膜組合工藝降低聚驅(qū)采油廢水礦化度的技術(shù)研究

第1章緒論1
1.1研究背景及意義1
1.2聚驅(qū)采油廢水的來源及危害2
1.2.1采油技術(shù)的發(fā)展階段2
1.2.2聚驅(qū)采油廢水的來源2
1.2.3聚驅(qū)采油廢水的水質(zhì)特征3
1.2.4聚驅(qū)采油廢水的危害4
1.3聚驅(qū)采油廢水的處理研究進(jìn)展與技術(shù)現(xiàn)狀5
1.3.1采油廢水的常規(guī)處理技術(shù)現(xiàn)狀5
1.3.2聚驅(qū)采油廢水處理技術(shù)的研究進(jìn)展8
1.3.3聚驅(qū)采油廢水的處理技術(shù)現(xiàn)狀分析10
1.4超濾和微濾技術(shù)概述12
1.4.1超濾和微濾技術(shù)簡介12
1.4.2超濾和微濾技術(shù)特點13
1.4.3超濾和微濾膜組件類型及特性13
1.4.4超濾和微濾膜的污染與控制14
1.4.5有機(jī)膜和無機(jī)膜的性能對比分析16
1.5超濾和微濾技術(shù)處理采油廢水的研究與應(yīng)用17
1.5.1超濾和微濾技術(shù)處理采油廢水的國外研究現(xiàn)狀17
1.5.2超濾和微濾技術(shù)處理采油廢水的國內(nèi)研究現(xiàn)狀18
1.5.3超濾和微濾技術(shù)處理采油廢水存在的問題19
1.6降低礦化度技術(shù)概述21
1.6.1相變法降低礦化度技術(shù)21
1.6.2化學(xué)法降低礦化度技術(shù)22
1.6.3電吸附法降低礦化度技術(shù)22
1.6.4反滲透法降低礦化度技術(shù)22
1.6.5離子交換膜法降低礦化度技術(shù)23
1.7降低礦化度技術(shù)處理采油廢水的研究與應(yīng)用25
1.7.1降低礦化度技術(shù)處理采油廢水的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀25
1.7.2降低礦化度技術(shù)處理采油廢水存在的問題26
1.8本書的技術(shù)路線、研究內(nèi)容及結(jié)論27
1.8.1研究來源27
1.8.2技術(shù)路線27
1.8.3研究內(nèi)容28

第2章試驗材料及方法29
2.1試驗用水與裝置29
2.1.1陶瓷膜試驗用水與裝置29
2.1.2改性有機(jī)超濾膜試驗用水與裝置32
2.1.3離子交換膜試驗用水與裝置32
2.1.4中試用水與裝置34
2.1.5試驗試劑36
2.2檢測方法37
2.2.1懸浮物含量測定37
2.2.2含油量測定38
2.2.3聚丙烯酰胺(PAM)相對分子質(zhì)量、水解度及含量測定40
2.2.4金屬離子和陰離子測定42
2.2.5總有機(jī)碳和溶解性有機(jī)碳測定43
2.2.6細(xì)菌類測定43
2.2.7極限電流密度測定43
2.2.8其他指標(biāo)測定43
2.3儀器分析44
2.3.1原子力顯微鏡(AFM)觀察44
2.3.2掃描電鏡(SEM)顯微觀察44
2.3.3傅里葉變換紅外(ATR-FTIR)分析44
2.3.4氣相色譜-質(zhì)譜(GC/MS)分析45
2.3.5X射線能量色散譜(EDS)分析45
2.3.6X射線衍射(XRD)分析45
2.3.7粒徑分布分析45
2.3.8接觸角的分析46
2.3.9核磁共振(NMR)分析46
2.3.10表觀黏度及流變性分析46
2.3.11流動電位、Zeta電位及電荷密度分析46

