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微生物处理油田采出水技术应用

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微生物 处理 油田 出水 技术 应用
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第31卷第2期 2国给水排水 ()1.31 015 微生物处理油田采出水技术应用 王学佳 , 皮文清。 , 李 昂 (1.大庆油田采油二厂,黑龙江大庆163414;2.哈尔滨工业大学城市水资源与水环境国 家重点实验室,黑龙江哈尔滨150090;3.黑龙江吉纳森生物工程股份有限公司,黑龙江 大庆163000) 摘要: 为了考察石油微生物的工业化应用前景,在大庆油田进行了50 m /现场试验,设计了“溶气气浮+微生物降解+固液分离”三步法处理工艺。经过45天的连续运 转,出水油含量≤10 ,0 m L( m),00 m#L,达到大庆油田注水标准( 5329该工艺处理效率较高,水力停留时间比常规沉降+过滤工艺缩 短了6 h,可以相应减小处理构筑物客积、节省占地及建设投资 关键词: 石油微生物; 采油污水; 生物降解 中图分类号: 文献标识码:C 文章编号:1000—4602(2015)02—0066—04 en—1.o.63414,. 50090,.o. 63000,In to of a 50 m /d 5 d.of OD in 0 ,≤10 ,≤2 m 00 1 in Y/ T 5329—94),RT h in et)he of be C— be 庆是注水开发油田。随着油田的开发不断深 入,开采对象由中高渗透率地层逐渐转向低渗透层 和特低渗透层,其油藏渗透率低,物性逐渐变差,而 油田采出水中原油存在形式以浮油、分散油和乳化 油为主,其中颗粒直径在10~100 和粒径>100 右,其余为10 ~1 000 前常规絮凝沉降处理上 艺难以分离乳化油,致使大部分油田注水油、悬浮 物、细菌等关键指标严重超标,直接影响油田的采收 率。因为低渗透油藏需满足《碎屑岩油藏注水水质 推荐指标》( 53291级注水标准,即 油含量≤5 、 ,粒径中值≤1 ·66· 王学佳,等:微生物处理油田采出水技术应用 第31卷第2期 大量已勘明的低渗透及特低渗透油藏因水质无法满 足注水要求,影响了油层注水开发。 传统沉降过滤处理工艺已不能满足生产需要, 出现设备处理量降低、污水沉降时间过长、出水水质 恶化等现象。而微生物法具有宽泛的环境耐受性, 生物膜一旦形成,就可以稳定地附着在载体表面,并 且利用污水中有机物以及无机盐作为营养维持生命 活动,实现生物膜的自我更新,且不用添加药剂,避 免了二次污染,降低了污水处理站运行费用 ]。 1材料和方法 1.1石油降解菌 大庆油田石油污染水样中分离得到的石油降解 菌株。 1。2试剂及设备 四氯化碳为红外测油仪专用试剂,购自天津科 密欧,其他所用药品均为国产分析纯。 1.3工艺流程 1.3.1 工艺流程 现场试验采用“气浮+生化+固液分离”三步 法处理流程(如图1所示),处理水量为50 d。 试验地点为采油二厂某污水站,来水接自一沉罐问 阀室进液管,通过软管进入气浮装置,在微/纳米气 泡的作用下分离去除大部分污油和部分浮出 水经自流进入生物破乳池,生物破乳池内投加专性 微生物联合菌群,充分破乳回收乳化油并降解污水 中残余油及其有机污染物,其出水进入固液分离装 置,经固液分离后上清液经升压泵提升至污水站已 建的升压缓冲罐,经原站过滤单元进一步截留过滤 去除水中含油及后水仍输回一次沉降罐。 沼气气浮 微生物反应池 固液分离 图1现场工艺流程示意 of .3.2工艺原理 ①溶气气浮。本装置主要用来使油水分离、 去除污水中的凝结油以及空气压缩机送到 空气罐中的空气通过射流装置被带入溶气罐,在 0.35 成溶气水, 送到气浮槽中。