CN106522905A - 一种利用制糖工业废水提高废弃油藏采收率的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用制糖工业废水提高废弃油藏采收率的方法，包括以下步骤：制糖工业废水的前期处理，得到pH为6.5～7.5前期处理后的制糖工业废水；废弃油藏的筛选；前期处理后的制糖工业废水中总氮和总磷的测定；前期处理后的制糖工业废水的再次处理，得到预处理后的制糖工业废水；现场注入工艺的确定；关井培养时间的确定；现场试验。本发明施工工艺简单、投资少、成本低，提高了废弃油藏的采收率；同时避免了制糖工业废水外排造成的环境污染以及处理成本过高的问题，因此，本发明可广泛应用于制糖工业废水的处理中。
Description
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及到一种利用制糖工业废水提高废弃油藏采收率的方法。
背景技术
制糖工业废水是以甜菜或甘蔗为原料制糖过程中排出的废水。主要来自制糖生产过程和制糖副产品综合利用过程。制糖工业废水中一般含有有机物和糖分，COD、BOD很高，pH值低(4.5左右)，废水色度深，含氮、磷、钾等元素较高，其中主要来自斜槽废水、榨糖废水、蒸馏废水、地面冲洗水等。每生产1吨糖产生废水0.2-21m3，每吨甜菜排废水约2.5m3。
制糖工业废水的处理首先要清污分流，高浓废水(约占总废水量的10％)先回收利用再处理；中浓度废水(占总废水量的40～50％)含BOD和COD低于5000-10000mg/L经净化处理后排放；低浓度废水(占总废水量的30～50％)应循环利用。
制糖工艺废水通常采用好氧降解法、生物接触氧化法和土壤处理法。好氧降解法是利用活性污泥在污水中的凝聚、吸附、氧化、分解和沉淀等作用，去除水体中的有机污染物，其最终产物是合成的细胞体、水和CO2。由于好氧降解工艺的投资较低，操作条件简单，所以是有机污染污水处理的首选。生物接触氧化法是在曝气池中安装生物挂膜填料，微生物附着在填料表面，形成生物膜，经曝气的污水流经填料层，和生物膜接触，在生物膜作用下，污水得到净化。一般可采用射流曝气技术，其设备结构简单耐用，投资省，维护少，氧利用率高，主要设备为水泵和喷射抽气器。生物接触氧化法是一种兼性活性污泥法和生物膜特点的一种工艺，所以它兼有两种处理法的优点。(3)土壤处理法是利用土地来进行有机污水的处理，主要是利用土地、植物的净化功能，在治理污水的同时，又利用其中的水分和肥分来促进作物、林木的生长，故而具有投资少、能耗低、易管理和净化效果好的特点。
经文献检索，申请号“2013103751510”，专利名称“一种制糖工业废水的处理方法”，该发明的处理步骤如下：(1)取制糖工业废水，向废水中加入絮凝剂聚合硫酸铝，聚合硫酸铝加入量为废水重量的1.2wt～2.4wt％；(2)混合均匀后自然沉降，沉降时间为5～7h；(3)沉降结束后，抽取上层上清液；(4)将上层清液通过过滤膜，过滤膜分子量为10000～30000；(5)将通过分子量为10000～30000过滤膜后的透过液再进行超滤，超滤膜分子量为500～800；(6)将透过液收集，获得处理后制糖工业废水。通过本发明的处理方法处理过的制糖工业废水COD值从2730mg/L下降至32～46mg/L，BOD值从1869mg/L降低至24～29mg/L。
但是上述处理方法均存在着工艺复杂、处理成本高、处理效果不稳定等缺点。若将这些制糖工业废水直接排放，不仅浪费了宝贵的资源，而且处理不当极易腐败发酵，使水质发黑变臭，造成严重的环境污染。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术处理制糖工业废水的不足，而提供一种变废为宝，充分利用制糖工业废水中的营养物质(氮、磷和微量元素)激活产甲烷菌，利用产甲烷菌的作用将废弃油藏中的残余油转化为甲烷气，从而提高废弃油藏采收率的方法，该方法有效降低了废弃油藏开采的成本，进一步提高该类油藏的采出程度；同时解决了制糖工业废水处理成本高以及排放带来环境污染的问题。
