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胜利油田的采出水处理已经走过了近40年的历程,油田采出水处理回注地层,不仅可以回收水中的原油、实现水的循环利用、减少环境污染,而且能够提供充足的注水水源,节约大量的淡水资源。然而,随着胜利油田的不断开发,油田已进入特高含水开发期,采出水经历了采出、处理、回注等多次循环,其性质也发生了变化。目前,油田采出水中污染物质成分复杂,且其呈稳定的分散体系,混凝处理过程加药混凝沉淀效果差,传统的采出水处理工艺已无法满足要求。
本研究针对胜利油田采出水处理混凝沉降工艺中存在的问题,首先在现有混凝设备的基础上对混凝反应最佳速度梯度 G 值进行了确定,然后通过烧杯试验和侧向流斜板沉降分离模型试验考察了在混凝沉降过程中加入晶核物质,提高混凝反应沉降效率的可行性,最终提出了适用于目前油田采出水现状的“硅藻土混凝复配剂+水力澄清分离技术”。
试验结果表明,(1)在混凝反应过程中,絮凝阶段最佳速度梯度 G 值为 27.86s<1>,GT 值为 16716,混合阶段最佳速度梯度 G 值为 190.84s<-1>,GT 值为 11450.4。(2)投加晶核物质可以有效提高混凝反应过程悬浮物质的去除效率,在试验研究的几种晶核物质中硅藻土的助凝效果最佳,投加硅藻土混凝复配剂之后,沉降时间可缩短为 10min,药剂成本可节约28%。本试验确定的最佳反应条件为,PAC∶硅藻土为 1∶4,最佳复配剂投加量为 70mg/L,絮凝阶段最佳速度梯度 G 值为 21.82s<-1>,GT 值为 13092。(3)“硅藻土混凝复配剂+侧向流斜板沉降分离技术”现场模型试验研究表明,这一流程可以有效地去除SS和含油,在投加硅藻土混凝复配剂、斜板间距为单一的50mm、水力停留时间为 45min 时,SS 去除率、含油量去除率和浊度去除率分别可达到76.4%、82.4%和81.0%,悬浮物颗粒直径中值可由13.42μm降至4.15μm。(4)“硅藻土混凝复配剂+水力澄清分离技术”对目前的油田采出水可以起到较好的澄清分离效果。在PAC+硅藻土为 20+50mg/L 时,SS去除率、含油量去除率和浊度去除率分别可达到75.8%、83.3%和83.1%,悬浮物颗粒直径中值可由18.8μm降至4.3μm;混凝剂成本仅为0.135元/m<3>;含油污泥可以采用固化处理达到无害化处理的目的。
综上所述,通过室内烧杯试验和现场模型试验,验证了硅藻土混凝复配剂改善油田采出水混凝过程的可行性,在此基础上,提出了“硅藻土混凝复配剂+水力澄清分离技术”,这一技术能够降低运行成本,降低后续过滤工艺的运行负荷,有效的改善出水水质,因此,具有推广应用的可行性。