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污水處理研究生畢業答辯PPT
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    這是一個污水處理研究生畢業答辯PPT,主要介紹了課題背景、研究現狀、研究的主要內容、實驗內容、結論等內容。

    勝利油田聚合物驅采油污水處理技術研究
                 導師:鄧教授
                 姓名:石國峰
    目錄
                        一、課題背景
                        二、研究現狀
                        三、研究的主要內容
                        四、實驗內容
                        五、結論
    一、課題背景
    一、課題背景
    1、聚合物驅油技術在各大主力油田廣泛使用勝利油田的孤島、孤東、勝沱等區塊含聚合物污水產量大。
    2、污水中含有聚合物,使得污水中原油乳化嚴重,油珠粒徑小,難聚并,且污水粘度大,油珠上浮阻力大,污水穩定;
    3、普通水驅污水處理藥劑對含聚污水的處理效果不明顯,且藥劑投加量大。
    二、研究現狀
    二、研究現狀
    2.1 污水處理工藝技術
    (1) 重力除油技術
    重力除油技術是利用污水中的油珠、固體顆粒以及油的不相容性和密度差,依靠重力作用實現油、油和固體顆粒的分離。
    二、研究現狀
    (2)水力旋流技術
    主要利用了離心分離的原理。將污水加壓,進入旋流器后作加速螺旋流動,密度大的水相沿器壁向旋流器底部作旋流運動 ,油相向旋流器頂部運動 ,最后實現油水分離。
    二、研究現狀
    (3)氣浮技術
    向污水中通入空氣,形成水-氣-粒三相混合體系,氣泡在上浮過程中,與油珠、固體顆粒相接觸,油珠和固體顆粒會黏附在氣泡表面,隨氣泡的析出而使油珠和顆粒物浮出水面,實現油水兩相的分離。
    二、研究現狀
    2.2污水處理藥劑
    (1)無機絮凝劑
    凈水機理:
    主要是通過中和油珠上的負電荷而起作用的。
    分類:
    ①無機低分子絮凝劑:氯化鋁,硫酸鐵等;
    ②無機高分子絮凝劑:聚合氯化鋁,聚合磷酸鋁 等。
    二、研究現狀
    (2)有機絮凝劑
    凈水機理:
    ①中和油珠上的負電荷;
    ②橋接油珠,使小油珠聚集在一起
    分類:
    陽離子型有機絮凝劑、陰離子型有機絮凝劑、非離子型有機絮凝劑
    二、研究現狀
    (3)表面活性劑
    原理:
    吸附到油珠表面,將原來界面膜破壞掉,形成新的不牢固的吸附膜
    分類:
    陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑、非離子表面活性劑
    二、研究現狀
    (4)復合型藥劑
    凈水機理:
    將各種類型絮凝劑的優點相結合而彌補單一一類絮凝劑時的缺點
    分類:
    ①無機-有機復合絮凝劑
    ②表面活性劑-有機絮凝劑復合藥劑
    三、研究的主要內容
    三、研究的主要內容
    三、研究的主要內容
    3.1 聚合物驅殘油污水的穩定性機理研究
    (1)根據油田現場的聚合物驅油污水的水質情況,配制模擬鹽水、模擬含聚合物污水;
    (2)測定污水中含油量、污水表面張力、電導率、污水粘度、油珠Zeta電位值以及油珠粒徑中值等污水多種性質的變化來研究聚合物對采油污水的穩定性影響及穩定機理;
    三、研究的主要內容
    (3)研究表面活性劑、污水礦化度、采出液初始含油量、固體懸浮物顆粒含量以及污水pH值與聚合物共存時,污水的穩定性變化及機理;
    (4)考察污水溫度和沉降時間對污水穩定性的影響。
    三、研究的主要內容
    3.2 殘余聚合物重復利用價值的探討
    (1)研究聚合物驅油的機理,并通過模擬巖芯驅油試驗研究聚合物濃度和分子量對聚合物殘余阻力系數的影響;
