油田回注采油废水微生物强化处理关键技术装备产业化可行性研究报告.doc
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1、油田回注采油废水微生物强化处理关键技术装备产业化可行性研究报告油田回注采油废水微生物强化处理关键技术装备产业化可行性研究报告目 录一、项目简介 6二、项目详细内容 81、项目意义与必要性 82、项目技术基础 103、项目技术、产品与国内外同类技术、产品的比较 134、项目目标产品市场分析 145、项目实施方案 166、项目投资估算与资金来源 247、企业情况 268、预期经济、社会效益 28三、项目人员情况9、项目负责人情况 3110、项目技术负责人情况 3211、项目财务负责人情况 3312、企业主要参加人员情况 3413、技术依托单位主要参加人员情况 36四、推荐部门意见 37五、附 件一
2、、项目简介本项目属2007年度江苏省科技成果转化专项资金项目指南A类生物技术领域(1604)。列国家当前优先发展的高技术产业化重点领域指南(2007年度)“采油废水处理及回注、回用技术” 优先发展项目。我国油田现已进入高含水期开采阶段,每年产生约21亿吨采油废水,90%以上要求回注。由于采油废水具有成分复杂、含油、含盐量及悬浮物浓度高、颗粒细小等特点,且不同油田环境地质状况存在区域性差异,采用常规水处理技术难以实现处理后水质达到油田回注水水质标准。因此,采油废水回注处理新技术研发及产业化对确保油田可持续开采、提高我国采油废水处理技术水平具有重要作用。项目申报单位是专业从事环保设备生产、技术创新
3、与应用的国家级环保重点骨干企业、国家级高新技术企业,在环境微生物技术等领域承担过20多项国家级、省部级研发和产业化项目。本项目是江苏省十五科技攻关项目“油田采出水回注微生物处理技术装置开发”等技术成果的产业化,已在新疆、大庆、长庆、江苏等10多个油田完成了20多个现场中试研究,并已在吐哈油田、华东油田等7个采油厂进行了工业化应用试验,出水水质均优于碎屑岩油藏注水水质推荐指标(SY/T5329-1994)A1级水质标准。2005年12月通过了江苏省科技厅组织的验收,专家一致认为该技术“属国内首创,已具备推广应用的条件,对于低渗、特低渗油田的污水处理工作将起到极大的推动作用”。共申请发明专利4项、
4、实用新型专利3项,获2005年江苏省优秀专利银奖1项。本项目在已取得的采油废水处理技术成果的基础上,围绕常规油田、低渗透、特低渗透油田和聚合物驱采、复合驱采油田等类型的采油废水回注处理中的关键共性问题,以采油废水微生物强化处理技术为核心,重点攻克采油废水处理产业化过程中急需解决的高效微生物菌株规模发酵与配伍、高性能的反应器、处理过程调控等方面的关键技术,形成具有自主知识产权的油田回注采油废水处理专用微生物系列产品、标准化设备及成套工艺。本项目立足于开发产业化应用的高效油田回注水成套技术与装备,可望形成具有明显特色的环境产业,并提高江苏省环保产业特色竞争力,促进我国石油行业的可持续发展。项目新增
5、投资5200万元,实施期限3年,项目完成后可实现油田回注采油废水处理技术的成套化和产业化,形成年产500000kg规模的系列微生物菌剂产品及模块式核心反应器;新申请专利5项,提交企业标准;完成销售收入22000万元,净利润3462万元,上交税金3083万元。同时积极参与国际市场竞争,力争实现成套技术的出口输出。二、项目详细内容1、项目意义与必要性全球经济的高速增长导致油气资源需求持续高涨。目前国外主要采油的国家均属于中、高渗油藏,油田采油废水均采用物化方法进行处理。而我国的油藏大多属低渗透、特低渗透油田。随着常规油藏的逐渐老化,低渗透、特低渗透油藏的注水开发和开采以及聚合物驱采、复合驱采等化学