第3章陶瓷膜預(yù)處理聚驅(qū)采油廢水的試驗研究47
3.1引言47
3.2陶瓷膜預(yù)處理聚驅(qū)采油廢水的單因子試驗47
3.2.1陶瓷膜清水通量試驗48
3.2.2跨膜壓差對陶瓷膜通量發(fā)展及除污特性的影響49
3.2.3膜面流速對陶瓷膜通量發(fā)展及除污特性的影響50
3.2.4濃縮倍數(shù)對陶瓷膜通量發(fā)展及除污特性的影響53
3.2.5溫度對陶瓷膜通量發(fā)展及除污特性的影響55
3.2.6pH對陶瓷膜通量發(fā)展及除污特性的影響57
3.2.7礦化度對陶瓷膜通量發(fā)展及除污特性的影響62
3.3陶瓷膜預(yù)處理聚驅(qū)采油廢水的運行參數(shù)優(yōu)化62
3.3.1析因交叉試驗設(shè)計及運行結(jié)果63
3.3.2膜通量預(yù)測回歸模型的建立及檢驗65
3.3.3陶瓷膜產(chǎn)水能耗預(yù)測模型的建立及應(yīng)用分析70
3.3.4經(jīng)濟(jì)預(yù)測模型的建立及參數(shù)優(yōu)化75
3.3.5優(yōu)化參數(shù)下陶瓷膜的通量發(fā)展77
3.4 本章小結(jié)79

第4章改性有機(jī)超濾膜預(yù)處理聚驅(qū)采油廢水及與陶瓷膜的對比研究80
4.1引言80
4.2改性有機(jī)超濾膜預(yù)處理聚驅(qū)采油廢水的單因子試驗80
4.2.1改性有機(jī)超濾膜清水通量試驗及其與陶瓷膜的比較80
4.2.2跨膜壓差對改性有機(jī)超濾膜通量發(fā)展及除污特性的影響81
4.2.3膜面流速對改性有機(jī)超濾膜通量發(fā)展及除污特性的影響84
4.2.4濃縮倍數(shù)對改性有機(jī)超濾膜通量發(fā)展及除污特性的影響86
4.2.5溫度對改性有機(jī)超濾膜通量發(fā)展及除污特性的影響89
4.2.6pH對改性有機(jī)超濾膜通量發(fā)展及除污特性的影響91
4.2.7礦化度對改性有機(jī)超濾膜通量發(fā)展及除污特性的影響96
4.3改性有機(jī)超濾膜預(yù)處理聚驅(qū)采油廢水的運行參數(shù)優(yōu)化97
4.3.1析因交叉試驗設(shè)計及運行結(jié)果98
4.3.2膜通量預(yù)測回歸模型的建立及檢驗100
4.3.3經(jīng)濟(jì)預(yù)測模型的建立及參數(shù)優(yōu)化104
4.4優(yōu)化參數(shù)下改性有機(jī)超濾膜通量發(fā)展及出水水質(zhì)分析107
4.4.1優(yōu)化參數(shù)下改性有機(jī)超濾膜的通量發(fā)展107
4.4.2優(yōu)化參數(shù)下改性有機(jī)超濾膜出水水質(zhì)分析108
4.5改性有機(jī)超濾膜和陶瓷膜預(yù)處理聚驅(qū)采油廢水性能對比分析115
4.5.1噸水膜投資成本預(yù)測模型的對比分析115
4.5.2產(chǎn)水綜合成本預(yù)測模型的對比分析115
4.5.3優(yōu)化參數(shù)下產(chǎn)水能耗的對比分析115
4.5.4優(yōu)化參數(shù)下噸水投資成本及產(chǎn)水綜合成本的對比分析116
4.5.5優(yōu)化參數(shù)下產(chǎn)水率的對比分析116
4.5.6優(yōu)化參數(shù)下出水水質(zhì)的對比分析116
4.6本章小結(jié)119