    (2)通過油藏數值模擬方法分析聚合物溶液殘余阻力系數對原油采收率的影響;
    三、研究的主要內容
    (3)通過對污水中殘余聚合物利用價值的探討,確定殘余聚合物重復利用的標準條件;
    (4)通過含聚和物污水的驅油試驗驗證殘余聚合物重復利用的標準條件,檢驗含聚合物污水及含聚合物污水再配制聚驅溶液的驅油效果。
    三、研究的主要內容
    3.3 聚合物驅采油污水處理藥劑的研究
    (1)聚合物降解藥劑體系的研究
    ①通過在有機物藥劑體系、氧化還原藥劑體系、過氧化還原藥劑體系以及復配藥劑體系四種藥劑體系中的篩選和復配,配制出降解聚合物藥劑體系的聚合物降解劑;
    ②通過在無機低分子絮凝劑以及無機高分子絮凝劑之間進行篩選和復配,研制降解聚合物藥劑體系的絮凝劑;
    三、研究的主要內容
    (2)聚合物保留藥劑體系的研究
    通過對有機高分子絮凝劑、表面活性劑以及助凝劑的復配合篩選,研究保留聚合物的藥劑體系;
    通過在油田現場的試驗,驗證兩種藥劑體系對含聚合物污水的處理效果。
    四、實驗過程
    四、實驗過程
    4.1 聚合物驅采油污水的穩定性研究
    4.1.1聚合物因素
    (1)聚合物對污水含油量的影響
    四、實驗過程
       從圖4-1可以看出,聚合物的濃度對污水的含油量影響比較大,隨著聚合物濃度的不斷增大,污水的透光率不斷下降,含油量也不斷越多,處理難度加大。
    四、實驗過程
    (2)表面活性劑
    四、實驗過程
    從圖4-2可知,當污水中聚合物濃度的不斷增加時,污水的表面張力逐漸減小,但總體而言,污水的表面張力下降幅度不大。當聚合物濃度從0增加到1000 mg/L時,污水的表面張力從69.43 mN/m下降為63.65 mN/m,下降的幅度比較小,8.3%,由此可以說明,聚合物濃度對污水的表面張力影響程度不大。
    四、實驗過程
    (3)電導率
    四、實驗過程
    由圖4-3知,污水的電導率受聚合物濃度的影響比較大,隨著聚合物濃度的增加,污水電導率幾乎呈直線下降,下降幅度比較大。當聚合物的濃度從0增加到1000mg/L時,電導率從7890μs/cm下降到5170μs/cm,電導率下降了34.5%。由此可見,聚合物濃度增加對污水電導率的影響很大。
    四、實驗過程
    (4)粘度
    四、實驗過程
    當聚合物濃度從0增加到600 mg/L時,污水粘度從0.7131 mPa.s增加到5.3125 mPa.s,也就是說,聚合物濃度增加6.4倍,當聚合物濃度繼續增加時,污水粘度還可以大幅度增加,聚合物濃度達到1200 mg/L時,污水粘度增加高達14.5101 mPa.s,增加到了19.3倍,由此說明,聚合物濃度對污水粘度影響很大。
    四、實驗過程
    (5) Zeta電位值
    四、實驗內容
    由圖4-5 可知,隨著聚合物濃度的不斷增加,油珠的Zeta電位不斷變的更負。當聚合物的濃度由0增加到600mg/L時,油珠的Zeta電位由-28.95mV下降到-36.53mV,下降幅度達到26.2%。聚合物濃度繼續增加,Zeta電位下降開始變得緩慢,當聚合物濃度達到1000mg/L時,油珠的Zeta電位下降到-37.10mV。
    四、實驗內容
    (6)粒徑中值
    四、實驗內容
    由圖4-6可知,隨著聚合物濃度的不斷增大,水中油珠粒徑中值會變得越來越小,當聚合物濃度從0增加到600mg/L時,油珠粒徑中值從36.64um下降到了4.81um,下降幅度高達86.9%,當聚合物濃度繼續增加時,油珠粒徑中值下降趨勢變得緩慢。油珠粒徑越小,則越難通過重力沉降得到有效去除。由此可見,油珠粒徑中值受聚合物濃度的影響很大。
    四、實驗內容
    (7)聚合物對污水的穩定機理
    ①增大污水粘度,減小油珠上浮速率,降低油珠之間的有效碰撞;
    ②殘余原油乳化嚴重,有珠粒徑減小,分布均勻;
    ③聚合物吸附在油水界面上,使油珠表面帶有負電荷,增大靜電排斥力。
    四、實驗內容
    4.1.2 礦化度
    (1)一價陽離子
    四、實驗內容
