穩定性二氧化氯處理油田回注水的研究

毛翠玲

摘要：本文采用正交試驗法，對提高穩定性二氧化氯殺菌劑殺滅硫酸鹽還原菌（SRB）、腐生菌（TGB）和鐵細菌（FB）的殺菌效果進行了實驗研究。確定了影響穩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定性二氧化氯殺菌效果的影響程度，優化出了殺滅每種菌的最佳條件。

關鍵詞：正交試驗;穩定性二氧化氯

在油田回注水系統中，存在著各種微生物[1]，如硫酸鹽還原菌（SBR）、鐵細菌（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重腐蝕，并堵塞管道，損害油層，引起注水量、石油產量、油氣質量下降，為原油加工帶來嚴重困難，造成了極大的經濟損失。世界上許多產油國都投入了相當的資金和技術力量，致力于細菌處理的研究。我國各大油田也采用各種新技術、新工藝以凈化水質，減緩油田回注水系統的腐蝕。

本文應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、腐生菌和鐵細菌進行殺菌。通過初步研究影響穩定性二氧化氯殺菌效果的各個因素，并結合實際找出個各因素的大致水平，通過正交試驗找出殺菌的最佳條件。

1 穩定性二氧化氯殺菌機理

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

2 用正交試驗法研究穩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回注水，經測定原水所含的SRB的量為2.5105個/ml，TGB的量為2.5105個/ml，FB的量為6.0105個/ml。

2.1 不同濃度的穩定性二氧化氯的殺菌效果

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

從測定結果來看，穩定性二氧化氯的殺菌效果很好，當濃度達到40mg/l時，鐵細菌和腐生菌就被完全殺滅，硫酸鹽還原菌的殺菌率達到99.99%。

但以上實驗只是考慮了殺菌劑的濃度對殺菌效果的影響，而在實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定性二氧化氯的殺菌效果。如果單一因素測量要經過很多次實驗才能找到最佳殺菌條件，而用正交試驗的方法，就可以用較少的實驗次數就找出最佳殺菌條件，且這種方法簡捷，結論可靠。因此，我決定采用正交試驗法找到最佳殺菌條件。

2.2 影響穩定性二氧化氯殺菌效果的因素

影響穩定性二氧化氯殺菌劑殺菌效果的因素是多方面的，根據文獻報道[3]大體上有以下幾種影響因素：菌種、殺菌劑的濃度、水質中的易氧化物和有機物、水溫、殺菌劑投放點、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驗研究對象。

2.3 正交試驗實驗方案

2.3.1 實驗安排

根據正交試驗方法，我們選用L9（34）表來安排實驗（見2.3-2），即總共進行了9組實驗，各組實驗按照實驗程序分別進行，通過每組實驗測量出穩定性二氧化氯殺菌以后水樣中的硫酸鹽還原菌、腐生菌、鐵細菌的數量（即殺菌效果），然后結合水樣中殺菌前的原始細菌含量計算出殺菌率：

最后以殺菌率作為結果分析的對象，根據正交試驗方法的計算和分析原理進行數據處理和結果分析。

2.3.2實驗結果及分析

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℃。

結論：我們用正交試驗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結論

本實驗通過正交試驗法優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℃。正交試驗法是一種優良的實驗方法，可以大大減少實驗次數，并且實驗結果可信度大。

參考文獻

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

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

[3] 寧建會，陳晉南.采用正交試驗法研究穩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.