一種油田含聚汙水的高效生物處理方法
2023-06-07 11:31:51
專利名稱：一種油田含聚汙水的高效生物處理方法
技術領域：
本發明涉及一種含聚汙水的處理方法。
背景技術：
隨著三次採油技術的廣泛應用，聚合物驅油技術已成為提高原油採收率主要技術手段之一。水溶性高分子聚合物已廣泛應用於油田工業的各個方面，含聚汙水回注困難，成本高昂，若發生串層，必將給油田生產或地下水資源帶來災難性的影響，同時給周邊環境帶來嚴重的危害。含聚汙水是一類比較複雜、特殊的汙水，一般採用常規汙水的處理方法對該類汙水效果均不理想。因此，油田含聚採油汙水的處理達標外排已成為當務之急。
近年來，部分水溶性高分子量聚丙烯醯胺(HPAM)在油田採油生產中已得到大規模應用。聚合物驅油開始於20世紀50年代末， 一般採用水溶性高分子聚丙烯醯胺通過注水井注入地下，提高原油採收率。美國、俄羅斯、加拿大、法國、德國以及阿曼等國家進行的大量聚合物驅油工業性試驗表明，採用聚合物驅油一般能提高原油採收率6% 17%。我國國內的注聚採油技術在20世紀90年代發展很快，繼大慶油田之後，勝利、大港、河南、遼河等油田也都進行了先導性試驗，並取得了成功。其中，大慶油田、勝利油田等大型油田已形成注聚採油的規模生產，2005年大慶油田聚合物驅油生產原油已達到年產1200萬噸以上。目前，我國大型油田已成為聚丙烯醯胺的最大應用領域。 油田採用的驅油性水溶性聚合物應該具備的基本特徵1.良好的水溶性；2.溶解時間控制在2個小時之內；3.高效增粘性；4.良好的穩定性，包括剪切穩定性，化學穩定性，熱穩定性，生物穩定性和長效穩定性；5.滲流特性滿足開採的需求，要求聚合物在油藏中吸附量要小，能於其他流體配伍，不堵塞油藏等。目前的聚合物種類主要包括，以部分水溶性聚丙烯醯胺及其衍生物為代表的合成的聚合物和以黃胞膠為代表的生物聚合物。黃胞膠為代表的生物聚合物存在的問題是生物穩定性差，容易受氧的影響，溶膠中存在凝膠，
容易堵塞地層，同時價格高。目前油田主要採用的是超高分子量聚丙烯醯胺，其實質是提高
HPAM分子量，從而提高在相對高礦化度條件下的HPAM的保留粘度，其分子結構沒有任何改變，只是分子量發生變化而已。存在的問題是分子結構特點決定其耐鹽、耐溫、耐剪切性能較差，如果分子量過大，導致油藏堵塞。 在我國的油田開發過程中，水溶性聚合物已廣泛應用於油田工業的各個方面，造成含聚丙烯醯胺汙水大量增加，汙水中的聚丙烯醯胺量也大量增加。含聚丙烯醯胺的汙水是一類比較複雜、特殊的汙水，油田的含聚丙烯醯胺汙水還存在含油多，粘度大的特點，目前一般常規汙水的處理方法對該類汙水效果均不理想。聚丙烯醯胺在為油田生產提高採收率的同時，對地面工程也產生了相當惡劣的影響。注入地層的聚丙烯醯胺隨原油/水混合液進入地面油水分離與水處理終端，大幅提高了混合液的粘度和乳化性，使油水分離難度加大，造成採出水含油量嚴重超標。聚丙烯醯胺對環境的直接影響是油田生產過程中不得不排入當地水體的外排水。由於油田配製聚丙烯醯胺需要新鮮水和以及部分低滲透地層，使部分含有較高濃度的聚丙烯醯胺採出水外排。絕大多數的聚丙烯醯胺進入地下油層，由於地層結構複雜，很難避免其滲透到地下水層。聚丙烯醯胺在地面水體和地下水中的長期滯留，必將對當地水環境造成嚴重汙染。 聚丙烯醯胺作為一種穩定的高分子聚合材料，有著極強的生物抗性，即使是已經被降解為小分子的聚丙烯醯胺依然有著這一特徵，導致油田含聚汙水可生化性差，處理困難。目前，已公開的聚丙烯醯胺的生物降解率都明顯較低(降解率僅為30 50%)，且投資較大，工藝運行不穩定，而降解不完全的聚丙烯醯胺反而在環境中更容易發生化學、物理降解，造成環境積累，不能滿足環保的要求。
發明內容
本發明是為了解決現有油田含聚汙水可生化性差、處理困難、投資較大、工藝運行不穩定、不能滿足環保要求的問題，而提供了一種油田含聚汙水的高效生物處理方法。