    由3-7可知,NaCl濃度對污水透光率和含油量的影響比較大。隨著其濃度升高,污水的透光率逐漸升高,含油量逐漸降低,當氯化鈉濃度低于6000 mg/L時,污水的透光率從23.7%上升到56.0%,含油量從1011mg/L下降到381mg/L,下降幅度達到62.3%;但是當污水中氯化鈉濃度超過6000mg/L時,雖然透光率在逐漸上升,含油量在整體上也呈下降趨勢,但二者的變化幅度明顯減小。
    四、實驗內容
    (2)二價陽離子
    四、實驗內容
    由圖4-8中可知,氯化鎂的濃度對污水透光率和含油量的影響比氯化鈉還要大。當氯化鎂的濃度小于400 mg/L時,從23.7%升高到49.6%,污水含油量從1011 mg/L下降到449 mg/L,下降幅度達55.6%;但是當氯化鎂濃度超過400 mg/L時,透光率會繼續上升,含油量也還會繼續下降,但二者的的變化幅度趨于平緩 。
    四、實驗內容
    (3)作用機理
    ①聚合物的鹽敏效應;
    ②金屬離子可與聚合物生成皂類不溶性物質;
    四、實驗內容
    4.1.3油水質量比
    四、實驗內容
    從圖4-9中看到,當原油量由2 g增加到8 g時,相對而言,污水透光率下降稍快,由23.95%下降到23.69%,下降幅度僅為1.09%,此時污水含油量隨采出液初始含油量的增長速度也較快,由1003.1 mg/L上升到1010.8 mg/L;但當初始含油量超過8 g時,污水透光率和油含量變化幅度很小,幾乎不再發生變化。
    四、實驗內容
    4.1.4懸浮固體顆粒
    四、實驗內容
    當污水中高嶺土的含量從0增加到100mg/L時,污水的透光率從23.67%下降到23.49%,下降幅度僅為0.18%,含油量也只從1011mg/L上升到1017mg/L,上升幅度只有0.59%,隨著污水中高嶺土含量的增長,污水透光率和含油量只有很小的變化,由此可見,懸浮固體顆粒對增加油水混合物穩定性的影響是比較弱的。
    四、實驗內容
    4.1.5 pH
    四、實驗內容
    當污水的pH值不斷增大時,污水透光率不斷降低,含油量不斷升高。污水的pH值從4增加到9時,污水的透光率下降速度比較快,下降幅度也比較大,從28.2%下降到了20.9%,下降幅度達7.3%,污水含油量增長速度也很快,從897mg/L增加到了1095 mg/L,增長了22.1%。
    四、實驗內容
    4.1.6表面活性劑
    四、實驗內容
    表面活性劑濃度小于80 mg/L時,污水的透光率和含油量變化速率都很快,當表面活性劑濃度增加到100 mg/L時,污水透光率從23.7%下降到8.9%,降幅達到62.4%,含油量從1011 mg/L上升到1740 mg/L,增長幅度達到72.1%,由此可知,表面活性劑對含聚合物污水的透光率和含油量影響比較大。
    四、實驗內容
    4.1.7溫度
    四、實驗內容
    當溫度低于70℃時,污水的透光率隨著溫度的升高而不斷降低,含油量隨著溫度的升高而不斷增加,當溫度升高到70℃時,污水的透光率從40.0%下降到最低值21.8%,降低幅度達到45.5%,此時污水含油量從643 mg/L升高到最大值1068 mg/L,增長幅度達66.1%,當繼續升高溫度,超過70℃時,污水透光率開始轉為上升,含油量也開始呈現下降趨勢。
    四、實驗內容
    4.1.8 沉降時間
    四、實驗內容
    當沉降時間小于2h時,污水的透光率上升速率很快,從16.7%快速升高到23.7%,上升幅度達41.9%,含油量從1256mg/L下降到1011mg/L,下降幅度達到19.5%。隨著時間的不斷延長,污水透光率、含油量變化幅度逐漸減緩,如圖中沉降時間超過6h時,污水透光率和含油量幾乎不再變化,趨于恒定。
    四、實驗內容
    4.2 殘余聚合物利用價值的探討
    4.2.1巖芯驅油試驗
    四、實驗內容
    (1)聚合物分子量對殘余阻力系數的影響
    四、實驗內容
    從表4-1中數據我們可以看到,當溶液中部分水解聚丙烯酰胺濃度恒定不變時,不斷加大部分水解聚丙烯酰胺的分子量,則溶液的殘余阻力系數RRF以及阻力系數RF都會不斷變大,并且增加的速率都比較快,由此可以說明,即使聚合物溶液的濃度比較低,濃度為200mg/L,但是只要聚合物的分子量比較大,那么溶液的殘余阻力系數RRF以及阻力系數RF的數值依然會很大。
