穩(wěn)定性二氧化氯處理油田回注水的研究

毛翠玲

摘要：本文采用正交試驗(yàn)法，對提高穩(wěn)定性二氧化氯殺菌劑殺滅硫酸鹽還原菌（SRB）、腐生菌（TGB）和鐵細(xì)菌（FB）的殺菌效果進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。確定了影響穩(wěn)定性二氧化氯殺菌劑殺菌效果的四個主要因素以及各因素對穩(wěn)定性二氧化氯殺菌效果的影響程度，優(yōu)化出了殺滅每種菌的最佳條件。

關(guān)鍵詞：正交試驗(yàn);穩(wěn)定性二氧化氯

在油田回注水系統(tǒng)中，存在著各種微生物[1]，如硫酸鹽還原菌（SBR）、鐵細(xì)菌（FB）、腐生菌（TGB）以及其它微生物，它們在生長、代謝、繁殖的過程中，能引起注水管線及其它金屬材料的嚴(yán)重腐蝕，并堵塞管道，損害油層，引起注水量、石油產(chǎn)量、油氣質(zhì)量下降，為原油加工帶來嚴(yán)重困難，造成了極大的經(jīng)濟(jì)損失。世界上許多產(chǎn)油國都投入了相當(dāng)?shù)馁Y金和技術(shù)力量，致力于細(xì)菌處理的研究。我國各大油田也采用各種新技術(shù)、新工藝以凈化水質(zhì)，減緩油田回注水系統(tǒng)的腐蝕。

本文應(yīng)用新型綠色殺菌劑二氧化氯對某采油廠回注水中的硫酸鹽還原菌、腐生菌和鐵細(xì)菌進(jìn)行殺菌。通過初步研究影響穩(wěn)定性二氧化氯殺菌效果的各個因素，并結(jié)合實(shí)際找出個各因素的大致水平，通過正交試驗(yàn)找出殺菌的最佳條件。

1 穩(wěn)定性二氧化氯殺菌機(jī)理

很長一個時期，人們未能搞清ClO2的殺菌機(jī)理，只能提出一些設(shè)想[2]。Ingols等認(rèn)為，二氧化氯對微生物的殺菌機(jī)理是因其對細(xì)胞壁有較好的吸附和透過性能，有效地氧化細(xì)胞內(nèi)含硫基的酶。Bermard也證實(shí)，二氧化氯可快速地控制微生物蛋白質(zhì)的合成。因此二氧化氯除對一般細(xì)菌有殺死作用外，對牙孢、病毒、藻類、鐵細(xì)菌、硫酸鹽還原菌和真菌等均有很好的殺滅作用。另一種認(rèn)為二氧化氯能夠殺死細(xì)菌，是由于大量的二氧化氯聚集在細(xì)菌周圍，從而起著封閉作用，使細(xì)胞失去利用蛋白質(zhì)的能力，破壞了蛋白質(zhì)合成新細(xì)胞的過程，阻礙了細(xì)胞再生，使之達(dá)到最終破壞細(xì)胞的效果。二氧化氯的殺菌作用與溫度有關(guān)：溫度越高，二氧化氯殺菌效力越大，這一優(yōu)點(diǎn)彌補(bǔ)了因溫度升高使二氧化氯在水中溶解度下降的缺點(diǎn)。用Akin和Hoff等人提出的評價水中消毒劑的兩個標(biāo)準(zhǔn)去衡量下列四種消毒劑，其結(jié)果為：（1）作為殺菌劑的有效性O(shè)3>ClO2>Cl2>氯胺;（2）水中穩(wěn)定性氯胺>ClO2>Cl2>O3。如將兩個方面綜合考慮，則可認(rèn)為ClO2消毒效果最好。

2 用正交試驗(yàn)法研究穩(wěn)定性二氧化氯的最佳殺菌條件

我們所用的水樣是某采油廠的水驅(qū)回注水，經(jīng)測定原水所含的SRB的量為2.5105個/ml，TGB的量為2.5105個/ml，F(xiàn)B的量為6.0105個/ml。

2.1 不同濃度的穩(wěn)定性二氧化氯的殺菌效果

在做正交試驗(yàn)之前，我們先做了一個前期探索，使用20mg/l，40mg/l，60mg/l的穩(wěn)定性二氧化氯殺菌的實(shí)驗(yàn)，殺菌效果如表2.1-1所示：

