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低压反冲洗过滤器研制及在油田污水处理中的应用研究

作　者: 张逢玉
导　师: 姜安玺
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 环境工程
关键词: 油田污水低压反冲洗过滤器微絮凝悬浮污泥过滤工艺反冲洗
分类号: X703.1
类　型: 博士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

我国大部分油田已经进入了三次开采期,采出原油的含水率已达70%以上,有的油田甚至高达90%。油水分离产生大量的含油污水,如不经处理直接排放,会对环境造成污染和危害,严重时将威胁人民的生命安全,造成经济损失。同时聚合物驱采油技术的发展导致采出水聚合物浓度的增加,油田污水处理难度提高,因此开发适合我国油田实际情况、高效经济的污水处理及回用技术,解决含聚合物污水处理难的问题是油田水处理面临的重大课题。在现有油田污水处理工艺中,过滤工艺是一道重要工序。过滤器的结构和运行状况直接决定了滤后水水质。本文依据过滤理论和反冲洗理论,分析了普通过滤器在处理含聚合物污水时出现问题的原因。污水中聚合物的存在加大了滤料与油和悬浮物之间的吸附力,粘附油的滤料相对密度变小,在原有反冲洗速度下滤料膨化严重,导致反冲洗压力升高、滤料流失、滤料不能完全再生,从而影响过滤效果,滤后水中油和悬浮物含量难以达标。在此分析的基础上,对过滤器结构进行了重新设计,开发了低压反冲洗过滤器。其特点在于能够在较低的压力下利用搅拌和稳定的水流作用实现滤料的彻底再生,有效地解决了反冲洗压力升高、滤料流失和滤料再生难的问题。同时由于反冲洗所需压力低,对罐内设施破坏力降低,并且可以利用滤后水余压对核桃壳过滤器进行反冲洗,提高了经济效益。高效的反冲洗是过滤器连续运行的基础,因此通过计算和试验确定了低压反冲洗过滤器的最佳工艺参数。低压反冲洗核桃壳过滤器反冲洗流速在5~8 m /s,反冲洗压力维持在0.03~0.08MPa;低压反冲洗石英砂过滤器的反冲洗流速在14~20 m /s,反冲洗压力0.12~0.22MPa。在最佳反冲洗流速下,核桃壳过滤器的膨胀率达到180%,石英砂过滤器膨胀率达到160%。远远低于原核桃壳和石英砂过滤器计算得到的300%和280%的膨胀率。在最佳工艺参数下进行反冲洗有效的改善了反冲洗效果,滤料再生效果好,且解决了反冲洗压力升高、滤料流失等问题。在大庆油田某污水处理站利用低压反冲洗过滤器进行了现场试验。提出了新的过滤工艺,即取消原过滤工艺中的第三级过滤,同时增加微絮凝加药系统,形成微絮凝悬浮污泥二级过滤工艺。通过该工艺提高了过滤效能,使油田污水经过二级处理达到低渗透油层回注水标准。新工艺的过滤效果明显改善,一级滤后水油和悬浮物的去除率分别达到85%和50%,优于原过滤器过滤效果;二级滤后水含油在1mg/L,去除率达到99%以上;悬浮物浓度在3mg/L以下,去除率达到95%。滤后水水质完全达到了低渗透油层回注水标准,甚至可达到特低渗透油层回注水标准。无需进行三级过滤就可直接回注油层。在试验取得良好效果的基础上,大庆油田第一采油厂北二深污水站、第六采油厂喇Ⅱ-Ⅰ、喇560、第四采油厂聚杏Ⅱ-Ⅰ污水站全都采用了低压反冲洗过滤器。无论是一级外输水处理,还是深度回注水处理均取得了良好的效果,都达到了相应的标准。对北二深污水站进行了经济核算。采用本工艺通过二级悬浮污泥过滤即可实现污水回注使用,无需其它深度处理设施,节省了投资,因此本工艺具有显著的经济效益和环境效益。我国油田污水处理普遍存在着过滤工艺滤后水不达标的问题,原因主要在于过滤器结构不合理,反冲洗效果差。低压反冲洗过滤器的研制,有效地解决了这个问题,其在油田污水处理领域里有着广阔的应用前景。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-14
第1章绪论  14-37
  1.1 油田污水处理的研究现状  14-26
    1.1.1 油田污水的产生、特点及处理意义  14-15
    1.1.2 油田污水处理技术的研究现状  15-26
  1.2 油田污水处理回注技术的应用现状  26-30
    1.2.1 油田污水处理回注的背景  26-27
    1.2.2 油田污水处理回注技术的发展及应用  27-28
    1.2.3 油田污水处理回注水质标准  28-29
    1.2.4 油田污水处理回注中存在的主要问题  29-30
