随着我国大部分油田已进入开采的中后期，油田综合含水率提高，油田采出水的产生出量不断增加。油田采出水具有油含量高、含硫酸还原菌、含有机色素及机械杂质高等特点，需要经过净化、杀菌、过滤等一系列工艺处理才能回用。由于油田采出水水质复杂、乳化程度高，其中的乳化油难以用物理法或生化法单独处理，因此目前普遍采用混凝工艺预处理油田采出水。絮凝剂作为混凝处理油田采出水的关键，其性质直接决定絮凝效果，进而影响到后续水处理过程。因此，研制一种高效的油田采出水处理用絮凝剂是提高污水处理效率和降低处理成本的关键。目前，混凝—沉淀—过滤三段工艺是处理油田采出水的一种常用处理方法。混凝作为油田采出水的预处理阶段，其处理效果主要取决于混凝剂的投加量。混凝剂的投加量目前都是通过人工定期做烧杯试验确定的，由于烧杯试验需要一定的絮凝反应时间，通过这种方法确定的系统设定值只适合某一时间内的近似最优值，并不能及时反映当时的水质状况，因而难以对投药量进行及时准确的调节。而且混凝过程是一个复杂的物理化学过程，而影响混凝剂投加量的因素又很多，如原水浊度、温度、pH值、流量、电导率等，使得系统的设定值即经济最优投药量需要根据水质变化不断修正。因此，针对影响混凝剂投药量的因素与混凝剂投药量之间的关系，建立起恰当的数学模型，对于确定最优混凝剂投药量和实现及时在线混凝投药控制具有重大意义。本文以无机絮凝剂聚合氯化铝铁（PAFC）分别与有机絮凝剂阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）、聚二甲基二烯丙基氯化铵（PDMDAAC）和壳聚糖（CTS）来制备无机-有机复合絮凝剂。通过正交试验，确定了PAFC-CPAM、PAFC-PDMDAAC、PAFC-CTS的最佳制备工艺参数，并用红外光谱、扫描电镜等手段对复合絮凝剂进行了表征。通过投加量、pH值、沉降时间、搅拌时间等因素对复合絮凝剂处理模拟油田采出水的絮凝性能进行了初步的探讨，从而选出絮凝性能最优的复合絮凝剂。采用均匀设计试验，通过烧杯实验法，采用最佳复合絮凝剂处理模拟油田采出水，为BP网络混凝剂投加量预测模型的建立采集样本数据，用于BP神经网络混凝剂投加量预测模型的训练、仿真及预测。（1）以聚合氯化铝铁（PAFC）和阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）为原料，采用烧杯混凝实验，以模拟油田采出水为处理对象，以去油率为主要评价指标，通过L9（34）正交试验，确定PAFC-CPAM的最佳制备工艺参数为：CPAM/PAFC复合比（质量比）为0.20，反应温度为60℃，搅拌时间为1.0h，反应pH值为3。分别采用PAFC-CPAM、PAFC和CPAM处理模拟油田采出水，考察了投加量、pH值、沉降时间、搅拌时间等因素对模拟油田采出水处理效果的影响，结果表明：相比PAFC和CPAM，复合絮凝剂PAFC-CPAM具有用量少、处理成本低、处理效率高、沉降速度快、pH适用范围广等优点。（2）以聚合氯化铝铁（PAFC）和聚二甲基二烯丙基氯化铵（PDMDAAC）为原料，采用烧杯混凝实验，以模拟油田采出水为处理对象，以去油率为主要评价指标，通过L9（34）正交试验，确定PAFC-PDMDAAC的最佳制备工艺参数为：PAFC/PDMDAAC复合比（质量比）为20:1，反应温度为50℃，反应pH值为4，搅拌时间为45min。分别采用PAFC-PDMDAAC、PDMDAAC和PAFC处理模拟油田采出水，考察了投加量、pH值、沉降时间、搅拌时间等因素对模拟油田采出水处理效果的影响，结果表明：相比PAFC和PDMDAAC，PAFC-PDMDAAC具有用量少、处理成本低、处理效率高、沉降速度快、pH适用范围广等优点。（3）以聚合氯化铝铁（PAFC）和壳聚糖（CTS）为原料，采用烧杯混凝实验，以模拟油田采出水为处理对象，以去油率为主要评价指标，通过L₉（3⁴）正交试验，确定PAFC-CTS的最佳制备工艺参数为：PAFC/CTS复合比（质量比）为10:1，反应温度为50℃，反应pH值为4，搅拌时间为1.0h。分别采用PAFC-CTS、CTS和PAFC处理模拟油田采出水，考察了投加量、pH值、沉降时间、搅拌时间等因素对模拟油田采出水处理效果的影响，结果表明：相比PAFC和CTS，PAFC-CTS具有用量少、处理效率高、沉降速度快、pH适用范围广等优点。（4）采用复合絮凝剂PAFC-CPAM、PAFC-PDMDAAC和PAFC-CTS分别对模拟油田采出水进行处理，考察不同投加量和pH值时复合絮凝剂对模拟油田采出水的处理效果。当投加量为2.0mg/L时，复合絮凝剂PAFC-CPAM、PAFC-PDMDAAC和PAFC-CTS对模拟油田采出水的去油率分别为96.48%、96.23%、94.75%，对模拟油田采出水的去浊率分别为98.08%、97.21%和96.06%，处理模拟油田采出水后的残余铁含量分别为0.0583mg/L、0.2112mg/L和0.2448mg/L；当投加量为2.0mg/L、pH值在410时，与PAFC-PDMDAAC和PAFC-CTS相比，复合絮凝剂PAFC-CPAM的絮凝性能随pH的变化相对较小。结果表明：复合絮凝剂PAFC-CPAM具有较强的除污能力和较广泛的pH值适用范围（410）。（5）采用均匀设计试验，通过烧杯实验法，采用复合絮凝剂PAFC-CPAM处理模拟油田采出水，为BP网络混凝剂投加量预测模型的建立采集样本数据。以温度、pH值、进水浊度、进水油含量、出水浊度和出水油含量为输入变量，以混凝剂投加量为输出变量，利用BP神经网络建立混凝剂投加量预测模型。采用6-15-1型的三层BP神经网络对混凝剂投加量进行预测，对训练样本的预测结果可知，训练样本预测值的平均相对误差为2.607%，预测值相对误差≤5%的样本数据点占总的样本数据的比率达到87.69%；同时对训练样本的预测值与真实值进行线性回归分析，其相关系数R²=0.9987，MSE=0.00373mg/L。结果表明BP网络预测模型具有良好的预测性能。采用训练样本以外的测试样本对BP网络预测模型的预测能力进行检验，结果如下：测试样本预测值的平均相对误差为2.627%，预测值相对误差≤5.0%的样本数据点占总的样本数据的比率达到93.33%；同时对测试样本的预测值与真实值进行线性回归分析，其相关系数R²=0.9968，MSE=0.00786mg/L。结果表明BP网络预测模型具有一定的泛化能力，预测精度较高。本文制备的三种无机-有机复合絮凝剂对模拟油田采出水的处理效率均达90%以上，同时BP网络混凝投药预测模型对混凝剂投加量的预测精度较高，能实现混凝剂用量的最优投加，达到了良好的经济效益。