    四、實驗內容
    (2)聚合物濃度對殘余阻力系數的影響
    四、實驗內容
    當溶液中部分水解聚丙烯酰胺分子量恒定不變時,不斷增大部分水解聚丙烯酰胺溶液的濃度,那么溶液的殘余阻力系數RRF和阻力系數RF均會逐漸變大,但增長的速率比較緩慢,由此可知,當溶液中部分水解聚丙烯酰胺分子量較小時,雖然溶液濃度有比較大范圍的改變,濃度從100mg/L上升到1000mg/L,但是溶液的殘余阻力系數RRF以及阻力系數RF仍然沒有出現較大范圍的波動,只是發生了較小的增長。
    四、實驗內容
    通過對表4-1和表4-2的分析,通過數據擬合,得到聚合物濃度、分子量以及殘余阻力系數三者之間的關系式:
    四、實驗內容
    4.2.2殘余阻力系數對驅油效果的影響
    用油藏數值模擬軟件Eclipse模擬聚合物驅油的方法 ,得到了殘余阻力系數RRF對采收率FOE的影響程度
    四、實驗內容
    由表4-3可知,隨著聚合物溶液的殘余阻力系數不斷增大,采收率不斷增大,采收率提高值也會逐漸增大。當殘余阻力系數大于1.5時,聚合物驅也能比單純水驅采收率提高3%以上。由此可以說明,,如果聚合物驅采油污水達到一定的殘余阻力系數,在污水處理過程中若能夠保留其中的殘余聚合物,通過回注地層,仍然具有很好的驅油效果。
    四、實驗內容
    通過數據擬合,得到殘余阻力系數與采收率提高值之間的關系式:
    四、實驗內容
    4.2.3聚合物再利用條件的確定
    由式4-1、式4-2得:
    四、實驗內容
    (1)殘余聚合物濃度對采收率提高值的影響
    四、實驗內容
    由表4-4可知,當污水中殘余聚合物的濃度不斷增加時,采收率提高值要達到3%所需要的分子量會不斷降低。當殘余聚合物的分子量大于500萬時,在殘余聚合物濃度較低(100~300mg/L)時,其采收率提高值也能夠達到3%,殘余聚合物仍然具有重復利用的價值。
    四、實驗內容
    (2)殘余聚合物分子量對采收率提高值的影響
    四、實驗內容
    由表4-5可知,當殘余聚合物的分子量不斷增加時,采收率提高值要達到3%所需要的殘余聚合物濃度會不斷降低。當殘余聚合物的分子量較小時,要使采收率提高值達到3%,殘余聚合物的濃度需要達到2000 mg/L以上,但是實際油田聚合物驅采油污水中的殘余聚合物根本不會達到如此高的濃度;而當殘余聚合物的分子量達到500萬以上時,即使其濃度低于350mg/L,仍然可以達到采收率提高值為3%的要求。由此可見,只有殘余聚合物的分子量達到一定的數量要求,才會具有一定的利用價值。
    四、實驗內容
    (3)殘余聚合物重復利用標準的確定
    若污水中殘余聚合物的分子量大于500萬,則采用保留污水中的殘余聚合物的處理方式;若污水中殘余聚合物的分子量小于500萬,則采用降解污水中的殘余聚合物的處理方式。
    四、實驗內容
    4.2.4含聚合物污水驅油試驗
    四、實驗內容
    由表4-6可知,當聚合物驅采油污水中殘余聚合物的分子量超過500萬時,如果經保留污水中殘余聚合物的處理方式處理后,直接回注地層驅油和經配注聚合物溶液后驅油,都可以比較大的提高原油采收率,具有較好的重復利用價值。
    四、實驗內容
    4.3含聚污水處理藥劑的研制
    4.3.1降解聚合物藥劑體系
    (1)聚合物降解劑
    ①有機物體系
    ②氧化還原體系
    ③過氧化物體系
    ④復配
    四、實驗內容
    綜合污水降粘效果、藥劑投加量及成本的問題,最終確定選擇復配體系:
    四、實驗內容
    (2)降解聚合物藥劑體系絮凝劑的篩選
    四、實驗內容
    四、實驗內容
    考慮污水除油率、透光率、藥劑用量及成本問題,最終確定選擇復配體系:
    聚合氯化鋁鐵:改性聚合氯化鋁=1:1。
    四、實驗內容
    (3) 絮凝劑與降解劑的復配
    四、實驗內容
    通過表4-9中數據,對各種復配方案的污水透光率、除油率 及藥劑投加量進行分析,最終確定降解聚合物藥劑體系的配方為:
