CN100572524C - 油田回注水微生物处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明是关于对油田采出水回注处理方法的改进，其特征是采用微生物好氧生化处理及后续过滤处理，所说微生物为棒状蜡状芽孢杆菌(Bacilluscereus)、杆菌属(Corynebacterium sp.)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、产碱假单胞菌(Pseudomonas alcaligenes)联合菌；控制进水PH6-9。较现有技术，可以确保处理出水稳定达到《碎屑岩油藏注水水质推荐指标》(SY/T5329-1994)A1级低渗透油田注水水质标准；即油≤2mg/l、SS≤1mg/l、粒径中值≤1μm。具有：工艺简单，操作管理方便，运行费用低，较原工艺可降低20-60%，由于可以利用现有处理工艺中部分设备，改造费用低，处理效果稳定，污泥量少，并不需添加任何药剂，处理不产生二次污染，有效解决了油田采出水难处理的困惑。特别适用于油田现有物化处理工艺的改造，当然也可以采用本发明工艺新建。

Description

油田回注水微生物处理方法

技术领域

本发明是关于对油田采出水处理回注方法的改进，尤其涉及一种采用专性微生物联合菌群生物处理，与物理过滤处理相结合的油田回注水处理工艺。

背景技术

石油开采伴随大量采出水，如2005年我国原油产量18150万吨，大约产生9亿多吨采出水，而采油过程又需要大量调制符合要求水回注地层，为节约水资源，要求采出水至少90％以上用于回注。而油田采出水具有：油含量高，达200-1000mg/l；成份复杂，除含原油外，还含有脂肪酸、表面活性剂、驱油剂、破乳剂、降粘剂、缓蚀剂等聚合物；含盐量高，达5000-200000mg/l；SS含量高，达600-1000mg/l，并含有大量粘泥；含油中既有浮油，又有分散油，还有乳化油。加上三元驱油技术的应用，油田采出水中聚合物含量不断增加，粘度也随之增加，乳化油更加稳定，使得油、水、悬浮物等分离越来越困难。因此含油量高、水质成份复杂、可生化性差、粘度大，为此类废水的重要特征。此类废水处理难度极大，如采出水中油分子量小，难以用诸如过滤等物化方法处理去除；采用生化法，又因可生化性差，生物膜难以形成，且粘度大，会影响微生物的正常呼吸、生长和生存，加上含盐量高，微生物活性受到抑制，所以通常生物处理工艺也难以正常运行。

目前对于该类废水处理，较多采用二段式或三段式物化处理工艺，即一级沉降、二级除油、三级过滤。此方法在除油时需投加有机或无机混凝剂和破乳剂，加药后必然会产生衍生物，造成二次污染存在于回注水中，也使得石油采出废水变得越来越复杂；其次，由于采出水中含油大都为稳定的乳化油，粒径很小，重力除油只能分离非乳化的浮油，大部分乳化油仍大量存在于水中，在处理水中循环往复，水中浓度越来越高，更是增加了后续处理难度；再就是，废水中油泥易粘附在滤料上，造成过滤困难，以及滤料易饱和而失效，并且粘泥粘附在滤料上又难以清除，造成滤料易板结，不仅带来了反冲洗频繁，滤料使用寿命缩短、更换频繁，增加了劳动强度和运行成本；而且还会造成过滤偏流，也会影响出水水质。这些均使得物理处理，极难处理至可以回注标准。而出水中油和悬浮物超标，若循环回注，会导致注水压力上升，采油率下降，甚至堵塞地层，严重造成油井报废。

中国专利CN00133630.4公开的采油污水处理方法，其工艺流程包括大罐底水经斜板除油罐除油，浮选，缓冲，粗过滤，细过滤，回注；在粗过滤之前设助滤剂投加点，细过滤后回注前设杀菌剂加药点；细过滤后水经悬浮、附着厌氧接触氧化池处理，中间沉淀，悬浮、附着好氧氧化池处理及二次沉淀后外排；中间沉淀池的厌氧污泥及二次沉淀池的好氧污泥回流到悬浮、厌氧接触氧化池的进口；中间沉淀池剩余污泥经浓缩，机械脱水处理后外运。此法采用物化+生化的处理工艺，处理后仍用作外排水，不能作为回注水，而对于回注水仍然采用为物化处理，而且处理流程长，工艺复杂，运行成本高，占地面积大，投资高，维护工作量大，难以稳定达到回注水标准用于回注，外排浪费水资源。

中国专利200510039182.4公开的油田采出水深度处理方法，包括：(1)油田废水经过除油、除悬浮物预处理；(2)使预处理后废水经装有吸油容量达20～50mg/mg的膨胀石墨的吸附塔，使出水达到采出水回注水标准。石墨吸附饱和，经减压蒸馏和高温陪烧，重复使用。此法也仍然为物化法，同样存在前述物化的不足，而且因产出废水量大，吸附剂再生工作量大，很难得到实际应用。

