混凝-超滤膜法用于乳化油分离的过程研究

摘要

目前我国大部分油田的开采已进入高含水后期开采阶段，原油含水率在30％～80％左右，有的甚至高达90％以上。由于每年产生的采油废水量巨大，而且油田采出水的成分及性质极其复杂，传统的油田采出水处理工艺已不能满足回注、回用或外排的要求。因此本文提出了利用混凝-超滤膜法联用的工艺来处理油田采出水。
　　本课题主要考察混凝-超滤膜法联用工艺处理油田采出水中乳化油的效果。首先通过超声波法制得颗粒分布均匀，较小且稳定的乳化液。然后选用三种混凝剂Al2(8O4)3，FeCl3，AlCl3用于预处理过程，通过改变混凝剂用量和进料液性状来筛选出效果优异的混凝剂，并对超滤膜在处理过程中操作参数的选择及膜的污染情况进行了研究。研究结果表明三氯化铁对处理一定范围内pH值和温度的油田采出水有更好的适应性，对浊度及TOC(总有机碳)的去除效果也最好，对TOC的去除效率可以达到96％以上，但是TOC的最终含量都在23 mg/L以上。通过对比实验前后膜通量、TOC含量以及浊度值的变化，发现混凝-超滤膜法的联用对TOC的去除效率可以达到99％以上，可以使得TOC的最终含量降低到13 mg/L以下，达到油田回注水的水质要求。通过SEM，EDS等表面微观分析手段，发现混凝-超滤膜的联用在很大程度上减轻了膜污染的程度，保证膜通量在一段时间内的稳定性。
　　在膜的分离过程中，在线周期性反冲洗可以有效地去除可逆性污染物沉积层，减缓膜的污染程度。本文采用每运行20 min后再进行反冲洗60 s的在线反冲洗方式进行实验，结果表明周期性的在线反冲洗可以降低水通量下降的速度，保证膜通量在一段时间内的稳定性。

目录

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致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景及研究意义

1．2 油田采出水的性质、危害及处理方式

1．2．1 油田采出水的性质

1．2．2 油田采出水的危害

1．2．3 油田采出水的处理方式

1．3 膜材料与膜组件

1．3．1 膜材料

1．3．2 膜组件

1．4 膜分离技术在油田采出水处理中的应用

1．5 膜污染和膜分离过程的浓差极化

1．5．1 膜污染

1．5．2 膜分离过程的浓差极化

1．6 膜污染控制技术与膜清洗

1．6．1 膜污染控制技术

1．6．2 膜清洗

1．7 课题主要研究内容

第二章 实验设备及流程

2．2 实验设备

2．3 实验步骤

2．3．1 模拟油田采出水的配制

2．3．2 乳化油的粒径分布

2．3．3 混凝剂筛选实验

2．3．4 TOC含量以及浊度值分析

2．3．5 自组装中空纤维装置

2．3．6 超滤实验

2．3．7 在线反冲洗周期的确定

2．3．8 SEM与EDS分析

第三章 单独混凝工艺处理油田采出水的工艺研究

3．1 引言

3．2 混凝阶段各因素对出水水质的影响

3．2．1 混凝剂种类及用量对混凝效果的影响

3．2．2 pH值对混凝效果的影响

3．2．3 温度对混凝效果的影响

3．2．4 沉降时间对混凝效果的影响

3．3 本章小结

第四章 直接超滤处理与混凝-超滤联用处理效果对比

4．1 引言

4．2 膜通量、TOC含量随时间的变化

4．3 膜表面的微观分析技术

4．3．1 膜表面SEM分析

4．3．2 膜表面EDS分析

4．4 膜的周期性在线反冲洗

4．4．1 膜的周期性在线反冲洗

4．4．2 反冲洗频度对水通量的影响

4．4．3 在线反冲洗周期的确定

4．5 本章小结

第五章 超滤阶段各因素对出水水质的影响

5．1 超滤阶段各因素对出水水质的影响

5．1．1 压力对超滤膜分离效果的影响

5．1．2 温度对超滤膜分离效果的影响

5．2 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

作者简历