一种利用制糖工业废水提高废弃油藏采收率的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)制糖工业废水的前期处理
将制糖工业废水进行过滤，分离出粒径大于200μm的悬浮物，利用碱将过滤后的废水的pH调至6.5～7.5，得到前期处理后的制糖工业废水。
(2)废弃油藏的筛选
废弃油藏的筛选标准为：油藏温度小于90℃、油藏渗透率大于200×10-3μm2、地层水矿化度小于100000mg/L、采出程度大于40％、Sor(残油油饱和度)小于10％。
(3)前期处理后的制糖工业废水中总氮和总磷的测定
总氮的测定采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法，总磷的测定采用钼酸铵分光光度法。
(4)前期处理后的制糖工业废水的再次处理
根据总氮和总磷的测定结果，确定是否添加氮源和磷源，使添加氮源和磷源后的废水中总氮和总磷含量分别为1.0～1.5wt％和0.2～0.5wt％，得到预处理后的制糖工业废水。
(5)现场注入工艺的确定
现场注入工艺包括产甲烷菌发酵液注入量和预处理后的制糖工业废水的注入量：
其中，当8％≤Sor﹤10％时，产甲烷菌发酵液注入量为废弃油藏孔隙体积的0.03～0.05倍，当5％≤Sor﹤8％时，产甲烷菌发酵液注入量为废弃油藏孔隙体积的0.02～0.03倍，当Sor﹤5％时，产甲烷菌发酵液注入量为废弃油藏孔隙体积的0.01～0.02倍；
预处理后的制糖工业废水注入量与产甲烷菌发酵液注入量的体积比为20～30：1；
(6)关井培养时间的确定
关井培养时间的确定采用室内静态培养的方法，根据室内静态培养的结果确定关井培养时间。
(7)现场试验
将上述量产甲烷菌发酵液和预处理后的制糖工业废水从废弃油藏的注水井中注入；注入完成后关井培养；培养时间结束后开井采气。
其中，所述的碱为氢氧化钠或氢氧化钾。
所述的室内静态培养的方法，具体步骤如下：选取容积为800～1000ml的高压模型管1根，将模型管抽真空；注入废弃油藏的产出液200～300ml；其次注入产甲烷菌发酵液，注入量为废弃油藏产出液的0.01～0.03倍；接着注入预处理后的制糖工业废水，注入量为产甲烷菌发酵液的20～30倍；将模型管放置恒温箱中加热，恒温箱的设置温度为废弃油藏的温度；将模型管加压，加压至废弃油藏的油藏压力；加压完成后静态培养，每两个月取1次气体样品，直到不产生甲烷气为止实验结束，从开始静态培养至实验结束的时间为关井培养的时间。
所述的氮源为硝酸钾或蛋白胨；所述的磷源为磷酸二氢钾或磷酸氢二钾。
所述的产甲烷菌发酵液从废弃油藏的注水井中注入的速度为1～2m3/h。
所述的预处理后的制糖工业废水从废弃油藏的注水井中注入的速度为10～15m3/h。
本发明利用制糖工业废水中丰富的营养物质氮、磷和微量元素激活注入废弃油藏中的产甲烷菌，产甲烷菌将废弃油藏中的原油降解成为具有经济价值的甲烷气，既解决了制糖工业废水处理成本高以及排放带来环境污染的问题，又实现了对废弃油藏经济有效的开发。
本发明与现有技术相比具有如下优点和有益效果：
(1)本发明工艺简单，操作简便，因此，有利于现场的推广与应用；
(2)本发明有效利用了制糖工业废水，避免了废水排放带来的环境污染以及废水处理成本高的问题；
(3)本发明具有投资少、成本低、现场试验效果好的优点。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：
实施例1
某油田废弃油藏Z1，油藏温度60℃，油藏压力10.2MPa，渗透率500×10-3μm2，地层水矿化度为9236mg/L，采出程度40.5％，残余油饱和度9.3％，油藏孔隙体积7.2×104m3。某制糖生产厂家外排的制糖工业废水，pH值为4.7。利用本发明的方法对废弃油藏Z1实现经济有效的开发，具体实施步骤为：
(1)制糖工业废水的前期处理