中国专利CN03111808.9公开的油田污水生物处理，包括隔油处理、气浮处理、生物接触氧化处理、沉降处理。从其说明书所说处理结果只能达到外排水标准，仍然达不到油田回注水标准。

中国专利CN200410075791.0公开的采油废水处理工艺，首先利用硅藻土对废水中有机物、油进行吸附，进而采用无机盐或高分子絮凝剂进行絮凝沉淀，再利用无污泥膨胀的接触氧化法进行进一步氧化处理，二次介质吸附处理。其处理工艺如下：硅藻吸附-絮凝沉淀-接触氧化-介质吸附-介质吸附。此法主要采用物化处理作为预处理，不仅处理流程长，工艺复杂，占地面积大，投资高，维护工作量大，运行成本高，而且同样很难稳定达到回注水标准。

由上可知，目前对油田采出水处理，基本沿用各种改进的物化，并均难以稳定处理至回注水标准。

2003年第4期《中国给排水》公开的“生化法处理高温、高盐油田采出水”虽然提出采用以微生物(未公开具体微生物菌株)接触氧化结合沉淀工艺处理油田采出水，只能对采出水中的COD进行降解，未公开油的去除效果，处理出水只能达到(GB8978-1996)二级排放标准，仍然不能用于回注用水。

中国专利CN03112720.7公开了一种油田回注用采出水处理方法，提出采用由芽孢杆菌属和极杆菌属组成专性联合菌群生化处理，加上膜分离处理，即使采出水经初沉池、专性微生物反应池、膜分离、除氧处理达到回用。此法只适用于新建项目，导致投资费用较大，不适用利用油田现有物化处理设备的低成本改造。经实际应用，因采用菌株相对较少，协同效应有限，需经常补充菌株，给实际应用带来不便；并且随着油田采出水成份日益复杂，其适应性相对不足，会造成处理效果不一致，从而给后续处理增加难度。

发明内容

本发明的目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种除油及溶解性有机物效果好，工艺流程短，投资费用和运行费用低，能稳定达到油田回注水标准的油田回注水微生物处理。

本发明目的实现，主要改进是在原采出液经油水分离后的采出水处理，用专性微生物联合菌群好氧生化处理，替代原有物化工艺中一级沉降、二级除油工艺，保留后续过滤的生化结合过滤工艺。具体说，本发明油田回注水微生物处理，包括微生物好氧生化处理及后续过滤处理，其特征在于所说微生物为棒状蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)、杆菌属(Corynebacteriumsp.)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、产碱假单胞菌(Pseudomonasalcaligenes)联合菌；控制进水PH6-9。

本发明所述油田采出水，是指油田采出液经油水分离后的污水和/或油田污水处理中的排放废水，和/或油田含聚废水。

本发明所述微生物好氧生化处理，它可以是污水处理中常用的各种好氧工艺，诸如接触氧化法、活性污泥法、好氧流化床、生物曝气滤池等。其中本发明较好采用微生物反应池工艺，如各种接触氧化、活性污泥法及好氧流化床，反应池工艺较其他好氧工艺具有，对各种油类生物降解效果好，有利于提高后续过滤设备的处理效果，确保过滤系统长期运行，延长后续过滤滤料反冲洗周期和更换周期或膜的更换周期，降低运行费用，使出水稳定达到回注水标准。同时反应池式工艺，还有利于充发挥加入微生物的竞争优势。

为更有利于微生物生长，处理进水的PH更好为6.5-8。

本发明所述微生物处理后的过滤处理，可以是常用的粗过滤和精过滤，也可以采用膜分离过滤。为减小微生物对设备的影响，本发明工艺中可以保留原处理工艺中杀菌工艺，即在本专利微生物好氧处理后，先进行杀菌处理，再经过滤处理，但如果采用超滤膜过滤，及精密过滤滤芯孔径≤0.2μm，因其具有优良的截留细菌作用，因此可以省略杀菌工艺段。杀菌工艺设置在过滤前端，可以在后续过滤中将菌尸体予以去除，确保出水水质。本发明优选采用膜过滤，可以省略杀菌工艺，出水效果更好。

此外，为提高处理效果，本发明微生物联合菌群，还可以包括施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)、地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)。

