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聚合物驱采油污水深度净化技术的研究

任广萌  
【摘要】: 聚合物驱采油污水(ORWPF)是伴随油田聚合物驱油技术的应用而出现的一种新型采油污水。它除含有石油烃类、固体颗粒、无机盐等常规采油污水含有的物质外,还含有大量残余的聚丙烯酰胺(PAM),其相对分子质量为4×106~5×106。ORWPF是一种乳化程度较高、难以生物降解的有机废水。经油田现有工艺(沉降或浮选-过滤)处理后,ORWPF达不到油田回注水质标准的要求,无法回注,外排又严重污染环境。针对这个问题,根据处理后污水去向的不同,本文在保留油田现有处理工艺的基础上,采用不同工艺对ORWPF进行了深度处理研究。 针对处理后ORWPF用于回注的要求,在保留油田现有处理工艺的基础上,本文采用“改性纤维球过滤-O3/UV/H_2O_2氧化-超滤”工艺对其进行深度处理。在回注深度处理工艺中,改性纤维球过滤单元的功能主要是去除ORWFP中的油和悬浮物。研究结果表明,改性纤维球过滤单元可以在较高的过滤速度下稳定运行。过滤出水中油浓度不超过7.27mg/L,油的去除率可以达到77.56%;改性纤维球过滤可以显著减低ORWPF中悬浮物的浓度,其出水中悬浮物浓度≤6.81mg/L,悬浮物去除率为84.17%;改性纤维球过滤出水中颗粒粒径中值为3.11μm,较处理前减小了59.53%。但改性纤维球过滤对ORWPF中大量存在的PAM没有去除作用。采用气水联合反冲洗可以实现滤料的清洗再生,反冲洗气体和水流强度分别为16.72L/m2·s和5.22 L/m2·s,反冲洗时间为15~20min。虽然改性纤维球过滤对油和悬浮物的去除效果明显,但其出水中悬浮物浓度和颗粒粒径中值仍然没有达到油田注水标准的要求。 在回注深度处理工艺中,采用O3/UV/H_2O_2处理单元对改性纤维球过滤出水进行进一步处理,主要去除ORWPF中的PAM和部分石油烃类有机物。研究发现,H_2O_2和O3投加量、PAM初始浓度、紫外辐照强度和pH是影响PAM氧化降解的重要因素。通过对O3/UV/H_2O_2氧化PAM反应的动力学分析,发现该反应符合准一级动力学规律,计算得到该反应的表观速率常数与主要影响因素之间的关系,确定了O3/UV/H_2O_2体系氧化PAM的反应宏观动力学方程。实验结果表明,在PAM初始浓度为103.18mg/L、H_2O_2和O3投加量分别是165mg/h和230.2mg/h、紫外辐照强度为2.2 mw/cm2、pH7的条件下,反应60min后,PAM的转化率可以达到62.60%,其相对分子质量可以降至10000


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