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1、摘 要污水处理是油田联合站生产过程的一项重要环节，因为含油污水不合理处理回注和排放，不仅使油田地面设施不能正常运行，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。因此必须合理的处理利用含油污水。本设计基于组态王工业控制软件，根据分析油田联合站的污水处理的工艺流程。从油田污水处理安全、高效的角度出发。最终设计出了基于PID控制、水罐液位控制、阀门开度控制的监测控制系统，同时为了更安全,在控制系统中加入了报警、报表、手动和自动的控制，以保证生产工作顺利的进行。经过实验验证，所设计的污水处理监测控制方案达到了预期的设想,满足控制要求。既保护了生态环境,又保证了油田污水处理生产过
2、程的安全高效,降低了油田生产成本。关键词：污水处理；组态王；PID控制；液位AbstractWastewater treatment is oilfield production station is an important link of the process, because of oily wastewater unreasonable processing injection and emissions, which not only the normal operation of oil facilities, and will not harm caused by format
3、ion plug, also can cause environmental pollution, influencing oilfields safety production. Therefore must be reasonable utilization of oily wastewater treatment.The design is based on configuration Kingview ontrol software, according to the analysis of oil station of wastewater treatment process. Fr
4、om the sewage processing safe, efficient. The final design based on PID control, water level control valve control and monitoring control system, at the same time, in order to safer in the control system of alarm, statements, joined the manual and automatic control, in order to ensure production wor
5、k smoothly.Through the experiment, the design of wastewater monitoring control scheme reached the expected, meet the needs of the control system. To protect the ecological environment, as well as the sewage processing manufacturing high quality, reduce the cost of oilfield production.Keywords: sewag
6、e treatment, Kingview, PID control, level37目 录第1章 概述11.1 课题研究背景与意义11.2 国内外技术现状21.3 课题的主要研究内容5第2章 总体设计分析及方案62.1 联合站污水处理工艺分析62.2 污水处理工艺62.3反冲洗工艺72.4 污水处理工艺流程图9第3章 PID基础知识及参数整定113.1 PID算法113.2 PID液位控制参数整定13第4章 监测控制系统设计164.1 总体的控制系统164.2 上位机和下位机的选择184.3 报警的设计214.4 历史记录的存储和查询设计234.5 报表的显示和打印设计254.6 仪表的选择
7、264.7 检测控制运行结果274.8 系统实现的功能28结论29致 谢30参考文献31附 录132附 录233第1章 概述1.1 课题研究背景与意义一、污水处理利用的重要性如果含油污水不合理的处理回注和排放，不仅使油田地面设施不能正常运行，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。因此必须合理的处理和利用含油污水。随着油田注水开发生产的进行，到来了两大问题。一是注入水的水源问题，人们希望得到能量大而稳定的水源，油田注水开发初期注水水源是通过开采浅层地下水或地表水来解决的，过量开采清水会引起局部底层水位下降，影响生态环境；二是原油含水量不断上升，含油污水量越来越大，污
8、水的排放和处理是个大问题，大量含油污水不合理排放会引起受纳水体的潜移性侵害，污染生态环境。在生产实践中，人们认识到油田污水回注是合理开发和利用水资源的正确途径。二、腐蚀防护与环境保护众所周知，水对金属设备和管道会产生严重的腐蚀，油田含油污水由于矿化度高，又溶解了不同程度的硫化氢、二氧化碳等酸性气体的溶解氧，这样的污水回收处理和回注地层会对处理设施、回注系统产生腐蚀。例如某油田一条钢质污水回注管线一年内腐蚀穿孔123次，注水泵一般运行6-15天即因腐蚀被迫停产，点蚀程度达到4毫米。由于油田污水水质十分复杂，污水中大量成垢盐类随着温度、压力变化，以及因与不同水体的混合，将出现结垢、堵塞现象。例如，
