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不同类型杀菌剂对油田污水中 SRB 杀菌效果研究

发布:多吉利        来源:www.duojili.cn  
不同类型杀菌剂对油田污水中 SRB 杀菌效果研究
摘要 :研究了几种不同类型的杀菌剂对油田污水中硫酸盐还原菌 (SRB)的杀菌效果。结果表明 ,非氧化型类杀菌剂对 SRB 的杀菌效果优于其他类型的杀菌剂 ,其杀菌率平均可达 96 . 37 % ;在长庆油田现场实验中 ,非氧化型类杀菌剂在连续使用 5 d 后 ,其杀菌效率仍在 90 %以上。
关键词 :油田污水 ;硫酸盐还原菌 ;杀菌剂 ;杀菌效果
统计资料显示 ,2002 年美国腐蚀损失占 GDP的 3 . 1 % ,其中微生物腐蚀 (M IC) 约占所有金属和建筑材料腐蚀破坏的 20 % ,占管线腐蚀的 15 %~30 % ,经济损失约为 30 亿美元~50 亿美元。根据2003 年发表的中国腐蚀调查报告 ,我国年腐蚀损失约占国民生产总值的 5 %。因此 ,M IC 研究越来越受到世界各国的广泛关注。
M IC是由微生物的生命活动全过程参与引起或导致材料腐蚀进程的现象。M IC 现象中的细菌有硫酸盐还原菌 ( SRB ) 、腐生菌 ( TGB ) 、铁细菌(FEB) 。这三类细菌都是厌氧菌 ,但引起 M IC 现象最主要的厌氧菌是 SRB,这些细菌在油田污水系统中全程存在。
SRB 是一类形态和营养方式多样化的、利用硫酸盐作为有机物异化作用电子受体的厌氧菌。生物界一直将 SRB 归为严格的厌氧菌。但最新研究表明 ,SRB 不是严格厌氧菌 ,它甚至可以利用分子氧。它能够承受 415 mg/ L 的环境溶解氧浓度 ,但是在910 mg/ L 的溶解氧环境下不能生长。SRB 广泛存在于土壤、污水、海水、油井及铁锈中。SRB 在利用油田污水中有机物的同时将 SO2 -4 还原成 H2S ,在这个过程中获得能量。由于油田污水的 p H 值一般在 7 . 3 ~ 9 . 5 , 污水在集输过程中的温度在25 ℃~55 ℃,具备非常适合的生长条件 ,因此 SRB在油田污水中大量存在。研究表明 ,引起集输系统腐蚀的主要是 SRB 中的脱硫弧菌属。
本实验研究了几种不同类型的杀菌剂对油田污水中 SRB 的杀菌效果 ,为进一步筛选和改进针对油田污水系统的 SRB 杀菌剂奠定基础。
1  材料与方法
1 . 1  实验水样
水样分别取自长庆石油的采油一厂、二厂和四厂 ,共 9 个采样点 ,样品分别来自油水混合物、沉降罐和污水罐。
1 . 2  培养基
采用 AP IRP238 所推荐的培养基 ,组成成分为 :0 . 5 g/ L KH2 PO4,1 . 0 g/ L NH4Cl ,2 . 0 g/ L MgSO4·7H2O ,0 . 5 g/ L Na2SO4,0 . 1 g/ L CaCl2·6H2O ,4 mL70 %乳酸钠 , 1 . 0 g/ L 酵母膏 , 0 . 004 g/ L FeSO4·7H2O ,0 . 1 g 维生素 C。用 1 mol/ L NaOH调节 pH值为 7 . 2 ±0 . 2 ,用蒸汽压力灭菌器于 121 ℃灭菌 20 min。
1 . 3  SRB 检测方法
本实验采用细菌瓶法对水样中的 SRB 进行计数 ,即采用绝迹稀释法原理。将待测的水样用无菌
注射器逐级加入测试瓶中稀释后进行培养 ,10 d 后观察 ,根据有菌生长的细菌瓶个数及稀释倍数计算水样中细菌数目。为了准确地测定细菌数量 ,本实验采取 3 次平行管测定方法 ,根据管内细菌生长情况得出其生长指数 ,查表可得稀释后水样中细菌数量。具体操作如下 :
将水样分装到小瓶中 ,每瓶 100 mL ,分别加入杀菌剂 ,留 1 个作空白对照 ,放置 3 d~4 d 后 ,将水样按 10 倍稀释法稀释 5 个梯度 ,每个梯度做 3 个平行样。将所有测试瓶放入恒温生化培养箱中进行培养 ,在 30 ℃下培养 10 d ,观察并记录测试瓶内的变化情况。根据测试瓶变色的数目确定其生长指数(由无色变成黑色说明有 SRB 存在) 。
1 . 4  杀菌剂的选择
目前市场上杀菌剂的种类繁多 ,选择杀菌剂必须同时考虑 :1) 具有广谱性 ,能有效地控制水处理系统中的细菌、真菌和藻类 ; 2) 易自身分解或被生物降解。本实验选择的杀菌剂如表 1 所示。
杀菌剂类型
质量分数
每 100 mL
加药量/ mL
非氧化型杀菌剂 (A)
0 . 05
2
 