在突然释放的情况下,溶解在水中 的空气析出,形成大量微气泡群,与水泵送过来的污 水中的在缓慢上升过程中吸附在 ·67· 其密度下降而浮至水面,达到去除的目的。该系统能够去除污水中80%以上的油, 水力停留时间为80 ②生化池。采用推流式设计,以组合填料作 为生物膜载体,接种高效石油降解菌株,利用污水中 原油和无机盐类作为营养,实现生命代谢活动,代谢 过程中消耗原油,实现净水目的。生化池中设计保 温和伴热装置,底部曝气,气水比为10:1。设计水 力停留时间为4 h。 ⑧固液分离。采用转盘过滤器,由中心转筒、 转盘、反洗系统和配套电气控制系统组成,转盘固定 在中心转筒周围,并与中心转筒通过连通孔相连接。 污水通过转盘进入中心转筒,转盘两侧装有耐油滤 布。污水经过滤布过滤后排出系统外。随着过滤的 进行,过滤布外侧的截留杂质不断增加,过滤压差随 之增加,当达到设定值时, 始反洗过程。反洗时,反抽吸泵启动,滤后清水在抽 吸泵作用下冲洗滤布,滤布外侧的截留杂质被洗出 并掉落在接液盘内,再排出装置外。反洗时转盘旋 转,反抽吸泵从不同角度冲洗过滤布,直至转盘旋转 一周,反洗停止,重新进入静止过滤阶段。在反洗过 程中,过滤仍在进行,实现了不停产反冲洗。 1.3.3运行方式及参数 调试方式:①生化池进水后投加菌株,按照池容 的1%投加;②采取静态挂膜,停止进水后进行曝 气,曝气24 h,停止曝气12 h,一周后连续曝气;③小 流量进水运行,检测出水水质,流量为10 m /d,此 期问石英砂过滤罐未投运;④小流量运行3 逐级调节水流至设计流量50 m。/d;⑤连接固液分 离装置,整个系统正常运行,取样检测各工艺点出水 水质。各工艺段运行参数如表1所示。 表1各工艺段运行参数 目 数值 回流比/% 25 溶气气浮 气水比 1:10 停留时间/0 气水比 10:l 生化池 停留时间/h 4 滤速/(m·h ) 10 反冲洗方式 水洗 转盘过滤 反冲洗周期 根据压差自动反洗 反冲洗强度/(L·m~·s ) 25 第31卷第2期 中国给水排水 1.4分析方法 ①油。采用红外测油仪(定。 ②悬浮物。采用称重法测定。 ③粒径中值。使用激光粒度分布仪(300定。 采用纳氏试剂分光光度法测定氨氮。 2结果与讨论 2.1处理水质状况 现场取样,对油田采出水水质进行分析(见表 2),其主要污染物为链烷烃、环烷烃、芳香烃、多环 ④用重铬酸钾法测定芳烃以及有机硫、有机氮等。 表2污水水质分析结果 of 目 油含量/( ) ) ) 化度/(。。) ) } 数值 0~150 750 7.0~8.5 4 8 0.0~3.5 2.2原油降解效果 试验周期为2013年5月13日呷2013年7月 16日。来水平均含油为186 , L,经过处理后出水平均含油为2.5 m#L, g/L,粒径中值为1.0 中,经过45天的现场 运转,检测各工艺点水质情况,发现油含量为88.9 ~352 ,平均油含量为186 m#L。经过气浮处 理后油含量降至25.4~47.6 m#L,平均油含量为 33.6 m#L。经过生化处理后油含量为2.7~11.3 ,平均含油量为7.6 m#L。经过最终过滤后油 含量为0.9~4.5 m#L,平均含油量为2.5 。 可见经过本工艺处理油含量可以稳定达到5 m#L 以下(见图2)。 皿皿 四 日期 图2现场各工艺节点油含量 of .3 两个月的连续试验结果可以看出,来水中高为140.6 m#L,最低为52.2 ,平均含量为 89.1 。经过气浮处理后 ,最低27.2 m#L,平均含量为37.2 。经 过生化处理后 ,最低为9.86 ,平均含量为17.3 。经过最终过滤后高为10.6 ,最低为2.7 m#L,平均含量为 7.7 。最终出水0 (见图3)。