許剛

【摘 要】馬寨油田產(chǎn)出水具有礦化度高、pH值低、腐蝕性強(qiáng)等特點(diǎn)，常規(guī)污水處理采用“水質(zhì)改性工藝”技術(shù)處理回注，產(chǎn)生污泥較多，處理難度較大。針對(duì)油田污水處理現(xiàn)狀，培育適應(yīng)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(zhì)處理及油田注水需要，同時(shí)不額外產(chǎn)生污泥，達(dá)到了保護(hù)環(huán)境目的。

【關(guān)鍵詞】高礦化度;污泥;微生物;膜處理;環(huán)保

引言

馬寨油田主要包括5個(gè)油藏單元，其中1個(gè)中滲油藏、4個(gè)低滲油藏，采用注水開發(fā)。油田產(chǎn)出水具有pH值低，Cl-、Ca2+、Fe2+、Fe3+等含量高，且水體含硫等特點(diǎn)。水質(zhì)礦化度高、易結(jié)垢、腐蝕性強(qiáng)，處理難度較大。常規(guī)污水處理普遍采用“水質(zhì)改性工藝”，即投加化學(xué)藥劑，該工藝易受人為操作影響，處理后的水質(zhì)不穩(wěn)定，對(duì)油藏特別是底滲油藏造成較大傷害，如衛(wèi)334區(qū)塊、衛(wèi)349區(qū)塊的滲透率為0.005μm2，屬于超低滲開發(fā)單元，根據(jù)《碎屑巖油藏注水水質(zhì)指標(biāo)及分析方法》推薦的注水水質(zhì)為1級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，目前處理工藝無法達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，無法滿足精細(xì)注水的需求，影響油田產(chǎn)量，同時(shí)在處理過程中會(huì)產(chǎn)生大量改性污泥，易造成環(huán)境污染。因此，開展高礦化度油田污水處理研究，對(duì)提高油田產(chǎn)量和環(huán)保具有十分重要意義。為此，引進(jìn)最前沿微生物+膜污水處理技術(shù)并開展應(yīng)用研究，該工藝具有經(jīng)濟(jì)、高效、清潔等特點(diǎn)，為油田高礦化度污水處理提供技術(shù)儲(chǔ)備。

1 高礦化度污水微生物+膜處理技術(shù)面臨問題

微生物+膜處理，是一種將生物水處理技術(shù)和膜過濾技術(shù)有機(jī)結(jié)合的新型高效污水處理工藝，即在微生物反應(yīng)池中利用特種聯(lián)合菌群的專性和協(xié)同作用充分降解來油污水中的油和有機(jī)物，然后通過膜處理裝置除去水中的懸浮物和細(xì)菌，達(dá)到水質(zhì)處理標(biāo)準(zhǔn)，最后回注到底層中。針對(duì)馬寨油田高礦化度污水特點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用主要面臨以下三個(gè)難題：

一是高礦化度水體微生物培養(yǎng)難度大。馬寨油田產(chǎn)出液平均礦化度90000mg/l以上，礦化度高且含硫，而國(guó)內(nèi)微生物水處理礦化度均在20000mg/l以內(nèi)，且水體不含硫，在高礦化度含硫水體中開展微生物培養(yǎng)，需要對(duì)微生物處理技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)。

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(jī)物和無機(jī)物成份復(fù)雜、種類多，易結(jié)垢，在國(guó)內(nèi)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(zhàn)性。

三是高礦化度水條件腐蝕控制難度大。馬寨油田產(chǎn)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(yīng)用研究

2.1 高礦化度水微生物培養(yǎng)研究。通過室內(nèi)選擇、培養(yǎng)、優(yōu)化，從15中微生物菌群中優(yōu)選出適應(yīng)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(dá)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(yǎng)難度大的問題。

2.2 膜通量?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)及保持研究。通過膜材質(zhì)對(duì)比、膜孔徑及出水方式研究，攻克了膜膜材質(zhì)選取困難、膜通量衰減及能耗上升較快等技術(shù)難題，保持膜通量穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)低能耗運(yùn)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(duì)腐蝕影響規(guī)律，采取除氧技術(shù)，有效解決腐蝕問題。

3 實(shí)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(yǎng)出適應(yīng)高礦化度油田含油污水特點(diǎn)的特種耐（嗜）鹽微生物菌群，礦化度耐受值達(dá)到100000mg/l以上。在微生物反應(yīng)池有氧適宜環(huán)境中，利用菌群將污水中有機(jī)質(zhì)分解成簡(jiǎn)單的無機(jī)物，即水和二氧化碳，有效去除有機(jī)質(zhì)。然后通過低能耗管式膜進(jìn)行物理節(jié)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(jī)物等完全截留，降低出水懸浮固體和濁度。同時(shí)開展腐蝕控制研究，將腐蝕控制在0.076mm/a以內(nèi)，注水殘?jiān)a(chǎn)生量較“水質(zhì)改性技術(shù)”大幅下降，出水滿足油田注入層水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

3.1 微生物高效工作。通過高礦化度水體微生物培養(yǎng)技術(shù)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(guān)系，實(shí)現(xiàn)了微生物水處理效果提升。

3.2 水質(zhì)大幅度提升。水質(zhì)達(dá)到Ⅰ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，其中出水水質(zhì)指標(biāo)懸浮物、硫酸鹽還原菌、鐵細(xì)菌、腐生菌、含油、含硫、含鐵、含氧、濾膜等9項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)標(biāo)，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(zhì)選取、膜型設(shè)計(jì)、膜清洗等方面，開展膜通量?jī)?yōu)化及保持技術(shù)的研究，膜通量保持平穩(wěn)，滿足馬寨油田注水需求。

3.4 注水殘?jiān)蠓鶞p少。在馬寨油田實(shí)施后，注水殘?jiān)a(chǎn)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(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

3.5 實(shí)現(xiàn)智能化管控。開展微生物+膜處理技術(shù)在高礦化度水體下的工藝控制及流程設(shè)計(jì)，通過構(gòu)建終端智能化管理網(wǎng)絡(luò)體系，將來水含油、溶解氧含量、出水濁度及等含氧指標(biāo)范圍進(jìn)行設(shè)定，并將以往各類經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)用到過程參數(shù)的控制中，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)化控制進(jìn)出水量、液位、曝氣量、設(shè)備運(yùn)行參數(shù)等，實(shí)現(xiàn)智能化管理。

4 結(jié)論認(rèn)識(shí)

4.1 油田含油污水成分復(fù)雜，一般的常規(guī)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(xì)菌方面均很難穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。“微生物污水處理工藝+膜過濾”技術(shù)，能有效處理油田污水水質(zhì)不穩(wěn)定難題。

4.2 運(yùn)用生物技術(shù)+新材料+自動(dòng)化控制與集成技術(shù)，建成了國(guó)內(nèi)首座穩(wěn)定運(yùn)行的高礦化度油田微生物水處理站，實(shí)現(xiàn)了高礦化度油田污水處理的低成本高效運(yùn)行，為油田污水處理提供了一條全新的高效環(huán)保解決方案。

4.2 重新認(rèn)識(shí)在弱酸性環(huán)境下，油田污水的腐蝕機(jī)理，解決了高礦化度油田水性條件下微生物活性不足、水質(zhì)波動(dòng)、腐蝕難以控制等技術(shù)難題。

參考文獻(xiàn)：

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

（作者單位：中原油田分公司文衛(wèi)采油廠）