林丹開(kāi)題報(bào)告最終

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告 課題名稱：一體化含油廢水設(shè)備的設(shè)計(jì)班 級(jí)： 環(huán)境科學(xué)0901班 學(xué) 號(hào)： 0909020122 姓 名： 林 丹 指導(dǎo)教師： 李 政 2013 年 03 月 27 日一、文獻(xiàn)綜述（一） 課題背景和選題依據(jù)含油廢水是一種量大面廣的工業(yè)廢水1，它來(lái)自鋼鐵、機(jī)械、石油化工和油的運(yùn)轉(zhuǎn)，產(chǎn)生于石油的開(kāi)采、加工、運(yùn)輸過(guò)程中，也產(chǎn)生于各用環(huán)節(jié)，隨著我國(guó)工業(yè)的快速發(fā)展，含油廢水的排放量逐年增加，成分也日趨復(fù)雜。據(jù)統(tǒng)計(jì)，從2000年到2004年2，我國(guó)污水排放總量從415億t增長(zhǎng)到482億t，年均污水排放增長(zhǎng)率為3.8%，其中工業(yè)廢水約占46%。其若直接排入水體，因其表層的油膜會(huì)阻礙氧

2、氣融入水中，從而致使水中缺氧、生物死亡、發(fā)出惡臭，嚴(yán)重污染環(huán)境3。因此，含油廢水的處理關(guān)系到企業(yè)的發(fā)展和人們的健康。工業(yè)廢處理中除油主要采用以下方法去除油污4：（1）物理法：采用重力分離去除浮油，自然沉降混凝沉降過(guò)濾出水；（2）化學(xué)法：去除分散油；（3）氣浮法：去除污水中顆粒，粒徑為0.2525µm的乳化油和分散油以及懸浮顆粒，含油污水氣浮裝置過(guò)濾出水；（4）旋流分離技術(shù)：去除浮油（將密度較小的油滴從水中分離出去），含油污水旋流分離器過(guò)濾出水。由于上述方法各有其局限性，在實(shí)際應(yīng)用中通常是兩三種方法聯(lián)合使用，幾種處理裝置結(jié)合起來(lái)形成一體化處理設(shè)備。一體化處理設(shè)備，由于其投資少，運(yùn)作和管

3、理方便，費(fèi)用低，從而緩解了水處理行業(yè)對(duì)水處理設(shè)備的資金壓力。一體化廢水處理設(shè)備逐漸成為水處理中一個(gè)新的研究熱點(diǎn)。（二） 論文研究的意義2. 1 含油廢水處理的意義：（1） 如果含油廢水不合理回注和排放5，不僅使地面設(shè)備不能正常工作，而且會(huì)因地層堵塞而帶來(lái)危害，同時(shí)也會(huì)造成環(huán)境污染，影響油田安全生產(chǎn)。因此，必須合理地處理利用含油廢水。另外，隨著油田注水的進(jìn)行帶來(lái)了兩大問(wèn)題：一是注水的水源問(wèn)題人們希望得到供水量大而穩(wěn)定的水源；二是原油含水量不斷上升，含油廢水量越來(lái)越大，廢水的排放和處理是個(gè)大問(wèn)題。在生產(chǎn)實(shí)踐中，人們認(rèn)識(shí)到油田廢水回注是合理開(kāi)發(fā)和利用水資源的正確途徑。（2） 由于工業(yè)的迅速發(fā)展和城市

