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紫外線殺菌器在油田水質(zhì)處理中是如何應(yīng)用的呢？在注水開發(fā)的油田中, 細(xì)菌的危害是一種普遍存在的問題。給油田生產(chǎn)帶來嚴(yán)重危害的細(xì)菌主要有硫酸鹽還原菌 (SRB) 、腐生菌 (TGB) 和鐵細(xì)菌 (IB) 。其中對油田地面系統(tǒng)危害大的是SRB。SRB的腐蝕產(chǎn)物是一種難溶于水中的黑色金屬硫化物, 其穩(wěn)定性好, 當(dāng)這種金屬硫化物進入水系統(tǒng)中時, 會導(dǎo)致污水發(fā)黑、懸浮固體含量增加, 嚴(yán)重污染濾料, 降低水處理設(shè)備的處理效率, 使處理后水中懸浮固體含量超標(biāo)。這種金屬硫化物同時還是一種乳化油穩(wěn)定劑, 它進入采出液處理系統(tǒng)中易富集在油水界面形成穩(wěn)定的油水乳化層, 如電脫水器油水界面, 污水沉降罐、除油罐及反沖洗回收池油層, 導(dǎo)致地面系統(tǒng)除油難度增加, 電脫水器運行不穩(wěn)定, 甚至跨電場。

　　雖然TGB和IB的危害要比SRB的小, 但TGB或IB含量過高 (>104個/ml) 時, 其代謝產(chǎn)物易引起過濾器堵塞、產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕。另外, TGB和IB產(chǎn)生的粘性菌膜或垢附著在管閉等部位, 極易給SRB在好氧系統(tǒng)中創(chuàng)造局部的厭氧生存環(huán)境, 使SRB能在曝氧系統(tǒng)中生存繁殖。

　　因此, 對于注水開發(fā)的油田, 采取有效措施, 進行細(xì)菌控制是十分必要的。

　　1 油田水處理中常用的殺菌方法簡介

　　目前, 油田主要采用化學(xué)法、物理法兩種殺菌技術(shù)。

　　長期以來, 由于化學(xué)法具有容易實現(xiàn)、成本低的優(yōu)點, 所以使用較多。其殺菌機理是在具有穩(wěn)定殺菌特性的化學(xué)藥劑中, 含有可破壞細(xì)胞酶或基質(zhì)交換系統(tǒng)的物質(zhì), 利用化學(xué)藥劑與細(xì)菌之間的相互作用以達到殺滅細(xì)菌的目的。

　　適合油田的化學(xué)殺菌劑主要有氧化型和非氧化型兩大類。其中氧化型主要有次氯酸鈉、二氧化氯、氯氣、、氯胺、臭氧等。氧化型殺菌劑存在的缺點是:由于污水中存在一定的油、聚合物、懸浮物、硫化物等有機或還原性物質(zhì), 將消耗一定量的物質(zhì), 如要達到殺菌效果, 則需加大投藥量, 造成成本上升。同時, 氧化型殺菌劑盡管殺菌作用強, 但抑菌作用小 (藥效持續(xù)時間短) 。非氧化型殺菌劑存在的缺點:污水中的有機物質(zhì)降低藥效;非氧化型殺菌劑可使油水重新乳化, 造成油水分離困難;長期使用可使硫酸鹽還原菌產(chǎn)生抗藥性。

　　物理殺菌方法包括:X射線殺菌、紫外線殺菌、α射線殺菌、β射線殺菌、γ射線殺菌、超聲波殺菌、高頻電流殺菌、變頻電磁殺菌技術(shù)等。

　　細(xì)菌對放射性輻射的敏感性取決于其生長環(huán)境、溫度、PH值、生長環(huán)境中的含氧量等條件。殺菌效果與輻射劑量密切相關(guān)。小輻射劑量會改變細(xì)菌的形態(tài)生理特性, 抑制其繁殖;大劑量輻射會使細(xì)菌全部死亡。如40~80krad輻射劑量的γ射線可有效的殺滅水中的細(xì)菌, 若γ射線與殺菌劑配套使用會大幅度提高殺菌效果。