第5章改性有機(jī)超濾膜預(yù)處理聚驅(qū)采油廢水的膜污染機(jī)理與控制技術(shù)研究120
5.1引言120
5.2改性有機(jī)超濾膜預(yù)處理聚驅(qū)采油廢水的膜阻力研究120
5.2.1聚驅(qū)采油廢水的流變性120
5.2.2改性有機(jī)超濾膜預(yù)處理聚驅(qū)采油廢水阻力模型的建立及應(yīng)用122
5.3改性有機(jī)超濾膜預(yù)處理聚驅(qū)采油廢水的污染機(jī)理分析124
5.3.1污染膜AFM及SEM顯微觀察124
5.3.2污染物傅里葉變換紅外（ATR-FTIR）分析124
5.3.3污染物核磁共振（NMR）分析127
5.3.4X射線衍射（XRD）及X射線能量色散譜（EDS）分析128
5.3.5氣相色譜-質(zhì)譜（GC/MS）分析129
5.3.6膜清洗液TOC及離子含量分析130
5.3.7溶液和膜Zeta電位分析131
5.3.8溶液的粒徑分布分析132
5.3.9膜出水HPAM相對分子質(zhì)量及水解度特性133
5.3.10膜接觸角變化分析134
5.3.11改性有機(jī)超濾膜污染過程的演繹與推斷134
5.4改性有機(jī)超濾膜預(yù)處理聚驅(qū)采油廢水的膜污染控制135
5.4.1反沖洗對改性有機(jī)超濾膜污染的控制135
5.4.2NaOH堿洗對改性有機(jī)超濾膜污染的控制137
5.5有機(jī)超濾膜預(yù)處理含聚采油廢水清洗技術(shù)研究139
5.5.1單組分藥劑清洗研究139
5.5.2CaCO3粉末協(xié)同作用下的單組分藥劑清洗效果141
5.5.3CaCO3粉末協(xié)同作用下的復(fù)合藥劑及與酸交替清洗效果145
5.5.4CaCO3粉末協(xié)同作用下的清洗機(jī)理分析149
5.6本章小結(jié)151

第6章離子交換膜降低聚驅(qū)采油廢水礦化度試驗研究152
6.1引言152
6.2運行參數(shù)對離子交換膜低礦化度性能的影響152
6.2.1恒定流量下關(guān)于電流密度和脫鹽時間的脫鹽率預(yù)測模型152
6.2.2恒定流量下電流密度對淡水噸水能耗和脫鹽時間的影響153
6.2.3恒定電壓下關(guān)于流量和脫鹽時間的脫鹽率預(yù)測模型154
6.2.4恒定電壓下流量對淡水噸水能耗和脫鹽時間的影響155
6.2.5產(chǎn)水率和電流密度對電流效率的影響155
6.2.6極限電流密度的確定156
6.3離子交換膜去除離子效果及淡水目標(biāo)電導(dǎo)率的確定157
6.3.1陰離子的去除效果158
6.3.2陽離子的去除效果158
6.3.3離子交換膜淡水目標(biāo)電導(dǎo)率的確定159
6.4離子交換膜的污染與清洗161
6.5本章小結(jié)164

第7章改性有機(jī)超濾膜-離子交換膜組合工藝降低聚驅(qū)采油廢水礦化度中試研究165
7.1引言165
7.2改性有機(jī)超濾膜和陶瓷膜產(chǎn)水能耗模型的檢驗試驗165
7.3改性有機(jī)超濾膜抗污染負(fù)荷能力試驗167
7.3.1對二次混凝沉降罐出水的處理效果167
7.3.2改性有機(jī)超濾膜抗HPAM污染能力168
7.4改性有機(jī)超濾膜長期運行過程中的通量發(fā)展及出水水質(zhì)169
7.4.1改性有機(jī)超濾膜長期運行過程中的通量發(fā)展169
7.4.2改性有機(jī)超濾膜長期運行過程中的出水水質(zhì)170
7.4.3改性有機(jī)超濾膜濃縮液及膜清洗液處理研究170
7.5離子交換膜長期運行淡水電導(dǎo)率變化及配聚性能研究171
7.5.1離子交換膜長期運行淡水電導(dǎo)率變化171
7.5.2離子交換膜淡水配制聚合物溶液表觀黏度171
7.5.3離子交換膜淡水配制聚合物溶液的剪切流變性173
7.5.4離子交換膜淡水配制聚合物溶液的黏彈性173
7.6組合工藝降低聚驅(qū)采油廢水礦化度經(jīng)濟(jì)評價174
7.6.1設(shè)備費174
7.6.2運行費用174
7.6.3設(shè)備維護(hù)費175
7.6.4綜合制水成本175
7.7本章小結(jié)175

第8章總結(jié)與展望176
8.1主要試驗研究內(nèi)容及結(jié)論176
8.2中試研究內(nèi)容及結(jié)論177
8.3主要創(chuàng)新點178
8.4技術(shù)展望178

參考文獻(xiàn)179