三元复合驱采出水物理掺混生物强化处理技术及工艺研究

摘要

随着大庆油田进入三次采油阶段，三元复合驱采油技术得到了大面积的推广应用，产生了大量的三元复合驱采出水，由于含有大量的表面活性剂、聚丙烯酰胺和碱导至采出水油水分离困难且乳化严重，采用物理及化学方法对于三元复合驱采出水处理困难并且成本较高。近些年，对于油田采出水生物法处理的研究进展顺利，处理效果非常好，大大降低了对于油田采出水的处理成本。生物法处理油田采出水的过程中，微生物能够利用三元采出水中一些物质作为自身生长的营养物质，并且将大分子有机物降解为小分子有机物，从而达到对油田三元采出水的处理目的。
　　为了降低三元复合驱采出水的处理难度，将三元复合驱采出水与聚合物驱采出水进行掺混，随着三元采出水掺混比例的降低，采出水含油量达到100mg/L以下所用静沉时间逐步缩短且沉降效率逐步增加，有助于提高三元采出水的油水分离，有利于悬浮物的去除和粒径中值的降低，对于降低现有三元污水处理工艺的污水处理难度具有重要的实际意义。通过试验确定:三元复合驱采出水和聚驱采出水的物理沉降掺混的最佳比例为7∶3;掺混比为70％时，掺混水的沉降性较好，在静沉8h后水中含油量降低到100mg/L以下。
　　生物法处理三元复合驱采出水的好氧段工艺，填料的规格和填充率至关重要，直接影响着处理的最终效果，经过试验研究:在40％填充率下2×2规格的悬浮填料对于三元复合驱采出水的处理效果最佳，含油量:24小时为2.17 mg/L，去除率为99.1％;悬浮物:24小时为8 mg/L，去除率为85.2％;表面活性剂活剂:24小时为4.2 mg/L，去除率为71.6％;粘度略有升高。
　　本研究对于三元掺混水的生物强化处理分为两个阶段，第一阶段将强碱三元复合驱采出水、弱碱三元复合驱采出水分别与聚驱采出水掺混后，通过生物法的A/O工艺进行强化处理，HRT为48小时。稳定阶段对于弱碱三元掺混水的处理效果为:含油的去除率为98.20％、悬浮物去除率为91.10％、聚合物的去除率为6.70％、表面活性剂去除率为52.80％、粘度的去除率为16.50％、碱度、PH和盐度略有升高，但幅度不大，COD的去除率为10.10％。对于强碱三元掺混水的处理效果为:含油的去除率为97.30％、悬浮物去除率为62.80％、聚合物的去除率为21.50％、表面活性剂去除率为62.5％、粘度去除率8.40％、COD的去除率为49.30％、pH略有降低，碱度与盐度有所增高。
　　第二阶段在A/O工艺的基础上，在厌氧工艺段与好氧工艺段之间引入新的一种工艺即BESI工艺段，HRT为48小时，对两种掺混水进行进一步的强化处理，稳定阶段对于弱碱三元掺混水的处理效果为:含油的去除率为99.30％、悬浮物去除率为96.30％、表面活性剂的去除率达到70.50％、粘度去除率为20％、碱度、pH、聚合物和盐度略有升高，COD的去除率为17.60％。对于强碱三元掺混水的处理效果为:含油的去除率为99.40％、悬浮物的去除率72.20％、聚合物的去除率为8.20％、碱度去除率为5.60％、表面活性剂去除率为85.40％、粘度去除率26.90％、COD的去除率为43.10％、pH略有降低，盐度略有增高。
　　两种掺混水中，强碱三元掺混水在两个阶段的处理过成中较之弱碱三元掺混水的处理效果更好。第二阶段通过对A/O工艺的改进，添入新的BESI工艺对两种掺混水的处理效果较之第一阶段的A/O工艺进一步的提高，这对于现阶段提高三元采出水的生物处理效果有重要意义。

目录

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外对于处理三元采出水的研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 三元采出水的主要处理工艺与技术