本发明所述微生物，均为自然界所存在，是由申请人经试验筛选确定组合，并逐渐在此类废水中驯化适应培养。

本发明由于采用前述微生物联合菌群好氧生物处理，代替原油田采出水物化处理工艺中一级沉降、二级除油工艺，保留原后续过滤工艺的处理技术。经筛选的专性微生物联合菌群，耐盐性好，试验可在饱和食盐水中生存，不仅对采出水中的油及有机污染物有极强的降解能力，可达到高效除油(包括除乳化油)效果，经微生物处理出水油≤5mg/l；而且对油泥中的油及有机污染物也有极强的降解作用，因而能有效降低废水的粘度。本发明前级处理效果好，有利于延长后续过滤系统的使用寿命，减少反冲洗频率，延长滤料或膜更换周期，降低处理成本。较现有技术微生物处理，因使用菌株多，协同效应好，菌群生长周期长，活性高，基本不需补充添加，因而抗毒性和抗冲击性能强，对各种油田采出水处理效果稳定。本发明工艺较现有技术，大大提高了油田采出水处理效果，可以确保处理出水稳定达到《碎屑岩油藏注水水质推荐指标》(SY/T5329-1994)A1级低渗透油田注水水质标准；即油≤2mg/l、SS≤1mg/l、粒径中值≤1μm。具有：工艺简单，操作管理方便，运行费用低，较原工艺可降低20-60％，由于可以利用现有处理工艺中部分设备，改造费用低，处理效果稳定，污泥量少，并不需添加任何药剂，处理不产生二次污染，有效解决了油田采出水难处理的困惑。特别适用于油田现有物化处理工艺的改造，当然也可以采用本发明工艺新建。

以下结合几个具体实施方式，进一步说明本发明。

附图说明

图1为比较例1工艺流程图。

图2为实施例1工艺流程图。

图3为比较例2工艺流程图。

图4为实施例2工艺流程图。

具体实施方式

比较例1：按图1工艺流程，处理结果见表1

表1  比较例1处理出水  单位mg/L

实施例1：按图2处理流程，处理结果见表2

表2  实施例1处理出水  单位mg/L

说明：比较例1与实施例1进水均为同一某油田沉降罐出水，PH8.2，T38℃，水量：5m³/H，矿化度：25000mg/L，聚合物：275mg/L，改造前采用比较例1工艺，改造后采用本发明实施例1工艺，保留原有杀菌、石英砂过滤器、磁铁矿过滤器，仅将原有的混凝破乳、浮选、核桃壳过滤，用棒状蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)、杆菌属(Corynebacterium sp.)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、产碱假单胞菌(Pseudomonas alcaligenes)、施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)、地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)联合菌的接触氧化(半软性填料)代替，停留时间6小时，处理后出水直接进入原有处理设施后处理系统。结果比较，本发明工艺较原工艺，油的平均去除率提高了39.15％，SS平均去除率提高了46.67％。过滤器清洗周期延长了10～20倍，运行费用降低约40％。

比较例2：按图3处理流程，处理结果见表3

表3  比较例2处理出水  单位mg/L

实施例2：按图4处理流程，处理见表4。

表4  实施例2处理出水  单位mg/L

说明：比较例2与实施例2进水均为同一油田沉降罐出水，PH7.2，T35℃，水量：5m³/H，矿化度：65000mg/L，聚合物：325mg/L。改造前采用比较例2工艺，改造后采用本发明实施例2工艺，保留原有杀菌、双滤料过滤器、精过滤，仅将原力旋流器、聚结除油器、核桃壳过滤，用棒状蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)、杆菌属(Corynebacterium sp.)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、产碱假单胞菌(Pseudomonas alcaligenes)联合菌的活性污泥生化处理工艺代替，处理后出水直接进入原有处理设施后处理系统。结果比较，本发明工艺较原工艺，油的平均去除率提高了15.4％，SS平均去除率提高了15.9％。双料过滤器清洗周期延长了10倍，运行费用降低了。

此外，微生物处理还可以采用如间隙式活性污泥法(SBR)，流化床，曝气生物滤池等好氧工艺，过滤还可以采用膜过滤。

Claims (7)

1、油田回注水微生物处理方法，包括微生物好氧生化处理及后续过滤处理，其特征在于所说微生物为棒状蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)、杆菌属(Corynebacterium sp.)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、产碱假单胞菌(Pseudomonas alcaligenes)联合菌；控制进水pH6-9。

2、根据权利要求1所述油田回注水微生物处理方法，其特征在于所说微生物好氧生化处理pH6.5-8。

3、根据权利要求1所述油田回注水微生物处理方法，其特征在于所说微生物好氧生化处理为微生物反应池工艺。

4、根据权利要求3所述油田回注水微生物处理方法，其特征在于所说微生物反应池工艺为接触氧化或活性污泥或好氧流化床。

5、根据权利要求1所述油田回注水微生物处理方法，其特征在于所说后续过滤为膜过滤。

6、根据权利要求1所述油田回注水微生物处理方法，其特征在于微生物好氧生化处理后经杀菌处理再过滤处理。

7、根据权利要求1、2、3、4、5或6所述油田回注水微生物处理方法，其特征在于所说微生物还包括施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)、地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)。

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