油田污水中硫化氫和細(xì)菌對二價(jià)鐵離子的影響

廉園園，王 奇，王 軍

（陜西延長油田股份有限公司，陜西 延安 716000）

伴隨著油田開發(fā)生產(chǎn)的進(jìn)行，出現(xiàn)了注入水的水源問題；由于石油的大量開采淺層地下水會引起局部地層水位下降，而地表水資源又很有限。因此，采油污水處理后用于油田回注水為各大油田所采用。其次，采出原油的含水率已達(dá)到80%左右，如果直接排放，不僅會造成土壤、水源的污染，造成國家的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)也會危害延長油田自身的利益。

延長油田屬于低滲透油氣資源[2]，其孔喉半徑很小，污水回注必須確保處理后的水質(zhì)達(dá)到相應(yīng)低滲透油層的注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求[3]。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)對注水水質(zhì)的主要控制指標(biāo)和輔助性指標(biāo)作出規(guī)定。但是在各指標(biāo)之間存在相互影響，其中主要研究了硫離子和細(xì)菌對二價(jià)鐵離子的影響。

1 油田污水中硫化氫對二價(jià)鐵離子的影響

1.1 高含量硫化氫對二價(jià)鐵離子的影響

油田污水在細(xì)菌繁殖中產(chǎn)生硫化氫，硫化氫溶于水產(chǎn)生硫離子，與二價(jià)鐵離子產(chǎn)生沉淀。

實(shí)驗(yàn)方法：取沉降后的污水1 000 mL，其中污水中二價(jià)鐵離子含量約為 8 mg·L-1。在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下過濾，在室溫下加入一定量的濃度為 100 mg·L-1硫化鈉，在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下放置24 h，觀察污水的變化，測定污水中的懸浮物含量。見表1。

數(shù)據(jù)表明：隨著硫離子的增加，濁度增高，懸浮物增加，當(dāng)硫化鈉含量增加超過20%時(shí)，污水的濁度反而降低，分析原因是因?yàn)榱蚧c增加，生成的沉淀量增加，顆粒也增大，對污水起到了一定的凈化效果，導(dǎo)致污水濁度減小。

1.2 低含量硫化氫對二價(jià)鐵離子的影響

實(shí)驗(yàn)方法：配制氯化鈉含量為 5×104mg·L-1的模擬鹽水10 L，用高純N2趕氧，然后，在0.1 MPa壓力下充二氧化碳30 min，將充二氧化碳的模擬水全部裝入 10 L的透明玻璃反應(yīng)釜中，加入 100 mg·L-1的殺菌劑，加入一定量硫化氫，并掛入 A3鋼掛片6個(gè)，然后密閉，在50 ℃溫度下，攪拌速度為60 r/min，實(shí)驗(yàn)時(shí)間30天，觀察實(shí)驗(yàn)過程介質(zhì)外觀變化，實(shí)驗(yàn)后用過濾器過濾實(shí)驗(yàn)液，收集并稱量沉淀物質(zhì)量，測定沉淀物中硫離子量與硫化鐵量。同時(shí)觀察掛片表面現(xiàn)象, 見表2。

表1 高含量硫離子濃度對二價(jià)鐵離子的影響

從表中數(shù)據(jù)反映：盡管污水中硫化氫含量為1～2 mg·L-1，依然產(chǎn)生硫化鐵垢。掛片表面發(fā)黑，說明掛片表面有硫化鐵生成。而空白溶液的掛片表面干凈如初。

2 油田污水中細(xì)菌與二價(jià)鐵離子相互影響

2.1 細(xì)菌對二價(jià)鐵離子的影響

油田污水中含有各種細(xì)菌，而細(xì)菌在放置過程中會產(chǎn)生的硫化氫氣體，硫化氫與水中二價(jià)鐵離子作用產(chǎn)生硫化鐵沉淀，油田污水中二價(jià)鐵離子的含量影響硫化氫沉淀的形成速度與含量。

