主要有硫酸鋁、明礬等。硫酸鋁的產(chǎn)品有精制和粗制兩種。精制硫酸鋁是白色結晶體。粗制硫酸鋁價格較低，但質量不穩(wěn)定，因含不溶雜質較多，增加了藥液配制和排除廢渣等方面的困難。明礬是硫酸鋁和硫酸鉀的復鹽是天然礦物。硫酸鋁混凝效果較好，使用方便，對處理后的水質沒有任何不良影響。但水溫低時，硫酸鋁水解困難，形成的絮凝體較松散，效果不及鐵鹽。鐵鹽中主要有三氯化鐵、硫酸亞鐵和硫酸鐵等。三氯化鐵是褐色結晶體，極易溶解，形成的絮凝體較緊密，易沉淀；但三氧化鐵腐蝕性強．易吸水潮解，不易保管。硫酸亞鐵    FeSO4 ·7H20是半透明綠色結晶體，離解出的二價鐵離子Fe2+不具有三價鐵鹽的良好混凝作用，使用時應將二價鐵氧化成三價鐵。同時，殘留在水中的Fe2+會使處理后的水帶色， Fe2+與水中某些有色物質作用后，會生成顏色更深的溶解物。

(2)高分子混凝劑：
六、污水處理藥劑與作用原理
4、混凝劑和助凝劑 
     混凝劑：
備注：高分子混凝劑有無機和有機的兩種。聚合氯化鋁和聚合氧化鐵是目前國內外研制和使用比較廣泛的無機高分子混凝劑。聚合氯化鋁的混凝作用與硫酸鋁并無差別。硫酸鋁投入水中后，主要是各種形態(tài)的水解聚合物發(fā)揮混凝作用。但由于影響硫酸鋁化學反應的因素復雜，要想根據(jù)不同水質控制水解聚合物的形態(tài)是不可能的。人工合成的聚合氧化鋁則是在人工控制的條件下預先制成最優(yōu)形態(tài)的聚合物，投入水中后可發(fā)揮優(yōu)良的混凝作用。它對各種水質適應性較強，適用的pH值范圍較廣，對低溫水效果也較好，形成的絮凝體粒大而重，所需的投量約為硅酸鋁的1/2—1/3。有機高分子混凝劑有天然的和人工合成的。這類混凝劑都具有巨大的線狀分子。每—大分子有許多鏈節(jié)組成。凡有機高分子混凝劑鏈節(jié)上含有的可離解基團離解后帶正電的稱為陽離子型，帶負電的稱為陰離子型；鏈節(jié)上不含可離解基團的稱非離子型。主要有聚丙稀酰胺類、丙稀酰胺和DMDAAC共聚物和PAM的改性物。有機高分子混凝劑由于分子上的鏈節(jié)與水中膠體微粒有極強的吸附作用，混凝效果優(yōu)異。即使是陰離子型高聚物，對負電膠體也有強的吸附作用；但對于未經(jīng)脫穩(wěn)的膠體，由于靜電斥力有礙于吸附架橋作用，通常作助凝劑使用。陽離靶塑的吸附作用尤其強烈，且在吸附的同時，對負電膠體有電中和的脫穩(wěn)作用。

(3)助凝劑：
六、污水處理藥劑與作用原理
4、混凝劑和助凝劑 
備注：當單用混凝劑不能取得良好效果時，可投加某些輔助藥劑以提高混凝效果，這種輔助藥劑稱為助凝劑。助凝劑可用以調節(jié)或改善混凝的條件，例如當原水的堿度不足時可投加石灰或重碳酸鈉等；當采用硫酸亞鐵作混凝劑時可加氧氣將亞鐵Fe2+氧化成三價鐵離子Fe3+等。助凝劑也可用以改善絮凝體的結構，利用高分子助凝劑的強烈吸附架橋作用．使細小松散的絮凝體變得粗大而緊密，常用的有聚丙烯酰胺、活化硅酸、骨膠、海藻酸鈉、紅花樹等。

四、水質穩(wěn)定劑
1、緩蝕劑：
 氧化膜型緩蝕劑
 沉淀膜型緩蝕劑
 吸附膜型緩蝕劑
六、污水處理藥劑與作用原理
備注：氧化膜型緩蝕劑：在金屬表面形成鈍化膜而防止金屬腐蝕，主要有鉬酸鹽、鉻酸鹽和鎢酸鹽
 沉淀膜型緩蝕劑：分水中離子沉淀膜型和金屬離子沉淀膜型緩蝕劑，主要有MBT和聚磷酸鹽及鋅鹽
 吸附膜型緩蝕劑：主要有有機胺類，在金屬表面形成吸附膜而防止金屬腐蝕

四、水質穩(wěn)定劑
2、防垢劑：
無機聚磷酸鹽
有機膦酸鹽
低分子量聚合物
六、污水處理藥劑與作用原理
備注：油田水系統(tǒng)中垢的類型：水垢、腐蝕產(chǎn)物、微生物粘泥、油及懸浮物
防垢機理：絡合作用，晶格歪曲，凝聚與隨后分散
主要的防垢劑：無機聚磷酸鹽，有機膦酸鹽，低分子量聚合物

3、殺菌劑：
4、清洗劑：
5、預膜劑：
六、污水處理藥劑與作用原理
四、水質穩(wěn)定劑
備注：3、殺菌劑：分氧化型和抑制型，如氯氣、二氧化氯、1227、1231、二硫氰基甲烷、戊二醛等
4、清洗劑：有強酸型和弱酸型兩種
5、預膜劑：用緩蝕預膜，在運行前或清洗后對系統(tǒng)進行處理，正常的水質處理只是起修補作用。

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