6、驱采新技术的应用,采油废水处理问题日益突出。目前全国每年产生约21亿吨采油废水,其特点为:富含有机物、含油量高、含盐量高、悬浮物浓度高、颗粒细小、粘度大、含有大量结垢离子等。因采油废水与油层流体和储层配伍性良好,具有较高的表面张力和矿化度,有利于石油开采,因此处理后用于油田回注可提高采收率,要求90%以上的采油废水用于回注。但若处理不达标即回注到地下,将导致地层出油通道堵塞,注水效率降低,采收率下降,腐蚀损害井筒管柱,使集输管网设备结垢穿孔,严重时导致采油井报废。因此,如何对采油废水进行有效处理后回注,成为节约水资源,提高油田采收率,实现石油开采产业可持续发展的关键问题。现有的采油废水处理方法
7、主要以去除废水中的油和悬浮物为目的,其中应用较广泛的方法包括重力分离法、粗粒化法、过滤法、气浮法、电解法、吸附法、混凝法、膜分离技术、生物处理技术以及不同的组合工艺,如大罐收油-斜管沉降-过滤技术组成的“老三段”工艺等。上述方法在我国早期采油废水处理中发挥了重要作用。但随着大量低渗透及特低渗透油藏的开发,加之聚合驱采、复合驱采等新技术的应用,采油废水中的聚合物含量不断增加,粘度也随之增加,形成的乳化油更加稳定,油水分离愈加困难。废水中含有的驱油剂、破乳剂、降粘剂、缓蚀剂增加了采油废水的处理难度,处理后的水质随原水水质波动变化幅度较大,含油量、悬浮物、颗粒直径等指标超标严重。尤其是低渗透及特低渗
8、透油藏,现有技术处理的采油废水水质均难以达到碎屑岩油藏注水水质推荐指标(SY/T5329-1994)规定的水质标准。采油废水处理达不到回注水水质标准而外排,每年将有数亿吨的有机污染物排放,给环境带来污染;如强行回注,将造成地层赌塞,注水压力上升,采油率下降;另外,相当一部分油田为低渗透及特低渗透油藏,采油废水不能用于回注,已导致大量已勘明的低渗透及特低渗透油藏无法正常注水开采;还有后期开采采用聚合驱采和复合驱采的油田也较多,如这些油田不能解决回注水的问题,则后期开采相当困难。因此,采油废水处理达标回注问题,已成为节约水资源,减少污染,提高油田采收率,实现石油开采产业可持续发展的重要课题;也成为
9、严重制约我国采油行业提高原油产量、持续稳定发展技术瓶颈。为此,“采油废水处理及回注、回用技术”,列入国家当前优先发展的高技术产业化重点领域。本项目经多年研究,提出以微生物强化处理采油废水新技术,能够稳定将采油废水处理至回注标准要求,并经多个油田工程化试验,取得了稳定结果,被油田确认为目前最有效处理技术,正得到我国各大油田的高度重视。油田回注采油废水微生物强化处理关键技术及装备产业化推广应用,对削减污染物排放总量、提高水资源的重复利用率、节约水资源、保障采油行业可持续发展,具有十分重大意义。此外,本项目的产业化实施,还将有利于微生物技术和生物信息技术等高新技术在我国环保产业中的推广应用,既可推动
10、我国环境微生物技术的发展,又可提高我国特色环保产品及环保的技术含量,为保障江苏省环保龙头、环保产业的技术进步、产业升级、提高区域经济竞争力起到积极的推动和带动作用。同时,项目采用微生物处理技术,将对类似含油废水以及高浓度难降解有机废水处理提供借鉴,将带动相关领域环保的发展。 2、项目技术基础 (1) 成果情况表成果来源类别J.自主研发 F.省内高校成果来源单位名称江苏博大环保股份有限公司技 术依托类别F.省内高校技术依托单位名称南京大学江南大学项目实施所处阶段C. 完成中试所获奖励项目名称奖励级别奖励名称奖励等级乳化含油污水微生物处理设备省级优秀专利银奖项目列入国家、省部计划情况计划名称计划编
11、号下达部门经费(万元)H 省级科技攻关计划BE2003026江苏省科技厅75I 国际合作计划CN012504荷兰皇家大使馆60I 政府间科技合作计划AM30:96(30-39)国家科技部20B 国家863计划2001AA214171国家科技部150(2) 已获授权专利情况表国别专利号类别专利名称专利权人许可说明中国xxx发 明乳化含油污水微生物处理技术xx授权独家使用中国xxx发 明油田回注用采出水的处理方法xx授权独家使用中国xxx实用新型乳化含油污水微生物处理设备xx授权独家使用中国xxx实用新型油田采出水处理设备xx授权独家使用中国xx发 明一种生物反应过程在线检测系统的微量取样装置江南