 
 
氧化型杀菌剂 (B)
5 ×10- 6
1
亚硝酸盐类杀菌剂 (C)
0 . 05
2
氧化型与非氧化型杀菌剂等体
积混合 (D)
 
各 1
1 . 5  现场实验方法
杀菌剂在油水混合物进入沉降罐前按一定的比例与破乳剂同时加入 ,连续加药 5 d ,每隔 24 h 在沉降罐污水出口处取样 ,对水样中 SRB 进行计数分析。
2  结果与讨论
2 . 1  不同类型杀菌剂对 SRB 杀菌效果
在不同取样点所取水样中加入杀菌剂后 ,根据1 . 3 的测定方法对各种杀菌剂作用前后水样中的SRB 进行计数 ,结果如表 2。由表 2 可知 ,水样中 SRB 含量均较高。其中 ,沉降罐中的 SRB 最多 ;其次是油水混合物 ;污水罐中的 SRB 相对较少。杀菌剂 A 效果较好 ,杀菌率为90 %~100 % ,平均为 96 . 37 % ;杀菌剂 B 的效果相对较差 ,杀菌率平均为 71 . 38 % ;杀菌剂 C 的效果一般 ,平均的杀菌率为 89 . 55 % ;杀菌剂 D为杀菌剂 A和B 的复配 ,效果相对较好 ,平均杀菌率为 95 . 4 % ,略低于杀菌剂 A。杀菌剂 A 杀菌效果好的原因是其能改变水样的 p H 值 ,同时能破坏细菌新陈代谢的酶系统 ,从而起到很好的杀菌效果。p H值通常对细菌的生长也有至关重要的影响 :一是 p H 值影响菌体细胞质膜上的电荷性质 ,由于细胞质膜的电荷有助于某些营养物质的吸收 ,当 p H 值发生变化时 ,细菌的代谢将受到抑制 ;二是微生物的酶系统必须在一定的 p H 值下才能发挥最大的催化效能 ,当 p H 值发生变化时 ,酶的催化能力会减弱甚至消失 ,因此影响微生物的正常代谢。
2 . 2  现场实验结果
由实验室的实验结果可知 ,杀菌剂 A 对 SRB 的杀菌效果最好 ,因此对杀菌剂 A 进一步进行现场实验。
杀菌剂 A 在油水混合物进入沉降罐前按一定的比例与破乳剂同时加入 ,连续加药 5 d ,每隔 24 h在沉降罐污水出口处取样 ,对水样中 SRB 进行计数分析。由图 1 可知 ,第 1 天石油污水中 SRB 数量与未加杀菌剂相比 ,仍然较多 ,随着时间的延长 , SRB 数量逐渐减少。到第 5 天时 ,杀菌剂 A 对 SRB 的杀菌率达到 90 %以上。由此可见 ,杀菌剂 A 可以用于油田污水系统中 SRB 的控制。
3  结论
1) 4 种类型的杀菌剂对油田污水中 SRB 都有一定的杀菌效果 ,其中杀菌剂 A 对 SRB 杀菌效果最好 ,杀菌率平均可达 96 . 37 %。
2) 现场中试实验结果显示 ,杀菌剂 A 的杀菌效率也在 90 %以上 ,可以用于油田污水系统中 SRB 的控制。
3) SRB 对该杀菌剂的耐药性以及杀菌剂的优化改进还需作进一步的研究。
 