将制糖工业废水进行过滤，分离出粒径大于200μm的悬浮物，利用氢氧化钾将过滤后的废水的pH调至6.5，得到前期处理后的制糖工业废水。
(2)废弃油藏的筛选
废弃油藏的油藏温度为60℃，渗透率为500×10-3μm2，地层水矿化度为9236mg/L，采出程度为40.5％，残余油饱和度为9.3％，满足本发明油藏筛选的标准。
(3)前期处理后的制糖工业废水中总氮和总磷的测定
总氮的测定采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法，总磷的测定采用钼酸铵分光光度法，前期处理后的制糖工业废水中总氮和总磷含量分别为0.92wt％和0.35wt％。
(4)前期处理后的制糖工业废水的再次处理
前期处理后的制糖工业废水中总氮和总磷含量分别为0.92wt％和0.35wt％，其中，总磷含量满足要求，因此需要往前期处理后的制糖工业废水中添加氮源蛋白胨使其含量达到1.0wt％，得到预处理后的制糖工业废水。
(5)现场注入工艺的确定
现场注入工艺包括产甲烷菌发酵液注入量和预处理后的制糖工业废水的注入量，残余油饱和度为9.3％，产甲烷菌发酵液注入量为废弃油藏孔隙体积的0.04倍，产甲烷菌发酵液注入量为2.88×103m3；预处理后的制糖工业废水注入量与产甲烷菌发酵液注入量的体积比为25：1，预处理后的制糖工业废水注入量为7.2×104m3。
(6)关井培养时间的确定
关井培养时间的确定采用室内静态培养的方法，根据室内静态培养的结果确定关井培养时间。
所述的室内静态培养的方法，具体步骤如下：选取容积为900ml的高压模型管1根，将模型管抽真空；注入废弃油藏Z1的产出液250ml；其次注入产甲烷菌发酵液，注入量为5ml；接着注入预处理后的制糖工业废水，注入量为125ml；将模型管放置恒温箱中加热，恒温箱的设置温度为60℃；将模型管加压，加压至10.2MPa；加压完成后静态培养，每两个月取1次气体样品，直到不产生甲烷气为止实验结束，实验结果见表1，从表1可以确定关井培养的时间为24个月。
表1模拟油藏Z1条件下不同培养时间产甲烷的量
(7)现场试验
将产甲烷菌发酵液和预处理后的制糖工业废水从废弃油藏的注水井中注入，其中，产甲烷菌发酵液注入量为2.88×103m3，注入速度为1.0m3/h；预处理后的制糖工业废水注入量为7.2×104m3，注入速度为10m3/h，注入完成后关井培养24个月；培养时间结束后开井采气。
通过利用该方法现场试验累计产甲烷气6.2×106Nm3，投入产出比为1:4.3。
实施例2
某油田废弃油藏Z2，油藏温度75℃，油藏压力11.3MPa，渗透率550×10-3μm2，地层水矿化度为31580mg/L，采出程度42.1％，残余油饱和度7.2％，油藏孔隙体积9.5×104m3。某制糖生产厂家外排的制糖工业废水，pH值为4.6。利用本发明的方法对废弃油藏Z2实现经济有效的开发，具体实施步骤为：
(1)制糖工业废水的前期处理
将制糖工业废水进行过滤，分离出粒径大于200μm的悬浮物，利用氢氧化钠将过滤后的废水的pH调至7.0，得到前期处理后的制糖工业废水。
(2)废弃油藏的筛选
废弃油藏的油藏温度为75℃，渗透率为550×10-3μm2，地层水矿化度为31580mg/L，采出程度为42.1％，残余油饱和度为7.2％，满足本发明油藏筛选的标准。
(3)前期处理后的制糖工业废水中总氮和总磷的测定
总氮的测定采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法，总磷的测定采用钼酸铵分光光度法，前期处理后的制糖工业废水中总氮和总磷含量分别为1.2wt％和0.18wt％。
(4)前期处理后的制糖工业废水的再次处理
前期处理后的制糖工业废水中总氮和总磷含量分别为1.2wt％和0.18wt％，其中，总氮含量满足要求，因此需要往前期处理后的制糖工业废水中添加磷源磷酸氢二钾使其含量达到0.2wt％，得到预处理后的制糖工业废水。
