混凝-MBR工艺处理油田采出水的技术研究

论文摘要

特低渗透油层的开发具有单井产量低、油藏丰度低、油层的连通性差等特点。由于它的地质储量大,因而一直受到各国石油开发研究工作者的广泛关注。近年来,我国大庆油田一直开展针对特低渗透油层开发的研究。实验通过分析油田采出水水质并分析其可生化性,确定采用混凝-MBR工艺处理油田采出水。通过考察工艺不同操作参数的处理效果,确定反应器运行的最佳条件。同时,针对反应器运行过程中的膜污染问题,提出两步清洗法的有效解决措施。GC/MS分析采出水中有机物种类同时根据水质全分析结果证实采出水可采用生物法处理,但必须经过混凝预处理。最终,确定采用混凝-MBR工艺处理特低渗透油层回注水,研究整个工艺不同条件的处理效果,得出最合理的反应器操作参数:不改变油田采出水自身水温和pH,投加80mg/L的硫酸铝先高速搅拌1min后低速搅拌3min反应30min,除油率达80%以上,出水含油量低于50mg/L,保证MBR中活性污泥不受毒害。MBR最合理操作参数分别为:温度、pH不变,曝气强度选择24.6L/min,曝气时间为6h,进水压力为0.07MPa,透过液出口压力为0.06MPa。基于上面的研究成果,采用相同的操作参数,对比该组合工艺和直接超滤法的处理效果,结果表明组合工艺和直接超滤处理的油田采出水的出水水质分别为含油量1.73mg/L、4.23mg/L,SS为0.61mg/L、1.38mg/L,粒径中值为0.10μm、0.35μm,CODCr为49.25 mg/L、291.09 mg/L,S2-为无法检测、23.65 mg/L,SO42-为135.41 mg/L、151.29 mg/L。混凝-MBR工艺出水效果优于直接超滤法,使出水达到特低渗透油层回注水标准。实验结果显示直接超滤法处理油田采出水时,2h内膜通量就能降低50%,组合工艺则需24h膜通量下降50%。由此可见,混凝-MBR工艺在处理效果和延缓膜污染方面都优于直接超滤法。采用SEM分析反应器运行前后的膜表面附着情况,发现污染物对膜造成严重污染。采用EDS分析膜面污染物成分后发现,膜面上的有机物是油田采出水中的石油类污染物,同时膜面上存在CaCO3,MgCO3 SiO2的胶体和颗粒等无机物污垢。实验分别采用物理方法和化学清洗法清洗运行不同时间的膜组件,结果化学清洗效果优于物理清洗效果,但单一清洗剂的重复性使用效果不佳。因此,实验进一步完善清洗方案,最终确定两步清洗法:先用0.1mol/L的HCl清洗30min将膜上无机物污垢清洗干净,接着用0.1mol/LNaOH清洗30min,初始清洗效果高达95%以上。两步清洗法清洗的膜组件,膜通量恢复率下降速度比单一膜清洗剂缓慢。由此可见,两步清洗法能有效改善单一清洗剂的清洗效果。大庆油田采出水采用混凝-MBR工艺能有效去除水中污染物,达到特低渗透油层标准,为特低渗透油层的开发提供理论依据和技术支持。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 油田采出水特点及水中油的存在状态
• 1.3 油田采出水回注的影响
• 1.4 油田采出水处理方法及工艺
• 1.5 混凝原理及混凝剂的种类
• 1.6 膜生物反应器简介
• 1.6.1 膜生物反应器的发展
• 1.6.2 膜生物反应器的特点
• 1.6.3 膜生物反应器的分类及应用
• 1.7 膜组件的分类
• 1.7.1 膜材料
• 1.7.2 膜构造及类型
• 1.8 膜污染控制技术
• 1.9 论文主要内容
• 第2章 实验材料与方法
• 2.1 主要实验药品和仪器
• 2.2 实验流程
• 2.3 实验参数测定方法
• 2.3.1 含油量的具体测定步骤
• 2.3.2 乳化油制备方法
• 2.3.3 混凝法操作的具体步骤
• 2.3.4 常规实验参数的测定方法
• 2.4 接种活性污泥配方
• 第3章 混凝处理油田采出水的研究
• 3.1 油田采出水水质全分析
• 3.2 油田采出水可生化性研究
• Cr组成及原油特性分析'>3.2.1 COD_Cr组成及原油特性分析
• 3.2.2 油田采出水中有机物组分分析
• 3.3 混凝剂的选择
• 3.4 混凝时间的影响
• 3.5 搅拌强度的影响
• 3.6 pH 的影响
• 3.7 温度的影响
• 3.8 混凝对油田采出水可生化性的影响
• 3.9 本章小结
• 第4章 MBR 处理含油废水试验研究
• 4.1 活性污泥的驯化
• 4.2 MBR 工艺操作参数确定
• 4.2.1 活性污泥浓度的影响
• 4.2.2 曝气强度的影响
• 4.2.3 曝气时间的影响
• 4.2.4 进水口压力的影响
• 4.2.5 浓缩液出口压力的影响
• 4.3 本章小结
• 第5章 混凝-MBR 工艺的处理效果及膜污染控制技术的研究
• 5.1 混凝-MBR 工艺与超滤法出水效果对比
• 5.1.1 混凝-MBR 工艺对颗粒的去除效果
• 5.1.2 混凝-MBR 工艺对原油的去除效果
• Cr的去除效果'>5.1.3 混凝-MBR 工艺对COD_Cr的去除效果
• 5.1.4 超滤法处理的出水效果
• 5.2 混凝-MBR 工艺与超滤处理油田采出水膜通量的变化
• 5.3 污染膜表面污染物质分析
• 5.4 膜清洗方法
• 5.4.1 物理清洗
• 5.4.2 清洗药剂的选择
• 5.4.3 清洗浓度和时间的选择
• 5.4.4 清洗温度的选择
• 5.4.5 清洗液重复性能的使用
• 5.5 清洗方案的完善
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