4、人口的增加，生活用水和工業(yè)用水量急劇增加，因此不少國(guó)家頗感水源不足。解決水源缺乏的辦法之一是提高水的循環(huán)利用率。油田廢水經(jīng)處理后代替地下水進(jìn)行回注是循環(huán)利用水的一種方式。如果廢水處理回注率是100，即不管原油含水率多高，從油層中采出的水全部回注，那么注水量中只需要補(bǔ)充由于采油造成地層虧空的水量便可。2.2 一體化廢水處理的優(yōu)越性一體化處理設(shè)備是一個(gè)集幾種處理功能為一體的設(shè)備，目前一體化裝置已經(jīng)成為生活污水處理、工業(yè)廢水處理的過(guò)程中采用的主要設(shè)備。一體化含油廢水處理設(shè)備以可靠、方便、先進(jìn)為目的，利用配套裝置協(xié)調(diào)控制，可以達(dá)到出水水質(zhì)穩(wěn)定。（1） 減少資金投入：一體化廢水處理設(shè)備基本上可以滿足生活

5、小區(qū)以及中小企業(yè)的廢水處理要求，具有投資少、見(jiàn)效快、操作簡(jiǎn)單、不需對(duì)操作人員進(jìn)行專門培訓(xùn)等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)國(guó)內(nèi)企業(yè)來(lái)說(shuō)，不失為一種合理的廢水處理方法。（2） 節(jié)約建筑空間：大型的污水處理廠或車間需要占用大量的建筑面積，增加企業(yè)負(fù)擔(dān)。一體化設(shè)備則不需用大量土地，許多設(shè)備可以采用地埋式，節(jié)約了空間，同時(shí)也不會(huì)對(duì)生活區(qū)或者景區(qū)造成景觀破壞。（3） 合理回用廢水：隨著生活和工業(yè)用水的逐漸增多，水資源的匱乏是人類必須面對(duì)的重大問(wèn)題。未經(jīng)過(guò)處理的廢水直接排放到自然中造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。處理后的廢水大部分可以重新利用，節(jié)約了水資源。一體化設(shè)備由于不需要大規(guī)模的管道布置，可以更加靈活地布置水回用節(jié)點(diǎn)，較大型傳統(tǒng)的水處

6、理設(shè)備更具優(yōu)勢(shì)。（4） 集成水處理技術(shù)：一體化廢水處理設(shè)備實(shí)現(xiàn)了廢水處理技術(shù)的集成化，使原本單一的技術(shù)集成到一個(gè)設(shè)備中。隨著國(guó)家和企業(yè)對(duì)廢水處理要求的逐漸提高，一體化設(shè)備的集成度也會(huì)越來(lái)越高，將推動(dòng)廢水處理技術(shù)的進(jìn)步。（三） 模型的研究現(xiàn)狀及進(jìn)展3.1 含油廢水處理方法的研究現(xiàn)狀及進(jìn)展3.1.1 重力分離法重力分離法是典型的初級(jí)處理方法，是利用油和水的密度差及油和水的不相溶性，在靜止或流動(dòng)狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)油珠、懸浮物與水分離。分散在水中的油珠在浮力作用下緩慢上浮、分層，油珠上浮速度取決于油珠顆粒的大小，油與水的密度差，流動(dòng)狀態(tài)及流體的粘度。它們之間的關(guān)系可用Stokes和Newton等定律來(lái)描述6。

7、3.1.2 膜分離法膜法是近20年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新的分離技術(shù)7，主要包括微濾、超濾、納濾和反滲透，均是利用液液分散體系中的兩相與固體膜表面親和力的不同，達(dá)到分離目的。近年來(lái)，膜法處理含油廢水技術(shù)發(fā)展很快，新型膜特別是功能高分子有機(jī)膜的研制與開(kāi)發(fā)使膜法處理含油廢水技術(shù)趨于成熟。膜分離技術(shù)用于廢水處理具有能耗低、效率高和工藝簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。膜組件簡(jiǎn)潔、緊湊、易于自動(dòng)化操作、維修方便，與其他廢水處理方法相比具有明顯的優(yōu)勢(shì)，所以在廢水處理中已受到特別的青睞。但膜分離自身有一些缺點(diǎn)：如熱穩(wěn)定性差、不耐腐蝕、膜易被污染。3.1.3 氣浮除油工藝氣浮除油原理主要是利用油水間表面張力大于油氣間表面張力，油疏水而