12、大学授权独家使用(3) 申请专利情况表国别申请号类别专利名称中国xx发 明油田回注水微生物处理中国xxx发 明炼油废水微生物深度处理中国xxx实用新型折返流程内循环曝气生物滤池中国xxx发 明生物相容性固定化载体、其制备方法及在固定化微生物中的应用(4) 其它知识产权情况表名 称类别证书编号NJU-Ebis1废水处理技术预测软件软件著作权第005607号NJU-Ebis2废水处理技术诊断软件软件著作权第005608号废水生物处理工程设计实例详解专 著xxBAF生物曝气滤池国家重点环境保护实用技术(B类)599乳化含油废水微生物处理技术国家重点环境保护实用技术(B类)356专性菌株筛选、复配技术
13、专有技术专性微生物固定化技术专有技术专性微生物固体保藏及活化技术专有技术专性联合菌群使用技巧专有技术中空纤维膜处理含油污水技术专有技术(5) 项目已有技术基础3000 成果来源本项目成果主要来自承担单位自主研发,包括承担的江苏省十五科技攻关项目“油田采出水回注微生物处理技术装置开发”、中波国际合作项目“微生物专性菌处理含油污水应用技术开发”、中荷国际合作项目“含油污水中空纤维膜处理技术”和国家“九五”科技攻关项目,以及专利和申请专利7项。在此基础上通过“产学研”合作引进南京大字、江南大学的相关技术,共同构成本项目技术成果。项目申报单位自1996年起致力于微生物专性菌处理含油污水应用技术开发,在
14、专性微生物菌株的选育和配伍等方面,共成功筛选获得200多株降解石油类及其它高浓度有机污染物的微生物菌种,结合生物信息调控技术,实现微生物菌种性能优化与配伍,开发的“倍加清”专性菌产品已应用于含油污水处理,应用效果明显;在微生物工业固定化与应用方面,开发了天然与人工合成固定化新材料可用于产业化生产及废水处理中;在采油废水处理与深度处理方面,开发了以折返流程内循环曝气生物滤池和复合生物床反应器技术。博大针对我国采油废水处理的共性难题组织攻关,先后主持或承担了包括江苏省十五科技攻关项目BE2003026在内的多项研究课题,并通过现场中试研究和工业化应用试验,获得了影响采油废水处理效果的关键工程参数,
15、开发了以微生物处理为核心的适合不同地质条件和采油工艺的采油废水处理的新工艺,解决了采油废水处理及回注难题。用户一致认为该技术“属国内首创,已具备推广应用的条件,对于低渗、特低渗油田的污水处理工作将起到极大的推动作用”。项目相关获奖情况如下: 江苏省十五科技攻关项目编号BE2003026“油田采出水回注微生物处理技术装置开发”,2005年12月通过省科技厅的验收,技术为国内首创,达到国际先进水平。获省科技厅、地方拨款75万元。 国际合作项目“含油污水中空纤维膜处理技术”,来源于荷兰皇家大使馆的中荷环保企业合作项目编号CN012504,获荷兰政府支持60万元,2006年3月通过验收,技术达到国际领
16、先水平,专有技术双方共享。 国际合作项目“微生物专性菌处理含油污水应用技术开发”,来源于中波国际科技合作项目编号AM30:96(30-39),与波兰HANTPOL公司共同开发“倍加清”专性菌及其在含油污水处理中的应用,获国家科技厅支持20万元,项目达到国际领先水平,获2005年江苏省优秀专利银奖。 国家“九五”科技攻关项目生物曝气滤池技术,来源于国家“九五”重点科技攻关项目子课题(编号96-909-01-02-02),国家科技部支助60万元,2001年通过建设部验收,在关键技术上有重要突破,达到国际先进水平,填补了国内空白。 NJU-Ebis1废水处理技术预测软件、NJU-Ebis2废水处理技
17、术诊断软件,来自国家863项目“石化废水生物处理及控制水体富营养化应用技术研究”(编号2001AA214171),由南京大学承担,2004年11月8日通过了省科技厅、教育厅的鉴定,其中获得的废水处理工艺优化软件技术成果具有原创性,达到国际领先水平,已软件著作权4项,知识产权属南京大学。获国家科技部支助150万元,授权博大独家使用。 关键技术本项目在微生物菌剂、信息化软件、专性微生物固定化技术、生物曝气滤池、微生物反应器及技术集成等方面具有明显的技术创新性,开发了以微生物为核心的“专性微生物+膜技术处理”、“专性微生物+过滤处理”组合工艺,并取得明显的中试效果,其关键技术包括:高效专性微生物的筛
