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陶瓷膜与改性PVDF超滤膜处理采油废水试验研究

作　者: 张学东
导　师: 于水利
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 市政工程
关键词: 含聚采油废水陶瓷膜 PVDF超滤膜纳米改性膜污染
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

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:8.2~17.5mg/L,含油量:2.6~11.5mg/L,聚合物含量:210~390mg/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80~90 mg/L、去除率在80~94%。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。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章绪论  10-31
  1.1 课题研究背景  10-12
    1.1.1 油田采油技术发展的三阶段  10-11
    1.1.2 大庆油田聚合物驱技术的现状  11
    1.1.3 大庆油田聚合物驱存在的问题  11-12
  1.2 聚合物驱采出水回用解决方法  12-18
    1.2.1 聚合物驱采出水的性质  12-14
    1.2.2 聚合物驱采出水处理回注技术现状  14-16
    1.2.3 大庆聚合物驱采出水的处理现状  16-17
    1.2.4 大庆聚合物驱采出水处理存在问题  17-18
  1.3 膜分离技术在油田污水中的应用  18-29
    1.3.1 膜的概念及分类  18-23
    1.3.2 膜组件  23
    1.3.3 膜分离技术的发展史简介  23-24
    1.3.4 膜分离技术的原理及特点  24-25
    1.3.5 膜分离技术在油田污水处理中的研究和发展  25-28
    1.3.6 大庆油田解决污水配制聚合物的途径及问题  28-29
  1.4 课题研究内容和意义  29-31
    1.4.1 课题研究内容  29
    1.4.2 本课题的意义  29-31
第2章陶瓷膜处理采油废水小试  31-56
  2.1 陶瓷膜超滤装置设计  31-39
    2.1.1 超滤膜基本工作原理  31-32
    2.1.2 超滤过程的基本模型  32-35
    2.1.3 膜分离技术的选用、超滤膜材料及膜组件  35-37
    2.1.4 陶瓷膜超滤装置及实验方法  37-39
  2.2 陶瓷膜试验原水水质及检测方法  39-40
    2.2.1 试验原水  39
    2.2.2 试验检测方法  39-40
  2.3 陶瓷膜膜通量实验  40-50
    2.3.1 清水通量试验  41-43
    2.3.2 采油废水试验  43-50
  2.4 陶瓷膜对该采油废水中污染物的去除  50-54
    2.4.1 悬浮物和浊度的去除  50-51
    2.4.2 石油类和聚合物的去除  51-53
    2.4.3 有机物的去除  53-54
  2.5 本章小结  54-56
第3章改性PVDF膜处理采油废水小试  56-68
  3.1 改性PVDF超滤装置设计  56-59
    3.1.1 超滤膜基本工作原理和模型  56
    3.1.2 超滤膜材料及膜组件  56-57
    3.1.3 PVDF超滤膜装置  57-58
    3.1.4 试验原水  58-59
    3.1.5 试验检测方法  59
  3.2 PVDF超滤膜通量实验  59-64
    3.2.1 清水通量试验  59-61
    3.2.2 采油废水试验  61-64
  3.3 PVDF超滤膜对该采油废水中污染物的去除  64-67
    3.3.1 悬浮物和浊度的去除  64-65
    3.3.2 石油类和聚合物的去除  65-66
    3.3.3 有机物的去除  66-67
  3.4 本章小结  67-68
第4章膜污染与清洗  68-78
  4.1 膜污染的机理  68
  4.2 超滤膜污染分析  68-73
    4.2.1 污染膜的微观结构分析  68-72
    4.2.2 陶瓷膜污染膜物质的成分分析  72-73
  4.3 超滤膜污染的清洗和再生  73-75
    4.3.1 物理清洗和化学清洗  73
    4.3.2 陶瓷膜清洗再生试验  73-75
    4.3.3 PVDF超滤膜清洗再生试验  75
  4.4 陶瓷膜水反洗试验  75-76
  4.5 本章小结  76-78
第5章两种膜系统处理采油废水经济评价  78-81
  5.1 两种膜系统运行参数对比  78
  5.2 两种膜系统处理采油废水经济分析  78-79
    5.2.1 陶瓷膜处理采油废水经济分析  78-79
    5.2.2 改性PVDF超滤膜处理采油废水经济分析  79
    5.2.3 两种膜系统处理采油废水经济分析对比  79
  5.3 本章小结  79-81
结论  81-83
参考文献  83-88
致谢  88

陶瓷膜与改性PVDF超滤膜处理采油废水试验研究

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