微生物+膜污水处理技术在苏北台兴油田的应用

关键词：注水油藏污水处理水质

低渗油藏由于自身难以弥补的缺陷, 对注水水质提出了更高的要求。常规的污水处理技术很难达到碎屑岩油藏注水水质推荐指标 (SYT5329-94) A1级标准, 会导致地层注水压力快速上升, 而为了保证注水的进行, 必须不断提高地面注水管网和设备的压力等级, 相应的改造措施必然引起投资加大, 同时注水药剂不间断的使用, 这两个主导因素使得注水系统一直在高成本状态下运行, 所以必须从水质这个源头上抓起才能控制注水成本。

要突破油田污水处理的技术瓶颈, 必须采用新型的水处理工艺。在苏北的低渗油藏——台兴油田 (地层渗透率在3~100×1 0-3 m d之间, 地层主要流动空间的喉道直径在4mm~10mm之间) , 华东分公司采用微生物+膜污水处理 (MMBR) 新工艺, 满足了注水水质的要求。

1 改造前的台兴油田污水处理系统状况

台兴油田于1 9 9 7年转入注水开发, 污水处理工艺建于1 9 9 9年, 工艺流程图如图1所示。

整个水处理系统是常规的油田污水处理的一个典型。在系统投入初期, 整个系统运行良好。但是随着系统的运行, 常规水处理系统的弊端就显露出来了:虑料堵塞、结块现象逐渐严重, 反洗时间需要不断加长, 反洗效果却明显减弱, 因此必须进行定期更换滤料, 同时需要持续不断地加药, 然而效果却不佳。

同时由于水质状况不断恶化, 注水井的注水压力不断攀升。以该油田苏2 3 1注水井为例如图2所示。

由此可见, 常规的水处理技术在低渗油藏面前确实存有难以逾越的障碍。

2 台兴油田污水处理系统改造状况

基于台兴油田污水处理出现的诸多问题, 华东分公司对此进行了技术改造, 整个系统采用微生物+膜工艺, 工艺流程图如图3所示。

整套工艺主要有污水预处理系统、冷却系统、生化系统、膜处理系统以及污泥排放系统组成, 其中微生物处理部分和膜处理部分是工艺的核心。

2.1 微生物反应原理

在一定的温度条件下, 向微生物反应池中投加“倍加清”专性联合菌群, 使废水中建立起一只具有降解功效的生物群, 可以对各种石油烃类、脂类进行生物降解, 同时可以强化对烃类、蜡类以及酚、萘、煤油等生物的降解, 这类专性菌群有很强的繁殖能力, 它们通过水合、活化、繁殖、分解过程, 使得该细菌群很快稳定并形成优势菌群, 同时在竞争中提高了生物群抗毒性冲击能力和对环境的适应能力。

微生物降解的原理:在有氧环境及适宜温度下, 废水中的可溶性有机物透过细菌的细胞壁, 被细菌所吸收;而呈固体的不溶性有机物首先附着在细菌体外, 由细菌所分泌的一种特殊酶将其分解成可溶性物质, 再渗入细胞体内, 从而细菌通过自身的生命过程——氧化、还原、合成等把复杂的有机物降解成简单的无机物, 同时实现了自身生命的新陈代谢。

2.2 膜过滤

膜过滤是一种与膜孔径大小相关的筛分过程, 以膜两侧的压力差为驱动力, 以膜为过滤介质, 当原液流过膜表面时, 比膜孔径大的颗粒物质就被阻挡在膜的进液侧, 成为浓缩液, 而水及小颗粒物质则通过膜表1层成为渗透液, 从而实现了对原液的净化、分离和浓缩的目的。根据膜过滤各种方式的实用特性及台兴油田的开发注水标准, 最终采用管式超滤膜, 为了确保注水水质, 将管式超滤膜串联使用。膜可以选用酸性清洗剂、碱性清洗剂和氯清洗剂进行清洗。一般来说, 酸性清洗剂去除无机污染, 碱性清洗剂去除有机污染, 氯清洗剂去除生物污染。

2.3 微生物+膜工艺技术

台兴油田微生物+膜污水处理工艺是将微生物与膜处理技术有效地结合起来, 发挥了各自的长处, 也弥补了各自的缺陷。一方面, 原油处理系统来水经过指南沉降除油后直接进入微生物反应池, 在生物反应器池中投入高效转性联合菌群, 对采出水中易造成膜污染的油及其他有机物进行生物降解, 改变了水中污泥的特性, 有利于下一步膜的分离, 同时还可以除去硫化物、铁离子等物资, 减少了对膜的污染, 使得膜的运行周期大大延长;另一方面, 膜可以将悬浮物、细菌完全截留, 出水的细菌、悬浮物几乎为零, 而膜截留后的浓缩液回流至微生物反应池, 使得有效菌液保留在微生物反应池内, 避免了细菌群的流失 (表1) 。

由于过滤后污水中含有一定量的溶解氧, 因此在回注前需要进行真空除氧处理, 确保出水的溶解氧满足回注水要求。

3 污水处理系统改造前后的水质比较

主要水质参数的比较

物理描述为:处理前的水质, 表象为微黑, 有臭味;处理之后的水质, 表象为透明, 无味。通过比较, 经过微生物+膜过滤系统的处理, 水质的绝大部分指标都发生了显著的变化。

4 结语

微生物+膜工艺主要特点有: (1) 微生物菌群降解石油烃类污染物, 降解程度高, 为油田采出水含污油处理提供了一套新工艺; (2) 微生物处理为后级膜处理单元提供了一个好的进水条件, 减少了影响膜的污染物, 降低了膜的污染, 从而延长膜的使用寿命; (3) 整套工艺不需要再加入絮凝剂、杀菌剂、阻垢剂等药剂, 避免了二次污染。

当然通过与传统水处理的方式进行比较, 微生物+膜污水处理工艺亦存在几点不足之处: (1) 一次性投资较大, 土建工程费用占据了相对较大的投资份额, 要建立缓冲池、微生物反应池、渗透水池等; (2) 系统动力消耗较大, 冷却塔、脱氧塔均需要动力投入。

但是成本投入换来注水注水水质的达标。台兴油田采用微生物+膜污水处理工艺之后, 迅速改变了该油田注水压力持续上升的被动局面。

摘要：常规的污水处理技术不能满足低渗油藏的污水回注水质的要求, 本文针对苏北低渗油藏, 提供了一套适应性较强的油田污水处理工艺, 实现油田的有效注水, 保证油田稳产。

关键词：微生物,膜,应用