本發(fā)明屬于油氣田采出水處理與回用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種改性粘土輔助微生物處理高結(jié)垢油氣田采出水的方法。

背景技術(shù)：

目前，我國油氣田開發(fā)多已進入到注水開發(fā)階段，生產(chǎn)井中的采出液含水率高達80％以上，而油田生產(chǎn)有需要大量的水作為注入水，處理后的采出水是最佳的注入水水源。通常，油田采出水含鹽量高(大部分在20000-120000mg/l之間，有的甚至高達290000mg/l)、ca²⁺及so4^2-離子含量高，加之污水中常含有一定量的hco3^-、co3^2-，因此污水結(jié)垢屬于普遍現(xiàn)象，有的甚至為強結(jié)垢水。

采出水處理目前有：物理法、化學(xué)法、物理化學(xué)法、微生物處理法等，其中微生物處理技術(shù)具有條件溫和、降解污水中有機物能力強、出水水質(zhì)穩(wěn)定的特征，因此，該方法成為采油污水處理極具優(yōu)勢的方法之一。在微生物處理技術(shù)中，獲得優(yōu)勢降解菌并提高其降解性能是該技術(shù)的關(guān)鍵。經(jīng)過多年的努力，已經(jīng)形成了活性污泥法、生物膜法和穩(wěn)定塘法等多種處理方法與工藝，其中以活性污泥法應(yīng)用較多。

盡管生物方法處理采油污水在技術(shù)上是可行的，但涉及微生物處理采油污水也存在許多問題。如配伍性較差的多層采油污水混合后會因離子間的反應(yīng)而結(jié)垢，污水結(jié)垢會影響微生物與外界的物質(zhì)能量交換，并使生物處理系統(tǒng)內(nèi)的微生物受到抑制，造成微生物污水處理工藝處理效率下降甚至癱瘓。

因此，在微生物處理采油污水的過程中需解決因采油污水的高結(jié)垢使得垢在微生物表面沉積而導(dǎo)致微生物處理工藝穩(wěn)定性變差，甚至癱瘓的不足等問題，以免影響微生物對污水中有機物的高效降解。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種改性粘土輔助微生物處理高結(jié)垢油氣田采出水的方法，在微生物處理前段加入改性粘土除垢工藝環(huán)節(jié)，可促進垢在改性粘土顆粒表面沉積，進而減少垢在微生物表面沉積，保證了微生物法處理高結(jié)垢采油污水工藝的穩(wěn)定運行，促進了微生物對采油污水的高效降解，該方法簡單易行，且成本較低，二次污染少。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明公開了以下技術(shù)方案：一種改性粘土輔助微生物處理高結(jié)垢油氣田采出水的方法，該方法包括以下步驟：

步驟一：將油水分離裝置分離出的油氣田高結(jié)垢采出水泵送至混合池中，將改性粘土添加至混合池中與高結(jié)垢采出水預(yù)先混合，形成混合液a；

步驟二：將混合液a充分混合后，高結(jié)垢采出水中的垢類物質(zhì)在改性粘土表面改性物中極性基團的吸附作用下，沉積于改性粘土表面，形成混合液b；

步驟三：將混合液b導(dǎo)入微生物反應(yīng)池中，利用微生物對混合液b中的有機物進行降解處理后形成混合液c；

步驟四：將混合液c經(jīng)過濾器過濾，濾后水回注地層，繼續(xù)作為油田注入水使用。

步驟一中還向混合池中加入有ph值調(diào)節(jié)劑、絮凝劑和助凝劑；ph值調(diào)節(jié)劑用于調(diào)節(jié)混合液a的ph值在6～8；ph值調(diào)節(jié)劑為氫氧化鈉或氫氧化鈉與氧化鈣按照質(zhì)量比例2:1制備的復(fù)合物，絮凝劑為pac，助凝劑為pam。