(5)现场注入工艺的确定
现场注入工艺包括产甲烷菌发酵液注入量和预处理后的制糖工业废水的注入量，其中产甲烷菌发酵液注入量为废弃油藏孔隙体积的0.025倍，产甲烷菌发酵液注入量为2.375×103m3；预处理后的制糖工业废水注入量与产甲烷菌发酵液注入量的体积比为30：1，预处理后的制糖工业废水注入量为7.125×104m3。
(4)关井培养时间的确定
关井培养时间的确定采用室内静态培养的方法，根据室内静态培养的结果确定关井培养时间。
所述的室内静态培养的方法，具体步骤如下：选取容积为800ml的高压模型管1根，将模型管抽真空；注入废弃油藏Z2的产出液200ml；其次注入产甲烷菌发酵液，注入量为2ml；接着注入预处理后的制糖工业废水，注入量为60ml；将模型管放置恒温箱中加热，恒温箱的设置温度为75℃；将模型管加压，加压至11.3MPa；加压完成后静态培养，每两个月取1次气体样品，直到不产生甲烷气为止实验结束，实验结果见表2，从表2可以确定关井培养的时间为12个月。
表2模拟油藏Z2条件下不同培养时间产甲烷的量
(5)现场试验
将产甲烷菌发酵液和预处理后的制糖工业废水从废弃油藏的注水井中注入，其中，产甲烷菌发酵液注入量为2.375×103m3，注入速度为2.0m3/h；预处理后的制糖工业废水注入量为7.125×104m3，注入速度为15m3/h，注入完成后关井培养12个月；培养时间结束后开井采气。
通过利用该方法现场试验累计产甲烷气7.5×106Nm3，投入产出比为1:4.6。实施例3
某油田废弃油藏Z3，油藏温度67℃，油藏压力12.8MPa，渗透率1100×10-3μm2，地层水矿化度为67850mg/L，采出程度42.7％，残余油饱和度8.2％，油藏孔隙体积6.2×104m3。某制糖生产厂家外排的制糖工业废水，pH值为4.8。利用本发明的方法对废弃油藏Z3实现经济有效的开发，具体实施步骤为：
(1)制糖工业废水的前期处理
将制糖工业废水进行过滤，分离出粒径大于200μm的悬浮物，利用氢氧化钾将过滤后的废水的pH调至7.5，得到前期处理后的制糖工业废水。
(2)废弃油藏的筛选
废弃油藏的油藏温度为67℃，渗透率为1100×10-3μm2，地层水矿化度为67850mg/L，采出程度为42.7％，残余油饱和度为8.2％，满足本发明油藏筛选的标准。
(3)前期处理后的制糖工业废水中总氮和总磷的测定
总氮的测定采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法，总磷的测定采用钼酸铵分光光度法，前期处理后的制糖工业废水中总氮和总磷含量分别为1.1wt％和0.15wt％。
(4)前期处理后的制糖工业废水的再次处理
前期处理后的制糖工业废水中总氮和总磷含量分别为1.1wt％和0.15wt％，其中，总氮含量满足要求，因此需要往前期处理后的制糖工业废水中添加磷源磷酸氢二钾使其含量达到0.2wt％，得到预处理后的制糖工业废水。
(3)现场注入工艺的确定
现场注入工艺包括产甲烷菌发酵液注入量和预处理后的制糖工业废水的注入量，其中产甲烷菌发酵液注入量为废弃油藏孔隙体积的0.03倍，产甲烷菌发酵液注入量为1.86×103m3；预处理后的制糖工业废水注入量与产甲烷菌发酵液注入量的体积比为20：1，预处理后的制糖工业废水注入量为3.72×104m3。
(4)关井培养时间的确定
关井培养时间的确定采用室内静态培养的方法，根据室内静态培养的结果确定关井培养时间。
所述的室内静态培养的方法，具体步骤如下：选取容积为1000ml的高压模型管1根，将模型管抽真空；注入废弃油藏Z1的产出液300ml；其次注入产甲烷菌发酵液，注入量为9ml；接着注入预处理后的制糖工业废水，注入量为180ml；将模型管放置恒温箱中加热，恒温箱的设置温度为67℃；将模型管加压，加压至12.8MPa；加压完成后静态培养，每两个月取1次气体样品，直到不产生甲烷气为止实验结束，实验结果见表3，从表3可以确定关井培养的时间为18个月。
