中石化低滲透油田采出水回注工程介紹
來源：北京特里高膜技術有限公司 閱讀：4093 更新時間：2009-08-03 17:45[摘要]本文針對我國低滲透油田采出水回注的現狀及水質要求，結合中石化腰英臺油田采出水處理情況，重點介紹了管式膜生物反應技術（TMBR）。管式超濾膜TMBR技術是一種高效的廢水處理技術，它采用特種菌生化+Berghof管式膜相結合的處理方式，通過特種菌生化可去除大部分油等有機物，通過管式膜代替活性污泥法中的二沉池，將微生物、膠體、SS以及大分子有機物等物質完全截留，出水SS、濁度幾乎為零，分離效率可大大提高，解決了常規處理技術難以解決的難題。
TMBR工藝采用高速交叉流過濾模式，可有效避免膜污染，具有結構緊湊簡潔、維護操作方便，系統運行穩定等特點，膜使用壽命長達7年以上。TMBR工藝不會產生二次污染，可完全實現油田采出水的回注應用，受到用戶的廣泛認可。
石油生產過程中每年約產生6億噸油田采出水，此類廢水中含有大量的難降解有機物，可生化性差，水質變化大，污水中原油主要以浮油、分散油和乳化油的形式存在，處理非常難度大，要達到回注水要求難度更大。我國低滲透油田的注水水質要求為（SY/T-5329-94）：水中粒子粒徑不超過1µm，SS含量不超過1mg/L，含油量不超過5mg/L。常規法處理油田采出水，很難達到此回注水標準要求，而膜法MBR工藝由于其過濾精度高、出水水質穩定、無二次污染等特點逐步被采用。
1、應用管式膜TMBR工藝處理油田含油污水
雖然使用膜分離可以很容易滿足回注水水質要求，但由于油引起的膜污染問題一直未能得到有效解決。采用一般浸沒式MBR工藝，膜通量會很快下降，并且容易斷絲。針對油田采出水的特性，在江蘇博大環保股份有限公司多年來水處理生物技術及膜技術應用的基礎上，我公司與其合作，開發了專門用于油田采出水回注的生物+管式膜TMBR聯合處理工藝。該技術可使生化池內保持高的污泥濃度，增長污泥停留時間，同時借助管式膜0.03µm的截留孔徑，能將微生物（細菌、病毒等）、膠體、SS、大分子有機物等完全截留，出水SS、濁度幾乎為零，解決了常規處理技術難以解決的難題。
使用Berghof管式膜TMBR工藝處理含油污水，解決了滿足油田回注水要求的大難題。首先利用特種菌進行生化，然后使用Berghof管式膜進行分離。采用高速交叉流過濾技術，污染物不宜在膜表面結存；而且膜的分離濃縮作用可將污泥濃度提高到10-20g/L，是常規活性污泥法的4-5倍，可有效提高生化效率。容易導致膜污堵的污染物——油、有機物等大部分已經通過微生物進行了有效降解，通過膜時含量已經很低，所以膜元件不易堵塞，一般只需3-6個月進行一次化學清洗。結果表明，以上特種生化+管式膜的TMBR技術是一種很有效實現采出水回注的方法。
經過大慶油田的工業試驗確認，該技術是目前解決油田含油廢水中的油和懸浮物最有效且運行費用較低的方法，目前已在中石化腰英臺等三個油田回注水處理工程中（2400t/d+1400t/d+1200t/d）實現成功應用，并且大慶油田采油五廠已采用改組和工藝中的生物法建立了一套1500t/d含聚合物的采出水處理裝置，大慶油田也正在論證采用管式膜TMBR技術處理15000t/d的含油污水，以達到低滲透油田回注水要求。
1.1項目概況
以腰英臺2400t/d的項目為例。本項目采用德國Berghof公司的8寸管式超濾膜組件，共36支，6支一組，共6組。現場工程圖如圖1。
 |
進出水水質：
|
表1 原水水質和產水水質指標
表2 TMBR系統管式膜運行參數
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
管式超濾膜系統結構簡單，所需設備比較少，無需反沖，因此自控也比較簡單。
1.2工藝特征
TMBR系統緊湊簡潔，特別適合處理復雜的高濃度工業污水。以往油田廢水處理普遍使用的過濾器有多層濾料（石英砂、無煙煤）過濾器和核桃殼過濾器等，此類處理工藝往往不能滿足低滲透油田回注水要求，本工程中油田廢水采用膜法TMBR工藝可根據廢水中油粒子的大小，合理地選擇膜元件，常溫下操作，有高效、節能、無二次污染等特點。