步驟一中加入的改性粘土的用于控制步驟二中每升混合液b中的結(jié)垢量不高于50mg。

所述步驟一中的改性粘土顆粒細(xì)度高于100目，含水量低于5％，在1l高結(jié)垢采出水中加入50mg～100mg改性粘土。

所述步驟二中混合液a的混合時間至少為20min。

所述步驟三中的微生物反應(yīng)池為好氧反應(yīng)池。

所述步驟四中的過濾器采用膜過濾器，或石英砂過濾器加膜過濾器，或石英砂過濾器加核桃殼過濾器加改性纖維球過濾器。

所述步驟一中的改性粘土為經(jīng)過質(zhì)量濃度10％濃硫酸酸化處理后的蒙脫土，在干燥、粉碎至100目以上后，與多糖類物質(zhì)或蛋白質(zhì)溶液在室溫下混合至吸附飽和后，經(jīng)過濾、干燥、粉碎制得。

所述多糖類物質(zhì)為殼聚糖及含有羥基或氨基類多糖衍生物，所述蛋白質(zhì)為糖蛋白及含有羥基或氨基類蛋白質(zhì)衍生物，所述多糖類物質(zhì)或蛋白質(zhì)以插層和表面吸附兩種方式負(fù)載在蒙脫土表面。

所述多糖類物質(zhì)或蛋白質(zhì)在蒙脫土表面的負(fù)載量為：1g蒙脫土表面負(fù)載50mg～247mg多糖類物質(zhì)或蛋白質(zhì)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有以下有益效果：

本發(fā)明在利用微生物對油氣田含油采出水中有機物進行降解處理，處理徹底，成本低，二次污染少等優(yōu)點的基礎(chǔ)上，在微生物處理前段加入改性粘土除垢工藝環(huán)節(jié)，可促進垢在改性粘土顆粒表面沉積，進而，保證了微生物法處理高結(jié)垢采油污水工藝的減少垢在微生物表面沉積穩(wěn)定運行，促進了微生物對采油污水的高效降解，進而避免了由于垢在微生物表面沉積導(dǎo)致微生物降解速率下降，甚至癱瘓等情況，處理工藝簡單易行，成本較低，且二次污染少。

多糖及蛋白質(zhì)改性粘土吸附除垢技術(shù)與微生物處理高結(jié)垢采油污水處理工藝相結(jié)合的發(fā)明對于解決高結(jié)垢采油污水垢的去除以及消除垢在微生物表面沉積而影響微生物法處理高結(jié)垢采油污水處理效率提供技術(shù)支撐和可行方案，且多糖類物質(zhì)及蛋白質(zhì)作為吸附劑負(fù)載于蒙脫土表面與插層中，使得該改性粘土的結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，對采油污水中的垢具有快速、徹底的吸附效果，從而在一定程度上優(yōu)化了除垢工藝環(huán)節(jié)，提高整個處理工藝進程。

微生物反應(yīng)池采用好氧反應(yīng)池，為微生物的降解過程提供良好的有氧環(huán)境，可有效促進微生物對采油污水中有機物的降解效率。

本發(fā)明還通過加入絮凝劑和助凝劑，用于吸附采出水中的懸浮物，形成絮體沉降于底層，預(yù)先除去采出水中的懸浮物，使改性粘土對垢的吸附不受水體中懸浮物的影響，并通過加入ph調(diào)節(jié)劑將混合液調(diào)節(jié)至中性環(huán)境，有益于混合液中結(jié)構(gòu)的吸附；而且，在中性環(huán)境下，微生物對采出水中有機類有害物質(zhì)的降解效果更加明顯。

本發(fā)明中對經(jīng)改性粘土吸附及微生物處理后的油氣田采出水進行過濾，過濾器采用膜過濾器，或者石英砂過濾器+膜過濾器，或者石英砂過濾器+核桃殼過濾器+改性纖維球過濾器，這三種過濾器均可實現(xiàn)處理后采出污水的徹底、快速的高效過濾效果，進一步優(yōu)化處理工藝，為后期上清液作為回注水注入地層，提供良好的水質(zhì)環(huán)境。

