WO2015062157A1 - 一种利用微藻处理油田污水和固定co2的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种利用微藻处理油田污水和固定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加入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,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送微滤系统,采用陶瓷微滤膜以错流微滤方式收集微藻的同时过滤污水,藻泥用压滤机压滤后制成藻饼,微滤产干净水经杀菌、脱氧后回注到低渗透或中低渗透油藏地层驱油。

Description

一种利用微藻处理油田污水和固定 C02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 利用微藻处理油田污水和固定 C02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(:02排放到大气中, 只有最大限度的吸收转化 C02才能协调 好经济发展与环境间问题。 目前 C02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 C02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(02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 199 Q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 C02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 U0P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 C02 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 C02, 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 4艮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 C02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 C02气体固定减排 技术的发展趋势是微藻 C02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: 本发明的目的是一种利用微藻处理油田污水和固二氧化碳的方 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, 通过采用微滤方法实现微藻的 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如下技术措施来实现: 该方法利用生物和 1藻处理油田污水、吸收固定 C 02和制取生物 柴油耦合处理, 按如下步驟进行: 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加入 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, 然后通入 C02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 107ml以上、 且含油脂率 20%以上的微藻, 进一步净化污染物; ; c、将 b步骤经赛道式微藻培养系统处理后的油田污水送微滤系 统, 采用陶瓷微滤膜以错流微滤方式收集微藻的同时过滤污水, 藻 泥用压滤机压滤后制成藻饼, 微滤产干净水经杀菌、 脱氧后回注到 低渗透或中低渗透油藏地层驱油。 杀菌剂的筛选根据即体积比微藻浓缩液占 5%-25%, 分离干净水 占 75°/。-95%;即体积比微藻浓缩液占 5%-25%,分离干净水占 75%-95%、 《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/T0 46-1999的规 定进行脱氧处理。 。 本发明的目的还可通过如下技术措施来实现: 上述 c步骤所述的错流率为 5%- 25%, 即体积比微藻浓缩液占 5%-25%, 分离干净水占 75%- 95%; a步骤所述的生物除油过程中按 TOC: N: P = 100: 5-10 : 1重量份配比加入 ^ P营养盐; 当 a步骤 所述的生物除油过程中按 TOC: N: P = 100: 7-8 : 1重量份配比加入 N、 P营养盐, 效果更好, 更经济。 本发明把 藻固碳制生物柴油与油田污水回注处理有机的结合 起来, 通过利用生物除油处理后的污水养殖微藻, 通过采用微滤方 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水, 实现油田污水处理、 C02 固定和制取生物柴油耦合综合利用, 具有很好的社会效益和经济效 益。 附图说明: 图 1为本发明实施例的流程示意图。 具体实施方式: 该方法是利用生物法和敖藻处理油田污水、吸收固定 co2和制取 生物柴油耦合处理的方法。 实施例 1: a、 利用溶气气浮法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: 1 重量份配比加入 ^ P营养盐, 好氧生物处理后油田污水中含有的原 油 4氐于 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, 然后将 C02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, 接种密度为 105个 /ml 时, 经过 15天生长, 油田污水中长到密 度 107ml 以上、 且含油脂率 20%以上的藻株; 藻株利用油田污水中 残余的 N、 P营养盐和烟道气中 C02进行生长, 实现油田污水净化与 C02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送微滤系 统, 采用陶瓷微滤膜以错流率为 25% (即体积比微藻浓缩液占 5%, 分离干净水占 95% ) 的错流微滤方式收集微藻的同时过滤污水, 藻 泥用压滤机压滤后制成藻饼, 敖滤产干净水经杀菌、 脱氧后回注到 低渗透或中低渗透油藏地层驱油。 实施例 2: a、 利用溶气气浮法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: 10 : 1重量份配比加入 ^ 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 ^藻培养系统, 然后将 C02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, 接种密度为 105个 /ml 时, 经过 5天生长, 油田污水中长到密度 107ml以上、 且含油脂率 20%以上的藻株; 藻株利用油田污水中残 余的 N、 P营养盐和烟道气中 C02进行生长, 实现油田污水净化与 C02 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送微滤系 统, 采用陶瓷微滤膜以错流率为 5% (即体积比微藻浓缩液占 25°/。, 分离干净水占 75% ) 的错流微滤方式收集微藻的同时过滤污水, 藻 泥用压滤机压滤后制成藻饼, 微滤产干净水经杀菌、 脱氧后回注到 低渗透或中低渗透油藏地层驱油。 实施例 3:
a、 利用溶气气浮法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: 8: 1 重量份配比加入 ^ P营养盐, 好氧生物处理后油田污水中含有的原 油 氐于 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, 然后将 C02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, 接种密度为 105个 /ml 时, 经过 10天生长, 油田污水中长到密 度 107ml 以上、 且含油脂率 20%以上的藻株; 藻株利用油田污水中 残余的 N、 P营养盐和烟道气中 C02进行生长, 实现油田污水净化与 C02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送微滤系 统, 采用陶瓷微滤膜以错流率为 15% (即体积比微藻浓缩液占 15%, 分离干净水占 85% ) 的错流微滤方式收集微藻的同时过滤污水, 藻 泥用压滤机压滤后制成藻饼, 微滤产干净水经杀菌、 脱氧后回注到 低渗透或中低渗透油藏地层驱油。 实施例 4: a、 利用溶气气浮法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: 7: 1 重量份配比加入 ^ P营养盐, 好氧生物处理后油田污水中含有的原 油 氐于 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, 然后将 C02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, 接种密度为 105个 /ml 时, 经过 10天生长, 油田污水中长到密 度 107ml 以上、 且含油脂率 20°/。以上的藻株; 藻株利用油田污水中 残余的 N、 P营养盐和烟道气中 C02进行生长, 实现油田污水净化与 C02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送微滤系 统, 采用陶瓷微滤膜以错流率为 15% (即体积比微藻浓缩液占 15%, 分离干净水占 85% ) 的错流微滤方式收集微藻的同时过滤污水, 藻 泥用压滤机压滤后制成藻饼, 微滤产干净水经杀菌、 脱氧后回注到 低渗透或中低渗透油藏地层驱油。 该实施例在实现油田污水处理、 C02固定和制取生物柴油耦合综 合利用发明, 社会效益和经济效益更突出。

Claims

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1、 一种利用微藻处理油田污水和固定(02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加入 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 :藻培养系统, 然后通入 C02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送微滤系 统, 采用陶瓷微滤膜以错流微滤方式收集微藻的同时过滤污水, 藻 泥用压滤机压滤后制成藻饼, 微滤产干净水经杀菌、 脱氧后回注到 低渗透或中^ ί氐渗透油藏地层驱油。
2、 根据权利 1所述的一种利用微藻处理油田污水和固定 C02的 方法, 其特征在于 c步骤所述的错流率为 5%- 25°/。。
3、 根据权利 1所述的一种利用微藻处理油田污水和固定 C02的 方法, 其特征在于 a步骤所述的生物除油过程中按 TOC: N: P = 100: 5-10 : 1重量份配比加入 ^ P营养盐。 4、 根据权利 1所述的一种利用微藻处理油田污水和固定 C02的 方法, 其特征在于 a步驟所述的生物除油过程中按 TOC: N: P = 100: 7-8 : 1重量份配比加入 P营养盐。
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