低渗透油田采出水OD-MBR生物膜处理技术研究

- 103 -
第8期
低渗透油田采出水OD-MBR生物膜处理
技术研究
王莉娜，王春辉，种法国
（西安长庆科技工程有限责任公司， 陕西 西安 710018）
[摘 要] 长庆油田地处我国西北鄂尔多斯盆地，属低渗、特/超低渗透油藏，近年来主力油区含水率快速上升，采出水处理工艺已成为业内关注的重点。

本文在国内学者研究的基础上进一步提出了低渗透油田采出水OD-MBR生物膜处理技术工艺，该处理工艺抗石油类浓度波动冲击性能较强、运行稳定，对采出水原水石油类污染物去除效果显著，具有进一步推广应用价值。

[关键词] 长庆油田；低渗透；采出水处理；生物膜技术
作者简介：王莉娜（1984—），女，陕西西安人，本科，工程
师。

从事给排水设计工作。

长庆油田自二十世纪七十年代以来，历经四十年勘探开发，共探明油田28个，同时承担着北京、天津、石家庄、西安、银川、呼和浩特等十多个大中城市安全稳定供气的重任。

2011年长庆油田年产油气当量突破4000万吨，达到4059万吨，为国民经济持续稳定发展作出了重要贡献。

2015年达到原油产量2500×104t ，天然气产量350×108m 3。

这要求每年新建产能至少要600万吨以上，原油产量以100~200万吨速度逐年递增，年均钻井近8000口，年均新建各类场站150座，井场1000座以上。

超低渗透油藏指渗透率小于1mD 的油藏，这类油藏单井产量低，采用现有的经济技术，规模有效开发难度大。

但超低渗透油藏分布范围广，储层资源潜力大，是今后开发的主力储层。

根据油田公司开发建设超低渗透油藏的重大决策，超低渗透油藏的开发以立足现实、技术集成、开采简化、机制创新、效益开发为指导思想，以“提高单井产量，降低投资成本”为核心，借鉴苏里格气田开发模式，推广应用0.3mD 攻关试验成果和特低渗透油藏开发的成熟技术，按照“分立运行、投资单列、产量另计、单独考核”的运行方式，突出整体性和规模性，坚持勘探开发一体化，采用新思路、新技术、新机制，围绕5000万吨持续稳产和提质增效两大核心，注重由规模建产向精细管理、由新区快速上产向老区长期稳产、由注重规模速度向突出质量效益方面的“三个转变”，落实规模储量和寻找战略新发现两大
重点，集中力量“打责任井、打高效井”，为油气开发落实更多优质资源。

超低渗透油藏开发继承了长庆油田以往的特低渗透油藏的开发特点，在黄土高原复杂地形环境下的特低渗透油田大规模滚动开发建设。

1 目前研究现状
油田采出水主要是指在油田开采过程中的采出液经油、气和水三相分离后的剩余的废水，是在开采过程中随原油一同采出的地层水，不同的地层，采油过程各不相同，采出水的成分也相对复杂，一般不能直接回注或排放。

油田采出水中主要含有原油、无机物、有机物、各种盐类和微生物等，油田采出水中还含有一些可以改变废水性质的添加剂以及注入地层的除氧剂、杀菌剂、酸类及防垢剂等。

因采取单一的处理工艺很难使油田采出水达到相应的含油排放标准，特别是石油类指标，所以，油田采出水一直被认为是一种难处理的工业污水。

随着全球工业的迅速发展，特别是石油化学工业的迅猛发展，含油废水的排放量与日俱增，与此同时，对环境的污染日益严重。

含油废水的排放给环境带来了很多危害。

因此，含油废水的治理以及水资源的保护仍然是我国环境治理中的主要问题。

我国已经把环境保护作为基本国策，环境保护已成为我国政府经济社会发展战略和政
- 104 -节能减排
石油和化工设备
2018年第21卷图1 撬装式装置整体平面布置效果
策体系的重要组成部分。

