采用支持向量机算法优化电化学处理油田污水的工艺参数

采用支持向量机(SVM)算法,将Box-Behnken设计法与支持向量回归算法(SVR)实验参数优化软件相结合,优化电化学去除油田污水COD的工艺参数。通过量子粒子群算法对SVM算法参数进行优化,从建立的回归模型中找到工艺参数的全局最佳点:电解时间60 min,电解电流3 A,三维电极填充料中石英砂质量695 g。模型得到的COD理论最优去除率为92.48%,验证实验得到的COD去除率为91.43%。     

海上含聚污水电化学处理装置的优化

为解决传统电化学方法在含聚污水处理时电极板消耗严重、絮渣量大的问题,通过改进电极板材料、组合数及结构等,研究适度降解-除油一体化电化学技术,在降低渣泥量的同时保证处理效果。实验结果表明:最佳电极板组合为"网状惰性金属复合物极板(阳)-网状铝极板(阴)-网状铝极板(阴)-网状惰性金属复合物极板(阳)";在电解电流为4.0 A、极板间距为8.0 cm、面体比(电极板面积与处理污水量的比值)为2/17 cm~2/mL、电解时间为30 min的最佳处理条件下,几乎无絮渣产出,含聚污水的浊度去除率为93.3%、聚合物降解率为92.0%、除油率为95.0%,展现了优良的处理效果。     

电絮凝过程中倒极消除极板钝化

针对电絮凝处理污水过程中极板易发生钝化影响电絮凝效果的问题,采用倒极方法消除了极板钝化,并通过SEM和EDS,定性、定量分析不同反应时间段极板的表面形态和元素含量的变化,研究了表面钝化层成分及含量随处理时间的变化趋势。结果表明:电絮凝处理压裂废水中Al阳极钝化层的主要成分是Al_2O_3,阴极钝化层的主要成分是CaCO_3;倒极后的阴极板表面Al_2O_3含量在20 h内由48.94%下降到18.73%,阳极板Al_2O_3含量由11.87%降低到9.28%,这表明倒极能有效消除Al_2O_3氧化膜对极板钝化的影响;对于Ca~(2+)含量较低的压裂废水,倒极使CaCO_3的吸附量控制在0.01%～0.34%,可有效控制极板钝化现象的发生。     

不同类型清水剂处理油田含聚污水的效果对比

考察了阳离子型CWC-14、非离子型NQS-01和阴离子型AQS-08 3类清水剂对油田含聚污水的处理效果,对比了它们的作用特点和絮体性能。实验结果表明:在清水剂加入量350 mg/L、处理温度65℃、搅拌转速300 r/min、搅拌时间5 min的条件下,CWC-14、NQS-01和AQS-08对含聚污水的除油率分别为98.8%、98.0%和99.4%;NQS-01受处理温度、搅拌条件影响较大;CWC-14受污水中聚合物质量浓度影响最大。清水剂的絮体特点与其作用机理有关,CWC-14的絮凝速率最快,起效时间最短,絮体呈黏性大块状;NQS-01的絮凝速率最慢,起效时间最长,絮体呈浮油状;AQS-08的絮凝速率和起效时间适中,絮体呈松散状、流动性好。对比结果表明,非阳离子型清水剂可有效避免油田含聚污水处理过程中的黏性油泥问题。     

海上油田含油污泥对污泥-聚合物混合液性能的影响

为了回注处理海上油田含油污泥,将其与聚合物溶液混合,制备聚合物驱调剖体系。系统评价了含油污泥对污泥-聚合物混合液的溶液性能、使用性能及驱油效果的影响。实验结果表明:当含油污泥浓度小于300 mg/L时,油泥颗粒的粒径范围为0.1~100μm,d_(90)为40~60μm,污泥-聚合物混合液的黏度、抗剪切及抗老化稳定性均得到增强,注入性不受显著影响,阻力系数及残余阻力系数略有增加;当采用油泥浓度为100 mg/L的污泥-聚合物混合液进行驱油实验时,聚驱采收率增幅为7.26百分比,然而含油污泥浓度的进一步升高对提高采收率并不利。     

