油田污水中硫化氫和細菌對二價鐵離子的影響

2017-03-19 01:28:24廉園園

遼寧化工 2017年2期

廉園園，王奇，王軍

（陜西延長油田股份有限公司，陜西延安 716000）

伴隨著油田開發生產的進行，出現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，造成國家的經濟損失，同時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達到相應低滲透油層的注水水質標準要求[3]。根據標準對注水水質的主要控制指標和輔助性指標作出規定。但是在各指標之間存在相互影響，其中主要研究了硫離子和細菌對二價鐵離子的影響。

1 油田污水中硫化氫對二價鐵離子的影響

1.1 高含量硫化氫對二價鐵離子的影響

油田污水在細菌繁殖中產生硫化氫，硫化氫溶于水產生硫離子，與二價鐵離子產生沉淀。

實驗方法：取沉降后的污水1 000 mL，其中污水中二價鐵離子含量約為 8 mg·L-1。在氮氣的保護下過濾，在室溫下加入一定量的濃度為 100 mg·L-1硫化鈉，在氮氣的保護下放置24 h，觀察污水的變化，測定污水中的懸浮物含量。見表1。

數據表明：隨著硫離子的增加，濁度增高，懸浮物增加，當硫化鈉含量增加超過20%時，污水的濁度反而降低，分析原因是因為硫化鈉增加，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，導致污水濁度減小。

1.2 低含量硫化氫對二價鐵離子的影響

實驗方法：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，然后密閉，在50 ℃溫度下，攪拌速度為60 r/min，實驗時間30天，觀察實驗過程介質外觀變化，實驗后用過濾器過濾實驗液，收集并稱量沉淀物質量，測定沉淀物中硫離子量與硫化鐵量。同時觀察掛片表面現象, 見表2。

表1 高含量硫離子濃度對二價鐵離子的影響

從表中數據反映：盡管污水中硫化氫含量為1～2 mg·L-1，依然產生硫化鐵垢。掛片表面發黑，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 油田污水中細菌與二價鐵離子相互影響

2.1 細菌對二價鐵離子的影響

油田污水中含有各種細菌，而細菌在放置過程中會產生的硫化氫氣體，硫化氫與水中二價鐵離子作用產生硫化鐵沉淀，油田污水中二價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鐵離子的影響

為了解細菌的繁殖對硫化鐵沉淀生成量的影響進行試驗。

硫酸鹽還原菌菌種的配制：將4瓶含有細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。

實驗方法：分別取1 000 mL站內沉降罐的污水，在N2的保護下過濾，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，觀察水質外觀并測試其懸浮物含量。見表3。

數據表明：隨著Fe2+濃度的增加，懸浮物含量增加，當污水中Fe2+濃度增加時，細菌對污水懸浮物的影響越大。

表3 細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

由上個試驗可以得知細菌的存在可以讓二價鐵離子作用產生硫化鐵沉淀，而為了證實 Fe2+濃度對細菌的生長、繁殖影響。進行了不同 Fe2+濃度下的細菌生長繁殖實驗。

實驗方法：用氯化鈉溶液模擬與沉降罐中污水相同礦化度的水質，使其氯離子含量為 5×104mg·L-1，加入硫酸鹽還原菌，混合均勻，培養箱中40 ℃下放置2天，使細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菌生長與繁殖規律，見表4。

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