申請(qǐng)日2013.10.29

　　公開(公告)日2015.04.29

　　IPC分類號(hào)C02F9/14; B01D53/84; B01D53/62; C02F103/10; C02F1/24; C02F1/50; C02F1/20; C12N1/12

　　摘要

　　本發(fā)明提供一種利用硅藻固定CO2和處理油田污水的方法，a、首先利用以空氣作為氣源的氣浮對(duì)油田污水聯(lián)合站油田污水進(jìn)行除油充氧預(yù)處理，然后利用生物接觸氧化法進(jìn)一步去除污水中的原油，好氧生物除油過程中按TOC:N:P=100：5-10：1重量份配比投加N、P營養(yǎng)鹽;b、a步驟好氧生物接觸氧化處理后的油田污水直接流入賽道式微藻培養(yǎng)系統(tǒng)，通入CO2含量為3%-15%的煙道氣，同時(shí)加入硅藻藻株，硅藻利用油田污水中殘余的N、P營養(yǎng)鹽和煙道氣中CO2生長，硅藻生長周期5-10天，實(shí)現(xiàn)N、p凈化與CO2固定;c、將b步驟好氧生物處理后油田污水送成膜材料由硅藻：硅藻土=1:1-3重量份配比組成的硅藻土過濾器過濾，收集硅藻，藻泥用壓濾機(jī)壓濾后制成藻餅，過濾器過濾出的水經(jīng)殺菌、脫氧后回注到地層驅(qū)油。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種利用硅藻固定CO2和處理油田污水的方法，其特征在于該方法按如下步驟進(jìn)行：

　　a、首先利用以空氣作為氣源的氣浮對(duì)油田污水聯(lián)合站油田污水進(jìn)行除油充氧預(yù)處理，氣浮除油過程中不添加任何化學(xué)藥劑，然后利用生物接觸氧化法進(jìn)一步去除污水中的原油，好氧生物除油過程中按TOC:N:P=100：5-10 ：1重量份配比投加N、P營養(yǎng)鹽，好氧生物處理后油田污水中含有的原油低于1mg/L，污水中的TOC小于60 mg/L，COD小于150 mg/L;

　　b、a步驟生物接觸氧化處理后的油田污水直接流入賽道式微藻培養(yǎng)系統(tǒng)，通入CO2含量為3%-15%的煙道氣，同時(shí)加入硅藻藻株，硅藻利用油田污水中殘余的N、P營養(yǎng)鹽和煙道氣中CO2生長，硅藻生長周期5-10天，實(shí)現(xiàn)N、p凈化與CO2固定;

　　c、將b步驟好氧生物處理后油田污水送成膜材料由硅藻：硅藻土=1:1-3重量份配比組成的硅藻土過濾器過濾，收集硅藻，藻泥用壓濾機(jī)壓濾后制成藻餅，過濾器過濾出的水經(jīng)殺菌、脫氧后回注到地層驅(qū)油。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用硅藻固定CO2和處理油田污水的方法，其特征在于b步驟所述的硅藻的大小同硅藻土的粒徑大小相近。

　　3.根據(jù)權(quán)利1所述的一種利用硅藻固定CO2和處理油田污水的方法，其特征在于a步驟所述的好氧生物除油過程中按TOC:N:P=100：6-7：1重量份比投加N、P營養(yǎng)鹽。

　　4.根據(jù)權(quán)利1所述的一種利用硅藻固定CO2和處理油田污水的方法，其特征在于c步驟所述的藻餅送制取生物柴油工序。

　　說明書

　　一種利用硅藻固定CO2和處理油田污水的方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明屬于油田污水處理與新生物質(zhì)能源領(lǐng)域，特別涉及一種利用硅藻固定CO2和處理油田污水的方法。

　　背景技術(shù)

　　溫室效應(yīng)是 21 世紀(jì)全人類所面臨的最大環(huán)境問題。工業(yè)發(fā)展導(dǎo)致大量CO2排放到大氣中，只有最大限度的吸收轉(zhuǎn)化CO2才能協(xié)調(diào)好經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境間問題。目前 CO2的固定減排技術(shù)可以分為物理處理、化學(xué)處理及生物固定三類。 其中生物固定方法中，微藻可在光合作用下，可利用CO2合成大量的生物物質(zhì)，如蛋白質(zhì)、淀粉、維生素及脂質(zhì)。且微藻具有光合速率高、繁殖快、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、處理效率高以及易與其它工程技術(shù)集成等優(yōu)點(diǎn)，可應(yīng)用于CO2的固定。

