油田污水处理

第五章油田污水处理第一节油田污水的水质

一、油田污水的特点

1．污水中含油污水中含油的存在形式：⑴悬浮油：直径通常大于100μm；60%～80%；⑵分散油：直径通常在10～100μm之间；10%～30%；⑶乳化油：0.1～10μm；10%；⑷溶解油：其直径小于0.1μm。污水含油危害⒈污水中含油，一方面能使滤罐中的滤料粘结失效；⒉另一方面，含油量较大的污水回注地层后，会形成乳化段塞，堵塞油层孔隙，降低油层的吸水能力，影响油井产量；⒊另外，污水中的含油还会吸附污水处理过程中加入的化学药剂，使其失效，影响污水处理效果。2．污水中含有多种离子离子在一定条件下相互结合形成化合物，或悬浮在水中，会使水变浑浊；或沉积在管壁上，引起管壁结垢。3.污水中含有多种气体4．污水中含有多种悬浮固体泥沙：0.05～4μm的粘土、4～60μm的粉砂和大于60μm的细砂；各种腐蚀产物及垢：Fe2O3、CaO、MgO、FeS、CaSO4、CaCO3等；细菌：硫酸盐还原菌（SRB）5～10μm，腐生菌（TGB）10～30μm；有机物：胶质、沥青质类和石蜡等重质油类。胶体:粒径为1×10-3～lμm，主要由泥砂、腐蚀结垢产物和微细有机物构成的混合物。这些悬浮固体悬浮在水中，会使水变浑浊；附着在管壁上，会形成沉淀，引起管壁腐蚀；回注油层，会使孔隙堵塞，影响油井产量。5．污水中含有多种工业细菌污水中常见的工业细菌有硫酸盐还原菌和铁细菌等。硫酸盐还原菌能把SO42-离子中S还原成S2-离子，进而生成H2S；铁细菌在繁殖过程中，会在管壁上形成菌苔，进而生成Fe(OH)3沉淀。这些细菌产物，都会加速金属设备的腐蚀。二、油田污水的水质标准1．滤膜系数滤膜系数是指在单位时间内、单位压差下通过规定孔隙的滤膜（0.45μm）所流出的水量。滤膜系数越大，污水的水质越好。含油污水质量标准规定，处理后污水的滤膜系数大于15。2．腐蚀率腐蚀率是指金属在污水中被腐蚀的速度，其单位是mm/a。腐蚀率越小，污水水质越好。腐蚀率可通过挂片腐蚀、试棒失重等方法测定。含油污水质量标准规定，处理后污水的腐蚀率小于0.125mm/a。3．结垢率结垢率是指管壁的结垢速度，其单位是mm/a。结垢率很难直接测定，通常是通过测定沿程管道中结垢离子数的变化情况来兼接确定管壁的结垢率。沿程管道中的结垢离子数变化量越少，管壁的结垢率就越低。含油污水质量标准规定，处理后污水的结垢率不超过0.5mm/a。4．含油量含油量是指单位体积的污水中含有原油的质量，其单位是mg/L。含油污水质量标准规定，处理后污水的含油量不超过30mg/L。5．悬浮物含量悬浮物含量是指单位体积的污水中含有难溶性固体的质量，其单位是mg/L。含油污水质量标准规定，处理后污水的悬浮物含量不超过5mg/L。6．细菌含量细菌含量是指单位体积污水中总工业细菌的数量，其单位是个/mL。含油污水质量标准规定，处理后污水的工业细菌含量不大于10000个/mL。其中，硫酸盐还原菌含量不大于100个/mL。7．溶解氧含量溶解氧含量是指溶解于单位体积污水中O2的质量，其单位是mg/L。含油污水质量标准规定，处理后矿化度低于5g/L的污水中溶解氧含量小于0.5mg/L；矿化度高于5g/L的污水中溶解氧含量小于0.05mg/L。8．硫化物含量硫化物含量是指单位体积污水中含有硫化物的质量，其单位是mg/L。含油污水质量标准规定，处理后污水的硫化物含量应小于10mg/L。9．铁含量铁含量是指单位体积污水中含有铁的质量，其单位是mg/L。铁含量是衡量污水腐蚀程度的重要指标之一。污水中的铁通常以Fe3＋或Fe2＋的离子形式存在，也可能作为沉淀出来的铁化合物悬浮在水中。含油污水质量标准规定，处理后污水的铁含量不超过0.5mg/L。三、油田污水的水质分析1．pH值的测定pH值是表示污水酸碱度的指标，其数值大小与污水中〔H+〕浓度的关系是：pH＝（5－1）通常采用试纸法、比色法、pH计法等方法进行含油污水pH值的测定，其数值大多在5～8之间。2．CO2含量的测定含油污水中CO2气体含量的测定，是利用溶于水中的CO2与强碱溶液反应生成碳酸氢盐的特性，用滴定法进行的，其操作方法是：①用移液管吸取100mL的水样，沿瓶壁注入250mL三角瓶中,滴入几滴酚酞溶液；②将浓度为0.02mol/L的一定量的标准氢氧化钠溶液快速滴入三角瓶中，塞住瓶口，摇匀，观察颜色变化；③重复上述操作，直到滴定到溶液呈粉红色，且5min内不褪色为止；④记录滴定所用标准氢氧化钠溶液的体积，按式（5－2）计算CO2的含量：

