聚驱污水絮凝作用研究

论文摘要

目前,我国各大主力油田都已实施聚合物驱油技术。聚合物驱油在提高原油采收率的同时也使得采出液中聚合物(多为部分水解聚丙烯酰胺HPAM)残留量增大,采出污水粘度增加,油水分离速度减慢,原有污水处理能力下降。本文的目的是研究不同的絮凝剂对聚合物驱(简称为聚驱)污水的絮凝作用规律,开发新型絮凝剂,节省絮凝剂的用量和打破常规的处理方法,经济有效的处理聚驱污水。文章首先从聚驱污水水质出发,选用常用絮凝剂通过化学絮凝法研究其对污水的作用规律,然后根据絮凝剂的分子结构和优缺点通过复配和复合的手段来提高处理后上清液的透光率。接着,进行絮凝效果评价研究,主要评价的指标有絮凝处理后上清液的残余HPAM质量浓度、含油量、化学需氧量和相对粘度以及絮体的形态等方面,其中以残余HPAM质量浓度的考察为重点。研究结果表明通过选用合适的无机有机絮凝剂,在最佳的加剂量和絮凝温度下,处理后前四项指标含量均明显降低,絮凝效果较好。根据絮体形态与絮凝剂分子结构的关系及不同絮凝剂的絮凝效果,合成了无机高分子复合絮凝剂聚硅酸氯化铝铁(PAFSC),其最佳合成条件为:制备聚硅酸时二氧化硅的浓度为2.5%,pH值为5.0。制备PAFSC时铝铁物质的量比为2:1,铝铁物质的量之和与硅的物质的量之比为1:1,反应温度为室温。絮凝剂PAFSC与聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDADMAC)复配,当铝铁质量之和与PDADMAC的质量比为40:1,絮凝温度为37℃,加剂量为150 mg/L时,可使处理后聚驱污水的透光率达到98.5%。最后,为节省药剂和成本,保护环境,在化学絮凝法的基础上,研究了电化学絮凝法,并进行了电化学絮凝法与化学絮凝法的联合研究。通过正交实验获得电化学絮凝的最佳实验条件为:电极板间距9 mm,电解时间为16min,电流密度为1000A/m2。电化学絮凝与絮凝剂PAC联合处理聚驱污水后,可使PAC的剂量节省近700 mg/L,上清液透光率为99%。电化学絮凝与絮凝剂CPAM联合处理聚驱污水后,可使CPAM的剂量节省近200mg/L,上清液透光率为98.6%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 创新点摘要
• 前言
• 第一章 文献综述
• 1.1 聚合物驱污水的来源及水质特征
• 1.2 聚合物驱污水的稳定机理
• 1.3 聚合物驱污水处理利用的意义
• 1.4 国内外聚合物驱油田污水处理技术方法
• 1.4.1 传统处理方法
• 1.4.2 最新研究方法与技术
• 1.5 化学絮凝法处理聚驱污水的背景
• 1.6 絮凝剂的基本作用机理
• 1.6.1 胶体的稳定性
• 1.6.2 胶体的脱稳与絮凝
• 1.7 絮凝剂的研究现状
• 1.7.1 无机絮凝剂
• 1.7.2 有机絮凝剂
• 1.7.3 无机-有机复合絮凝剂
• 1.8 影响絮凝剂絮凝效果的因素
• 1.8.1 污水水质的影响
• 1.8.2 絮凝剂的影响
• 1.8.3 操作条件的影响
• 1.9 课题研究的主要内容
• 第二章 絮凝剂对聚驱污水的作用规律研究
• 2.1 实验药品及仪器
• 2.2 实验方法
• 2.3 无机有机絮凝剂的规律研究
• 2.3.1 聚合氯化铝（PAC）处理油田聚驱污水的规律研究
• 2.3.2 无机絮凝剂聚合铝盐（PX）处理油田聚驱污水的规律研究
• 2.3.3 无机絮凝剂聚合铁盐（PF）处理油田聚驱污水的规律研究
• 2.3.4 阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）处理油田聚驱污水的规律研究
• 2.4 无机有机絮凝剂的优缺点及复配原则分析
• 2.5 无机有机絮凝剂的最佳复配与复合实验及分析
• 2.5.1 无机有机絮凝剂的最佳复配实验及分析
• 2.5.2 无机有机絮凝剂的最佳复合实验及分析
• 2.6 本章小结
• 第三章 絮凝效果评价实验
• 3.1 实验药品及仪器
• 3.2 实验检测方法
• 3.2.1 残余聚丙烯酰胺质量浓度ρ（残余HPAM）测定
• 3.2.2 含油量测定
• 3.2.3 化学需氧量（COD）测定
• 3.2.4 粘度测定
• 3.2.5 絮体形态观察
• 3.3 絮凝处理对聚驱污水HPAM 的影响及机理分析
• 3.4 絮凝处理对聚驱污水含油量的影响
• 3.5 絮凝处理对聚驱污水化学需氧量（COD）的影响
• 3.6 絮凝处理对聚驱污水相对粘度的影响
• 3.7 絮体形态与絮凝效果的关系
• 3.8 本章小结
• 第四章 无机高分子复合絮凝剂（PAFSC）的合成及絮凝效果测定
• 4.1 实验药品及仪器
• 4.2 絮凝剂的合成
• 4.2.1 硅酸的聚合机理
• 4.2.2 实验原理
• 4.2.3 聚硅酸氯化铝铁（PAFSC）的合成
• 4.3 聚合反应条件的确定
• 4.3.1 二氧化硅浓度的确定
• 4.3.2 溶液pH 值的确定
• 4.3.3 铝铁物质的量比的确定
• 4.3.4 铝铁物质的量之和与硅的物质量比的确定
• 4.3.5 聚合温度的确定
• 4.4 絮凝效果测定实验
• 4.4.1 加剂量对聚驱污水絮凝效果的影响
• 4.4.2 絮凝温度对聚驱污水絮凝效果的影响
• 4.5 絮凝剂PAFSC 与絮凝剂PDADMAC 的复配研究
• 4.5.1 复配比例对聚驱污水絮凝效果的影响
• 4.5.2 絮凝温度对聚驱污水絮凝效果的影响
• 4.5.3 加剂量对聚驱污水絮凝效果的影响
• 4.6 本章小结
• 第五章 电化学絮凝法与化学絮凝法联合处理聚驱污水
• 5.1 电絮凝技术的研究背景及作用机理
• 5.1.1 电絮凝技术的研究背景
• 5.1.2 电絮凝技术的作用机理
• 5.2 实验仪器、试剂及装置
• 5.2.1 实验仪器与试剂
• 5.2.2 实验装置图
• 5.3 实验原理及实验步骤
• 5.3.1 实验原理
• 5.3.2 实验步骤
• 5.4 电絮凝实验最佳工艺条件的确定
• 5.4.1 电极板间距的确定
• 5.4.2 电解时间的确定
• 5.4.3 电流密度的确定
• 5.4.4 确定最佳实验条件的正交设计实验
• 5.5 电化学法与化学絮凝法联合处理油田聚驱污水
• 5.5.1 电絮凝与聚合氯化铝（PAC）联合处理聚驱污水
• 5.5.2 电絮凝与阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）联合处理聚驱污水
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 详细摘要