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《中国人民解放军军事医学科学院》 2009年
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直流电絮凝技术处理油田采出水

张莹  
【摘要】: 近年来,随着我国油田从传统的一次采油(利用储层天然能量进行机械开采)转型到二次采油(主要是注水开采),以及目前逐渐进入工业化应用阶段的三次采油(聚合物驱、三元复合驱等),使采出水的处理难度逐渐增大。研究简单、有效及环境友好型的采出水处理技术也就越来越成为一个亟待解决的课题。电絮凝技术由于其基建成本低廉、装置简单紧凑、操作简单、自动化程度高、抗水力冲击负荷强等优点,成为一项极具竞争力的水处理技术。该技术颠覆了传统的采出水处理流程(隔油——化学混凝或气浮——过滤)中需要大量加药的缺点,使经处理的水回注到地下后不会对地层的生态环境造成破坏,当回注水在下一周期被开采出来时,不会给后续的污水处理工作增加额外负担。本文通过对电絮凝处理油田采出水操作条件及能耗等方面的研究,为该工艺在我国的应用和推广奠定了基础。本课题主要开展了以下几个方面的工作: 首先,对不同电极材料和电极联结方式进行了定量比较,结果表明,针对油田采出水的处理,铁极要优于铝极;对于电极联结方式,虽然各个方式各有其优势所在,但在本次实验中,综合考虑去除率及能耗,采用单极式的联结方式更为有效。 其次,从对理化指标的去除率和能耗的角度研究了电絮凝工艺的运行操作参数,考察了诸多因素对去除效果的影响,并得出以下结论:证明了电絮凝工艺处理油田采出水的可行性;pH中性时,对浊度和含油量去除率最大;较为理想的电流密度应控制在4A/dm2左右,极板间距控制在10~20mm。动态实验结果表明,在适当的条件下,电絮凝技术对采出水中的理化指标均有良好的去除效果,且电极排列方式对于去除率有较大影响。 第三,选取油田采出水中危害性最大的硫酸盐还原菌、铁细菌和腐生菌配水,进行电絮凝除菌的实验研究,并对其除菌及杀菌机理进行了初步探讨。结果表明,以电絮凝技术处理油田采出水技术上可行,具有很好的除菌效果。同时还证明,仅经电场直接作用和絮凝(即电解完成后立即取样)除菌杀菌率不高,一般难以满足回注标准。但静置后,随着时间的增加,微生物的杀灭率大大提高,腐生菌达到了≤103个/ml的回注要求,铁细菌出水水样的含菌量大多为0,硫酸盐还原菌也可以满足回注标准。 最后,对常用“牺牲阳极”在采出水中的电化学特性及负载特性进行了分析。结果表明,由于水质本身高矿化度的特点,两种极板阳极极化曲线整体表现为活化溶解,基本不存在钝化,同时,两种阳极极板在该水样中的自腐蚀电位均有明显负移。通过循环伏安曲线证明两种“牺牲阳极”在油田采出水中都具有相对稳定的电催化氧化性能。最后根据油田采出水的特点,建立了具有工程实用价值的线性及非线性负载模型。
【学位授予单位】:中国人民解放军军事医学科学院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:X703

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