　　2紫外線殺菌技術(shù)的發(fā)展

　　早在1878年人類就發(fā)現(xiàn)了太陽光中的紫外線具有殺菌消毒作用。1901年和1906年人類先后發(fā)明了水銀光弧這一人造紫外光源和傳遞紫外光性能較好的石英材質(zhì)燈管, 法國馬賽一家自來水廠很快在1910年使用紫外線消毒工藝。20世紀(jì)60年代中葉人類開始把紫外線消毒技術(shù)應(yīng)用于城市污水處理, 并于70年代到80年代初對紫外線消毒在城市污水處理中的應(yīng)用進行了大量早期的研究, 這主要是由于當(dāng)時人們已認(rèn)識到被廣泛使用的加氯消毒工藝中的余氯對受納水體中的魚類等生物有毒, 而且發(fā)現(xiàn)并確認(rèn)了氯消毒等化學(xué)消毒方法會產(chǎn)生如三鹵甲烷 (THMs) 等致癌、致基因畸變的副產(chǎn)物。這些發(fā)現(xiàn)促使人類尋求一種更好的消毒方法。

　　目前, 紫外線殺菌技術(shù)廣泛應(yīng)用于醫(yī)療衛(wèi)生、生物研究、制藥工業(yè)、食品工業(yè)、飲料、飲用水、城市污水處理等各個領(lǐng)域, 并且呈逐年上升趨勢。在油田水處理中的應(yīng)用目前仍處于研究和現(xiàn)場試驗階段。

　　3 紫外線殺菌原理

　　紫外線是一種肉眼不可見的光線, 它的波長從40nm~400nm, 并且按波段不同可分為A波段、B波段、C波段和真空紫外線。C波段的波長為75nm~200nm。水消毒用的就是C波段紫外線。紫外線在波長為240nm~280nm范圍具有殺菌效能, 尤其在波長為253.7nm時紫外線的殺菌作用強。其殺菌原理是通過紫外線對細(xì)菌、病毒、水藻等單細(xì)胞微生物的照射, 以破壞其生命中樞DNA (去氧核糖核酸) 的結(jié)構(gòu), 使構(gòu)成該微生物的蛋白質(zhì)無法形成, 使其立即死亡或喪失繁殖能力。一般紫外線在1~2秒中內(nèi)就可以達到滅菌的效果。目前已證明, 紫外線能殺滅細(xì)菌、霉菌、病毒和單胞藻。事實上, 所有的微生物對紫外線都很敏感, 所以紫外線用于水處理方面具有很大的性。

　　紫外線殺菌的優(yōu)點是沒有任何化學(xué)殘留物, 不會造成二次污染;不會造成PH值波動;潔凈、無噪音、殺菌處理迅速;更換燈管簡便。

　　4 油田水處理中紫外線殺菌實例

　　某油田A站對紫外線殺菌進行了現(xiàn)場試驗, 并取得了很好的效果。該站日處理能力4500m, 采用42支紫外線燈, 試驗流程如下:

　　圖1 A站紫外線殺菌現(xiàn)場試驗流程

　　在A站取樣測試, 在含油4.2g/ml、懸浮物含量4.5g/ml的情況下, 紫外線殺菌對硫酸鹽還原菌去除率為99.90%, 腐生菌去除率為99.88%, 鐵細(xì)菌去除率為99.67%;在距A站6.5km處的2號配水間取樣化驗:硫酸鹽還原菌去除率為99%, 腐生菌去除率為99.88%, 鐵細(xì)菌去除率為99.99%。化驗結(jié)果說明, 紫外線殺菌不僅效果好, 且具有一定的持續(xù)性。

　　紫外線殺菌運行費用分析:年:42支×0.064KW/支×24h×0.45元/KW.h/4500m/d=0.65分/m.d, 第二年:紫外線燈每一年半更換一次, 所以運行費用為:每天運行費用+更換紫外線燈平均至每噸每天的費用:即0.65分/m.d+954元/支×42支燈/ (4500m/d×548d) =2.27分/m.d。由某油田的試驗可以看出:紫外線殺菌不僅效果好, 而且費用極低。

　　表1 A站采用紫外線殺菌前后數(shù)據(jù)對比

　　A站的紫外線殺菌試驗, 將為紫外線殺菌技術(shù)在油田水處理中的應(yīng)用提供經(jīng)驗和依據(jù)。根據(jù)現(xiàn)有的研究和試驗, 在輻射劑量充足的情況下, 紫外線能有效地殺滅各種細(xì)菌。