管式超濾膜TMBR技術是一種高效的廢水處理技術。以膜分離代替活性污泥法中的二沉池，分離效率可大大提高，而且微生物反應器內活性污泥的濃度從3-5g/l提高到15-20g/l，使微生物反應器體積減小，反應效率提高，出水中無菌體和懸浮物。采用高速交叉流過濾技術，污染物不易在膜表面結存，而使膜堵塞的污染物——油、有機物等大部分已通過微生物反應器進行了有效降解,通過膜時含量已經較低，膜元件不易堵塞，一般只需3-6個月進行一次清洗。系統水回收率高，幾乎100%，只有化學清洗時損失部分超濾產水。
該工藝流程短，占地面積小（W×L×H =10m×6m×4m），可去除氣浮、粗精過濾，大罐沉降后的污水直接進本工藝管式膜TMBR系統，處理后的水符合低滲透油田回注水要求，而運行費用不超過2.5元/m3（直接成本）。由于管式超濾膜無需反沖及正沖，只需要定期化學清洗，因此自控比較簡單，操作維護方便，日常無需人工維護。
1.3工程運行效果
含油廢水進水進行預處理后進入TMBR系統，生物反應器內的高的污泥濃度可使處理效率大幅度提高，主要污染物CODCr、BOD和氨氮得到有效降解，超濾產水中懸浮物、細菌、含鐵量的去除率基本達到100%，含油量的平均去除率達到96%，最高可達到98.6%。TMBR處理工藝不管從投資成本、處理效果，還是自動化程度均優于目前采用的傳統物化處理工藝。整個處理系統一直運行穩定，出水水質遠遠超出回注水的要求，并且實現了水的循環利用。
2、管式膜MBR技術基本原理
2.1管式膜介紹
管式膜TMBR工藝核心部件選用的是德國BERGHOF管式膜，膜管直徑從5mm到12.7mm，具有優異的強度，最大壓力可達到8bar，抗污染、抗氧化、耐酸堿（pH1-13），工作溫度可高達60℃，純水通量高達750LMH，即使直接過濾活性污泥濃度高達40g/L的生化污水，膜通量仍然高達80-140LMH，壽命長達7年以上。管式膜組件除常規3’’、4’’、6’’、8’’規格外，還特有8’’4m、10’’3m、10’’4m超大型膜組件，靈活滿足不同規模客戶需要。Berghof管式膜在垃圾滲透液、含油廢水、電子廢水、焦化廢水、紡織等化工廢水以及果汁、食品、茶飲料等物料分離領域已得到成功應用，擁有上千個工程案例。
2.2TMBR工藝介紹
膜生物反應器（MBR）是膜分離技術與生物技術相結合的新型廢水處理技術，是廢水處理技術領域的一項創新。根據膜的放置形式不同，膜生物反應器分為浸沒式（也叫內置式或一體式）和外置式（或分體式）。由于高濃度有機廢水去除需要較高的生化污泥濃度，因此浸沒式MBR很容易造成膜管堵塞、斷絲，以致系統癱瘓。管式膜TMBR技術是外置式MBR，通過水泵將泥水混合液打入膜管內，在壓力驅動下進行膜分離，出水透過膜進入產水箱，而污泥回到生化池繼續參與生化。
與傳統的生化處理工藝相比，活性污泥通過超濾（UF）系統進行固液分離，將粒徑大于0.03微米的顆粒、懸浮物等截留在系統內，超濾出水清澈。有單獨的循環泵已產生較大的過濾通量，流速為3-5m/s，避免膜管堵塞。超濾最大壓力可達8bar，膜管無需反沖，一般2-6個月化學清洗一次，為了達到更好的出水水質（如鍋爐用水），超濾后產水可再進入RO或NF系統，使各指標達到更高要求。
2.3膜污染及膜堵塞
目前制約膜技術發展的一個重要問題是膜污染及膜堵塞，污水中纖維太多、流速太慢或部分膜管流速太慢、非正常停機等均會容易造成膜管堵塞，主要表現為膜通量降低、清洗后通量恢復效果差、膜進口處壓力異常升高、膜出口處壓力異常降低、泵流量下降等現象。
BERGHOF管式超濾膜在世界各地的應用案例已有一千余項，無需反沖，定期化學清洗就可以恢復通量，使用壽命可達7年以上。化學清洗時建議在 pH值范圍1-11、溫度低于40℃的條件下進行膜清洗。清洗時將清洗溶液在膜管內循環3小時左右（總時間）即可。根據通量變化，1-3個月清洗一次，如果水質較好，清洗周期可達6個月甚至一年。
3、前景與展望
目前膜分離技術處理在國外已經成熟，該技術具有受原水水質影響小、出水水質好、運行穩定和占地面積小等明顯優勢。我國膜分離技術發展至今已有40多年歷史，但與世界發達國家相比還有較大差距。浸沒式MBR處理工藝容易造成膜斷絲，且運行維護費用高，清洗不方便，管式膜TMBR技術逐漸在國內應用并得到推廣。Berghof管式膜在含油污水處理方面具有優越的抗污染性能和針對性，隨著廢水處理要求的日益提高以及TMBR膜處理技術的日益成熟，相信TMBR管式膜技術在含油污水等領域中的應用具有廣闊的發展空間。
