CN104556546A - 一种利用油田污水养殖微藻固定co2的方法 - Google Patents

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张建
丁慧
邓波
孙广领
贾建昌
张磊
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Abstract

本发明提供一种利用油田污水养殖微藻固定CO2的方法，该方法按如下步骤进行：a、利用溶气气浮对油田污水联合站油田污水进行生物除油预处理，经气浮去除大部分原油后的油田污水进入好氧生物除油处理系统进一步去除原油，好氧生物除油过程中按TOC:N:P＝100：5-10：1重量份配比投加N、P营养盐，处理后油田污水中含有的原油低于2mg/L；b、a步骤经处理后的油田污水中直接流入赛道式微藻培养系统，然后通入CO2含量为3%-15%的烟道气，赛道式微藻培养系统中加入微藻藻种经过5-15天生长，c、将b步骤经赛道式微藻培养系统处理后的油田污水泵入碳滤膜系统，采用无机碳膜收集微藻的同时过滤污水，藻泥用压滤机压滤后制成藻饼，通过碳滤膜过滤的干净水经杀菌、脱氧后回注到低渗透或中低渗透油藏地层驱油。

Description

一种利用油田污水养殖微藻固定CO2的方法
技术领域
本发明属于油田污水处理与新生物质能源领域，特别涉及一种利用油田污水养殖微藻固定CO2的方法。 
背景技术
温室效应是 21 世纪全人类所面临的最大环境问题。工业发展导致大量CO2排放到大气中，只有最大限度的吸收转化CO2才能协调好经济发展与环境间问题。目前 CO2的固定减排技术可以分为物理处理、化学处理及生物固定三类。 其中生物固定方法中，微藻可在光合作用下，可利用CO2合成大量的生物物质，如蛋白质、淀粉、维生素及脂质。且微藻具有光合速率高、繁殖快、环境适应性强、处理效率高以及易与其它工程技术集成等优点，可应用于CO2的固定。 
为了实现产业化的微藻CO2固定，国内外众多企业和研究机构进行了许多有益的尝试。早在1990年，日本国际贸易和工业部就曾资助一项名为“地球研究更新技术计划”的项目，利用微藻吸收火力发电厂烟气中的二氧化碳来生产生物质能源。该项计划共有大约20多个私人公司和政府的研究机构参与，10年间共投资约25亿美元，在减排藻种筛选、光合生物反应器开发、微藻生物质能源生产等方面的工作都卓有成效；美国绿色燃料技术公司(GreenFuel)和亚利桑那公共服务公司于2007年12月在西班牙西南部开展的微藻减排项目，利用水泥厂工业废气中的CO2进行微藻培养并开发高附加值的食品、饲料和燃料，目前已建立100m2的培养温室以垂直薄膜光生物反应器进行微藻培养，并计划扩大到1000m2规模；美国UOP公司于2010年3月获美国能源部150万美元的资助，开展通过微藻生长捕集CO2及用于生产生物燃料和能源的系统验证，该系统将从霍尼韦尔公司位于弗吉尼亚州Hopewell的制造装置排放的烟气中捕集CO2，然后从培养的微藻中提取生物燃料，微藻残渣则转化成热解油用于电力再生；工业气体巨头德国林德集团与美国 Algenol Biofuels LLC公司也于2010年合作发展一种捕获、存储、运输及供给二氧化碳的技术，应用于Algenol生产第三代(3G)生物燃料。该公司所拥有的这项专利技术是利用二氧化碳、海水以及藻类生物中提取生物燃料。AlgaeLink NV公司是欧洲可替代燃料业界的领头羊之一，2007年底，宣布开发出世界上第一个不用预制管制造、而是用特制UV防护透明薄片做成的专利海藻光生物反应器系统（photobioreactor systems for algae）。此光反应系统可以很容易地自动折叠收入一个坚固耐用、直径为64cm的圆形管中，这个管子能自动将水封紧。应用这一技术，运费成本将减少90%。AlgaeLink NV公司在开发此项技术的三年中，在藻类科学的研究、微藻生产系统设计操作等方面也都取得了极大的进展。 