表3模拟油藏Z3条件下不同培养时间产甲烷的量
(5)现场试验
将产甲烷菌发酵液和预处理后的制糖工业废水从废弃油藏的注水井中注入，其中，产甲烷菌发酵液注入量为1.86×103m3，注入速度为1.5m3/h；预处理后的制糖工业废水注入量为3.72×104m3，注入速度为12m3/h，注入完成后关井培养18个月；培养时间结束后开井采气。
通过利用该方法现场试验累计产甲烷气5.7×106Nm3，投入产出比为1:5.0。
Claims (6)
1.一种利用制糖工业废水提高废弃油藏采收率的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
(1)制糖工业废水的前期处理
将制糖工业废水进行过滤，分离出粒径大于200μm的悬浮物，利用碱将过滤后的废水的pH调至6.5～7.5，得到前期处理后的制糖工业废水；
(2)废弃油藏的筛选
废弃油藏的筛选标准为：油藏温度小于90℃、油藏渗透率大于200×10-3μm2、地层水矿化度小于100000mg/L、采出程度大于40％、Sor小于10％；
(3)前期处理后的制糖工业废水中总氮和总磷的测定
总氮的测定采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法，总磷的测定采用钼酸铵分光光度法；
(4)前期处理后的制糖工业废水的再次处理
根据总氮和总磷的测定结果，确定是否添加氮源和磷源，使添加氮源和磷源后的废水中总氮和总磷含量分别为1.0～1.5wt％和0.2～0.5wt％，得到预处理后的制糖工业废水；
(5)现场注入工艺的确定
现场注入工艺包括产甲烷菌发酵液注入量和预处理后的制糖工业废水的注入量：
其中，当8％≤Sor﹤10％时，产甲烷菌发酵液注入量为废弃油藏孔隙体积的0.03～0.05倍，当5％≤Sor﹤8％时，产甲烷菌发酵液注入量为废弃油藏孔隙体积的0.02～0.03倍，当Sor﹤5％时，产甲烷菌发酵液注入量为废弃油藏孔隙体积的0.01～0.02倍；
预处理后的制糖工业废水注入量与产甲烷菌发酵液注入量的体积比为20～30：1；
(6)关井培养时间的确定
关井培养时间的确定采用室内静态培养的方法，根据室内静态培养的结果确定关井培养时间；
(7)现场试验
将上述量产甲烷菌发酵液和预处理后的制糖工业废水从废弃油藏的注水井中注入；注入完成后关井培养；培养时间结束后开井采气。
2.根据权利要求1所述的利用制糖工业废水提高废弃油藏采收率的方法，其特征在于，所述的碱为氢氧化钠或氢氧化钾。
3.根据权利要求1或2所述的利用制糖工业废水提高废弃油藏采收率的方法，其特征在于，所述的室内静态培养的方法，具体步骤如下：选取容积为800～1000ml的高压模型管1根，将模型管抽真空；注入废弃油藏的产出液200～300ml；其次注入产甲烷菌发酵液，注入量为废弃油藏产出液的0.01～0.03倍；接着注入预处理后的制糖工业废水，注入量为产甲烷菌发酵液的20～30倍；将模型管放置恒温箱中加热，恒温箱的设置温度为废弃油藏的温度；将模型管加压，加压至废弃油藏的油藏压力；加压完成后静态培养，每两个月取1次气体样品，直到不产生甲烷气为止实验结束，从开始静态培养至实验结束的时间为关井培养的时间。
4.根据权利要求1或2所述的利用制糖工业废水提高废弃油藏采收率的方法，其特征在于，所述的氮源为硝酸钾或蛋白胨，磷源为磷酸二氢钾或磷酸氢二钾。
5.根据权利要求1或2所述的利用制糖工业废水提高废弃油藏采收率的方法，其特征在于，所述的产甲烷菌发酵液从废弃油藏的注水井中注入的速度为1～2m3/h。
6.根据权利要求5所述的利用制糖工业废水提高废弃油藏采收率的方法，其特征在于，所述的预处理后制糖工业废水从废弃油藏的注水井中注入的速度为10～15m3/h。
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2016
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