高礦化度油田污水微生物+膜處理技術應用研究

許剛

【摘 要】馬寨油田產出水具有礦化度高、pH值低、腐蝕性強等特點，常規污水處理采用“水質改性工藝”技術處理回注，產生污泥較多，處理難度較大。針對油田污水處理現狀，培育適應油田污水處理高礦化度微生物，采用生物降解和膜處理工藝，滿足水質處理及油田注水需要，同時不額外產生污泥，達到了保護環境目的。

【關鍵詞】高礦化度;污泥;微生物;膜處理;環保

引言

馬寨油田主要包括5個油藏單元，其中1個中滲油藏、4個低滲油藏，采用注水開發。油田產出水具有pH值低，Cl-、Ca2+、Fe2+、Fe3+等含量高，且水體含硫等特點。水質礦化度高、易結垢、腐蝕性強，處理難度較大。常規污水處理普遍采用“水質改性工藝”，即投加化學藥劑，該工藝易受人為操作影響，處理后的水質不穩定，對油藏特別是底滲油藏造成較大傷害，如衛334區塊、衛349區塊的滲透率為0.005μm2，屬于超低滲開發單元，根據《碎屑巖油藏注水水質指標及分析方法》推薦的注水水質為1級標準，目前處理工藝無法達到標準要求，無法滿足精細注水的需求，影響油田產量，同時在處理過程中會產生大量改性污泥，易造成環境污染。因此，開展高礦化度油田污水處理研究，對提高油田產量和環保具有十分重要意義。為此，引進最前沿微生物+膜污水處理技術并開展應用研究，該工藝具有經濟、高效、清潔等特點，為油田高礦化度污水處理提供技術儲備。

1 高礦化度污水微生物+膜處理技術面臨問題

微生物+膜處理，是一種將生物水處理技術和膜過濾技術有機結合的新型高效污水處理工藝，即在微生物反應池中利用特種聯合菌群的專性和協同作用充分降解來油污水中的油和有機物，然后通過膜處理裝置除去水中的懸浮物和細菌，達到水質處理標準，最后回注到底層中。針對馬寨油田高礦化度污水特點，現場應用主要面臨以下三個難題：

一是高礦化度水體微生物培養難度大。馬寨油田產出液平均礦化度90000mg/l以上，礦化度高且含硫，而國內微生物水處理礦化度均在20000mg/l以內，且水體不含硫，在高礦化度含硫水體中開展微生物培養，需要對微生物處理技術進行改進。

二是高礦化度水體膜通量保持難度大。高礦化度油田污水，有機物和無機物成份復雜、種類多，易結垢，在國內開展高礦化度污水管式膜處理沒有先例屬于首次，因此膜選型和膜通量保持具有極大的挑戰性。

三是高礦化度水條件腐蝕控制難度大。馬寨油田產出液Cl-含量均在50000mg/l，高礦化度水體的特殊性，腐蝕影響因素與中、低礦化度不一樣，腐蝕控制難度大。

2 應用研究

2.1 高礦化度水微生物培養研究。通過室內選擇、培養、優化，從15中微生物菌群中優選出適應高礦化度油田污水水處理的嗜鹽微生物菌群，礦化度耐受值達到100000mg/l以上，并研究出溶解氧、總鐵的最佳控制范圍，解決了微生物培養難度大的問題。

2.2 膜通量優化設計及保持研究。通過膜材質對比、膜孔徑及出水方式研究，攻克了膜膜材質選取困難、膜通量衰減及能耗上升較快等技術難題，保持膜通量穩定，實現低能耗運行。

2.3 高礦化度水體腐蝕控制研究。找出微生物+膜水處理工藝影響腐蝕的主要因素，研究不同礦化度含氧量對腐蝕影響規律，采取除氧技術，有效解決腐蝕問題。

3 實施效果

在馬寨油田高礦化度污水中開展“微生物+膜”處理工藝，培養出適應高礦化度油田含油污水特點的特種耐（嗜）鹽微生物菌群，礦化度耐受值達到100000mg/l以上。在微生物反應池有氧適宜環境中，利用菌群將污水中有機質分解成簡單的無機物，即水和二氧化碳，有效去除有機質。然后通過低能耗管式膜進行物理節流過濾，將污水中微生物（好氧菌、SRB、TGB等）、膠體、懸浮固體、大分子有機物等完全截留，降低出水懸浮固體和濁度。同時開展腐蝕控制研究，將腐蝕控制在0.076mm/a以內，注水殘渣產生量較“水質改性技術”大幅下降，出水滿足油田注入層水質標準。

3.1 微生物高效工作。通過高礦化度水體微生物培養技術研究，解決了高礦化度、總鐵富集造成的微生物活性不足的問題，摸索出了微生物與溶解氧含量控制關系，實現了微生物水處理效果提升。

3.2 水質大幅度提升。水質達到Ⅰ級標準，其中出水水質指標懸浮物、硫酸鹽還原菌、鐵細菌、腐生菌、含油、含硫、含鐵、含氧、濾膜等9項指標均達標，粒徑中值降低。腐蝕速率控制在0.076mm/a，注水井壓力平均降低0.4MPa。

3.3 水量滿足注水需求。從膜材質選取、膜型設計、膜清洗等方面，開展膜通量優化及保持技術的研究，膜通量保持平穩，滿足馬寨油田注水需求。

3.4 注水殘渣大幅減少。在馬寨油田實施后，注水殘渣產生量較原工藝下降96.5%，出水滿足油田注入層平均滲透率>0.01～≤0.05μm2水質標準。

3.5 實現智能化管控。開展微生物+膜處理技術在高礦化度水體下的工藝控制及流程設計，通過構建終端智能化管理網絡體系，將來水含油、溶解氧含量、出水濁度及等含氧指標范圍進行設定，并將以往各類經驗，運用到過程參數的控制中，實現系統自動化控制進出水量、液位、曝氣量、設備運行參數等，實現智能化管理。

4 結論認識

4.1 油田含油污水成分復雜，一般的常規污水處理工藝（即沉降、過濾、輔助加藥等工藝）處理后的污水，在含油、懸浮物、細菌方面均很難穩定達標。“微生物污水處理工藝+膜過濾”技術，能有效處理油田污水水質不穩定難題。

4.2 運用生物技術+新材料+自動化控制與集成技術，建成了國內首座穩定運行的高礦化度油田微生物水處理站，實現了高礦化度油田污水處理的低成本高效運行，為油田污水處理提供了一條全新的高效環保解決方案。

4.2 重新認識在弱酸性環境下，油田污水的腐蝕機理，解決了高礦化度油田水性條件下微生物活性不足、水質波動、腐蝕難以控制等技術難題。

參考文獻：

[1]陳國玲，郭秀東 《高礦化度油田污水微生物水處理室內研究》.J.化學工程與裝備.2013年5月

（作者單位：中原油田分公司文衛采油廠）