  1.3 过滤工艺在油田回注水处理中的应用与研究现状  30-32
    1.3.1 过滤器的工作原理  30-31
    1.3.2 过滤工艺在油田污水处理回注中的应用  31
    1.3.3 过滤工艺在油田污水处理回注中的研究现状  31-32
  1.4 微絮凝过滤研究  32-35
    1.4.1 微絮凝的机理  33-34
    1.4.2 微絮凝过滤的机理  34
    1.4.3 微絮凝过滤优缺点及其应用  34-35
  1.5 微絮凝悬浮污泥过滤机理  35-36
  1.6 课题研究目的意义和主要内容  36-37
    1.6.1 课题的来源、研究目的和意义  36
    1.6.2 研究的主要内容和关键技术  36-37
第2章试验运行方式及水质分析方法  37-42
  2.1 试验工艺流程  37-40
    2.1.1  37-38
    2.1.2 微絮凝加药位置的选择  38-39
    2.1.3 主要处理单元运行参数  39-40
  2.2 水质分析方法  40-41
  2.3 试验用水  41
  2.4 本章小结  41-42
第3章反冲洗过滤器的学位论文">低压反冲洗过滤器的研制  42-76
  3.1 过滤器运转中的主要问题  42-45
    3.1.1 核桃壳过滤器运转中的问题及其成因分析  42-44
    3.1.2 石英砂过滤器运转中出现的问题和成因分析  44-45
  3.2 低压反冲洗过滤器的研制  45-51
    3.2.1 低压反冲洗核桃壳过滤器的研制  45-46
    3.2.2 低压反冲洗核桃壳过滤器反冲洗效果  46-48
    3.2.3 低压反冲洗石英砂过滤器的研制  48-49
    3.2.4 低压反冲洗石英砂过滤器反冲洗效果  49-51
  3.3 低压反冲洗过滤器过滤性能的研究  51-54
    3.3.1 滤速对滤层水头损失增长的影响  51-52
    3.3.2 过滤过程中水头损失变化规律  52-53
    3.3.3 过滤器性能的综合评价  53-54
  3.4 反冲洗机理及参数研究  54-73
    3.4.1 反冲洗过程分析  55-57
    3.4.2 搅拌反洗阶段  57-62
    3.4.3 水力反洗阶段  62-72
    3.4.4 反冲洗操作程序及参数  72-73
  3.5 本章小结  73-76
第4章低压反冲洗过滤器过滤及微絮凝悬浮污泥二级过滤工艺研究  76-93
  4.1 低压反冲洗过滤器处理效果  76-81
    4.1.1 一级低压反冲洗核桃壳过滤器过滤效果  76-79
    4.1.2 二级低压反冲洗石英砂过滤器过滤效果  79-81
  4.2 微絮凝悬浮污泥过滤研究  81-92
    4.2.1 微絮凝过滤工艺研究  81-86
    4.2.2 微絮凝悬浮污泥过滤研究  86-89
    4.2.3 微絮凝悬浮污泥过滤效果  89-92
  4.3 微絮凝悬浮污泥过滤工艺对后续处理工艺的影响  92
  4.4 本章小结  92-93
第5章低压反冲洗过滤器及微絮凝悬浮污泥过滤工艺在大庆油田的应用  93-114
  5.1 应用背景  93-94
  5.2 大庆油田污水处理现状  94-103
    5.2.1 大庆油田水质现状  94-96
    5.2.2 大庆油田污水处理工艺现状  96-101
    5.2.3 大庆油田污水处理存在的问题  101-103
  5.3 低压反冲洗过滤器在大庆油田的应用  103-107
    5.3.1 低压反冲洗过滤器在油田污水过滤工艺中的应用  104-107
    5.3.2 应用前景  107
  5.4 低压反冲洗过滤器的经济性评价  107-112
    5.4.1 基建投资  108-110
    5.4.2 微絮凝悬浮污泥过滤工艺段水处理成本核算  110-111
    5.4.3 经济效益和环境效益分析  111-112
  5.5 本章小结  112-114
结论和建议  114-116
  结论  114-115
  建议  115-116
参考文献  116-126
攻读博士学位期间发表的学术论文  126-128
致谢  128-129
个人简历  129

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