林丹开题报告最终

毕业设计（论文）开题报告课题名称：一体化含油废水设备的设计班级：环境科学0901班学号：0909020122姓名：林丹指导教师：李政2013年03月27日1一、文献综述（一）课题背景和选题依据含油废水是一种量大面广的工业废水[1]，它来自钢铁、机械、石油化工和油的运转，产生于石油的开采、加工、运输过程中，也产生于各用环节，随着我国工业的快速发展，含油废水的排放量逐年增加，成分也日趋复杂。据统计，从2000年到2004年[2]，我国污水排放总量从415亿t增长到482亿t，年均污水排放增长率为3.8%，其中工业废水约占46%。其若直接排入水体，因其表层的油膜会阻碍氧气融入水中，从而致使水中缺氧、生物死亡、发出恶臭，严重污染环境[3]。因此，含油废水的处理关系到企业的发展和人们的健康。工业废处理中除油主要采用以下方法去除油污[4]：（1）物理法：采用重力分离去除浮油，自然沉降→混凝沉降→过滤→出水；（2）化学法：去除分散油；（3）气浮法：去除污水中颗粒，粒径为0.25～25µm的乳化油和分散油以及悬浮颗粒，含油污水→气浮装置→过滤→出水；（4）旋流分离技术：去除浮油（将密度较小的油滴从水中分离出去），含油污水→旋流分离器→过滤→出水。由于上述方法各有其局限性，在实际应用中通常是两三种方法联合使用，几种处理装置结合起来形成一体化处理设备。一体化处理设备，由于其投资少，运作和管理方便，费用低，从而缓解了水处理行业对水处理设备的资金压力。一体化废水处理设备逐渐成为水处理中一个新的研究热点。（二）论文研究的意义2.1含油废水处理的意义：（1）如果含油废水不合理回注和排放[5]，不仅使地面设备不能正常工作，而且会因地层堵塞而带来危害，同时也会造成环境污染，影响油田安全生产。因此，必须合理地处理利用含油废水。另外，随着油田注水的进行带来了两大问题：一是注水的水源问题人们希望得到供水量大而稳定的水源；二是原油含水量不断上升，含油废水量越来越大，废水的排放和处理是个大问题。在生产实践中，人们认识到油田废水回注是合理开发和利用水资源的正确途径。（2）由于工业的迅速发展和城市人口的增加，生活用水和工业用水量急剧增加，因此不少国家颇感水源不足。解决水源缺乏的办法之一是提高水的循环利用率。油田废水经处理后代替地下水进行回注是循环利用水的一种方式。如果废水处理回注率是100％，即不管原油含水率多高，从油层中采出的水全部回注，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。22.2一体化废水处理的优越性一体化处理设备是一个集几种处理功能为一体的设备，目前一体化装置已经成为生活污水处理、工业废水处理的过程中采用的主要设备。一体化含油废水处理设备以可靠、方便、先进为目的，利用配套装置协调控制，可以达到出水水质稳定。（1）减少资金投入：一体化废水处理设备基本上可以满足生活小区以及中小企业的废水处理要求，具有投资少、见效快、操作简单、不需对操作人员进行专门培训等优点。对国内企业来说，不失为一种合理的废水处理方法。（2）节约建筑空间：大型的污水处理厂或车间需要占用大量的建筑面积，增加企业负担。一体化设备则不需用大量土地，许多设备可以采用地埋式，节约了空间，同时也不会对生活区或者景区造成景观破坏。（3）合理回用废水：随着生活和工业用水的逐渐增多，水资源的匮乏是人类必须面对的重大问题。未经过处理的废水直接排放到自然中造成严重的环境污染。处理后的废水大部分可以重新利用，节约了水资源。一体化设备由于不需要大规模的管道布置，可以更加灵活地布置水回用节点，较大型传统的水处理设备更具优势。（4）集成水处理技术：一体化废水处理设备实现了废水处理技术的集成化，使原本单一的技术集成到一个设备中。随着国家和企业对废水处理要求的逐渐提高，一体化设备的集成度也会越来越高，将推动废水处理技术的进步。（三）模型的研究现状及进展3.1含油废水处理方法的研究现状及进展3.1.1重力分离法重力分离法是典型的初级处理方法，是利用油和水的密度差及油和水的不相溶性，在静止或流动状态下实现油珠、悬浮物与水分离。