    聚合氯化鋁鐵:改性聚合氯化鋁:對苯二酚:過硫酸鉀:硫酸亞鐵=50:50:3:4:3
    四、實驗內容
    4.3.2 保留聚合物藥劑體系
    該藥劑體系包括:
    主劑:有機高分子絮凝劑+表面活性劑
    助劑:助凝劑
    有機高分子絮凝劑:MT-1、MT-5、XN-2
    表面活性劑:HPW-2、BJ-A2、TSG203A
    助凝劑:SR-1,SR-4
    四、實驗內容
    (1)主劑:有機高分子絮凝劑+表面活性劑
    ①HPW-2與3種有機高分子絮凝劑復配
    四、實驗內容
    ②BJ-A2與絮凝劑的復配
    四、實驗內容
    ③TSG203A與絮凝劑的復配
    四、實驗內容
    (4)有機絮凝劑與表面活性劑復配體系的確定
    四、實驗內容
    (2)主劑與助凝劑的復配篩選
    ①SR-1與主劑復配
    四、實驗內容
    ②SR-4與主劑復配
    四、實驗內容
    (3)保留聚合物藥劑體系復配分析
    四、實驗內容
    由表4-11可知,助凝劑SR-1的效果要好一些,污水的透光率和粘度都要比SR-4大,而且藥劑用量也相對較少。在助凝劑為SR-1的三組實驗中,方案3所需要的SR-1濃度最低,處理后污水透光率最高,而且粘度下降率也不高,說明方案3與助凝劑SR-1復配后,不但污水處理效果好,而且污水保粘率也高,所以保留聚合物藥劑體系的復配方案確定為方案為主劑,SR-1為助劑,且主劑:助劑=3:1,即MT-5:TSG203A:SR-1=2:1:1。
    四、實驗內容
    4.3.3含聚合物污水處理劑的現場應用
    (1)降解聚合物藥劑體系
    四、實驗內容
    四、實驗內容
    (2)保留聚合物藥劑體系
    四、實驗內容
    四、實驗內容
    4.3.3兩種藥劑體系的評述
    降解聚合物藥劑體系、保留聚合物藥劑體系這兩種藥劑體系的現場實驗情況進行了說明,通過現場試驗我們看到,兩種藥劑體系在相同的濃度下,降解聚合物藥劑體系的污水處理效果要好于保留聚合物藥劑體系,也就是說,要想達到相同的污水處理效果,保留聚合物藥劑體系的濃度要大于降解聚合物藥劑體系,這可能是因為兩種藥劑類型的凈水機理有所差別。
    四、實驗內容
    保留聚合物藥劑體系并沒有像降解聚合物藥劑體系那樣大幅度降低污水的粘度,所以會造成達到相同的污水處理效果,所使用的保留聚合物藥劑體系濃度要高于降解聚合物藥劑體系,而且保留聚合物藥劑體系價格比較貴,所以此種藥劑用量的增加會大幅度增加藥劑的成本,這就涉及了什么樣的聚合物驅油污水應該用保留聚合物藥劑體系處理,什么樣的聚合物驅油污水應該用降解聚合物藥劑體系來處理。
    四、實驗內容
    判斷污水用哪種藥劑來處理的標準就是污水中聚合物的平均分子量是否大于500萬。這個標準的確立,不但是為了提高殘余聚合物的利用價值,而且也是為了避免污水處理成本的提高。所以在確定污水用哪種藥劑體系來處理時,應該先測定污水中殘余聚合物的平均分子量。
    五、結論
    五、結論
    1、研究出了聚合物對污水的穩定機理;并也考察了聚合物存在條件下,污水礦化度、固體懸浮顆粒、油水質量比、pH、表面活性劑等對污水穩定性的影響;也研究了外部條件溫度、沉降時間對污水穩定性的影響。
    五、結論
    2、確定了采收率提高值、殘余聚合物濃度、分子量三者之間之間的函數關系式 :
    分析了聚合物濃度、分子量對采收率提高值的影響,確定了污水中殘余聚合物具有重復利用價值條件為:參與聚合物的分子量大于500萬
    五、結論
    3、確定了降解聚合物藥劑體系的最佳配方為聚合氯化鋁鐵:改性聚合氯化鋁:對苯二酚:過硫酸鉀:硫酸亞鐵=50:50:3:4:3;通過對有機高分子絮凝劑、表面活性劑以及助凝劑的復配合篩選,確定了保留聚合物的藥劑體系的最佳配方為MT-5:TSG203A:SR-1=2:1:1,并通過在油田現場的污水處理試驗,驗證了兩種藥劑體系對含聚合物污水的處理取得了良好的效果。
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