利用微藻进行CO2气体固定减排虽然在理论上已日趋成熟，也有众多企业和机构也都进行了有益的尝试，但要真正实现规模化应用仍有不少困难，原因之一在于成本太高。所以微藻CO2气体固定减排技术的发展趋势是微藻CO2气体固定减排和生物柴油、废水处理等其他技术偶合起来进行综合利用，在获得其他高附加值产品的同时减少成本。 
发明内容
本发明的目的是提供一种利用油田污水养殖微藻固定CO2的方法，把微藻固碳制生物柴油与油田污水回注处理结合起来，通过利用生物除油处理后的污水养殖微藻，通过采用无机碳膜方法实现微藻的采收和油田污水深度处理，再经杀菌、脱氧后为低渗透和中低渗透油藏驱油提供合格的回注污水，实现油田污水处理、CO2固定和制取生物柴油耦合综合利用。 
本发明的目的可通过以下技术措施来实现： 
本发明利用好氧生物法和微藻处理油田污水、吸收固定CO2和制取生物柴油耦合处理，按如下步骤进行：
a、利用溶气气浮对油田污水联合站油田污水进行生物除油预处理，经气浮去除大部分原油后的油田污水进入好氧生物除油处理系统进一步去除原油，好氧生物除油过程中按TOC:N:P＝100：5-10 ：1重量份配比投加N、P营养盐的，处理后油田污水中含有的原油低于2mg/L；
b、a步骤经处理后的油田污水中直接流入赛道式微藻培养系统，然后通入CO2含量为3%-15%的烟道气，赛道式微藻培养系统中加入微藻藻种经过5-15天生长，油田污水中长到密度107/ml以上，且含油脂率20%以上的微藻；
c、将b步骤经赛道式微藻培养系统处理后的油田污水泵入碳滤膜系统，采用无机碳膜收集微藻的同时过滤污水，藻泥用压滤机压滤后制成藻饼，通过碳滤膜过滤的干净水经杀菌、脱氧后回注到低渗透或中低渗透油藏地层驱油。
杀菌剂的筛选根据《油田注水水质处理用杀菌剂采购规定》SY/T6007-94进行，杀菌剂的评价根据《杀菌剂性能评价方法》 SY/T5890-93中规定的试验方法进行。按照《油田注水脱氧设计规范标准》S/T0046-1999的规定进行脱氧处理。 
本发明的目的还可通过以下技术措施来实现： 
上述a步骤所述的好氧生物除油过程中按TOC:N:P＝100：6-7 ：1重量份比投加N、P营养盐；c步骤所述的无机炭膜接触角为0.3℃，等电点是2.7 ，膜表面呈负电性；经无机碳膜过滤的错流率5%-25%。
本发明利用微藻CO2气体固定减排和生物柴油、废水处理等其他技术偶合起来进行综合利用，在获得其他高附加值产品的同时减少成本。具体方案是把微藻固碳制生物柴油与油田污水回注处理结合起来，通过利用生物除油处理后的污水养殖微藻，通过采用无机碳膜实现微藻的采收和油田污水深度处理，再经杀菌、脱氧后为低渗透和中低渗透油藏驱油提供合格的回注污水，实现油田污水处理、CO2固定和制取生物柴油耦合综合利用。 
附图说明：
图1是本发明的流程示意图；
图2是无机碳膜示意图；
图3是膜组件图。
具体实施方式： 
首先对要处理的油田污水进行检测，确定气浮的选型和操作工艺参数，确保进入好氧生物法除油的进水原油低于20 mg/L。