　　為了實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的微藻CO2固定，國內(nèi)外眾多企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行了許多有益的嘗試。早在1990年，日本國際貿(mào)易和工業(yè)部就曾資助一項(xiàng)名為“地球研究更新技術(shù)計(jì)劃”的項(xiàng)目，利用微藻吸收火力發(fā)電廠煙氣中的二氧化碳來生產(chǎn)生物質(zhì)能源。該項(xiàng)計(jì)劃共有大約20多個(gè)私人公司和政府的研究機(jī)構(gòu)參與，10年間共投資約25億美元，在減排藻種篩選、光合生物反應(yīng)器開發(fā)、微藻生物質(zhì)能源生產(chǎn)等方面的工作都卓有成效;美國綠色燃料技術(shù)公司(GreenFuel)和亞利桑那公共服務(wù)公司于2007年12月在西班牙西南部開展的微藻減排項(xiàng)目，利用水泥廠工業(yè)廢氣中的CO2進(jìn)行微藻培養(yǎng)并開發(fā)高附加值的食品、飼料和燃料，目前已建立100m2的培養(yǎng)溫室以垂直薄膜光生物反應(yīng)器進(jìn)行微藻培養(yǎng)，并計(jì)劃擴(kuò)大到1000m2規(guī)模;美國UOP公司于2010年3月獲美國能源部150萬美元的資助，開展通過微藻生長捕集CO2及用于生產(chǎn)生物燃料和能源的系統(tǒng)驗(yàn)證，該系統(tǒng)將從霍尼韋爾公司位于弗吉尼亞州Hopewell的制造裝置排放的煙氣中捕集CO2，然后從培養(yǎng)的微藻中提取生物燃料，微藻殘?jiān)鼊t轉(zhuǎn)化成熱解油用于電力再生;工業(yè)氣體巨頭德國林德集團(tuán)與美國 Algenol Biofuels LLC公司也于2010年合作發(fā)展一種捕獲、存儲(chǔ)、運(yùn)輸及供給二氧化碳的技術(shù)，應(yīng)用于Algenol生產(chǎn)第三代(3G)生物燃料。該公司所擁有的這項(xiàng)專利技術(shù)是利用二氧化碳、海水以及藻類生物中提取生物燃料。AlgaeLink NV公司是歐洲可替代燃料業(yè)界的領(lǐng)頭羊之一，2007年底，宣布開發(fā)出世界上第一個(gè)不用預(yù)制管制造、而是用特制UV防護(hù)透明薄片做成的專利海藻光生物反應(yīng)器系統(tǒng)(photobioreactor systems for algae)。此光反應(yīng)系統(tǒng)可以很容易地自動(dòng)折疊收入一個(gè)堅(jiān)固耐用、直徑為64cm的圓形管中，這個(gè)管子能自動(dòng)將水封緊。應(yīng)用這一技術(shù)，運(yùn)費(fèi)成本將減少90%。AlgaeLink NV公司在開發(fā)此項(xiàng)技術(shù)的三年中，在藻類科學(xué)的研究、微藻生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)操作等方面也都取得了極大的進(jìn)展。

　　利用微藻進(jìn)行CO2氣體固定減排雖然在理論上已日趨成熟，也有眾多企業(yè)和機(jī)構(gòu)也都進(jìn)行了有益的嘗試，但要真正實(shí)現(xiàn)規(guī)�；瘧�(yīng)用仍有不少困難，原因主要在于成本太高和大規(guī)模養(yǎng)殖技術(shù)的不成熟。所以微藻CO2氣體固定減排技術(shù)的發(fā)展趨勢是通過優(yōu)良藻種(耐煙氣，抗逆性強(qiáng))的篩選和大型反應(yīng)器技術(shù)的開發(fā)實(shí)現(xiàn)低成本、高效率的微藻養(yǎng)殖。同時(shí)微藻CO2氣體固定減排和生物柴油、廢水處理、生物活性物質(zhì)開發(fā)等其他技術(shù)偶合起來進(jìn)行綜合利用，在獲得其他高附加值產(chǎn)品的同時(shí)減少成本。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明的目的是提供一種利用微藻固定CO2和處理油田污水的方法，把微藻固碳制生物柴油與油田回注污水處理結(jié)合起來，通過篩選高含油脂、高抗逆性硅藻用于固碳，通過采用硅藻土過濾器實(shí)現(xiàn)微藻的采收和污水凈化，為中低滲油藏提供合格的回注污水，實(shí)現(xiàn)微藻固定CO2、油田污水處理和制取生物柴油耦合綜合利用。