由于各油田采出水水质差异较大，所以对采出水处理技术及处理后的净化水水质要求也不完全相同。

2 油田采出水处理技术简介
(1)物理方法。

物理方法的侧重点是去除油田采出水中的大量矿物质、大部分固体悬浮物和油类等。

具体可分为重力分离法、离心分离法、粗粒化法、过滤法、膜分离法和超声波分离法等方法。

(2)化学方法。

化学处理法主要应用于处理含油废水中不能单独用物理方法或生物方法去除的溶解性物质（如乳化油）和一部分胶体，需要使用化学的原理将废水中的污染物转化成无害物质，使水质达到一定标准。

常用的方法有化学氧化法和化学破乳法。

(3)物理化学法。

物理化学法主要包括吸附法、气浮法和电化学法等处理方法，这些方法的优点有适应性较强、处理较彻底和选择性广等，但有的方法处理工艺尚未成熟而且能耗大。

(4)生物化学处理法。

该方法主要利用微生物使油中的一部分物质作为营养物质被吸收，转化成微生物体内的有机成分或者繁殖成新的微生物，剩下的部分被生物氧化分解成简单的有机或无机物，达到废水净化的目的。

从氧化形式上又分为氧化塘法、活性污泥法和生物膜法。

3 油田采出水OD-MBR生物膜处理技术
低渗透油田采出OD-MBR膜生物反应器处理技术工艺，利用油田采出水中的残油作为有机质碳源，进行油田采出水的微生物处理，通过小型试验和现场应用研究了SBR反应工艺加入高效好氧嗜油菌处理低渗透油田采出水的运行效果，以及高矿化含油废水产生的对微滤膜污染的影响，利用膜污染可逆性，研究清洗的方法对膜的通量进行恢复，并试验探索了膜清洗技术方
法，形成适合于长庆油田采出水撬装式
OD-MBR生物/膜处理的工业化高效膜组
件及膜污染控制技术，OD-MBR膜生物
反应器处理工艺抗石油类浓度波动冲击
性能较强、运行稳定，对采出水原水石
油类污染物去除效果显著。

早期油田开发过程中产生的含油
采出水一般直接外排或回灌到地下干
层，不仅造成油田矿区地表水环境和地
下水资源环境的严重污染，也是对水资源的极大浪费。

低渗透油田采出含油水无害化处理问题一直是困扰着我国中西部低渗透油田开发的环境保护难题。

利用常规的“三段式”方法处理油田采出水存在运行成本费用（药剂等）高、水质难以稳定达标，而且还产生大量的更难处理的含油污泥，造成二次环境污染。

因此，设计开发低渗透油田采出水处理新技术具有非常重要的应用价值和意义。

本章在李金波等学者对长庆油田采出水回注处理技术研究的基础上，利用高效嗜油细菌高效去油特性，应用“生物+膜技术”组合工艺对油田采出水处理进行工程设计，开发高效、稳定的油田采出水处理工程解决方案。

目前，长庆油田采出水处理工艺主要采用是传统三段式处理方法，即“隔油除油+混凝（或沉降）+过滤”，同时再辅以阻垢剂、缓蚀剂、杀菌剂等配套防腐蚀药剂。

目前应用比较多的典型组合工艺技术主要包括以下几种：“好氧+厌氧”组合工艺、“物化处理+生化处理”组合工艺、“高级氧化+生化处理”组合工艺、“X+膜技术”组合工艺等。

4 油田采出水OD-MBR生物膜处理工艺
组合工艺是指在利用单一废水处理技术工艺处理高浓度、高盐度、成分复杂或难降解等有机废水无法达到出水控制目标的情况下，通过实践和优化，将不同种处理工艺进行组合，发挥各单一处理技术工艺的优势，以达到高效的污染物去除效果、低价的运行成本和最小化的二次污染。

目前应用比较多的典型组合工艺技术主要包括以下几种：“好氧+厌氧”组合工艺、“物化处理+生化处理”组合工艺、“高级氧化+生化处理”组合工艺、“X+膜技术”组合工艺等，“OD-MBR生物膜”组合工艺属于众多“X+膜技术”之一。