D—560  百宜油田专用杀菌剂
D—560是针对油田内广泛存在的硫酸盐还原菌(SRB)、铁细菌和腐生菌(TGB)研制而成的专用杀菌剂。它是以阳离子长链聚合物、表面活性剂、稳定剂复合而成的广谱杀菌剂。它独特的杀菌能力和絮凝作用,不仅适用于油田采油注水、钻井泥浆,油田污水,也适用于石化行业污水回用。
性能特点
◆ 极强的杀菌能力:对杀灭硫酸盐还原菌、铁细菌有特效
◆ 抑菌时间长:可持续一个月以上
◆ 价格低,用量少
◆ 无毒、无色、无嗅;对皮肤无刺激
◆ 抗高温,400℃以内不会失效
◆ 长期使用不会产生抗药性
◆ 抗有机物干扰;对金属无腐蚀作用
◆ 投加后无泡沫;易溶于水;可降解,对环境没有污染
一、技术指标
外观:无色或淡蓝色透明液体
PH值: 6.5—7.5            
比重(20℃,g/cm3):1.00 — 1.05
毒性: LD50鼠>5 000mg/kg     属实际无毒级。
二、使用方法
在油田采油回注水中,因为系统情况、环境、菌种、菌量的差异,10%浓度的产品建议使用浓度为20~30ppm(建议试验浓度25ppm)。2.5%浓度的产品建议使用浓度为80~100ppm。
在钻井液、压裂液中,10%浓度的产品建议使用浓度为100ppm.可以完全取代甲醛,从而改善工人的劳动环境。
三、杀菌机理
D—560中的正电性与呈负电性的各类细菌、病毒吸附,从而抑制细菌病毒的分裂功能,使细菌病毒丧失生殖能力;且其聚合长链的缠绕作用会使微生物迅速窒息而死。
D—560的特殊的物理杀菌机理,使细菌不会对它产生抗药性。
四、对厌氧菌具有强力杀灭作用
D—560独特的杀菌机理可以有效的杀灭油田存在的厌氧菌。大庆石油工业原油及石油产品质量监督检验中心按照大庆的规范要求,对百宜杀菌剂进行了检测,专家评价认为效果很好,结果见表一。
表一: 百宜杀菌剂(10%含量)对油田细菌的杀灭作用
检 验 项 目
质量指标 
检验结果
备  注
外观
均匀液体
均匀液体
 
水溶解性
溶于水
溶于水
 
PH值
3.0-10.0
7.19
 
对硫酸盐还原菌杀菌率(%)
≥97
99.71
25 ppm
对铁细菌杀菌率(%)
≥97
98.76
25 ppm
对腐生菌杀菌率(%)
≥97
99.39
25 ppm
五、不受有机物的干扰
油田废水中存在大量有机物质,这些有机物会不同程度的降低一般杀菌剂的效果,甚至使他们的杀菌效力降为零。而百宜杀菌剂却不受有机物的干扰,仍然保持很高的杀菌效率。
六、具有良好的絮凝作用
油田废水中除含有大量细菌外,还存在大量的悬浮物、胶体、乳化油珠,一般废水处理加入杀菌剂的同时还需要投加絮凝剂。而百宜杀菌剂本身具有良好的絮凝作用。因此,D—560百宜杀菌剂是一种具有杀菌絮凝作用的优良的污水处理剂。
由于三次采油普遍采用的驱油聚合物聚丙烯酰胺也是阳离子型聚合物,所以利用百宜杀菌剂作为杀菌剂不但不会造成聚合物溶液粘度下降,反而会改善聚合物的抗微生物降解和抗温度降解的性能。
 
 
 
 
 
 
 
 

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