油田污水处理中杀菌剂综述

油田污水处理中杀菌剂综述

【摘要】：随着油田的开发，原油含水不断升高。为了保护生态环境和维持地层产能，一直采用污水处理后回注的方法。由于污水中含有多种有害成分，如硫酸盐还原菌（SRB）、腐生菌（TGB）、铁细菌和其它有机物质，回注污水必须投放杀菌剂进行处理。

【关键词】：油田污水；回注；杀菌剂

油田水系统的微生物污染是十分严重的。油田水中富含还原、腐蚀性的铁、硫等物质，而其中的大量细菌，都会分泌出多糖层粘着物，粘裹着油田水中的悬浮颗粒，产生大量的沉积物，堵塞油田系统，使产油量下降。沉积物的覆盖，又会形成氧的浓差电池、造成垢下腐蚀；再加上油田水中的硫酸盐还原菌（SRB）、腐生菌（TGB）、铁细菌（FB）、硝化和亚硝化菌等，其自身繁殖过程，又会直接对金属产生严重的腐蚀。综观油田水处理系统，消毒杀菌处理就十分重要的一环。我国一些干旱地区，水资源严重缺乏，如何将采油过程中产生的污水变废为宝，处理后用于饮用或灌溉，具有十分重要的现实意义。

1. 油田污水的概念

油田污水主要包括原油脱出水(又名油田采出水)、钻井污水及站内其它类型的含油污水。油田污水的处理依据油田生产、环境等因素可以有多种方式。钻井污水成分也十分复杂，主要包括钻井液、洗井液等。钻井污水的污染物主要包括钻屑、石油、粘度控制剂(如粘土)、加重剂、粘土稳定剂、腐蚀剂、防腐剂、杀菌剂、润滑剂、地层亲和剂、消泡剂等，钻井污水中还含有重金属。其它类型污水主要包括油污泥堆放场所的渗滤水、洗涤设备的污水、油田地表径流雨水、生活污水以及事故性泄露和排放引起的污染水体等。

由于油田污水种类多，地层差异及钻井工艺不同等原因，各油田污水处理站不仅水质差异大，而且油田污水的水质变化大，这为油田污水的处理带来困难。

2. 油田污水中的细菌种类及危害概述

细菌是微生物的一大群类，在自然界分布广，种类多。在油田污水处理中，其污水的温度和环境均适合细菌的生长繁殖。而菌类的大量生长繁殖又会造成注水管线、注水设备的腐蚀及阻塞，同时腐蚀产物、菌体及其代谢产物还会阻塞地层，降低地层的渗透率，增加注水压力，对油田开发极为不利。在油田污水系统中危害最大的细菌主要有三种：硫酸盐还原菌（SRB）、铁细菌（FB）、腐生菌（TGB），他们之间又存在一定的内在联系，一方面由于FB和TGB是好氧菌，首先消耗了溶解在水中的氧气，给厌氧菌SRB提供了无氧条件，使SRB迅速繁殖起来；另一方面FB释放的能量又可将H2O和CO2同化成有机物（见下列反应式），与油田污水富含的有机物（一般有机物占干物质的50-60%，其中糖类约