18、选及复配技术针对油田采油废水的含油量高、含盐量高、悬浮物含量高,粘度大、可生化性差等特点,筛选了50多株专性微生物菌种,开发了分别适用于处理低渗透、特低渗透油田、中高渗透油田、聚合驱采、三元驱采及老油田改造的油田采出水处理的系列菌剂,建立了菌种高活性保存技术,突破了工业应用过程微生物快速繁殖的技术瓶颈,通过人工调控和定向培养,制备了小批量高效、专性、能快速启动的微生物菌剂。根据微生物的专一性和选择性,开发了系列微生物的配伍与应用技术。生物信息调控、废水处理技术预测诊断软件以信息学与废水处理工艺学为基础,在处理废水过程中,建立处理系统及调控的所有参数信息之间的数学模型,再以数学模型为基础,编制信
19、息软件Ebis。用于预测废水特性;调控检测微生物的标志性降解基因所需的表达条件参数;调控检测微生物对C:N:P所需的生态条件参数;调控检测微生物对污泥浓度及回流量所需的工艺条件参数,实现了菌群复配的最优化,处理效率的最优化,成本的最小化“三化”目标。微生物高密度培养发酵与系列菌剂开发针对微生物生长特性和采油废水处理过程中的滞留问题,依据微生物降解目标污染物的差异性能,分别研究了典型微生物的高密度培养发酵工艺条件、培养基配方、菌剂固定化载体和应用过程控制微生物高活性参数,开发了系列“倍加清”专性系列菌剂产品,连续实现了20批次的生产试验,达到规定的质量要求。专性微生物固定化技术微生物处理废水的一
20、个问题是微生物被不断洗出,反应器内不能保证足够的微生物浓度。固定化微生物的使用可以很好的解决此问题。我们在研究和培养除油专性微生物的过程中,为了减少专性菌剂的投加量和投加次数,降低使用成本,开发了除油专性微生物的固定化技术,并找到了有效的除油微生物固定化方法。在多次现场中试中被证实有效成功。折返流程内循环曝气生物滤池折返流程内循环曝气生物滤池,是承担单位完成的国家“九五”科技攻关项目成果基础上再创新,其目的是在停留时间不变的情况下,延长废水流程及与滤料的接触时间,提高了废水与生物体之间的介质传递,废水处理效率,耐冲击,出水悬浮物低,氧的利用率高。以微生物处理为核心的含油废水稳定达标的组合工艺集
21、成微生物对有机物的高效复合降解性能和膜分离、过滤技术对悬浮物的截留性能,强化了对采油废水的处理效果。形成下列工艺:工艺路线一:专性微生物+膜技术处理缓冲水池生物反应池沉降罐出水“倍加清”专性菌回注罐清洗水箱清水箱膜处理单元此工艺前段采用专性微生物处理,对采油废水中易造成膜污染的油及其有机物进行生物降解,同时改变了废水中污泥的特性,有利于膜的分离,大大减少了膜的污染,延长了膜的使用寿命;膜的高效截留大大强化了微生物反应器的功能,处理效率高;菌体100%分离,出水指标优于注水的A1级标准;具有工艺简单、出水稳定、运行费用低、操作管理方便,基本无二次污染等优点,适用于低渗透、特低渗透油田;工艺路线二
22、:“专性微生物+过滤处理”缓冲水池微生物反应池杀菌过滤 沉降罐出水回注此工艺前段采用专性微生物处理,对易造成滤料污染的油及有机物胶体物质进行有效生物降解,减少了滤料的污堵和板结,延长了滤罐反冲洗周期和更换周期,确保了出水水质;简化了处理工艺,一般无须加药,降低了运行成本,减少了劳动强度。可用于油田老水站的改造,利用原有设备,减少一次性投资。同时适用于含聚废水、三元驱采废水、压裂液、洗井液或高含盐油田废水的处理回注等。 创新点针对现有国内废水处理技术难以实现采油废水有效处理、稳定回注这一制约石油开采行业持续稳定发展的技术瓶颈及环保问题,开展了多年的研发攻关,开发了以微生物强化处理为核心的组合工艺
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