8、氣相對(duì)親水的特點(diǎn)，將空氣通入污水中，同時(shí)加入浮選劑使油粒粘附在氣泡上，氣泡吸附油及懸浮物上浮到水面從而達(dá)到分離的目的，氣浮法主要去除的是殘余浮油和不含表面活性劑的分散油，氣浮除油工藝是在20世紀(jì)90年代從國(guó)外引進(jìn)污水處理裝置的基礎(chǔ)上，結(jié)合國(guó)內(nèi)各油田生產(chǎn)實(shí)際需求而發(fā)展起來(lái)的，在煉化含油污水處理中應(yīng)用較多，實(shí)際工藝中取代混凝沉降設(shè)施。3.1.4 粗粒化法粗?；ㄊ抢糜汀⑺畠上鄬?duì)聚結(jié)材料親和力相差懸殊的特性，油粒被材料捕獲而滯留于材料表面和孔隙內(nèi)形成油膜8，油膜增大到一定厚度時(shí)時(shí)，在水力和浮力等作用下油膜脫落合并聚結(jié)成較大的油粒。由斯托克斯公式可知,油粒在水中的浮升速度與油粒直徑的平方成正比。聚結(jié)

9、后粒經(jīng)較大的油珠則易于從水中被分離。經(jīng)過(guò)粗?；膹U水，其含油量及污油性質(zhì)并無(wú)變化，只是更容易用重力分離法將油除去。3.1.5 離心分離法離心分離技術(shù)是利用快速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力，使密度大的水沿環(huán)狀路徑流向外側(cè)，密度小的油集中到內(nèi)圈，聚并成大的油珠而上浮進(jìn)一步分離。分離效率隨轉(zhuǎn)速而提高，若采用超高速離心機(jī)，可分離水中的乳化油。旋流分離含油廢水技術(shù)的應(yīng)用研究起源于英國(guó)Southpton大學(xué)，1985年首次成功運(yùn)用于英國(guó)北海油田的含油廢水處理9。1989年，我國(guó)引進(jìn)美國(guó)Amoco石油公司旋流分離器技術(shù)，在南海油田污水的處理上得到應(yīng)用。由于旋流油水分離器的優(yōu)點(diǎn)，目前國(guó)內(nèi)外正進(jìn)一步致力于對(duì)這一技術(shù)的研究和

10、開(kāi)發(fā)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學(xué)作用使廢水得到凈化的一種方法。油類是一種烴類有機(jī)物，可以利用微生物的新陳代謝等生命活動(dòng)將其分解為二氧化碳和水。含油廢水中的有機(jī)物多以溶解態(tài)和乳化態(tài)存在，BOD5較高，利于生物的氧化作用。對(duì)于含油質(zhì)量濃度在3050 mg/L以下、同時(shí)還含有其他可生物降解的有害物質(zhì)的廢水，常用生化法處理，主要用于去除廢水中的溶解油。含油廢水常見(jiàn)的生化處理法有活性污泥法、生物過(guò)濾法、生物轉(zhuǎn)盤法等?；钚晕勰喾ㄌ幚硇Ч?，主要用于處理要求高而水質(zhì)穩(wěn)定的廢水。生物膜法與活性污泥法相比，生物膜附著于填料載體表面，使繁殖速度慢的微生物也能存在，從而構(gòu)成