油田含聚汙水的高效生物處理方法按以下步驟實現一、油田含聚汙水經氣浮工藝處理後，產生的汙水採用厭氧工藝進行生物強化，水力停留時間為24 36小時；二、厭氧工藝產生的出水，採用好氧工藝進行強化，水力停留時間為10 14小時，然後產生的出水進入過濾系統，水力停留時間為5 8小時；三、過濾系統產生的出水進入二沉池，水力停留時間為5 6小時，即完成油田含聚汙水高效生物處理。 本發明實現了油田含聚汙水的生物處理，所含聚丙烯醯胺的可生化性好，整個工藝可以實現油田含聚汙水的處理穩定運行，處理容易，投資小；含油含聚汙水生物處理技術成本約為0. 8 1. 5元/噸，相對於常規的含油汙水處理技術(能耗約為0. 60千瓦時/噸)來說降低很多，含油穩定在20. 0mg/L以下，懸浮物穩定在30. 0mg/L以下。本發明對硫酸鹽還原菌同時有一定的抑制作用，對管道的腐蝕問題具有一定的緩解作用。石油類去除率98% 99%，懸浮物去除85% 90%，粒徑中值小於1. 5 y m，整套工藝表現出較好的去除效果，工藝運行穩定，生物降解法無二次汙染，能滿足環保要求。
圖1為具體實施方式
一中油田含聚汙水的高效生物處理方法的工藝流程圖。
具體實施例方式
本發明技術方案不局限於以下所列舉具體實施方式
，還包括各具體實施方式
間的任意組合。
具體實施方式
一 本實施方式油田含聚汙水的高效生物處理方法按以下步驟實現一、油田含聚汙水經氣浮工藝處理後，產生的汙水採用厭氧工藝進行生物強化，水力停留時間為24 36小時；二、厭氧工藝產生的出水，採用好氧工藝進行強化，水力停留時間為 10 14小時，然後產生的出水進入過濾系統，水力停留時間為5 8小時；三、過濾系統產 生的出水進入二沉池，水力停留時間為5 6小時，即完成油田含聚汙水高效生物處理。
本實施方式步驟一中油田含聚汙水，是指油田汙水中含水溶性高分子量聚丙烯醯 胺(HPAM)。 本實施方式步驟一氣浮工藝處理後產生的汙水中，若HPAM(水溶性高分子量聚丙 烯醯胺)的濃度達到2000mg/l以上，則加入鐵碳芬頓進行預處理，水力停留時間為2.0 5 小時；其中鐵碳芬頓由質量濃度為98%的工業硫酸，O. 10 0. 1L/m3的H202，濃度為50 200mg/L的Fe2+和刨花鐵屑組成。 本實施方式步驟一中厭氧工藝需要HPAM活性汙泥，汙泥的來源是含聚廢水沉澱 池的汙泥進行馴化，採用常規手段即可。 從工藝流程圖中可見，經氣浮工藝產生的殘油，進入收油裝置；二沉池產生的出水 可回流到好氧工藝，好氧工藝產生的出水可回流到厭氧工藝。
具體實施方式
二 本實施方式與具體實施方式
一不同的是步驟一中厭氧工藝為 UASB (上流式厭氧汙泥床)、SBR(序批式活性汙泥法)或EGSB (膨脹顆粒汙泥床)。其它步 驟及參數與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三本實施方式與具體實施方式
一不同的是步驟一中厭氧工藝需投 加厭氧生物菌劑，厭氧生物菌劑為厭氧聚丙烯醯胺降解功能菌群和厭氧石油降解菌群，投 加量佔反應池中有效汙水的體積的1% 5%。其它步驟及參數與具體實施方式
一相同。
本實施方式中厭氧聚丙烯醯胺降解功能菌群，是將高分子量的水溶性聚丙烯醯胺 降解為低分子量化合物，再轉化為微生物代謝需要的碳源和氮源，實現微生物的生物降解； 厭氧聚丙烯醯胺降解功能菌群是採用常規手段從注聚工藝汙水和含聚汙水中篩選得到。
具體實施方式
四本實施方式與具體實施方式
一不同的是步驟一中水力停留時間 為30小時。其它步驟及參數與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
五本實施方式與具體實施方式
一不同的是步驟二中好氧工藝為曝 氣生物濾池或生物膜反應器。其它步驟及參數與具體實施方式
一相同。 具體實施方式
六本實施方式與具體實施方式
一不同的是步驟二中好氧工藝需投
加好氧生物菌劑，好氧生物菌劑為好養聚丙烯醯胺降解菌群和好氧石油降解菌群，投加量
反應池中有效汙水的體積的1% 5%。其它步驟及參數與具體實施方式
一相同。 具體實施方式
七本實施方式與具體實施方式
一不同的是步驟二中過濾系統採用
MBR(膜生物反應器)或生物濾料，生物濾料為鐵礦石、孔雀綠等或鵝卵石。其它步驟及參數
與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