分散在水中的油珠在浮力作用下缓慢上浮、分层，油珠上浮速度取决于油珠颗粒的大小，油与水的密度差，流动状态及流体的粘度。它们之间的关系可用Stokes和Newton等定律来描述[6]。3.1.2膜分离法膜法是近20年来发展起来的一种新的分离技术[7]，主要包括微滤、超滤、纳滤和反渗透，均是利用液—液分散体系中的两相与固体膜表面亲和力的不同，达到分离目的。近年来，膜法处理含油废水技术发展很快，新型膜特别是功能高分子有机膜的研制与开发使膜法处理含油废水技术趋于成熟。膜分离技术用于废水处理具有能耗低、效率高和3工艺简单等特点。膜组件简洁、紧凑、易于自动化操作、维修方便，与其他废水处理方法相比具有明显的优势，所以在废水处理中已受到特别的青睐。但膜分离自身有一些缺点：如热稳定性差、不耐腐蚀、膜易被污染。3.1.3气浮除油工艺气浮除油原理主要是利用油水间表面张力大于油气间表面张力，油疏水而气相对亲水的特点，将空气通入污水中，同时加入浮选剂使油粒粘附在气泡上，气泡吸附油及悬浮物上浮到水面从而达到分离的目的，气浮法主要去除的是残余浮油和不含表面活性剂的分散油，气浮除油工艺是在20世纪90年代从国外引进污水处理装置的基础上，结合国内各油田生产实际需求而发展起来的，在炼化含油污水处理中应用较多，实际工艺中取代混凝沉降设施。3.1.4粗粒化法粗粒化法是利用油、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[8]，油膜增大到一定厚度时时，在水力和浮力等作用下油膜脱落合并聚结成较大的油粒。由斯托克斯公式可知,油粒在水中的浮升速度与油粒直径的平方成正比。聚结后粒经较大的油珠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。3.1.5离心分离法离心分离技术是利用快速旋转产生的离心力，使密度大的水沿环状路径流向外侧，密度小的油集中到内圈，聚并成大的油珠而上浮进一步分离。分离效率随转速而提高，若采用超高速离心机，可分离水中的乳化油。旋流分离含油废水技术的应用研究起源于英国Southpton大学，1985年首次成功运用于英国北海油田的含油废水处理[9]。1989年，我国引进美国Amoco石油公司旋流分离器技术，在南海油田污水的处理上得到应用。由于旋流油水分离器的优点，目前国内外正进一步致力于对这一技术的研究和开发之中[10-12]。3.1.6生物氧化法生物氧化法是利用微生物的生物化学作用使废水得到净化的一种方法。油类是一种烃类有机物，可以利用微生物的新陈代谢等生命活动将其分解为二氧化碳和水。含油废水中的有机物多以溶解态和乳化态存在，BOD5较高，利于生物的氧化作用。对于含油质量浓度在30~50mg/L以下、同时还含有其他可生物降解的有害物质的废水，常用生4化法处理，主要用于去除废水中的溶解油。含油废水常见的生化处理法有活性污泥法、生物过滤法、生物转盘法等。活性污泥法处理效果好，主要用于处理要求高而水质稳定的废水。生物膜法与活性污泥法相比，生物膜附着于填料载体表面，使繁殖速度慢的微生物也能存在，从而构成了稳定的生态系统。但是，由于附着在载体表面的微生物量较难控制，因而在运转操作上灵活性差，而且容积负荷有限。3.1.7EPS油水分离技术EPS油水分离器是一种高效、先进的油水分离装置。它融合了当今先进的板式除油和粗粒化聚结技术，集污水的预处理、油水分离以及二次沉淀和油的回收于一体；具有安装运行费用省、油水分离效果好、操作维护容易等特点，是立式除油罐、斜板除油装置（如美国石油协会的除油装置（API）、波纹板斜板除油装置（CPI）、平行斜板除油装置（PPI）等的更新替代产品）。EPS油水分离器目前已在韩国、美国、波兰、印度、泰国、中国等国家有了实际的应用，污水处理效果普遍良好。