　　本發(fā)明的目的可提供如下技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)：

　　該方法是利用硅藻吸收固定CO2和處理油田污水、制取生物柴油耦合處理的方法，步驟如下：

　　a、首先利用以空氣作為氣源的氣浮對(duì)油田污水聯(lián)合站油田污水進(jìn)行除油充氧預(yù)處理，氣浮除油過程中不添加任何化學(xué)藥劑，然后利用生物接觸氧化法進(jìn)一步去除污水中的原油，好氧生物除油過程中按TOC:N:P=100：5-10 ：1重量份配比投加N、P營養(yǎng)鹽，好氧生物處理后油田污水中含有的原油低于1mg/L，污水中的TOC小于60 mg/L，COD小于150 mg/L;

　　b、a步驟生物接觸氧化處理后的油田污水直接流入賽道式微藻培養(yǎng)系統(tǒng)，通入CO2含量為3%-15%的煙道氣，同時(shí)加入硅藻藻株，硅藻利用油田污水中殘余的N、P營養(yǎng)鹽和煙道氣中CO2生長，硅藻生長周期5-10天，實(shí)現(xiàn)N、p凈化與CO2固定;

　　c、將b步驟好氧生物處理后油田污水送成膜材料由硅藻：硅藻土=1:1-3重量份配比組成的硅藻土過濾器過濾，收集硅藻，藻泥用壓濾機(jī)壓濾后制成藻餅，過濾器過濾出的水經(jīng)殺菌、脫氧后回注到地層驅(qū)油。

　　殺菌劑的篩選根據(jù)《油田注水水質(zhì)處理用殺菌劑采購規(guī)定》SY/T6007-94進(jìn)行，殺菌劑的評(píng)價(jià)根據(jù)SY/T5890-93《殺菌劑性能評(píng)價(jià)方法》中規(guī)定的試驗(yàn)方法進(jìn)行。按照《油田注水脫氧設(shè)計(jì)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)》S/T0046-1999的規(guī)定進(jìn)行脫氧處理。

　　本發(fā)明的目的還可提供如下技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)：

　　上述b步驟所述的硅藻的大小同硅藻土的粒徑大小相近;a步驟所述的好氧生物除油過程中按TOC:N:P=100：6-7 ：1重量份比投加N、P營養(yǎng)鹽;c步驟所述的藻餅送制取生物柴油工序。

　　好氧生物法處理油田污水前設(shè)預(yù)處理，預(yù)處理采用氣浮，氣浮可以采用溶氣氣浮、渦凹?xì)飧�、氮�(dú)鈿飧�，氣浮的選擇根據(jù)污水離子組成和含油量確定。

　　本發(fā)明具有如下有益效果：

　　該方法先將油田采出水利用氣浮法去除大部分原油，然后采用好氧生物除油技術(shù)，利用高效石油烴降解菌進(jìn)一步處理污水中的原油，并添加適量的N、P營養(yǎng)鹽，殘余的營養(yǎng)鹽在微藻處理階段吸收處理。采用賽道式微藻培養(yǎng)系統(tǒng)，微藻處理階段不再添加N、P營養(yǎng)鹽，直接向生物處理后的油田污水中通入煙道氣，根據(jù)通入煙道氣后油田污水的水質(zhì)特點(diǎn)，投加抗逆性強(qiáng)、高含油脂、耐高溫的硅藻。硅藻采收采用硅藻土成膜過濾方法，過濾后的污水經(jīng)過殺菌、脫氧處理后回注到中、低滲油藏用于驅(qū)油。回收的藻泥經(jīng)壓濾成藻餅外運(yùn)去制取生物柴油。