從測定結(jié)果來看，穩(wěn)定性二氧化氯的殺菌效果很好，當(dāng)濃度達(dá)到40mg/l時，鐵細(xì)菌和腐生菌就被完全殺滅，硫酸鹽還原菌的殺菌率達(dá)到99.99%。

但以上實(shí)驗(yàn)只是考慮了殺菌劑的濃度對殺菌效果的影響，而在實(shí)際中二氧化氯的殺菌效果是受很多因素影響的，這些因素共同影響著穩(wěn)定性二氧化氯的殺菌效果。如果單一因素測量要經(jīng)過很多次實(shí)驗(yàn)才能找到最佳殺菌條件，而用正交試驗(yàn)的方法，就可以用較少的實(shí)驗(yàn)次數(shù)就找出最佳殺菌條件，且這種方法簡捷，結(jié)論可靠。因此，我決定采用正交試驗(yàn)法找到最佳殺菌條件。

2.2 影響穩(wěn)定性二氧化氯殺菌效果的因素

影響穩(wěn)定性二氧化氯殺菌劑殺菌效果的因素是多方面的，根據(jù)文獻(xiàn)報道[3]大體上有以下幾種影響因素：菌種、殺菌劑的濃度、水質(zhì)中的易氧化物和有機(jī)物、水溫、殺菌劑投放點(diǎn)、活化時間、活化pH值以及殺菌效果的測試時間等。通過查閱資料和自己的探索，綜合各種因素，我們選定濃度、殺菌時間、活化pH值、溫度四個因素作為本實(shí)驗(yàn)研究對象。

2.3 正交試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)方案

2.3.1 實(shí)驗(yàn)安排

根據(jù)正交試驗(yàn)方法，我們選用L9（34）表來安排實(shí)驗(yàn)（見2.3-2），即總共進(jìn)行了9組實(shí)驗(yàn)，各組實(shí)驗(yàn)按照實(shí)驗(yàn)程序分別進(jìn)行，通過每組實(shí)驗(yàn)測量出穩(wěn)定性二氧化氯殺菌以后水樣中的硫酸鹽還原菌、腐生菌、鐵細(xì)菌的數(shù)量（即殺菌效果），然后結(jié)合水樣中殺菌前的原始細(xì)菌含量計算出殺菌率：

最后以殺菌率作為結(jié)果分析的對象，根據(jù)正交試驗(yàn)方法的計算和分析原理進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和結(jié)果分析。

2.3.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

1）殺滅SRB的最佳條件：殺菌劑濃度40mg/l，殺菌時間25min，活化pH=3，殺菌溫度為40℃。

2）殺滅TGB的最佳條件：殺菌劑濃度為50mg/l，殺菌時間25min，活化pH=3，殺菌溫度為40℃。

3）殺滅FB的最佳條件：殺菌劑濃度40mg/l，殺菌時間25min，活化pH=3，殺菌溫度40℃。

結(jié)論：我們用正交試驗(yàn)找出了殺滅三種菌的最佳條件，三種菌的最佳殺菌條件只有殺菌劑濃度不同，其他三個因素相同。考慮到油田的實(shí)際條件，油田回注水主要是殺滅硫酸鹽還原菌，而且腐蝕率隨著濃度的增加而增加，因此決定處理某采油廠的回注水選用的殺菌條件為殺菌劑濃度40mg/l，殺菌時間25min，活化pH=3，殺菌溫度40℃。

3結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)通過正交試驗(yàn)法優(yōu)化出了殺菌的最佳條件，即殺菌劑濃度40mg/l，殺菌時間25min，活化pH=3，殺菌溫度40℃。正交試驗(yàn)法是一種優(yōu)良的實(shí)驗(yàn)方法，可以大大減少實(shí)驗(yàn)次數(shù)，并且實(shí)驗(yàn)結(jié)果可信度大。

參考文獻(xiàn)

[1] 張志遠(yuǎn).油田注入水中細(xì)菌的類型及危害[J].四川師范大學(xué)學(xué)報.2003，26（2）： 188-192.

[2] 馬榮華，馬東升.穩(wěn)定性二氧化氯的制備及在水處理中的應(yīng)用[J].高師理科學(xué)刊.2004，24（4）：26-29.

[3] 寧建會，陳晉南.采用正交試驗(yàn)法研究穩(wěn)定性二氧化氯的殺菌效果[J].石油與天然氣化工.2003，32（1）：48-51.