附圖說明

圖1為本發(fā)明處理油氣田高結(jié)垢采油污水的工藝流程。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步說明。

本發(fā)明中，改性粘土輔助微生物處理高結(jié)垢油氣田采出水的基本原理為：通過改性粘土中負(fù)載在蒙脫土上的含有羥基、氨基類極性基團的多糖或蛋白質(zhì)及其衍生物對高結(jié)垢采出水中的硫酸鈣、碳酸鈣等垢類物質(zhì)吸附作用下，使其沉積于改性粘土表面，進而減少垢在微生物表面沉積，促進了微生物對采油污水的高效降解，避免了由于垢在微生物表面沉積導(dǎo)致微生物降解速率下降，甚至癱瘓等情況，處理工藝簡單易行，成本較低，且二次污染少。

如圖1所示，本發(fā)明公開了一種改性粘土輔助微生物處理高結(jié)垢油氣田采出水的方法，該方法包括以下幾個步驟：

1)添加改性粘土：從油水分離裝置分離出的油氣田高結(jié)垢采出水泵送至混合池中，將一定量的改性粘土添加至混合池中與高結(jié)垢采出水預(yù)先混合，形成混合液a；改性粘土的加入量以控制中每升混合液中的結(jié)垢量不高于50mg為標(biāo)準(zhǔn)；

2)混合沉淀預(yù)處理：將混合液a充分混合后(混合時間至少為20min)，高結(jié)垢采出水中的硫酸鈣、碳酸鈣等垢類物質(zhì)在改性粘土表面改性物中極性基團的吸附作用下，沉積于改性粘土表面，形成混合液b；

3)將混合池中的混合液b導(dǎo)入微生物反應(yīng)池中，利用微生物對水中有機物的降解作用進行污水的處理，形成混合液c，本步驟中的微生物反應(yīng)池優(yōu)選好氧反應(yīng)池；

4)對步驟三中經(jīng)微生物處理后的混合液c經(jīng)過濾器過濾，濾后水回注地層，繼續(xù)作為油田注入水使用；本步驟中的過濾器采用膜過濾器，或石英砂過濾器加膜過濾器，或石英砂過濾器加核桃殼過濾器加改性纖維球過濾器。

本發(fā)明的處理過程中用到的改性粘土顆粒細(xì)度高于100目，含水量低于5％，制備方法為經(jīng)過質(zhì)量濃度10％濃硫酸酸化處理后的蒙脫土，在干燥、粉碎至100目以上后，與多糖類物質(zhì)或蛋白質(zhì)溶液在室溫下混合至吸附飽和后，經(jīng)過濾、干燥、粉碎制得；優(yōu)選的，多糖類物質(zhì)為殼聚糖及含有羥基或氨基類多糖衍生物，蛋白質(zhì)為糖蛋白及含有羥基或氨基類蛋白質(zhì)衍生物，多糖類物質(zhì)或蛋白質(zhì)以插層和表面吸附兩種方式負(fù)載在蒙脫土表面，且多糖類物質(zhì)或蛋白質(zhì)在蒙脫土表面的負(fù)載量為：1g蒙脫土表面負(fù)載50mg～247mg多糖類物質(zhì)或蛋白質(zhì)。

以下列舉三個采用本發(fā)明處理方法處理來自不同油田采油廠的高結(jié)垢采油污水的實施例。

實施例1：

延長油田吳起采油廠石百萬聯(lián)合站含油污水處理工藝流程為來水--自然除油--氣浮--生化池--過濾--出水，生化池進口污水結(jié)垢量為180-260mg/l，含油量為10-15mg/l，懸浮物含量為5-10mg/l，運行正常時，生化池出口結(jié)垢量為30-50mg/l，含油量為≤1mg/l，懸浮物含量5-10mg/l，經(jīng)過濾后出水達到回注水水質(zhì)要求。但是，三個月運行時間，垢在生化池微生物顆粒表面沉積導(dǎo)致微生物處理系統(tǒng)崩潰，且過濾系統(tǒng)濾料結(jié)垢嚴(yán)重，垢型以碳酸鈣為主。經(jīng)測定，生化池出口結(jié)垢量為60-100mg/l，含油量為15-25mg/l，懸浮物含量12-20mg/l。