11、了穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)。但是，由于附著在載體表面的微生物量較難控制，因而在運(yùn)轉(zhuǎn)操作上靈活性差，而且容積負(fù)荷有限。3.1.7 EPS油水分離技術(shù)EPS油水分離器是一種高效、先進(jìn)的油水分離裝置。它融合了當(dāng)今先進(jìn)的板式除油和粗?；劢Y(jié)技術(shù)，集污水的預(yù)處理、油水分離以及二次沉淀和油的回收于一體；具有安裝運(yùn)行費(fèi)用省、油水分離效果好、操作維護(hù)容易等特點(diǎn)，是立式除油罐、斜板除油裝置（如美國(guó)石油協(xié)會(huì)的除油裝置（API）、波紋板斜板除油裝置（CPI）、平行斜板除油裝置（PPI）等的更新替代產(chǎn)品）。EPS油水分離器目前已在韓國(guó)、美國(guó)、波蘭、印度、泰國(guó)、中國(guó)等國(guó)家有了實(shí)際的應(yīng)用，污水處理效果普遍良好。3.2 一體化含油廢

12、水處理設(shè)備研究發(fā)展從七十年代開(kāi)始13，我國(guó)石油部門廣泛采用了斜板或波紋板隔油池，以提高隔油池的效率及及減少停留時(shí)間。根據(jù)重力差條件不同，選用隔油池，粗?；O(shè)備，浮選設(shè)備。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，環(huán)境污染問(wèn)題越來(lái)越不容忽視，含油廢水處理的工藝和裝置更加需要不斷的發(fā)展更新。目前，國(guó)內(nèi)外廢水處理設(shè)備朝著小型化的方向發(fā)展14，一體化廢水處理設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生。在歐美、日本等國(guó)家和地區(qū)一體化廢水處理設(shè)備已經(jīng)廣泛應(yīng)用于城市生活用水處理和工業(yè)用水處理。如日本的小型凈化槽技術(shù)以及其他一系列結(jié)合生物膜技術(shù)的一體化設(shè)備15-16。我國(guó)在這方面也取得了較大的成績(jī)，出現(xiàn)了許多一體化處理設(shè)備。如油田為避免造成水源土壤污染，對(duì)采油

13、廢水進(jìn)行處理，并用于回用。應(yīng)用的采油污水處理有重力沉降分離、氣浮分離、化學(xué)混凝、粗?；汀⑿鞣蛛x器、過(guò)濾和生化處理等技術(shù)。國(guó)內(nèi)采用的基本工藝為：含油廢水除油罐重力混凝除油過(guò)濾器注水罐生產(chǎn)注水。據(jù)了解17，長(zhǎng)慶油田屬典型的低滲透油藏，儲(chǔ)層的孔喉半徑較小，地層水礦化度較高，對(duì)注水水質(zhì)有較高要求。為了豐富長(zhǎng)慶油田的采出水處理工藝，針對(duì)其采出水礦化度大、區(qū)塊分散和處理量較小等特點(diǎn)，引進(jìn)和試驗(yàn)了多功能一體化采出水處理設(shè)備，并在現(xiàn)場(chǎng)取得了一定的處理效果。該多功能一體化處理設(shè)備主要由含油污水處理裝置和多功能一體化油田水處理器組成，其中含油污水處理裝置主要是防止高濁污水對(duì)后續(xù)裝置的濾層的堵塞，以延長(zhǎng)濾層有

14、效工作時(shí)間，同時(shí)內(nèi)設(shè)電極化處理防止金屬膜表面結(jié)垢，確保后續(xù)過(guò)濾裝置的正常運(yùn)行，去除浮油和泥砂并對(duì)水進(jìn)行預(yù)氧化處理。國(guó)外很早就提出了廢水處理設(shè)備一體化的概念。一體化設(shè)備可以在同一地點(diǎn)處理各種各樣的廢水，處理過(guò)程中各個(gè)步驟所需的設(shè)備具有普遍性，且是最具經(jīng)濟(jì)潛力的廢水處理系統(tǒng)18。國(guó)外油田含油污水處理工藝與我國(guó)大體相同，主要也是除油和過(guò)濾兩個(gè)階段，多以氣浮選、水力旋流器、高效聚結(jié)除油裝置為主，此外還有利用機(jī)械離心、機(jī)械過(guò)濾、減壓蒸餾、吸附等原理設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)式的油水分離裝置。美國(guó)較常用的處理方法是氣浮選除油19，過(guò)濾則按注入層滲透率高低采用粗過(guò)濾和精細(xì)過(guò)濾。比較典型的是Bakers油田含油污水處理站，該