另 外,过滤出水 1 1 ,l l ∽ 丑皿 町 日期 图3 现场各工艺节点悬浮物含量 of 利用微生物法处理采油污水过程中,微生物 对悬浮物会有一定的去除效果,主要原因:①在生化 池中的微生物膜会对某些悬浮物(主要为微细的有 机物胶体、重值油类等)有吸附作用,这些悬浮物被 生物膜捕捉后,会被生物膜中的微生物降解、利用; ②采油污水中硫酸盐还原菌和腐生菌等厌氧菌的粒 径为5~30 m,好氧生化反应池能够大大抑制此类 厌氧菌的滋生,从而使悬浮物浓度降低;③在生化池 中的微生物会产生生物絮凝剂,生物絮凝剂具有絮 凝活性的有效成分主要是多糖、蛋白质、多肽、脂类等生物大分子,这些微生物多糖和蛋白质等 物质一方面在形成生物膜过程中起关键作用;另一 方面,这些微生物多糖等物质会对污水中的悬浮物 起到絮凝作用,从而去除一部分悬浮物。 2.4 近两个月的连续试验结果可以看出,来水中 03.3 ,最低为790.3 ,平 均含量为943.5 m#L。经过气浮处理后568.3 ,最低为370.1 ,平均含量为 ·68· 丑 叹 皿_【_【 卜 皿卜 卜 皿n 卜 匠 皿 皿2 皿 血 皿_【 Ⅱ∞ 口j 0 皿 _【 卜 Ⅱ_【_【 卜 皿卜 卜 吐n 卜 皿 皿 皿皿 皿 叹 皿一 叹 皿∞N 皿寸 缸0 王学佳,等:微生物处理油田采出水技术应用 第31卷第2期 460.1 。经过生化处理后 ,最低为106.2 ,平均含量为113.9 L。经过最终过滤后高为91.2 ,最低 为66.6 ,平均含量为78.4 (见图4)。 1 200『 +原水。气浮+生化+过滤 ∞f 、/^\\./———、—\. 8【)(】 {、、。 。 。。 l 200} 匝 皿 叮 皿 口 皿 皿 匝 血 皿 皿 口 = n In r、 日期 图4现场各工艺节点 in .5氨氮去除效果 从近两个月的连续试验结果可以看出,来水中 氨氮最高为7.0 ,最低为5.8 ,平均含量 为6.3 。经过气浮处理后氨氮最高为6.5 L,最低为5.2 ,平均含量为5.9 。经过生 化处理后氨氮最高为2.1 ,最低为1.1 , 平均含量为1.7 。经过最终过滤后氨氮最高 为2.1 ,最低为1.0 ,平均为1.4 。 3结语 针对油田废水成分日益复杂、处理成本不断升 高、常规工艺难以适应的问题,提出了高效微生物菌 群小型试验项目,已经取得了良好的效果,为实现工 业化现场奠定了基础。形成的溶气气浮+微生物反 应池+固液分离技术具有以下特点:①采用高效的 微生物菌群,能保证水力停留时间<6 h(已建聚驱 污水站沉降时间为12 h),较常规流程缩短了沉降 时间6 h,可以相应减小处理构筑物和节省占地及建 设投资;②出水水质好,在不添加任何化学药剂的条 件下,出水油含量≤10 、悬浮物≤10 、悬 浮物粒径中值≤2 m,不会对油田系统造成污染; ③运行稳定,成本低,微生物具有很好的适应性和稳 定性,生物膜一旦形成后,就可以稳定附着在载体表 面,并且利用污水中有机物以及无机盐作为营养维 持生命活动,实现生物膜的自我更新。 参考文献: [1]刘勤亚,周海东.微生物处理机油污染废水研究[J]. 工业用水与废水,2002,33(6):32—34. [2] 崔俊华,金文彪.高效原油降解菌处理油田采出水 [J].重庆环境科学,2002,24(5):42—44,47. [3]刘妮妮,郭兴要,胡玉洁,等.快速降解高含油废水菌 种的性能研究[J].中国油脂,2003,28(11):71—74. [4] 李伟光,朱文芳,吕炳南.混合菌培养降解含油废水的 研究[J].给水排水,2003,29(11):42—44. ·69· 作者简介:王学佳(1981一), 男, 黑龙江庆安人, 硕士, 工程师, 主要从事石油工程规划工 作。 E—1036440@qq.稿日期:2014—09—03
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