八本實施方式與具體實施方式
一不同的是步驟二中採用好氧工藝 進行強化，水力停留時間為12小時，然後產生的出水進入過濾系統，水力停留時間為6小 時。其它步驟及參數與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
九本實施方式油田含聚汙水的高效生物處理方法按以下步驟實 現一、油田含聚汙水經氣浮工藝處理後，產生的汙水採用厭氧工藝進行生物強化，水力停 留時間為30小時；二、厭氧工藝產生的出水，採用好氧工藝進行強化，水力停留時間為12小 時，然後產生的出水進入過濾系統，水力停留時間為6小時；三、過濾系統產生的出水進入
5二沉池，水力停留時間為6小時，即完成油田含聚汙水高效生物處理。 本實施方式油田含聚汙水中石油類去除率為98%，懸浮物去除89%。
具體實施方式
十本實施方式油田含聚汙水的高效生物處理方法按以下步驟實
現一、油田含聚汙水經氣浮工藝處理後，產生的汙水採用厭氧工藝進行生物強化，水力停
留時間為36小時；二、厭氧工藝產生的出水，採用好氧工藝進行強化，水力停留時間為14小
時，然後產生的出水進入過濾系統，水力停留時間為8小時；三、過濾系統產生的出水進入
二沉池，水力停留時間為5小時，即完成油田含聚汙水高效生物處理。 本實施方式油田含聚汙水中石油類去除率為99%，懸浮物去除90%。
權利要求
一種油田含聚汙水的高效生物處理方法，其特徵在於油田含聚汙水的高效生物處理方法按以下步驟實現一、油田含聚汙水經氣浮工藝處理後，產生的汙水採用厭氧工藝進行生物強化，水力停留時間為24～36小時；二、厭氧工藝產生的出水，採用好氧工藝進行強化，水力停留時間為10～14小時，然後產生的出水進入過濾系統，水力停留時間為5～8小時；三、過濾系統產生的出水進入二沉池，水力停留時間為5～6小時，即完成油田含聚汙水高效生物處理。
2. 根據權利要求1所述的一種油田含聚汙水的高效生物處理方法，其特徵在於步驟一中厭氧工藝為UASB、 SBR或EGSB。
3. 根據權利要求1所述的一種油田含聚汙水的高效生物處理方法，其特徵在於步驟一中厭氧工藝需投加厭氧生物菌劑，厭氧生物菌劑為厭氧聚丙烯醯胺降解功能菌群和厭氧石油降解菌群，投加量佔反應池中有效汙水的體積的1% 5%。
4. 根據權利要求1所述的一種油田含聚汙水的高效生物處理方法，其特徵在於步驟一中水力停留時間為30小時。
5. 根據權利要求1所述的一種油田含聚汙水的高效生物處理方法，其特徵在於步驟二中好氧工藝為曝氣生物濾池或生物膜反應器。
6. 根據權利要求1所述的一種油田含聚汙水的高效生物處理方法，其特徵在於步驟二中好氧工藝需投加好氧生物菌劑，好氧生物菌劑為好養聚丙烯醯胺降解菌群和好氧石油降解菌群，投加量反應池中有效汙水的體積的1% 5%。
7. 根據權利要求1所述的一種油田含聚汙水的高效生物處理方法，其特徵在於步驟二中過濾系統採用MBR或生物濾料，生物濾料為鐵礦石、孔雀綠等或鵝卵石。
8. 根據權利要求1所述的一種油田含聚汙水的高效生物處理方法，其特徵在於步驟二中採用好氧工藝進行強化，水力停留時間為12小時，然後產生的出水進入過濾系統，水力停留時間為6小時。
全文摘要
一種油田含聚汙水的高效生物處理方法，它涉及一種含聚汙水的處理方法。本發明解決了現有解決現有油田含聚汙水可生化性差、處理困難、投資較大、工藝運行不穩定、不能滿足環保要求的問題。方法一、油田含聚汙水經氣浮工藝處理後，產生的汙水採用厭氧工藝進行生物強化；二、厭氧工藝產生的出水，採用好氧工藝進行強化，然後產生的出水進入過濾系統；三、過濾系統產生的出水進入二沉池，即完成油田含聚汙水高效生物處理。本發明實現了油田含聚汙水的生物處理，所含聚丙烯醯胺的可生化性好，整個工藝可以實現油田含聚汙水的處理穩定運行，處理容易，投資小，無二次汙染，能滿足環保要求。
文檔編號C02F3/34GK101786772SQ20101013101
公開日2010年7月28日 申請日期2010年3月24日 優先權日2010年3月24日
發明者張洪軍, 李春穎, 趙立軍, 陳忠喜, 魏利 申請人:哈爾濱工業大學