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胜利油田是我国第二大油田,在我国国民经济和能源战略上占有十分重要的地位。随着原油开采技术的发展和原油产量的提高,采油废水产量也在逐年增加。采油废水处理回注不但可以提高石油采收率,保护油层能量,而且还有利于减少环境污染,实现水资源的充分利用。胜利油田很多区块都属于低渗透油藏,对注水水质的要求很严格。注水水质不合格会给油田开发带来严重的后果:清水和矿化度不合格的注入水,由于矿化度不能和地层岩心进行配伍,会引起岩心渗透率下降,从而产生水敏效应或盐敏效应;采油废水回注,虽然矿化度能匹配,但水质不能达标,废水中的原油、悬浮固体、细菌和溶解氧等都会对油田注水开发带来严重的危害。本论文的主要目的在于设计一套适合采油废水特点的废水处理工艺,使处理后采油废水达到低渗透油藏注水A2级标准。研究以胜利油田纯梁采油厂的采油废水为试验对象,通过筛选高效原油降解菌、培养生物膜来启动生物膜反应器,摸索生物膜-外置式超滤膜生物反应器运行参数来处理采油废水。另外,还研究了悬浮固体对天然岩心注水的伤害;考察了地层水、MBR出水和采油废水注天然岩心情况,验证了“沉降-MBR-杀菌”工艺对胜利油田纯梁采油废水处理的有效性和实用性。从多个地方取样,严格控制试验条件,对高效原油降解菌进行筛选和驯化,筛选出了三株高效原油降解菌。经过试验,筛选得到的2株假单胞菌和1株芽孢杆菌除油效果均在90%以上。采用优势菌挂膜培养、驯化生物膜,生物膜培养成熟后,对采油废水中原油、悬浮固体、COD、BOD5等都有很好的处理效果。由于低渗透油藏注入水水质要求很高,经过生物膜处理后的水质虽然含油量指标达到注水要求,但由于水中的大量细菌和一些难降解的无机固体的存在使悬浮固体含量仍不能达到注水要求。通过超滤膜的高效截留作用,使出水水质达到了低渗透油藏注水指标。实验考察了操作压力、温度以及膜污染的清洗等对膜通量的影响,得到系统运行的最适宜参数:水力停留时间(HRT)为10h,溶解氧含量为3-4mg/L,操作压力为0.08MPa,温度为38℃。污染后的膜通过超滤水-稀碱-稀酸-杀菌-超滤水冲洗的方法能使膜通量恢复到初始膜通量的98%以上。