表2 低含量硫化氫對二價(jià)鐵離子的影響

為了解細(xì)菌的繁殖對硫化鐵沉淀生成量的影響進(jìn)行試驗(yàn)。

硫酸鹽還原菌菌種的配制：將4瓶含有細(xì)菌生長的硫酸鹽還原菌測試瓶加入到100 mL容量瓶中，充CO2氣體30 min，用蒸餾水定容。

實(shí)驗(yàn)方法：分別取1 000 mL站內(nèi)沉降罐的污水，在N2的保護(hù)下過濾，然后充10 min的CO2氣體，分別加入氯化亞鐵溶液，使其Fe2+濃度為0、5、10、20、30 mg·L-1，分別加入 10 mL 的硫酸鹽還原菌菌種，密閉保存，在40 ℃放置7天，觀察水質(zhì)外觀并測試其懸浮物含量。見表3。

數(shù)據(jù)表明：隨著Fe2+濃度的增加，懸浮物含量增加，當(dāng)污水中Fe2+濃度增加時(shí)，細(xì)菌對污水懸浮物的影響越大。

表3 細(xì)菌的對污水懸浮物的影響

2.2 Fe2+濃度對硫酸鹽還原菌的影響

由上個(gè)試驗(yàn)可以得知細(xì)菌的存在可以讓二價(jià)鐵離子作用產(chǎn)生硫化鐵沉淀，而為了證實(shí) Fe2+濃度對細(xì)菌的生長、繁殖影響。進(jìn)行了不同 Fe2+濃度下的細(xì)菌生長繁殖實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)方法：用氯化鈉溶液模擬與沉降罐中污水相同礦化度的水質(zhì)，使其氯離子含量為 5×104mg·L-1，加入硫酸鹽還原菌，混合均勻，培養(yǎng)箱中40 ℃下放置2天，使細(xì)菌在水中混合后分布均勻，分別取100 mL，加入不同濃度的Fe2+離子，用極限稀釋法測定細(xì)菌生長與繁殖規(guī)律，見表4。

從數(shù)據(jù)反映：當(dāng) Fe2+濃度較低時(shí)，在小于等于20 mg·L-1時(shí)，細(xì)菌生長速度較快，增幅在50%以上，F(xiàn)e2+濃度在20～40 mg·L-1，細(xì)菌的生長增幅在20%左右，但當(dāng)Fe2+濃度大于40 mg·L-1時(shí)，細(xì)菌生長速度基本不變，說明當(dāng)Fe2+含量大于40 mg·L-1后，F(xiàn)e2+濃度的增加對細(xì)菌的生長與繁殖基本沒有影響。

表4 細(xì)菌的對污水懸浮物的影響

3 結(jié) 論

(1) 油田污水中含有硫化氫，就可以產(chǎn)生硫化鐵沉淀，但是當(dāng)當(dāng)硫離子含量超過二價(jià)鐵離子量20%時(shí)，生成的沉淀量增加，顆粒也增大，對污水起到了一定的凈化效果。

(2) 細(xì)菌促使水中二價(jià)鐵離子產(chǎn)生硫化鐵，且二價(jià)鐵離子濃度越大，生成沉淀越多。同時(shí)二價(jià)鐵離子的存在會增加細(xì)菌的生長和繁殖，但是當(dāng)二價(jià)鐵離子濃度達(dá)到一定程度將對細(xì)菌的生長和繁殖無影響。

(3) 油田污水中各控制指標(biāo)之間存在相互關(guān)系，在污水處理過程中，應(yīng)該予以考慮。

［1］王軍, 廉園園, 王礦琰. 靖邊油田污水處理站注水系統(tǒng)腐蝕結(jié)垢研究[J]. 石油工程建設(shè), 2016, 42(2): 74-76.

［2］廉園園, 熊文芳, 李龍，等. 靖邊油田污水腐蝕性研究[J]. 遼寧化工, 2013, 42(9): 1119-1122.

［3］SY/T 5329-2012, 碎屑巖油藏注水水質(zhì)推薦指標(biāo)及分析方法[S].