含聚污水过滤—反冲洗影响因素研究及运行参数优化
发布时间：2023-04-30 03:55
过滤是油田污水处理工艺的最后一道工序,因此,过滤处理效果直接影响着油田回注水水质。随着油田聚合物驱油技术的规模化应用与推广,采出污水出现了含聚浓度高、水质粘度大、油水分离难度增大的问题,造成污水处理过程中过滤后水质不达标、过滤系统运行不稳定、滤料板结以及过滤与反冲洗过程“憋压”等一系列生产问题。因此,认识含聚污水过滤处理水质恶化的成因,明确过滤-反冲洗影响因素,并解决含聚污水处理中过滤段过滤和反冲洗运行操作问题是油田地面污水处理工程面临的重要课题。目前,该问题的研究主要集中在加强反冲洗效果上,多凭主观经验,缺乏反冲洗效果影响因素的系统性研究,同时对含聚污水如何在过滤过程中造成滤后水质不达标的成因揭示不充分。鉴于此,本文从理论分析、室内过滤模拟实验、数值模拟、现场试验四个方面入手对含聚污水的过滤-反冲洗影响因素进行研究,并优化其工艺运行参数。通过室内过滤模拟装置,结合聚合物、滤料表面的微观形态研究可知,滤料对聚合物具有较强的吸附作用,聚合物与油污和悬浮物在滤料表面形成竞争吸附,过滤后上层滤料表面聚丙烯酰胺明显较多,残留在截留的油污中,污水中含聚合物一方面占据了滤料表面,使得滤料对原油和悬...
【文章页数】：166 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
创新点摘要
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 过滤工艺及过滤特性研究
1.2.2 过滤罐反冲洗研究
1.2.3 搅拌作用下的液固两相流动研究
1.2.4 微絮凝过滤研究
1.3 本文主要研究内容
第二章 过滤罐滤层截污特性及滤料污染机理
2.1 过滤工艺及原理
2.1.1 含聚污水处理工艺
2.1.2 过滤设施及结构
2.1.3 过滤的原理
2.2 含聚污水过滤模拟装置建立
2.2.1 装置设计与组建
2.2.2 滤料选择及填设
2.3 滤料污染特性分析
2.4 含聚污水过滤过程中聚合物微观形态研究
2.4.1 仪器及材料
2.4.2 结果与分析
2.5 过滤水质不达标成因分析
2.5.1 滤后水悬浮物含量及粒径中值超标原因分析
2.5.2 滤后水含油量超标原因分析
2.6 本章小结
第三章 基于多孔介质理论的过滤影响因素数值模拟
3.1 含油污水在滤料中的流动
3.2 数值模拟方法
3.2.1 流体运动描述
3.2.2 几何建模与网格划分
3.2.3 数学模型建立
3.2.4 边界条件
3.2.5 求解方法
3.3 过滤效果影响因素研究
3.3.1 滤速
3.3.2 滤料粒径
3.3.3 水质粘度
3.3.4 滤层厚度
3.3.5 滤料级配
3.4 本章小结
第四章 考虑搅拌机制的过滤罐反冲洗流动特性数值模拟
4.1 反冲洗工艺
4.1.1 水反冲洗机理
4.1.2 作用机理公式
4.2 搅拌装置
4.2.1 桨叶形式
4.2.2 稠密液固两相混合的判据
4.2.3 颗粒悬浮机理
4.2.4 单纯搅拌作用下的临界悬浮转速
4.2.5 搅拌效果评价指标
4.3 桨叶搅拌的数值模拟方法
4.3.1 移动与变形区域模拟方法
4.3.2 几何建模与网格划分
4.3.3 数学模型建立
4.3.4 模拟条件设定
4.3.5 求解方法
4.4 搅拌装置结构与工艺参数对反冲洗效果的影响
4.4.1 反冲洗强度及桨叶形式
4.4.2 桨叶距底高度
4.4.3 桨叶长度
4.4.4 搅拌转速
4.4.5 初始滤料高度
4.4.6 滤料粒径及密度
4.4.7 双层滤料下的反冲洗效果
4.5 本章小结
第五章 过滤罐提效运行参数优化现场试验
5.1 微絮凝过滤处理
5.1.1 微絮凝原理
5.1.2 微絮凝药剂
5.1.3 现场试验
5.2 反冲洗参数优化现场试验
5.2.1 水反冲洗
5.2.2 气水反冲洗
5.3 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间取得的成果
致谢
本文编号：3806370
【文章页数】：166 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
创新点摘要
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 过滤工艺及过滤特性研究
1.2.2 过滤罐反冲洗研究
1.2.3 搅拌作用下的液固两相流动研究
1.2.4 微絮凝过滤研究
1.3 本文主要研究内容
第二章 过滤罐滤层截污特性及滤料污染机理
2.1 过滤工艺及原理
2.1.1 含聚污水处理工艺
2.1.2 过滤设施及结构
2.1.3 过滤的原理
2.2 含聚污水过滤模拟装置建立
2.2.1 装置设计与组建
2.2.2 滤料选择及填设
2.3 滤料污染特性分析
2.4 含聚污水过滤过程中聚合物微观形态研究
2.4.1 仪器及材料
2.4.2 结果与分析
2.5 过滤水质不达标成因分析
2.5.1 滤后水悬浮物含量及粒径中值超标原因分析
2.5.2 滤后水含油量超标原因分析
2.6 本章小结
第三章 基于多孔介质理论的过滤影响因素数值模拟
3.1 含油污水在滤料中的流动
3.2 数值模拟方法
3.2.1 流体运动描述
3.2.2 几何建模与网格划分
3.2.3 数学模型建立
3.2.4 边界条件
3.2.5 求解方法
3.3 过滤效果影响因素研究
3.3.1 滤速
3.3.2 滤料粒径
3.3.3 水质粘度
3.3.4 滤层厚度
3.3.5 滤料级配
3.4 本章小结
第四章 考虑搅拌机制的过滤罐反冲洗流动特性数值模拟
4.1 反冲洗工艺
4.1.1 水反冲洗机理
4.1.2 作用机理公式
4.2 搅拌装置
4.2.1 桨叶形式
4.2.2 稠密液固两相混合的判据
4.2.3 颗粒悬浮机理
4.2.4 单纯搅拌作用下的临界悬浮转速
4.2.5 搅拌效果评价指标
4.3 桨叶搅拌的数值模拟方法
4.3.1 移动与变形区域模拟方法
4.3.2 几何建模与网格划分
4.3.3 数学模型建立
4.3.4 模拟条件设定
4.3.5 求解方法
4.4 搅拌装置结构与工艺参数对反冲洗效果的影响
4.4.1 反冲洗强度及桨叶形式
4.4.2 桨叶距底高度
4.4.3 桨叶长度
4.4.4 搅拌转速
4.4.5 初始滤料高度
4.4.6 滤料粒径及密度
4.4.7 双层滤料下的反冲洗效果
4.5 本章小结
第五章 过滤罐提效运行参数优化现场试验
5.1 微絮凝过滤处理
5.1.1 微絮凝原理
5.1.2 微絮凝药剂
5.1.3 现场试验
5.2 反冲洗参数优化现场试验
5.2.1 水反冲洗
5.2.2 气水反冲洗
5.3 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间取得的成果
致谢
本文编号：3806370
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