油田含聚污水处理方法

摘要

本发明是关于对油田采出含聚污水处理方法的改进，其特征在于所说微生物由蜡状芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、解脂假丝酵母、短芽胞杆菌、荧光假单胞菌混合组成，经微生物好氧降解后，进入后级过滤处理。专性微生物对聚物粘结的油、有机污染物降解，提高了剩余无机物及含聚物分离性，同时油及有机污染物的降解，对后续延长滤料过滤周期创造了条件。本发明方法具有工艺简单，流程简化，运行管理方便，处理效果好，处理运行费用低(0.65-0.7元/吨水，为常规处理的2/3)，且不需添加任何药剂，处理无二次污染，处理效果稳定，可以确保处理出水稳定达到“5.5.2”，污泥量少，无需再设污泥处理系统，解决了油田含聚污水处理难题。

权利要求

1.油田含聚污水处理方法，包括微生物好氧处理和过滤处理，其特征在于所说微生物由蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)、巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、解脂假丝酵母(Candidali polytica)、短芽胞杆菌(Bacillus brevis)、荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)混合组成，经微生物好氧降解后，进入后级过滤处理。

2.根据权利要求1所述油田含聚污水处理方法，其特征在于微生物好氧降解为固定载体填料附着微生物的接触氧化。

3.根据权利要求2所述油田含聚污水处理方法，其特征在于固定载体填料为表面有纤维丝布片填料或组合式半软性填料。

4.根据权利要求2或3所述油田含聚污水处理方法，其特征在于固定载体填料体积密度占池容65-85V/V％。

5.根据权利要求4所述油田含聚污水处理方法，其特征在于固定载体填料体积密度占池容75-85V/V％。

6.根据权利要求2或3所述油田含聚污水处理方法，其特征在于固定载体填料先用以蛋白酶为主的活性酶，以及有利于微生物生长通用微量元素浸渍处理。

7.根据权利要求1所述油田含聚污水处理方法，其特征在于好氧降解池中有若干竖向相间隔板。

8.根据权利要求1所述油田含聚污水处理方法，其特征在于采出水经电脱处理后先经气浮除油，再经微生物好氧降解，过滤处理。

说明书

油田含聚污水处理方法

技术领域

[0001] 本发明是关于对油田采出含聚污水处理方法的改进，尤其涉及一种采用专性微生物，结合过滤处理方法。

背景技术

[0002] 随着中高渗透油田持续开采，为提高原油采收率，以添加聚合物(例如聚丙稀酰胺)驱油三次采油技术，在中高渗透油田大量应用，使得油田采出水，除具有一般油田采出水质特点外，还具有：①含聚浓度高，初期含聚浓度一般在100～200mg/l，之后不断提高到1500mg/l左右；②粘度增大，一般水驱采采出水粘度为0.6mpa.s，而含聚污水粘度为0.8-6mpa.s，甚至更高；③乳化程度增强，油滴和固体悬浮物乳化稳定性增高，油珠粒径小于10μm占90％以上，油株间聚合成大油珠的能力下降；④悬浮固体颗粒明显变小，颗粒相互聚合造成沉降分离困难。因此，含聚污水比水驱采采出污水处理更难，尤其是高粘度，使得油、水、悬浮物与聚合物粘附在一起难分离，通常水处理方法对其基本无能为力。

[0003] 现有技术对于采出含聚污水处理，较多还是借助于水驱采采出水物化处理方法，例如采用一、二级沉降收油，一级核桃壳过滤，再经二级过滤达到深度处理。例如中国专利CN1631809含聚合物采油污水处理方法，顺次包括沉降分离，二级过滤，氧化处理，精细过滤处理。以物化为主处理方法在运行初期，新滤料有一定纳污能力，短时内尚能满足一般注水水质要求，随着过滤时间延长，滤料表面不断截留悬浮物、油、聚合物，并很快渗透污染滤料层，污水穿透滤层造成出水水质不断恶化；同时造成滤料堵塞、板结，滤罐压差不断上升，清洗频繁，需要借助化学助洗剂才能有所恢复，但无法清洗恢复至原有过滤功能，运行一段时间需定期更换滤料，维护工作量大，运行维护费用高。其次，含聚污水水中油及悬浮物与聚合物粘结在一起，以及污水粘度大，被聚合物聚凝后的混合物悬浮在污水中，既不能上浮又不能下沉，难以通过重力沉降去除油和固体悬浮物，因此沉降效率极低。此外，粘性聚结使得滤料清洗周期极短，清洗水量大，一方面浪费了大量清水，另一方面大量清洗排放水又回到了前级沉降罐，造成对沉降罐的冲击，又增加了沉降罐负担，使得沉降效率不断下降，循环往复沉降罐收出油中含有复杂化学成分，使得实际收出油大部分已成为复杂混合物及老化油，此混合物和老化油回到集输系统进行电脱水，易造成电脱跳闸而影响正常生产。因此以物化为主方法很难使采出含聚水稳定达到“8.3.2”(分别为含油≤8mg/L，SS≤3mg/L，粒径中值≤2μm)或“5.5.2”回注要求，频繁短时间更换滤料，生产中实际不可能接受。