15、站采用氣浮選和兩級(jí)過(guò)濾工藝。另外，還有美國(guó)帕若根工程服務(wù)公司研制出的三合一含油污水處理系統(tǒng)（TCC），該系統(tǒng)把聚結(jié)、沉降、旋流和氣浮方法組合成一體，除油效率高達(dá)95以上。俄羅斯油田含油污水一般采用重力沉降方法，結(jié)合聚結(jié)、氣浮選等工藝，以提高設(shè)備的除油效率。由巴斯基里亞石油科技設(shè)計(jì)院研制并在油田廣泛應(yīng)用的污水處理工藝流程為：含油污水首先進(jìn)入聚結(jié)罐除油、除機(jī)雜，然后再進(jìn)立式沉降罐沉降除油，罐內(nèi)設(shè)置天然氣噴嘴，采用氣浮選除油。日本是一個(gè)污水處理率很高的的國(guó)家20，一體化污水處理裝置在日本應(yīng)用的十分廣泛，而且已經(jīng)形成了較為完善的技術(shù)評(píng)估體系。包括法律法規(guī)、保準(zhǔn)體系和技術(shù)服務(wù)體系，關(guān)鍵技術(shù)核心就是一體化

16、污水處理裝置評(píng)價(jià)系統(tǒng)。確保在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下進(jìn)行污水處理。參考文獻(xiàn)：1 楊瑞洪. 含油廢水處理技術(shù)的研究進(jìn)展J. 工程技術(shù)與應(yīng)用, 2010, 7(2): 31-332 董繼先, 趙志明. 廢水一體化處理設(shè)備的研究進(jìn)展J. 輕工機(jī)械, 2006, 24(3): 154-1553 石德金, 馬騁等. 含油廢水處理技術(shù)的比較研究J. 北方環(huán)境, 2011, 23(8): 124-1254 羅彩龍, 朱琴. 國(guó)內(nèi)油田含油污水處理現(xiàn)狀與展望J. 石油和化工設(shè)備, 2010, 13(11): 54-55.5 于慧卿, 田苗等. 一體化設(shè)備在水處理中的研究及應(yīng)用J. 化工之友, 2006, 11(4): 1

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22、濾法處理工藝，雖能取得較好的處理結(jié)果，但由于膜成本高、管理水平有限，使得處理成本居高不下；加之膜質(zhì)量不過(guò)關(guān)及現(xiàn)場(chǎng)水質(zhì)波動(dòng)較大等原因，常常造成設(shè)備堵塞，無(wú)法保證生產(chǎn)正常運(yùn)行，CASS反應(yīng)池建設(shè)費(fèi)用低。省去了初次沉淀池、二次沉淀池及污泥回流設(shè)備；運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用省；有機(jī)物去除率高；管理簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，不易發(fā)生污泥膨脹；污泥產(chǎn)量低，性質(zhì)穩(wěn)定。斜板的放入，沉淀池水力半徑大大減小，從而使雷諾數(shù)大為降低，而弗勞德數(shù)則大大提高，因此，斜板沉淀池也滿足水流的穩(wěn)定性和層流的要求。從而提高沉淀效果。研究?jī)?nèi)容：水解（酸化）工藝、生化法CASS工藝、沉淀池結(jié)合的一體化處理裝置，為了確保粗?；l(fā)揮，設(shè)計(jì)了利用陶瓷濾球進(jìn)行小油珠

