专利名称：油田含聚污水处理方法
技术领域：
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：
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10 μ m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。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” (分别为含油彡8mg/L, SS ( 3mg/L, 粒径中值< 2μπι)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。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。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。
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。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，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。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。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
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。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。本发明中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Z )，或者组合式半软性填料(图4 )，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。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。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。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。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。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< 6 μ m，含聚浓度 300-500mg/L，处理至出水平均含油量彡lmg/L, SS ^ 5mg/L，平均去除率分别达到99. 8%和 98%，粒径中值< 1. 5 μ m，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。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。
图1为本发明用表面有纤维丝布片悬挂填料结构示意图。图2为图1侧视结构示意图。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。图4为图3截面结构示意图。
具体实施例方式实施例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 周均勻分布的纤维丝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。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+—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)、巨大芽抱杆菌(Bacillusmegaterium)、枯草芽抱杆菌(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. 32 μ m,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。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+—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. 35 μ m，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。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+—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. 36 μ m，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。比较例处理来水为二级沉降罐出水，平均水质指标含油750mg/1，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. 2 μ m，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。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。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。
权利要求
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(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。
全文摘要
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。
文档编号C02F9/14GK101993177SQ20101050872
公开日2011年3月30日 申请日期2010年10月13日 优先权日2010年10月13日
发明者王娅娜, 王海君 申请人:江苏博大环保股份有限公司