1．3．1 三元采出水的处理技术

1．4 A／O工艺处理技术及其原理

1．5 BESI工艺实现系统内污泥的减量化

1．6 悬浮填料在污水处理中的研究应用

1．7 物理掺混在污水处理中的研究应用

1．8 研究的目的与意义

1．9 实验内容

1．10 技术路线

2 实验材料与方法

2．1 实验装置与材料

2．1 实验材料

2．2 实验装置

2．3 活性污泥的驯化方法

2．4 实验仪器

2．5 分析方法

2．5．1 含油量的测定方法

2．5．2 粒径分布的测定方法

2．5．3 COD的测定方法

2．5．4 碱度的测定方法

2．5．5 悬浮固体含量的测定方法

2．5．6 表面活性剂的测定方法

2．5．7 聚合物测定方法

2．5．8 粘度的测定方法

3 三元采出水掺混比例优化及其静沉效果研究

3．1 试验材料与方法

3．1．1 试验材料与装置

3．1．2 试验方法

3．2 三元采出水和聚驱采出水最佳掺混比例的优化

3．2．1 50％、75％和100％的掺混比污水含油量比较分析

3．2．2 65％和70％的掺混比污水的含油量比较分析

3．2．3 三元水掺混不同比例静沉效果比较分析

3．3 三元采出水、聚驱采出水、掺混水的组成及其油水分离特性

3．3．1 三元采出水、聚驱采出水、掺混水组成成分比较分析

3．3．2 三元采出水、聚驱采出水、掺混水油水分离特性分析

3．4 结论

4 好氧曝气生物悬浮填料填充方式及优化研究

4．1 试验材料与方法

4．1．1 试验材料

4．1．2 试验方法

4．2 各填充率下不同规格悬浮填料对于三元采出水的处理效果分析

4．2．1 60％填充率下不同规格悬浮填料对于三元采出水的处理

4．2．2 50％填充率下不同规格悬浮填料对于三元采出水的处理

4．2．3 40％填充率下不同规格悬浮填料对于三元采出水的处理

4．2．4 30％填充率下不同规格悬浮填料对于三元采出水的处理

4．2．5 40％填充率下加球与不加球下2×2规格填料对于三元采出水的处理

4．3 结论

5 A／O工艺对于强碱、弱碱三元掺混水处理效能的比较及研究

5．1 A／O工艺的反应仪器与参数

5．2 A／O工艺对于强碱三元掺混水的处理效果研究

5．2．1 对于强碱三元掺混水含油和悬浮物的处理效果分析

5．2．2 对于强碱三元掺混水聚合物和碱的处理效果分析

5．2．3 对于强碱三元掺混水表面活性剂和粘度的处理效果分析

5．2．4 对于强碱三元掺混水COD、pH和盐度的研究分析

5．2．5 对于强碱三元掺混水A／O工艺厌氧段ORP变化分析

5．2．6 GC-MS对强碱三元掺混水各阶段出水的分析研究

5．3 A／O工艺对于弱碱三元掺混水的处理效果研究

5．3．1 对于弱碱三元掺混水含油和悬浮物的处理效果分析

5．3．2 对于弱碱三元掺混水聚合物和碱度的处理效果分析

5．3．3 对于弱碱三元掺混水粘度和表面活性剂的处理效果分析

5．3．4 对于弱碱三元掺混水COD、pH和盐度的处理效果分析

5．3．5 对于弱碱三元掺混水A／O工艺厌氧段ORP变化分析

5．3．6 GC-MS对弱碱三元掺混水各阶段出水的分析研究

5．4 结论

6 BESI工艺对于强碱、弱碱三元掺混水处理效能的比较及研究

6．1 BESI工艺反应器及参数

6．2 BESI工艺对于强碱三元掺混水处理效果研究

6．2．1 对于强碱三元掺混水悬浮物和含油的处理效果分析

6．2．2 对于强碱三元掺混水聚合物和碱度的处理效果分析

6．2．3 对于强碱三元掺混水表面活性剂和粘度的处理效果分析

6．2．4 对于强碱三元掺混水COD、pH和盐度的处理效果分析

6．2．5 对于强碱三元掺混水BESI工艺厌氧段ORP变化分析

6．2．6 GC-MS对强碱三元掺混水各阶段出水的分析研究

6．3 BESI工艺对于弱碱三元掺混水处理效果研究

6．3．1 对于弱碱三元掺混水含油和悬浮物的处理效果分析

6．3．2 对于弱碱三元掺混水聚合物和碱度的处理效果分析

6．3．3 对于弱碱三元掺混水表面活性剂和粘度的处理效果分析

6．3．4 对于弱碱三元掺混水COD、pH和盐度的处理效果分析

6．3．5 对于弱碱三元掺混水A／O工艺厌氧段ORP变化分析

6．3．6 GC-MS对弱碱三元掺混水各阶段出水的分析研究

6．4 结论

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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