提高油田含聚污水沉降罐处理效果技术研究

【摘要】：随着聚合物驱油技术在油田的广泛应用,采出污水的性质发生了重大变化,出现了含聚浓度高、水质粘度大等特点,导致现有的污水处理装置和设备出现了处理效果差的问题。基于重力原理分离的沉降罐结构简单、处理量大,是油田污水处理中的重要设备,其脱水效果的优劣直接影响后续过滤罐的处理负荷和处理效果,继而影响水质达标。因此,研究沉降罐内的流场,确定重力分离的影响因素,据此开展气浮、药剂优选、结构改进等研究提高沉降罐处理效果,对于生产实际具有重要意义,具体研究内容如下:首先以沉降罐内的流场作为研究对象,采用离散相模型进行数值模拟,得到沉降罐内速度场分布,较多的污水在靠近罐壁的区域进行沉降;根据油滴运动轨迹长度、停留时间等揭示了油滴的运动特性,沉降罐内存在返混流和漩涡流。然后通过室内静态沉降实验,建立了含油量、悬浮物含量随沉降时间的变化关系,并考察含油、含聚污水中的油滴粒径分布规律,得到含聚浓度、油滴粒径、沉降时间对沉降除油效果的影响,实验结果与模拟结果规律吻合。对比气浮-沉降预处理模拟实验和静沉实验可知,气浮-沉降显著提高了除油率和悬浮物去除率,分别达到30%以上和15%以上。基于气浮-沉降预处理模拟实验优选出25mg/L的聚合氯化铝铁和5mg/L阴离子聚丙烯酰胺溶液作为絮凝剂,以及具有极性-非极性分子结构的浮选剂FJ,其浓度为25mg/L。由现场调参试验可知,仅通过延长沉降时间的做法并不能持续提高处理效果,采用连续收油工艺罐内水质更稳定,较间歇收油时悬浮物去除率和除油率分别高出5.96%和8.14%。最后,以改善流场、提高处理效果为目标,提出了一种新型双环形穿孔配水装置,使除油率提升了12.9%。 【关键词】：沉降罐 含聚污水 处理效果 数值模拟 实验研究
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X741
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 创新点摘要7-10
• 第一章 绪论10-14
• 1.1 本文研究的背景及意义10
• 1.2 国内外研究现状10-13
• 1.3 主要研究内容13-14
• 第二章 沉降罐内流动特性数值模拟研究14-37
• 2.1 几何模型建立14-16
• 2.2 模型的网格划分16-19
• 2.2.1 网格类型及选用原则16-17
• 2.2.2 网格质量的评定17-18
• 2.2.3 沉降罐模型的网格划分18-19
• 2.3 数学模型建立19-24
• 2.3.1 基本控制方程19-21
• 2.3.2 湍流模型21-22
• 2.3.3 离散相模型22-24
• 2.4 模拟条件设定24-26
• 2.4.1 模拟条件简化24-25
• 2.4.2 介质物性25
• 2.4.3 边界条件25-26
• 2.5 求解方法确定26-27
• 2.6 流场分析27-37
• 2.6.1 沉降罐内整体流场分布27-28
• 2.6.2 连续相流动规律分析28-32
• 2.6.3 离散相运动分析32-37
• 第三章 沉降罐沉降规律及处理效果提高实验研究37-49
• 3.1 含油、含聚污水静态沉降实验37-41
• 3.1.1 含聚浓度对沉降分离的影响37-38
• 3.1.2 油滴粒径对沉降分离的影响38-39
• 3.1.3 沉降时间对沉降分离的影响39-41
• 3.2 室内气浮模拟及药剂优选实验41-45
• 3.2.1 气浮-沉降预处理模拟实验41-43
• 3.2.2 絮凝剂、浮选剂评价优选43-45
• 3.3 沉降罐调参运行现场试验45-49
• 第四章 沉降罐结构改进技术研究49-63
• 4.1 混合物模型的建立49-50
• 4.2 配水装置结构优化研究50-60
• 4.2.1 一种新型配水装置的提出50-51
• 4.2.2 配水装置高度51-54
• 4.2.3 配水口直径54-56
• 4.2.4 配水口形状56-58
• 4.2.5 配水口数量58-60
• 4.3 改进效果分析60-63
• 4.3.1 速度场分布60-61
• 4.3.2 浓度场分布及除油率61-63
• 结论63-64
• 参考文献64-68
• 科研成果68-69
• 致谢69-70

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