15%、蛋白质约20%，脂肪和其他有机物约22%）一同供给其本身和其它类群的细菌生长繁殖，因此SRB、FB、TGB这三种菌可以在油田污水中生长发育和繁殖。

3. 油田污水中杀菌剂的作用机理和影响因素

3.1 杀菌剂的作用机理

（1）阻碍菌体的呼吸作用

细菌在呼吸时要消耗糖类、碳水化合物，以维持体内各种成分的合成。这个过程主要靠一种酶，如果杀菌剂进入菌体，影响酶的活性，使能量代谢中断或减少，呼吸就会停止而死亡。

（2）抑制蛋白质合成

组成蛋白质的氨基酸分子通过肽键依次缩合成多肽链，由两个氨基酸分子缩合而成的化合物称为二肽，是两个氨基酸分子之间的一个氨基与另一个的羧基失水缩合而成，连接两个氨基酸的键即称为肽链。由三个氨基酸分子缩合而成的化合物称为三肽，依此类推为四肽、五肽，以至多肽。构成蛋白质的多肽链，有的较短，有的较长，其侧链R的数目与结构也不同，因此使蛋白质表现特异性的区别，成为生命的物质基础。当杀菌剂进入菌体后，如果阻止了某一步肽链的形成。即能破坏蛋白质的合成，或者破坏了蛋白质的水膜或中和了蛋白质的电荷，使蛋白质沉淀而失去活性，达到抑制或致死的作用。

（3）破坏细胞壁

细胞壁是细菌同外界进行新陈代谢，同时保持内外平衡的一种起屏障作用的物质，能帮助离子或营养物质的吸收，并可阻挡某些大分子的进入和保留存在于细胞壁和细胞膜之间的蛋白质，而有些介质中的蛋白质是对细菌生理很重要的酶。细胞壁主要由肽聚糖组成，如果杀菌剂能溶化细胞壁，或者阻止介质中蛋白酶的作用，这样就破坏了细胞壁，也破坏了内外环境的平衡，达到杀菌的目的。

（4）阻碍核酸的合成

核酸是生物体遗传的物质基础，其化学组成可分为两大类，一类称脱氧核糖核酸（简称DNA），主要存在于细胞核内，微量存在于细胞质；另一类称核糖核酸（简称RNA），主要存在于细胞质内，微量存在于细胞核。生物体的遗传特征主要由DNA决定。如果杀菌剂加入，破坏了核酸分子的某一环节，从而使核酸的特异结构发生任何改变时，都可引起出现突变或使原有活性的丧失或改变，从而破坏了菌体本身的生长和繁殖。

由于杀菌剂种类很多，其杀菌机理当然也不同，但凡具备以上条件之一的，均能使细菌被抑制或致死。

3.2 杀菌剂的影响因素

⑴pH值的影响

pH值过高或者过低都可能使杀菌剂分解而失去杀菌能力。一般控制油田水体的pH值在5～9之间为好，控制在6.5～7.5为最佳。

⑵温度的影响

温度过高会使有机杀菌剂分解，失去杀菌能力。温度过低，细菌新陈代谢会降低，杀菌效果也降低。

⑶浓度的影响

油田上尽量使用低浓度的杀菌剂，以减少药物残留，提高杀菌效率。

⑷抗药性的影响

长时间使用一种杀菌剂，细菌会对进入体内的特定离子产生筛选，从而产生抗药性，降低杀菌效果。

4. 油田污水处理中常用到的几种杀菌剂成分、性状与杀菌机理

①氧化型杀菌剂

a. 液氯，性状：黄绿色透明液体。常压下为黄绿色气体，比空气重两倍多，因此氯在空气中常沉于下层。氯气具有强烈刺激性和腐蚀性，并有剧毒，吸入人体后可引起严重中毒。性质很活泼，在日光下与其他易燃气体混合时会发生燃烧和爆炸。能溶于水。

作用机理：液氯水解时生成次氯酸和盐酸，前者是一种强氧化剂，极易通过向微生物细胞壁的扩散与原生质反应与细胞壁的蛋白质生成稳定的N-Cl键，使蛋白质变性，细胞被破坏，从而抑制和杀死微生物。

b. 次氯酸钙（漂粉精），性状：次氯酸钙别名漂粉、漂粉精等。其为白色结晶粉末，外观与熟石灰相近，但有类似氯气的臭味。吸入人体后可引起鼻塞喉痛，重者中毒。

作用机理：次氯酸钙吸收水分和二氧化碳后分解放出次氯酸和氯气，次氯酸再次分解生成氯化氢和新生态氧。新生态氧具有很强的氧化力，具有消毒、杀菌和灭藻能力。

c. 漂白粉。