3.2一体化含油废水处理设备研究发展从七十年代开始[13]，我国石油部门广泛采用了斜板或波纹板隔油池，以提高隔油池的效率及及减少停留时间。根据重力差条件不同，选用隔油池，粗粒化设备，浮选设备。随着社会经济的发展，环境污染问题越来越不容忽视，含油废水处理的工艺和装置更加需要不断的发展更新。目前，国内外废水处理设备朝着小型化的方向发展[14]，一体化废水处理设备应运而生。在欧美、日本等国家和地区一体化废水处理设备已经广泛应用于城市生活用水处理和工业用水处理。如日本的小型净化槽技术以及其他一系列结合生物膜技术的一体化设备[15-16]。我国在这方面也取得了较大的成绩，出现了许多一体化处理设备。如油田为避免造成水源土壤污染，对采油废水进行处理，并用于回用。应用的采油污水处理有重力沉降分离、气浮分离、化学混凝、粗粒化除油、旋流分离器、过滤和生化处理等技术。国内采用的基本工艺为：含油废水→除油罐→重力混凝除油→过滤器→注水罐→生产注水。据了解[17]，长庆油田属典型的低渗透油藏，储层的孔喉半径较小，地层水矿化度较高，对注水水质有较高要求。为了丰富长庆油田的采出水处理工艺，针对其采出水矿化度大、区块分散和处理量较小等特点，引进和试验了多功能一体化采出水处理设备，并在现场取得了一定的处理效果。该多功能一体化处理设备主要由含油污水处理装置和多5功能一体化油田水处理器组成，其中含油污水处理装置主要是防止高浊污水对后续装置的滤层的堵塞，以延长滤层有效工作时间，同时内设电极化处理防止金属膜表面结垢，确保后续过滤装置的正常运行，去除浮油和泥砂并对水进行预氧化处理。国外很早就提出了废水处理设备一体化的概念。一体化设备可以在同一地点处理各种各样的废水，处理过程中各个步骤所需的设备具有普遍性，且是最具经济潜力的废水处理系统[18]。国外油田含油污水处理工艺与我国大体相同，主要也是除油和过滤两个阶段，多以气浮选、水力旋流器、高效聚结除油装置为主，此外还有利用机械离心、机械过滤、减压蒸馏、吸附等原理设计的传统式的油水分离装置。美国较常用的处理方法是气浮选除油[19]，过滤则按注入层渗透率高低采用粗过滤和精细过滤。比较典型的是Bakers油田含油污水处理站，该站采用气浮选和两级过滤工艺。另外，还有美国帕若根工程服务公司研制出的三合一含油污水处理系统（TCC），该系统把聚结、沉降、旋流和气浮方法组合成一体，除油效率高达95％以上。俄罗斯油田含油污水一般采用重力沉降方法，结合聚结、气浮选等工艺，以提高设备的除油效率。由巴斯基里亚石油科技设计院研制并在油田广泛应用的污水处理工艺流程为：含油污水首先进入聚结罐除油、除机杂，然后再进立式沉降罐沉降除油，罐内设置天然气喷嘴，采用气浮选除油。日本是一个污水处理率很高的的国家[20]，一体化污水处理装置在日本应用的十分广泛，而且已经形成了较为完善的技术评估体系。包括法律法规、保准体系和技术服务体系，关键技术核心就是一体化污水处理装置评价系统。确保在一个标准环境下进行污水处理。参考文献：[1]杨瑞洪.含油废水处理技术的研究进展[J].工程技术与应用,2010,7(2):31-33[2]董继先,赵志明.废水一体化处理设备的研究进展[J].轻工机械,2006,24(3):154-155[3]石德金,马骋等.含油废水处理技术的比较研究[J].北方环境,2011,23(8):124-125[4]罗彩龙,朱琴.国内油田含油污水处理现状与展望[J].石油和化工设备,2010,13(11):54-55.[5]于慧卿,田苗等.一体化设备在水处理中的研究及应用[J].化工之友,2006,11(4):11-12.[6]崔志澄,何为庆.工业废水处理[M].北京冶金工业出版社.1989,67.[7]吴伟立.含油废水处理技术研究进展[J].大众科技,2009,1(82):101-102.[8]王学彬.含油废水及其处理技术的研究进展[J].化工时刊,2008,22(11):56-58.6[9]MadianE.S.,etal.TreatingofProducedwaterforsurfacediseharge