（5－2）3．Cl-含量的测定含油污水中Cl-含量的测定，是利用Cl-和Ag+结合，可以生成难溶的AgCl沉淀，且Ag2CrO4的溶解度大于AgCl，在指示剂K2CrO4存在时，向溶液中滴入AgNO3溶液，首先生成AgCl沉淀，至Cl-反应完全后，才开始出现红色的Ag2CrO4沉淀等特性进行的，其操作方法是：4．硬度的测定污水硬度的测定，是利用Ca2＋、Mg2＋等离子在pH值为10的缓冲溶液中能与有机化合物乙二胺四乙酸（简称EDTA）溶液络合的特性进行的，其操作方法是：①用量筒量取100mL水样，放入250mL锥形瓶中；②向锥形瓶中加入5mLpH值为10的氨溶液，并滴入少许浓度为0.5%的铬黑T指示剂；③在不断摇动的条件下，用浓度为0.01mol/L的标准EDTA溶液滴定至试样由红变蓝为止；④记录滴定所用标准EDTA溶液的体积，按式（5－4）计算污水的硬度：

（5－4）5．SO42-含量的测定污水中SO42-含量的测定，常根据SO42-与Ba2+结合生成难溶性沉淀的特性，利用滴定法进行，其操作方法是：①取适量的水样放入烧杯中，在不断摇动的同时，慢慢向烧杯中加入浓度为2mol/L的HCl溶液，至果红色试纸刚变蓝为止；②加热试样至微沸，保持数分钟,除去试样中的CO2；③待试样冷却后，加入5mLpH值为10的氨溶液，滴入少许浓度为0.5%的铬黑T指示剂；用浓度为0.01mol/L的标准EDTA溶液滴定至试样呈纯蓝色，将滴定所需的EDTA溶液体积记为V1；④取与①体积相同的试样，重复步聚①、②的操作；⑤向热溶液中加入浓度为0.025mol/L的足量的BaCl2溶液，将所加BaCl2溶液的体积记为V2；⑥将试样静置冷却至室温，使反应生成的BaSO4完全沉淀；⑦用长径漏斗过滤沉淀，并将过滤出的沉淀用热水洗涤三次后弃掉，滤液及洗涤液收集于另一锥形瓶中；⑧向锥形瓶中加入pH值为10的氨溶液5ml，滴入少许浓度为0.5%的铬黑T指示剂，用浓度为0.01mol/L的标准EDTA溶液滴定至试样呈纯蓝色，将滴定所需的EDTA溶液体积记为V3。⑨按式（5－5）计算SO42-的含量：6．溶解氧含量的测定污水中溶解氧含量的测定，是利用在碱性介质中，溶于水中的氧能氧化Mn(OH)2生成水合二氧化锰（MnO2·XH2O）的特性，在KI存在的条件下，酸化MnO2·XH2O，定量的将I－氧化为I2进行的，其操作方法是：7．硫化物含量的测定水中的硫化物包括H2S、HS-、S2-等，当含量大于20mg/L时，一般用碘量法测定；含量小于20mg/L时，常用比色法测定。（1）碘量法碘量法测定污水中的硫化物的含量，是先向含硫的污水中加入足量的醋酸锌溶液，生成ZnS沉淀；再将ZnS沉淀过滤出来，溶于HCl中，生成H2S；H2S与碘液作用，析出单质硫。（2）比色法比色法测定污水中硫化物的含量，是基于S2-离子在FeCl3存在的条件下，能与对二甲氨基苯氨作用生成亚甲基蓝，其蓝色深度与S2-含量成正比的原理进行的，其操作方法是：8．铁离子的含量测定污水中铁离子的测定，是利用二价铁离子与邻二氮菲结合能形成橙红色物质的特性进行的，测定三价铁离子或铁单质时，需先将其还原为二价铁离子，其操作方法是：9．含油量的测定污水中的含油可用萃取法测定，其操作方法是：①取100mL水样，放入分液漏斗中；向漏斗中加入0.5mL的浓H2SO4，摇匀后，再加入20mL的石油醚，摇匀后，静置5min后，分离萃取液；②将石油醚萃取物放于40～50℃的水浴上加热，将石油醚全部蒸发，所得残留物即为水样中所含的原油，以此原油配置含油浓度为0.5mg/mL的标准石油醚溶液；③用微量移液管分取上述标准石油醚溶液0.5mL、1.0mL、1.5mL、2.0mL、2.5mL分别置于50mL的容量瓶中，用石油醚稀释至相同刻度，在4.3×10-7m的波长下测定各自的吸光度,以含油量高横坐标，吸光度为纵坐标绘制标准曲线；④重复步骤①的操作后，将分液漏斗底部的水放入另一分液漏斗中，加入20mL石油醚，摇匀，静置5min后，将漏斗中的水层放掉；⑤将两次获得的萃取液混合，若有混浊，加入饱和氯化钠溶液洗涤；⑥将洗涤后的萃取液置于50mL