[0004] 中国专利CN1381410含聚污水深度处理，依次通过加药杀菌、树脂吸附除油、一级膜过滤、二级膜过滤方式。此法仍然为物化处理工艺，上述缺点仍未得到解决，采出水粘度极大，膜极极易堵塞，实际难以正常运行，因此不具有工业应用价值。

[0005] 中国专利CN101786772A油田含聚污水高效生物处理方法，依次进行气浮处理，24～36小时厌氧生物强化，10～14小时好氧强化，5～8小时过滤，5～6小时二沉。含聚污水特征气浮效果也不够理想，其次处理停留时间长，一次投资大，并且由于前处理不理想，滤料清洗和更换工作量仍然较大。

[0006] 中国专利CN1309097采油污水处理方法，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；中间沉淀池的剩余污泥经浓缩，机械脱水处理后外运。此法仍然为以物化处理为主，不仅工艺流程复杂、长，占地面积大，投资高，维护工作量大，运行成本高，而且处理仍达不到回注标准，所以只能外排。

[0007] 中国专利CN1424266油田污水的生物处理方法，包括隔油处理、气浮处理，生物接触氧化处理后，再沉降处理。对于上述含聚采出污水，普通微生物处理不理想，处理效率低，出水只能达到外排水标准，达不到油田回注水标准，

[0008] 申请人再先申请专利CN1517308油田回注用采出水的处理方法，采用由芽孢杆菌属和极杆菌属组成的专性联合菌群处理和膜分离技术，此法主要用于低渗透/特低渗透油田采出水处理，其中微生物联合菌群对含聚污水处理不理想。

[0009] 上述现有技术的一个共同不足是，针对含聚污水前处理效果差，导致后续难以采用经济的过滤处理，滤料清洗、更换频繁，实际难以接受。

[0010] 此外，还有单独对含聚污水降粘处理，例如中国专利CN1931736、CN101041490采用电化学反应器。中国专利CN101049993用紫外光/超声波去除高分子聚合物。它们只有单一降粘功能，还需另行配置降解油及有机物处理；其次，电化学降粘能耗大，工业上难以接受。

发明内容

[0011] 本发明目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种投资成本低，工艺简单，处理停留时间短，能耗低，维护工作量小，出水稳定的油田含聚污水处理方法。

[0012] 本发明目的实现，采取技术方案构思是选择针对含聚污水特征的微生物联合菌，将聚合物凝结的油、有机污染物从聚合物中“降解夺走”，从而减轻后续过滤负荷，具体前处理采用筛选及有效配伍微生物联合菌好氧处理，从而克服现有技术的不足，实现本发明目的。具体说，本发明油田含聚污水处理方法，包括微生物好氧处理和过滤处理，其特征在于所说微生物由蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)、巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、解脂假丝酵母(Candida lipolytica)、短芽胞杆菌(Bacillus brevis)、荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)混合组成，经微生物好氧降解后，进入后级过滤处理。

[0013] 本发明中：

[0014] 微生物联合菌群好氧处理，主要是将被聚合物粘结的油、有机物降解，从而使泥、水容易沉降分离，适合后续过滤处理。它可以是水处理中常用的各种好氧工艺，例如填料附着微生物的接触氧化，以活性污泥为载体的活性污泥法。本发明较好采用固定载体填料附着微生物的接触氧化，具有生物量高，处理效率高，时间短，剩余污泥量少，能耗低，设备维护及操作便利，例如聚合物浓度200ppm，处理时间6-8小时。接触氧化固定载体，可以采用悬挂填料，例如表面有纤维丝的布片状结构(图 )，或者组合式半软性填料(图 )，两者既可以单独使用，也可以混合使用，通过在处理池中高密度设置，使悬挂填料形成一道道“屏障”，可使处理污水依一道道悬挂填料屏障“阻挡”在悬挂填料间形成折反流，从而延长了处理水与专性微生物菌的接触，有利于使处理池形成“小池长流场”，也有利于减少处理池占地；也可以是分隔悬浮填料，体积密度占池容65-85V/V％，最好为75-85V/V％，高密度填料，既增加了微生物菌量，同时填料密度增加，还增加了填料与处理污水的接触，减少了短流。活性污泥法也是可以采用，只是延长了停留时间，并且能耗相对高，剩余污泥量多，泥水分离负荷大，同样聚合物浓度200ppm，处理时间则需10-12小时，并且聚合物浓度高停留时间还要延长。