本发明是利用好氧生物法和微藻处理油田污水、吸收固定CO2和制取生物柴油耦合处理的方法。 
实施例1： 
a、利用溶气气浮对联合站的油田污水进行生物除油预处理，经气浮去除大部分原油后的油田污水进入好氧生物除油处理系统，进一步去除原油，好氧生物法除油采用生物膜法或活性污泥法，好氧生物除油过程中按TOC:N:P＝100：5 ：1重量份配比投加N、P营养盐，好氧生物处理后油田污水中含有的原油低于2mg/L；
b、a步骤经处理后的油田污水中直接流入赛道式微藻培养系统，将CO2含量为3%的烟道气通过充气系统直接充入赛道式微藻培养系统，为微藻生长提供碳源，在赛道式微藻培养系统中加入能够在生物除油后油田污水中生长良好，具有高含油脂、高抗逆性的藻株，在接种密度为105个/ml时，经过15天生长，长到密度107/ml以上，且含油脂率20%以上的微藻；藻株利用油田污水中残余的N、P营养盐和烟道气中CO2进行生长，实现油田污水净化与CO2固定；
c、将b步骤经赛道式微藻培养系统处理后的油田污水泵入碳滤膜系统，用无机碳膜收集微藻的同时过滤污水，藻泥用压滤机压滤后制成藻饼，通过碳滤膜过滤的干净水经杀菌、脱氧后回注到低渗透或中低渗透油藏地层驱油。所述的无机炭膜接触角为0.3℃，等电点是2.7 ，膜表面呈负电性；经无机碳膜过滤的错流率5%。
实施例2： 
a、利用溶气气浮对油田污水联合站油田污水进行好氧生物除油预处理，经气浮去除大部分原油后的油田污水进入好氧生物除油处理系统，进一步去除原油，好氧生物法除油采用生物膜法或活性污泥法，好氧生物除油过程中按TOC:N:P＝100：10 ：1重量份配比投加N、P营养盐，好氧生物处理后油田污水中含有的原油低于2mg/L；
b、a步骤经处理后的油田污水中直接流入赛道式微藻培养系统，将CO2含量为15%的烟道气通过充气系统直接充入赛道式微藻培养系统，为微藻生长提供碳源，在赛道式微藻培养系统中加入能够在生物除油后油田污水中生长良好，具有高含油脂、高抗逆性的藻株，在接种密度为105个/ml时，经过5天生长，长到密度107/ml以上，且含油脂率20%以上的微藻；藻株利用油田污水中残余的N、P营养盐和烟道气中CO2进行生长，实现油田污水净化与CO2固定；
c、将b步骤经赛道式微藻培养系统处理后的油田污水泵入碳滤膜系统，用无机碳膜收集微藻的同时过滤污水，藻泥用压滤机压滤后制成藻饼，通过碳滤膜过滤的干净水经杀菌、脱氧后回注到低渗透或中低渗透油藏地层驱油。所述的无机炭膜接触角为0.3℃，等电点是2.7 ，膜表面呈负电性；经无机碳膜过滤的错流率25%。
实施例3： 
a、利用溶气气浮对油田污水联合站油田污水进行好氧生物除油预处理，经气浮去除大部分原油后的油田污水进入好氧生物除油处理系统，进一步去除原油，好氧生物法除油采用生物膜法或活性污泥法，好氧生物除油过程中按TOC:N:P＝100：7 ：1重量份配比添加N、P营养盐，好氧生物处理后油田污水中含有的原油低于2mg/L；
b、a步骤经处理后的油田污水中直接流入赛道式微藻培养系统，将CO2含量为10%的烟道气通过充气系统直接充入赛道式微藻培养系统，为微藻生长提供碳源，在赛道式微藻培养系统中加入能够在生物除油后油田污水中生长良好，具有高含油脂、高抗逆性的藻株，在接种密度为105个/ml时，经过10天生长，长到密度107/ml以上，且含油脂率20%以上的微藻；藻株利用油田污水中残余的N、P营养盐和烟道气中CO2进行生长，实现油田污水净化与CO2固定；