- 105 -
第8期 表1 预处理工艺比较分析
◆参考文献
[1] 陈家庆. 石油石化工业环保技术概论[M].北京：中国石化出版社，2005.
[2] 李新冬，黄万抚. 废乳化液处理技术研究进展[J].中国资源综合利用，2009，27(12)：38-40.
[3] 徐冯楠，冯贵颖，马雯，等. 高效石油降解菌的筛选及其降解性能研究[J].生物技术通报， 2010，(7)：221-226.
[4] Osipov A I, Ponomareva L V , Ivanova T A. Biological clearance of petroleum-contaminated soil. Doklady Rossiiskoi Akademii Sel ’skokhozyai- stvennykh Nauk, 1998, 6: 20-22.
[5] Daane L L, Harjono I, Zylstra G J, et al. Isolation and characterization of polycyclic aromatic hydrocarbon-degrading bacteria associated with the rhizosphere of salt marsh plants. Applied and Environmental Microbiology, 2001, 67(6): 2683-2691.
收稿日期：2018-05-07；修回日期：2018-06-13
含油采出水中残油的存在状态一般可分为3类，即浮油、分散油和乳化油。

预处理通常采用气浮（涡凹和溶气）和斜板沉淀去除浮油，通过对三种方法的工艺比较，从处理效果和工程投资方面考虑，适合工业化应用推广的处理措施是涡凹气浮工艺。

工艺
工作原理处理效果操作与节能
涡凹气浮
利用空气输送管底部散气叶轮的高速转动在水中形成一个真空区，液面上的空气被吸入水中，微气泡随之产生，并螺旋形上升到水
面，空气中的氧气也随之溶入水中。

由于气水混合物和液体之间密
度的不同，产生了一个垂直向上的浮力，将SS带到水面。

上浮过程
中，微气泡会附着到SS上，到达水面后SS便依靠这些气泡支撑和维持在水面，浮在水面上的SS间断地被链条刮泥机清除
较高
操作简单，节能性好，投资少溶气气浮
由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0.35MPa压力下被强制溶解在水中，形成溶气水，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，形成大量的微气泡
群，同泵送过来的并经加药后正在絮凝的污水中的悬浮物充分接
触，并在缓慢上升过程中吸附在絮集好的悬浮物中，使其密度下降而浮至水面，从而去除SS
高配套设备加压泵、空气压
缩机、射流器、高压溶气
罐等，操作复杂
斜板除油器
采用异向流原理设计制造的，内设玻璃钢波纹板，倾斜角45°，污水通过罐体上部进入，污水沿斜板向下流动时，浮油在斜板上聚结成较大颗粒后向上漂浮，实现油水分离，原油经集油管流出罐体；
污水从罐下部进入斜板沉淀池，沉淀池内设玻璃钢波纹板，倾斜角60°，泥沙沉淀于泥斗中，污水通过斜板向上，又有部分原油在斜板聚结上浮与水分离
中等操作简单，投资小
5 结语
SBR 工艺加入高效好氧嗜油菌处理长庆油田采出水效果较好，出水水质稳定、污染物浓度低、去油效率高。

应用高效嗜油菌的SBR 工艺处理长庆油田采出水原水，在加入填料载体的条件下，出水石油浓度在平均值为6.39mg/L ，石油类的去除率均值达到98.21%，比未加入填料载体条件下提高10.9%。

出水COD 浓度均值为60 mg/L ，对COD 的去除率保均值达到94.98%，比未加入填料载体条件下提高11.41%。

低渗透油田采出水OD-MBR 生物膜处理技术能够针对水质特点，通过工艺流程设计和设备优化组合成撬，实现采出水的高效处理，效果明显，今后将针对应用中存在的问题逐步完善并加大推广力度。

王莉娜等 低渗透油田采出水OD-MBR生物膜处理技术研究。