[0015] 此外，为维持填料表面微生物菌群的高活性，一种较好在填料表面增加载附以蛋白酶(protease；proteinase)为主的活性酶。还可以加入有利于微生物生长通用微量元素(例如钾、钠、磷、镁、钙、氨基酸等，属于现有技术，可以有市售化学品配制)。它们的共同作用：激活微生物、催化对油及有机污染物降解，提高降解速率，缩短降解时间，试验表明填料经活性酶及微量元素浸渍处理后，可以缩短处理停留时间1/3-2/5。填料载体活性酶及微量元素载带，先期可以通过填料浸渍处理载带，使用一段时间后通过训化配成液体加入，例如在进水口加入补充，此也为现有技术。

[0016] 为防止进水冲击造成短流，还可以在处理池中设置(例如中部和进出处)若干竖向相间隔板，人为使处理污水产生折返流场，增加流长延长处理水与微生物接触时间。

[0017] 后级过滤处理，主要是确保处理出水满足“8.3.2”或“5.5.2”回注要求，可以采用通用，例如石英砂，磁铁矿，核桃壳、海绿石等油田污水常用过滤方式。

[0018] 此外，为提高前级收油效率，还可以气浮装置替代原有一级沉降、二级除油工艺。使工艺为气浮除油、微生物处理及后续过滤处理。采用气浮克服了常规沉降罐对含聚污水中油水难沉降分离，效果差的缺点，采用气浮装置可提高的收油效率，最大限度地回收污水中的油，同时减少了微生物处理的负荷。

[0019] 本发明油田含聚污水处理方法，由于采用特定微生物菌群生物处理，通过对聚物粘结的油、有机污染物先行降解，提高了剩余无机物及含聚物的分离性，通过通常固液分离即可大部分离除去，同时油及有机污染物的降解，不仅对后续延长滤料过滤周期创造了条件，而且减轻了后续过滤负荷，使滤料过滤周期得到延长，对滤料反冲洗及更换周期也延长，例如滤罐反冲洗周期由原来的一天一次，延长至至少7天一次，比原有工艺延长7-10倍，可减少滤罐用量，减少维护工作量，节省投资，此外还具有滤料易清洗，反冲洗强度小，还节约能耗，减少了反冲洗水用量及排水量，减轻了系统处理冲击负荷以及滤料的流失。本发明方法可使含聚污水含油量700-1000mg/L、SS200-300mg/L，粒径中值≤6μm，含聚浓度300-500mg/L，处理至出水平均含油量≤1mg/L，SS≤5mg/L，平均去除率分别达到99.8％和
98％，粒径中值≤1.5μm，且污泥量少，无需再设污泥处理系统，处理后的污泥可直接达标外运。本发明相对于现有技术，具有工艺简单，流程简化，运行管理方便，处理效果好，处理运行费用低(0.65-0.7元/吨水，为常规处理的2/3)，且不需添加任何药剂，不仅处理无二次污染，而且避免由于加药处理使采出水进一步复杂化现象，处理效果稳定，可以确保处理出水稳定达到“5.5.2”，解决了油田含聚污水处理难题。本发明工艺，还可以利用现有处理工艺中闲置设备进行改造，更有利于节约投资。此外，经本发明方法处理可以保留绝大部分聚合物(微生物具有选择性)，同时降低矿化度，聚合物保留水中，不仅提高了回注水粘度，而且有利于配聚，用于配聚可减少聚合物干粉用量。再就是，对油、有机污染物降解，矿化度降低，稀释了聚合物，还提高了出水的粘弹性，可提高注入体系粘度10％以上，有利于油的驱采，具有潜在的经济效益。

[0020] 以下结合若个具体实施例，示例性说明及帮助进一步理解本发明实质，但实施例具体细节仅是为了说明本发明，并不代表本发明构思下全部技术方案，因此不应理解为对本发明总的技术方案限定，一些在技术人员看来，不偏离本发明构思的非实质性增加和/或改动，例如以具有相同或相似技术效果的技术特征简单改变或替换，均属本发明保护范围。