在氣浮池前加入改性粘土+混合沉淀預(yù)處理，預(yù)處理藥劑為殼聚糖改性粘土、ph值調(diào)節(jié)劑(氫氧化鈉)、絮凝劑(pac)、助凝劑(pam)，加藥量分別為50mg/l，80mg/l，40mg/l，0.5mg/l，加藥次序依次為殼聚糖改性粘土、ph值調(diào)節(jié)劑(氫氧化鈉)、絮凝劑(pac)、助凝劑(pam)，預(yù)處理后生化池進口結(jié)垢量變?yōu)?5-25mg/l，生化池微生物表面未發(fā)現(xiàn)結(jié)垢物質(zhì)，過濾器表面也未發(fā)現(xiàn)結(jié)垢物質(zhì)，1年時間該污水處理系統(tǒng)運行穩(wěn)定。

實施例2：

延長油田杏子川長2層系采出水，鈣離子含量為硫酸根離子含量長6層系采出水鈣離子含量為硫酸根離子含量長2層系采出水與長6層系采出水按9︰1混合，72h結(jié)垢量為4478.25mg/l。應(yīng)用假單胞菌處理該混合水樣，原油加入量4％，菌種加入量2％，攪拌速度200r/min，溫度37℃，ph值為7.5，降解時間7天，由于垢在假單胞菌表面聚結(jié)、沉積，導(dǎo)致假單胞菌與外界物質(zhì)與能量交換途徑受阻，原油降解率由空白(模擬水：將長2、長6層水中鈣離子換成同種含量的鈉離子，其余離子含量不變)53.45％下降為17.52％。混合結(jié)垢水經(jīng)過改性粘土預(yù)處理，預(yù)處理藥劑分別為殼聚糖改性粘土、ph值調(diào)節(jié)劑(氫氧化鈉)、絮凝劑(pac)、助凝劑(pam)，加藥量分別為100mg/l，30mg/l，50mg/l，1mg/l，加藥次序依次為殼聚糖改性粘土、ph值調(diào)節(jié)劑(氫氧化鈉)、絮凝劑(pac)、助凝劑(pam)，預(yù)處理后混合水72h結(jié)垢量為45mg/l，應(yīng)用假單胞菌處理該混合水樣，在同等條件下，原油降解率為60.78％。

案例3：

延長油田杏子川長2層系采出水鈣離子含量為硫酸根離子含量長6層系采出水鈣離子含量為硫酸根離子含量長2層系采出水與長6層系采出水按9︰1至1︰9比例混合，72h結(jié)垢量為275mg/l至4478.25mg/l之間。用假單胞菌處理該混合水樣，原油加入量4％，菌種加入量2％，攪拌速度200r/min，溫度37℃，ph值為7.5，降解時間7天，原油降解率為15.75至22.86之間。不同比例混合結(jié)垢水經(jīng)過改性粘土預(yù)處理，預(yù)處理藥劑分別為殼聚糖改性粘土、ph值調(diào)節(jié)劑(氫氧化鈉與氧化鈣按照質(zhì)量比例2:1制備的復(fù)合物)、絮凝劑(pac)、助凝劑(pam)，加藥量分別為80mg/l，30mg/l，50mg/l，1mg/l，加藥次序依次為殼聚糖改性粘土、ph值調(diào)節(jié)劑(氫氧化鈉)、絮凝劑(pac)、助凝劑(pam)，預(yù)處理后混合水72h結(jié)垢量為30mg/l，應(yīng)用假單胞菌處理該混合水樣，在同等條件下，原油降解率為67.34％。

從實施例中看出，改性黏土的加入使得生化池中的結(jié)垢量明顯降低，一定程度上防止了垢在微生物表面的沉積，進而促進了微生物對采出水中原油的降解率，降解率從20％左右提高到將近70％，效果明顯。