陶瓷膜与改性PVDF超滤膜处理采油废水试验研究

论文摘要

随着三次采油技术的不断深入和发展,聚驱和三元复合驱的技术已经在油田大规模应用。大庆油田聚合物驱油工艺采油过程中产生了大量的含聚、含油的采油废水。目前经过大庆油田的常规沉降、过滤工艺处理之后的废水,含油、含聚量较高,不能用于配制聚合物或回注。由此,本文提出利用超滤对采油废水进行处理,改善水质,将超滤滤后水进行回注地层或作为聚合物配制用水,实现油田水系统的良性循环。试验在大庆油田公司采油二厂进行,试验原水系经过二次沉淀、二次过滤的含聚采油废水。原水质指标为,悬浮物含量:8.217.5mg/L,含油量:2.611.5mg/L,聚合物含量:210390mg/L。试验结果表明,陶瓷膜对含聚采油废水中许多污染物质的去除效果明显。渗透液中悬浮物含量<1.0 mg·L-1,含油量<1.0 mg·L-1,悬浮物去除率>85%,浊度去除率>92%,悬浮物粒径中值在渗透液中不能检出;对石油类的去除率>90%;聚合物的去除率为80%95%;COD的去除率为80%85%。通过对陶瓷膜表面污染物质成分的分析,采用浓度配比为1.0%LAS和0.5%NaOH等混合药剂对超滤膜进行清洗,可以使膜通量得到较好的恢复。维持料液温度为36℃40℃时,陶瓷膜超滤系统的各项操作参数优化为:操作压力为0.15MPa,膜面流速为4.70m/s,浓缩倍数为3倍。改性PVDF超滤膜在处理含油废水的出水水质较好,悬浮物<0.4mg/L,出水浊度均<1NTU,含油量<1.0 mg/L,含聚量<40 mg/L,渗透出水COD值8090 mg/L、去除率在8094%。当废水温度在36℃40℃时,改性PVDF超滤系统最佳工况为跨膜压差为0.10MPa,膜面流速为2.5m/s,浓缩倍数为2倍。最后,通过经济性分析,改性PVDF超滤膜系统的投资费用与运行费用均低于陶瓷膜系统。综合考虑,改性PVDF超滤膜处理采油废水更经济实用。运用超滤对大庆采油废水进行除污染处理效果理想。该方法的使用不仅可以减轻废水排放对环境造成的污染,还降低了自来水的用量,环保和经济效益都非常显著。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.1.1 油田采油技术发展的三阶段
• 1.1.2 大庆油田聚合物驱技术的现状
• 1.1.3 大庆油田聚合物驱存在的问题
• 1.2 聚合物驱采出水回用解决方法
• 1.2.1 聚合物驱采出水的性质
• 1.2.2 聚合物驱采出水处理回注技术现状
• 1.2.3 大庆聚合物驱采出水的处理现状
• 1.2.4 大庆聚合物驱采出水处理存在问题
• 1.3 膜分离技术在油田污水中的应用
• 1.3.1 膜的概念及分类
• 1.3.2 膜组件
• 1.3.3 膜分离技术的发展史简介
• 1.3.4 膜分离技术的原理及特点
• 1.3.5 膜分离技术在油田污水处理中的研究和发展
• 1.3.6 大庆油田解决污水配制聚合物的途径及问题
• 1.4 课题研究内容和意义
• 1.4.1 课题研究内容
• 1.4.2 本课题的意义
• 第2章 陶瓷膜处理采油废水小试
• 2.1 陶瓷膜超滤装置设计
• 2.1.1 超滤膜基本工作原理
• 2.1.2 超滤过程的基本模型
• 2.1.3 膜分离技术的选用、超滤膜材料及膜组件
• 2.1.4 陶瓷膜超滤装置及实验方法
• 2.2 陶瓷膜试验原水水质及检测方法
• 2.2.1 试验原水
• 2.2.2 试验检测方法
• 2.3 陶瓷膜膜通量实验
• 2.3.1 清水通量试验
• 2.3.2 采油废水试验
• 2.4 陶瓷膜对该采油废水中污染物的去除
• 2.4.1 悬浮物和浊度的去除
• 2.4.2 石油类和聚合物的去除
• 2.4.3 有机物的去除
• 2.5 本章小结
• 第3章 改性PVDF膜处理采油废水小试
• 3.1 改性PVDF超滤装置设计
• 3.1.1 超滤膜基本工作原理和模型
• 3.1.2 超滤膜材料及膜组件
• 3.1.3 PVDF超滤膜装置
• 3.1.4 试验原水
• 3.1.5 试验检测方法
• 3.2 PVDF超滤膜通量实验
• 3.2.1 清水通量试验
• 3.2.2 采油废水试验
• 3.3 PVDF超滤膜对该采油废水中污染物的去除
• 3.3.1 悬浮物和浊度的去除
• 3.3.2 石油类和聚合物的去除
• 3.3.3 有机物的去除
• 3.4 本章小结
• 第4章 膜污染与清洗
• 4.1 膜污染的机理
• 4.2 超滤膜污染分析
• 4.2.1 污染膜的微观结构分析
• 4.2.2 陶瓷膜污染膜物质的成分分析
• 4.3 超滤膜污染的清洗和再生
• 4.3.1 物理清洗和化学清洗
• 4.3.2 陶瓷膜清洗再生试验
• 4.3.3 PVDF超滤膜清洗再生试验
• 4.4 陶瓷膜水反洗试验
• 4.5 本章小结
• 第5章 两种膜系统处理采油废水经济评价
• 5.1 两种膜系统运行参数对比
• 5.2 两种膜系统处理采油废水经济分析
• 5.2.1 陶瓷膜处理采油废水经济分析
• 5.2.2 改性PVDF超滤膜处理采油废水经济分析
• 5.2.3 两种膜系统处理采油废水经济分析对比
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