附图说明

[0021] 图1为本发明用表面有纤维丝布片悬挂填料结构示意图。

[0022] 图2为图1侧视结构示意图。

[0023] 图3为本发明用另一种组合式半软性悬挂填料结构示意图。

[0024] 图4为图3截面结构示意图。

具体实施方式

[0025] 实施例1：参见图1-4，本发明接触氧化用表面有纤维丝布片悬挂填料，由合成纤维布片2和两面均布的纤维丝1组成；组合式半软性悬挂填料，由中间塑料夹片环4和内外周均匀分布的纤维丝3和6组成片状结构，由中心绳5相间串接组成。两者均具有相对较高密度，有利于提高处理水与填料的接触时间，防止短流。

[0026] 实施例2：处理来水为二级沉降罐出水，平均水质指标：含油750mg/l，悬浮物220mg/l，聚合物450mg/l。采用本发明工艺：微生物反应+一级石英砂过滤。其中微生物反应采用接触氧化反应池，填料采用例1半软性组合填料，填充率为75V/V％，气水比20∶1，停留时间8小时；微生物采用实验室选配的蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)、巨大芽孢杆菌(Bacillusmegaterium)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、解脂假丝酵母(Candidalipolytica)、短芽胞杆菌(Bacillus brevis)、荧光假单胞菌(Pseudomonasfluorescens)混合菌，各菌大致等比例组配，处理出水经固液分离后进入石英砂过滤，处理最终出水平均含油2.8mg/l，悬浮物4.5mg/l，粒径中值1.32μm，石英砂滤罐反冲洗周期10天一次，污泥含油小于0.3wt％，达到环保排放要求。滤罐反冲洗水回到微生物反应池，不需另外处理。

[0027] 实施例3：来水同样为二级沉降罐出水，平均水质指标：含油750mg/l，悬浮物220mg/l，聚合物450mg/l。采用本发明工艺：微生物反应+一级石英砂过滤。其中微生物反应采用活性污泥法，气水比30∶1，污泥浓度8000mg/l，停留时间13小时，微生物菌群同实施例2，处理出水经沉淀池分离活性污泥，进入石英砂过滤，处理出水平均含油3.2mg/l，悬浮物4.8mg/l，粒径中值1.35μm，滤罐反冲洗周期10天一次，污泥含油小于0.3wt％，达到环保排放要求。滤罐反冲洗水回到微生物反应池，不需另外处理。

[0028] 实施例4：处理来水为电脱后的含聚污水，平均水质指标：含油1000mg/l，悬浮物250mg/l，聚合物500mg/l。不经过二级沉降罐，而是采用气浮替代二级沉降罐收油，气浮停留时间为8分钟，不加药，气浮出水油60mg/l，悬180mg/l，聚420mg/l，收油效率较二级沉降罐有所提高，时间也短。出水再采用微生物反应+一级石英砂过滤。其中微生物反应方式及微生物菌群同实施例2，接触氧化停留时间6小时，处理出水经固液分离后进入石英砂过滤。处理出水平均含油0.58mg/l，悬浮物3.2mg/l，粒径中值1.36μm，滤罐反冲洗周期10天一次，污泥含油小于0.3wt％，达到环保排放要求。滤罐反冲洗水回到微生物反应池，不需另外处理。

[0029] 比较例：处理来水为二级沉降罐出水，平均水质指标：含油750mg/l，悬浮物220mg/l，聚合物450mg/l。采用油田常规处理工艺：横向流除油器+核桃壳过滤+磁铁矿过滤+海绿石过滤。横向流前加破乳剂及聚凝剂，处理出水平均含油为49.44mg/L、悬浮物为24.83mg/L，粒径中值3.2μm，达标率为0。滤罐反冲洗周期1天2次，污泥需另行处理才能达到环保要求，滤罐反冲洗水进入回收水池另外处理。

[0030] 对于本领域技术人员来说，在本专利构思及具体实施例启示下，能够从本专利公开内容及常识直接导出或联想到的一些变形，本领域普通技术人员将意识到也可采用其他方法，或现有技术中常用公知技术的替代，以及特征的等效变化或修饰，特征间的相互不同组合，例如过滤采用油田其他常用过滤方式，接触氧化悬挂填料的改变，处理池中设置若干竖向相间隔板，填料采用以蛋白酶(protease；proteinase)为主活性酶，以及有利于微生物生长通用微量元素(例如钾、钠、磷、镁、钙、氨基酸浸渍处理，等等的非实质性改动，同样可以被应用，都能实现本专利描述功能和效果，不再一一举例展开细说，均属于本专利保护范围。

[0031] 本发明所述油田含聚污水，除例4外是指油田采出液经电脱及经沉降罐油水分离后的含聚污水，其中还包括油田洗井污水和反冲洗排水。