含聚油泥处理工艺参数优化及交互作用分析

采用自制的油泥分离剂通过热化学分离法处理聚驱油田现场产生的含聚油泥。采用正交实验得到的最佳工艺参数为:剂泥比2.0 m L/g,反应温度80℃,反应时间30 min,搅拌转速500 r/min,在此工艺条件下原油回收率为92.08%。利用支持向量机运算法(SVM)建立模型,分析了各工艺参数之间的交互作用,得出优化后的含聚油泥处理工艺参数为:剂泥比2.5 m L/g,反应温度80℃,反应时间34 min,搅拌转速530 r/min,理论上的最高原油回收率为94.76%。对于模型优选出的工艺参数进行了5组验证实验,平均原油回收率达94.50%。采用优选工艺参数处理3种不同来源的含聚油泥,原油回收率均高于90%。     

聚驱污水含聚量对污水处理设备的影响

JZ9-3油田含聚采油污水粘度高、稳定性强,严重影响到现场污水处理流程和设备的运行。为解决这一问题,通过对JZ9-3油田污水处理流程和单元设备的模拟,进行了现场3种净水剂和不同含聚量的含油污水对斜管除油器、气浮选器和过滤器的影响研究。阳离子型净水剂BHQ-203和ICA的除油效果较阴离子型净水剂BHQ-08的除油效果好,能起吸附电中和及架桥作用,斜管除油器处理不同含聚含油污水后其含油量由263.2 mg/L下降到20.73 mg/L,气浮选器的除油率9%～34%,过滤器在进水含油较低(<50 mg/L)的情况下,起到强化除油的作用;含聚量增加,过滤后悬浮物量呈下降趋势,过滤困难,含聚量达到一定值(>600 mg/L)后无法分析悬浮物量;斜管除油器、气浮选器和过滤器出口水样的ζ电位值在-22.5～-42 mV,随含聚量的增加而变小,污水稳定性增加。研究结果用以指导现场工艺设备的改造。     

聚驱油田采出液处理生成油泥的组成及形成机理

采用红外光谱、光电子能谱、扫描电子显微镜等方法对聚合物驱油(聚驱)油田采出液处理过程中生成的两种物理性质存在明显差异的油泥(黏弹油泥和非黏弹油泥)进行组成分析及生成机理分析。实验结果表明:黏弹油泥的FTIR谱图、XPS谱图与实验室模拟生成的黏弹油泥对照样的谱图高度相似,证明黏弹油泥是聚季铵盐型清水剂与阴离子聚丙烯酰胺生成的高含油阴阳离子复合物;非黏弹油泥不含季铵盐成分,而含有酰胺和醚官能团,推测有可能来源于采出液处理剂中的聚醚成分。     

絮体改质剂对清水剂处理油田含聚污水效果的影响

分别以胺基质子型离子液体(PIL)、非离子有机胺聚氧乙烯聚氧丙烯醚(NAPPE)、增效氧化剂(AO)、低分子量阴离子聚合物(AP)为絮体改质剂,考察絮体改质剂对大分子聚季铵盐(CWC)清水剂处理海上油田含聚污水的絮凝效果及絮体性质的影响。实验结果表明:PIL和AO对絮凝速率、絮凝起效时间、絮体层厚度无影响,可部分改善絮体黏附性;NAPPE虽可有效改善絮体黏附性,但影响清水剂絮凝效果,絮凝速率;相比较而言,当AP加入量为100 mg/L、CWC加入量为300 mg/L时,AP对清水剂絮凝速率和絮凝起效时间影响小,且水色清澈,可有效避免黏性油泥问题。     

油田废水处理中絮体/气泡的形态及分形特征

文章采用絮体分形理论,阐述了电絮凝处理油田含聚压裂返排废水中形成的絮体颗粒、产生微气泡的形态变化和分形成长特征,研究了废水停留时间对其形成及变化的影响,用分形维数表征了废水停留时间对絮体和气泡的影响及变化规律。结果表明,处理过程中产生的絮体颗粒和微气泡形态与其分形维数、当量直径变化具有良好的正相关性,与废水浊度呈负相关性,絮体分形维数D_f值达到1.906后稳定变化小,絮体颗粒聚集更加紧实、易于沉降,气泡的分形维数基本不随时间变化,D_f在2.0小幅振荡波动,其当量圆直径为39.31～44.74μm;在体系中产生均匀的微气浮,加快了絮体快速聚集分离的效果,处理废水21 min时浊度降为18.3 NTU。