23、粗粒化工藝，該裝置不會(huì)帶來(lái)二次污染，處理效果好，經(jīng)處理后的油田采出水能得到回用。 2擬采取的技術(shù)路線及詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)方案2.1 水解（酸化）的工藝設(shè)計(jì)水解池內(nèi)分污泥床區(qū)和清水層區(qū)，待處理污水以及濾池反沖洗時(shí)脫落的剩余微生物膜由反應(yīng)器底部進(jìn)入池內(nèi)，并通過(guò)帶反射板的布水器與污泥床快速而均勻地混合。污泥床較厚，類似于過(guò)濾層，從而將進(jìn)水中的顆粒物質(zhì)與膠體物質(zhì)迅速截留和吸附。由于污泥床內(nèi)含有高濃度的兼性微生物，在池內(nèi)缺氧條件下，被截留下來(lái)的有機(jī)物質(zhì)在大量水解產(chǎn)酸菌的作用下，將不溶性有機(jī)物水解為溶解性物質(zhì)，將大分子、難于生物降解的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為易于生物降解的物質(zhì)（如有機(jī)酸類）。經(jīng)過(guò)水解后的污水的可生化性進(jìn)一步提高

24、，通過(guò)清水區(qū)排出池外進(jìn)入后續(xù)好氧系統(tǒng)進(jìn)一步處理。由于上述原因以及水解酸化的污泥齡較長(zhǎng)，所以在污水處理的同時(shí)，污泥得以穩(wěn)定兼容。在水解酸化池中，主要以兼性微生物為主，另含有部分甲烷菌。水解酸化池中COD的降低，主要是由于微生物的生長(zhǎng)過(guò)程中吸收有機(jī)污染物作為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，以及大分子物質(zhì)降解為有機(jī)酸過(guò)程中產(chǎn)生二氧化碳，同時(shí)還包括硫酸鹽的還原、氫氣的產(chǎn)生及少量的甲烷化過(guò)程等。水解（酸化）工藝下特點(diǎn)：該工藝著眼于整個(gè)系統(tǒng)的處理效率和經(jīng)濟(jì)效益，放棄了厭氧反應(yīng)中甲烷發(fā)酵階段利用水解、酸化作用使污水、污泥一次得到處理。整個(gè)過(guò)程中，因大量懸浮物水解成可溶性物質(zhì)，大分子降解為小分子，因此工藝過(guò)程中有一系列不同于傳統(tǒng)工

25、藝流程的特點(diǎn)。采用水解（酸化）池較之全過(guò)程的厭氧池或曝氣。2.2 生化法的設(shè)計(jì)CASS工藝的核心為CASS池，其基本結(jié)構(gòu)是：在SBR的基礎(chǔ)上，反應(yīng)池沿池長(zhǎng)方向設(shè)計(jì)為兩部分，前部為生物選擇區(qū)也稱預(yù)反應(yīng)區(qū)，后部為主反應(yīng)區(qū)，其主反應(yīng)區(qū)后部安裝了可升降的自動(dòng)撇水裝置。整個(gè)工藝的曝氣、沉淀、排水等過(guò)程在同一池子內(nèi)周期循環(huán)運(yùn)行，省去了常規(guī)活性污泥法中的二沉池和污泥回流系統(tǒng)，同時(shí)可連續(xù)進(jìn)水，間斷排水。CASS工藝的優(yōu)勢(shì)：建設(shè)費(fèi)用低。省去了初次沉淀池、二次沉淀池及污泥回流設(shè)備，建設(shè)費(fèi)用可節(jié)省20%30%。工藝流程簡(jiǎn)單，污水廠主要構(gòu)筑物為集水池、沉砂池、CASS曝氣池、污泥池，布局緊湊，占地面積可減少35%；運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用省。由于曝氣是周期性的，池內(nèi)溶解氧的濃度也是變化的，沉淀階段和排水階段溶解氧降低，重新開(kāi)始曝氣時(shí)，氧濃度梯度大，傳遞效率高，節(jié)能效果顯著，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用可節(jié)省10%25%；有機(jī)物去除率高。出