9、某油田一口油井投产仅10天，集油管就因结垢而被堵死，先后更换6次管线，最后被迫关井。污水中含有大量的有机物，加上适宜的温度范围为有害细菌提供了良好的滋生环境。例如某南方油田注水泵，由于细菌生长，泵吸入口滤网出现了粘膜，使其发生了堵塞。又如，某油田污水中含有硫酸盐还原菌达7.5104个/ml；另一油田污水贴细菌含量则达到1.5 105个/ml。细菌增生严重制约了油田污水处理和注水系统的正常生产。针对我国目前污水处理现状，个陆上油田污水基本后进行处理回注，最大限度地减少污水直接外排，从而达到了保护环境的目的。另外，针对油田污水腐蚀、结垢和细菌增生造成的危害，应采取有力的缓蚀、阻垢和杀菌措施，不断提
10、高和改进油田水处理技术，充分预防对金属设备、管道和注水系统设施产生较严重的腐蚀1。三、合理利用污水资源由于现代工业的迅速发展和城市人口的增加，生活用水和工业用水急剧增加，因此不少国家颇感水源不足。解决水源短缺的方法之一是提高水的循环利用率。石油行业注水开发油田，随着开采时间的延长采出污水量逐渐增加，将油田污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。如果污水处理回注率为100%，即不管原油含水率多高，从油层中采出的污水和地面处理、钻井、作业过程排出的污水全部处理回注，那么注水量中只需补充由于采油造成地层亏空的水量便可以了。这样，不仅可以节省大量清水资源和取水设施的建设费用，而且，使油田
11、污水资源变废为宝，实施可持续发展，提高油田注水开发的总体技术经济效益。在石油开采过程中产生的工业污水未经任何处理或者仅经过非常简单的沉淀及油水分离后就排放在工业现场,对生态环境造成了极大的破坏,同时也造成了资源的浪费。大庆油田在近几年实施污水处理计划,开展污水处理生产项目,其中污水处理的自动化控制是污水处理项目中的重要组成部分。通过对生产污水的处理,进一步油水分离,沉淀分离水中悬浮物,将生产污水处理成酸碱度适宜,所含盐分较少的工业净化水。这样一方面可以减少工业污水对油田生态环境的破坏,具有长远的社会意义;另一方面可以充分利用油田污水的可再用资源,减少对普通油井回注水的需求,节约生产成本和资源消
12、耗,具有很大的经济意义。1.2 国内外技术现状.1.2.1物理法物理处理法的重点是去除废水中的矿物质和大部分固体悬浮物、油类等。物理法主要包括重力分离、离心分离、过滤、粗粒化、膜分离和蒸发等方法。重力分离技术，依靠油水比重差进行重力分离是油田废水治理的关键。从油水分离的试验结果看，沉淀时间越长，从水中分离浮油的效果越好。自然沉降除油罐、重力沉降罐、隔油池作为含油废水治理的基本手段，已被各油田广泛使用。离心分离是使装有废水的容器高速旋转，形成离心力场，因颗粒和污水的质量不同，受到的离心力也不同。质量大的受到较大离心力作用被甩向外侧，质量小的则停留在内侧，各自通过不同的出口排出，达到分离污染物的目
13、的。含油废水经离心分离后，油集中在中心部位，而废水则集中在靠外侧的器壁上。按照离心力产生的方式，离心分离可分为水力旋流分离器和离心机。其中水力旋流器，由于具有体积小、重量轻、分离性能好、运行安全可靠等优点，而备受重视。目前在世界各油田，如中东、非洲、西欧、美洲等地区的海上和陆地油田都有应用。我国引进的数套Vortoil水力旋流器，在油田污水处理上取得了良好的效果。粗粒化，是指含油废水通过一个装有粗粒化材料的设备时，油珠粒径由小变大的过程。目前常用的粗粒化材料有石英砂、无烟煤、蛇纹石、陶粒、树脂等材料。粗粒化除油罐用以去除经前期治理后的含油污水中的细小油珠和乳化油。过滤器有压力式和重力式两种，目
14、前我国油田普遍采用的是压力式，有石英砂过滤器、核桃壳过滤器、双层滤料过滤器、多层滤料过滤器等。近年来，随着纤维材料的发展，以纤维材料为滤料发展起来的深床高精度纤维球过滤器，因其具有纤维细密、过滤时可形成上大下小的理想滤料空隙分布、纳污能力大、反洗滤料不流失等优点，发展迅速。膜分离技术被认为是“21世纪的水处理技术”，是一大类技术的总称。主要包括微滤、超滤、纳滤和反渗透等几类。这些膜分离产品均是利用特殊制造的多孔材料的拦截能力，以物理截留的方式去除水中一定颗粒大小的杂质。特别是超滤，己经在除油的相关研究中取得了定的进展，逐渐从实验室走向实际应用阶段，Humphery等人采用Membralox陶瓷
15、膜进行了陆上和海上采油平台的采出水处理研究，经过适当的预处理后取得了较好的效果，悬浮物含量由73290mg/L降低到1mg/L以下，油含量由8583mg/L降低到5mg/L以下。Simms等人采用高分子膜和Membralox陶瓷膜对加拿大西部的重油采出水进行了处理，悬浮物含量由1502290mg/L降低到1mg/L以下，油含量由1251640mg/L降低到20mg/L以下。美国在1991前后研究了一种陶瓷超滤膜处理采出水用于油田回注，在美国路易斯安那、墨西哥湾的海上和陆上油田进行了小规模生产实验。采出水先进行投加化学药剂和沉降分离常规处理后，出水含油为27583mg/L，经过超滤处理后降为10
16、mg/L以下。美国加利福尼亚的德克萨斯砂道油田位于萨里纳斯谷，气候干旱，特别是近几年来地下水位降到临界点，因此研究决定向地下水注入高质量的水以补充水源的不足，实验以砂道油田采出水作为水源，用膜法处理使其满足饮用或灌溉要求。Chen等对0.20.8m陶瓷膜处理油田采出水进行了研究，发现经过Fe(OH)2预处理，可使油质量分数由27106583106降低到5106以下，悬浮固体由73106350106降低到1106以下，通过反冲和快速冲洗，膜通量能在较长时间内达到3000L/(m2h)。在国内，李永发等用超滤膜处理胜利油田东辛采油厂预处理过的废水，处理后油截留率为97.7%，能达到低渗透油田回注水标准。梁立军等用中空纤维超滤器
