高矿化度油田污水微生物+膜处理技术应用研究

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　　【摘 要】马寨油田产出水具有矿化度高、pH值低、腐蚀性强等特点，常规污水处理采用“水质改性工艺”技术处理回注，产生污泥较多，处理难度较大。针对油田污水处理现状，培育适应油田污水处理高矿化度微生物，采用生物降解和膜处理工艺，满足水质处理及油田注水需要，同时不额外产生污泥，达到了保护环境目的。
　　【关键词】高矿化度;污泥;微生物;膜处理;环保
　　引言
　　马寨油田主要包括5个油藏单元，其中1个中渗油藏、4个低渗油藏，采用注水开发。油田产出水具有pH值低，Cl-、Ca2+、Fe2+、Fe3+等含量高，且水体含硫等特点。水质矿化度高、易结垢、腐蚀性强，处理难度较大。常规污水处理普遍采用“水质改性工艺”，即投加化学药剂，该工艺易受人为操作影响，处理后的水质不稳定，对油藏特别是底渗油藏造成较大伤害，如卫334区块、卫349区块的渗透率为0.005μm2，属于超低渗开发单元，根据《碎屑岩油藏注水水质指标及分析方法》推荐的注水水质为1级标准，目前处理工藝无法达到标准要求，无法满足精细注水的需求，影响油田产量，同时在处理过程中会产生大量改性污泥，易造成环境污染。因此，开展高矿化度油田污水处理研究，对提高油田产量和环保具有十分重要意义。为此，引进最前沿微生物+膜污水处理技术并开展应用研究，该工艺具有经济、高效、清洁等特点，为油田高矿化度污水处理提供技术储备。
　　1 高矿化度污水微生物+膜处理技术面临问题
　　微生物+膜处理，是一种将生物水处理技术和膜过滤技术有机结合的新型高效污水处理工艺，即在微生物反应池中利用特种联合菌群的专性和协同作用充分降解来油污水中的油和有机物，然后通过膜处理装置除去水中的悬浮物和细菌，达到水质处理标准，最后回注到底层中。针对马寨油田高矿化度污水特点，现场应用主要面临以下三个难题：
　　一是高矿化度水体微生物培养难度大。马寨油田产出液平均矿化度90000mg/l以上，矿化度高且含硫，而国内微生物水处理矿化度均在20000mg/l以内，且水体不含硫，在高矿化度含硫水体中开展微生物培养，需要对微生物处理技术进行改进。
　　二是高矿化度水体膜通量保持难度大。高矿化度油田污水，有机物和无机物成份复杂、种类多，易结垢，在国内开展高矿化度污水管式膜处理没有先例属于首次，因此膜选型和膜通量保持具有极大的挑战性。
　　三是高矿化度水条件腐蚀控制难度大。马寨油田产出液Cl-含量均在50000mg/l，高矿化度水体的特殊性，腐蚀影响因素与中、低矿化度不一样，腐蚀控制难度大。
　　2 应用研究
　　2.1 高矿化度水微生物培养研究。通过室内选择、培养、优化，从15中微生物菌群中优选出适应高矿化度油田污水水处理的嗜盐微生物菌群，矿化度耐受值达到100000mg/l以上，并研究出溶解氧、总铁的最佳控制范围，解决了微生物培养难度大的问题。
　　2.2 膜通量优化设计及保持研究。通过膜材质对比、膜孔径及出水方式研究，攻克了膜膜材质选取困难、膜通量衰减及能耗上升较快等技术难题，保持膜通量稳定，实现低能耗运行。
　　2.3 高矿化度水体腐蚀控制研究。找出微生物+膜水处理工艺影响腐蚀的主要因素，研究不同矿化度含氧量对腐蚀影响规律，采取除氧技术，有效解决腐蚀问题。
　　3 实施效果
　　在马寨油田高矿化度污水中开展“微生物+膜”处理工艺，培养出适应高矿化度油田含油污水特点的特种耐（嗜）盐微生物菌群，矿化度耐受值达到100000mg/l以上。在微生物反应池有氧适宜环境中，利用菌群将污水中有机质分解成简单的无机物，即水和二氧化碳，有效去除有机质。然后通过低能耗管式膜进行物理节流过滤，将污水中微生物（好氧菌、SRB、TGB等）、胶体、悬浮固体、大分子有机物等完全截留，降低出水悬浮固体和浊度。同时开展腐蚀控制研究，将腐蚀控制在0.076mm/a以内，注水残渣产生量较“水质改性技术”大幅下降，出水满足油田注入层水质标准。
　　3.1 微生物高效工作。通过高矿化度水体微生物培养技术研究，解决了高矿化度、总铁富集造成的微生物活性不足的问题，摸索出了微生物与溶解氧含量控制关系，实现了微生物水处理效果提升。
　　3.2 水质大幅度提升。水质达到Ⅰ级标准，其中出水水质指标悬浮物、硫酸盐还原菌、铁细菌、腐生菌、含油、含硫、含铁、含氧、滤膜等9项指标均达标，粒径中值降低。腐蚀速率控制在0.076mm/a，注水井压力平均降低0.4MPa。
　　3.3 水量满足注水需求。从膜材质选取、膜型设计、膜清洗等方面，开展膜通量优化及保持技术的研究，膜通量保持平稳，满足马寨油田注水需求。
　　3.4 注水残渣大幅减少。在马寨油田实施后，注水残渣产生量较原工艺下降96.5%，出水满足油田注入层平均渗透率>0.01～≤0.05μm2水质标准。
　　3.5 实现智能化管控。开展微生物+膜处理技术在高矿化度水体下的工艺控制及流程设计，通过构建终端智能化管理网络体系，将来水含油、溶解氧含量、出水浊度及等含氧指标范围进行设定，并将以往各类经验，运用到过程参数的控制中，实现系统自动化控制进出水量、液位、曝气量、设备运行参数等，实现智能化管理。
　　4 结论认识
　　4.1 油田含油污水成分复杂，一般的常规污水处理工艺（即沉降、过滤、辅助加药等工艺）处理后的污水，在含油、悬浮物、细菌方面均很难稳定达标。“微生物污水处理工艺+膜过滤”技术，能有效处理油田污水水质不稳定难题。
　　4.2 运用生物技术+新材料+自动化控制与集成技术，建成了国内首座稳定运行的高矿化度油田微生物水处理站，实现了高矿化度油田污水处理的低成本高效运行，为油田污水处理提供了一条全新的高效环保解决方案。
　　4.2 重新认识在弱酸性环境下，油田污水的腐蚀机理，解决了高矿化度油田水性条件下微生物活性不足、水质波动、腐蚀难以控制等技术难题。
　　参考文献：
　　[1]陈国玲，郭秀东 《高矿化度油田污水微生物水处理室内研究》.J.化学工程与装备.2013年5月
　　（作者单位：中原油田分公司文卫采油厂）
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