c、将b步骤经赛道式微藻培养系统处理后的油田污水泵入碳滤膜系统，用无机碳膜收集微藻的同时过滤污水，藻泥用压滤机压滤后制成藻饼，通过碳滤膜过滤的干净水经杀菌、脱氧后回注到低渗透或中低渗透油藏地层驱油。所述的无机炭膜接触角为0.3℃，等电点是2.7 ，膜表面呈负电性；经无机碳膜过滤的错流率15%。
好氧生物法处理油田污水前设预处理，预处理采用气浮，气浮可以采用溶气气浮、涡凹气浮、氮气气浮，气浮的选择根据污水离子组成和含油量确定。 
实施例4： 
a、利用溶气气浮对油田污水联合站油田污水进行好氧生物除油预处理，经气浮去除大部分原油后的油田污水进入好氧生物除油处理系统，进一步去除原油，好氧生物法除油采用生物膜法或活性污泥法，好氧生物除油过程中按TOC:N:P＝100：6 ：1重量份配比添加N、P营养盐，好氧生物处理后油田污水中含有的原油低于2mg/L；
b、a步骤经处理后的油田污水中直接流入赛道式微藻培养系统，将CO2含量为9%的烟道气通过充气系统直接充入赛道式微藻培养系统，为微藻生长提供碳源，在赛道式微藻培养系统中加入能够在生物除油后油田污水中生长良好，具有高含油脂、高抗逆性的藻株，在接种密度为105个/ml时，经过9天生长，长到密度107/ml以上，且含油脂率20%以上的微藻；藻株利用油田污水中残余的N、P营养盐和烟道气中CO2进行生长，实现油田污水净化与CO2固定；
c、将b步骤经赛道式微藻培养系统处理后的油田污水泵入碳滤膜系统，用无机碳膜收集微藻的同时过滤污水，藻泥用压滤机压滤后制成藻饼，通过碳滤膜过滤的干净水经杀菌、脱氧后回注到低渗透或中低渗透油藏地层驱油。所述的无机炭膜接触角为0.3℃，等电点是2.7 ，膜表面呈负电性；经无机碳膜过滤的错流率12%。
该实施例所述的技术方案在实现油田污水处理、CO2固定和制取生物柴油耦合综合利用，获得其他高附加值产品的同时，生产成本低，效益最好。 

Claims (4)

1.一种利用油田污水养殖微藻固定CO2的方法，其特征在于该方法按如下步骤进行：
a、利用溶气气浮对联合站的油田污水进行生物除油预处理，经气浮去除大部分原油后的油田污水进入好氧生物除油处理系统进一步去除原油，好氧生物除油过程中按TOC:N:P＝100：5-10 ：1重量份配比投加N、P营养盐，处理后油田污水中含有的原油低于2mg/L；
b、a步骤经处理后的油田污水中直接流入赛道式微藻培养系统，然后通入CO2含量为3%-15%的烟道气，赛道式微藻培养系统中加入微藻藻种经过5-15天生长，油田污水中长到密度107/ml以上，且含油脂率20%以上的微藻；
c、将b步骤经赛道式微藻培养系统处理后的油田污水泵入碳滤膜系统，采用无机碳膜收集微藻的同时过滤污水，藻泥用压滤机压滤后制成藻饼，通过碳滤膜过滤的干净水经杀菌、脱氧后回注到低渗透或中低渗透油藏地层驱油。
2.根据权利1所述的一种利用油田污水养殖微藻固定CO2的方法，其特征在于a步骤所述的好氧生物除油过程中按TOC:N:P＝100：6-7 ：1重量份比投加N、P营养盐。
3.根据权利1所述的一种利用油田污水养殖微藻固定CO2的方法，其特征在于c步骤所述的无机炭膜接触角为0.3℃，等电点是2.7 ，膜表面呈负电性。
4.根据权利1所述的一种利用油田污水养殖微藻固定CO2的方法，其特征在于经无机碳膜过滤的错流率5%-25%。
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