一種石油降解菌協同降解採油廢水的方法
2023-10-09 23:19:54 1
一種石油降解菌協同降解採油廢水的方法
【專利摘要】一種石油降解菌協同降解採油廢水的方法，步驟如下：（1）將純化的單一的銅綠假單胞菌、枯草桿菌、門多薩假單胞菌和鮑氏不動桿菌菌株接種到牛肉膏蛋白腖培養基中，培養18h，得到種子菌液；（2）製備種子菌液的馴化培養液；（3）將製備的馴化培養液按單株菌液等體積比加入發酵培養基中，培養；（4）將發酵菌液投入曝氣池中進行採油廢水的處理。複合高效除油菌株可對採油廢水中的烴類化合物降解率在94%以上；選用的菌種不僅各自高效的原油降解率，菌種之間還能起到協同作用，幾種細菌共同對原油進行降解效率遠大於單獨作用簡單疊加的效果。
【專利說明】一種石油降解菌協同降解採油廢水的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及汙水處理【技術領域】，尤其是涉及一種除油菌協同降解採油廢水的方法。
【背景技術】
[0002]在油田開發初期，通常情況下鑽出油井後，原始地層能量如天然水驅、彈性能量驅、溶解氣驅及重力驅等可將地層原油通過油流通道舉升至地面，這種以自噴開採石油的方式，稱為一次採油。一次採油採出液的含水率很低，約5~10%左右。一次採油造成原始地層能量迅速遞減，靠原始地層能量開採原油的方式難以維持，這時需要向地底油層注水或注氣以補充能量，來實施二次採油。全國大部分油井都採用注水開發的方式進行二次採油。而開發稠油油田則需要將高壓水蒸汽從油井注入地層，待注入的高壓水蒸氣將稠油減粘後，水蒸氣的冷凝水為油層提供能量，油水混合的採出液被一起從油井採出。隨著油田開發時期的延長，注水或注氣的二次採油方式使採出原油含水率不斷上升。華東地區各油田的採出液含水率已經超過了 85%。近些年來，我國大部分油田相繼進入了採用聚合物驅和三元複合驅的三次採油階段，該技術大面積應用於大慶油田和勝利油田。與一般油田採油廢水相比，三次採油廢水具有以下特點:三次採油廢水中除了含有大量石油類有機物、懸浮固體顆粒、溶解性礦物質和微生物等常規汙染物之外，還含有大量的鹼、表面活性劑和高分子水解聚丙烯醯胺(HPAM)等驅油劑，因此三次採油廢水COD高、黏度大、乳化程度高、有機汙染物穩定性增強、可生物降解性降低。
[0003]隨著油藏開採時期的延長和採油工藝技術的不斷創新，淮安金南油田已進入三次採油階段，出現了注水量大、採出液量大、採油廢水量大、能量資源消耗高的「三大一高」現象。採油廢水高達90%以上。廢水粘度大，乳化油穩定，另含有溶解性礦物質、酚類化合物、細菌、懸浮固體雜質以及所投加的破乳劑、清蠟劑和降粘劑等採油助劑，具有有機成分複雜且難去除，懸浮物較多且粒徑小的特點。採油廢水處理後回注，不僅可以減少採油廢水外排帶來的嚴重的環境汙染，極大地提高水資源的利用率，而且可以保護金南油田地下油層能量，維持油層壓力並提高採油效率。但是回注水水質不合格，特別是回注水中的含油量、固體懸浮物及硫酸鹽還原菌(SRB菌)超標，將會堵塞地層滲流孔道，腐蝕生產設施，嚴重危害注水開採油田。油田回注水處理技術的關鍵是去除採油廢水中的油、細菌和懸浮物。以往處理含油廢水主要採用的物理處理和化學方法均存在不足之處，物理法除油效果差且耗時長，化學法消耗大量混凝劑且產生二次汙染。微生物法處理含油廢水能夠避免二次汙染，淨化效果好，且處理費用低廉，因而被越來越廣泛的運用。能夠篩選出高效降解石油菌對於油田廢水的治理具有重大的意義並會帶來巨大的社會效益，但是現有微生物法處理含油廢水效率較低，廢水處理時間較長。
【發明內容】
[0004]本發明要解決的技術問題是:為了克服現有技術中微生物法處理含油廢水效率較低、處理時間較長的不足，提供一種除油菌協同降解採油廢水的方法。
[0005]本發明解決其技術問題所採用的技術方案是:
[0006]一種石油降解菌協同降解採油廢水的方法，包括如下步驟:
[0007](I)將純化的單一的銅綠假單胞菌、枯草桿菌、門多薩假單胞菌和鮑氏不動桿菌菌株接種到牛肉膏蛋白腖培養基中，pH7.5、35°C、200r/min搖床培養18h，得到種子菌液；
[0008](2)製備種子菌液的馴化培養液；
[0009](3)將步驟(2)製備的馴化培養液按單株菌液等體積比加入發酵培養基中，在pH7.5、35°C、250r/min條件下，培養24~48h，使發酵菌液細胞濃度≥109CFU/mL ；
[0010](4)將發酵菌液投入曝氣池中進行採油廢水的處理。
[0011]進一步地，步驟(2)所述的馴化培養液製備方法如下:
[0012]取種子菌液加入含有原油樣品的培養基，pH7.5、33°C、150r/min搖床培養2d，培養基中原油樣品體積含量為1.5%，接種至新鮮的含有原油樣品的培養基中；重複上述步驟4次，每一次轉接的培養基內原有樣品體積含量都以5%。的速度遞增，8天後得到馴化培養液。
[0013]作為優選，所述的培養基為組成及重量份數為:KH2P040.85份、K2HPO4L 55份、MgSO4.H2O0.5 份、CaCl20. 1 份、NH4Cll.5 份、MnSO4.H2O0.5 份、FeSO4.H2O0.005 份、NH4SO40.1份、H3BO30.01份、去離子水1000份；
[0014]所述的原油樣品為120#溶劑油與渣油以質量比為1:3的混合物。
[0015]作為優選，步驟(2)所述的馴化培養液製備方法如下:
[0016]取原油採出液，向其中加入對應無碳基礎鹽培養基和種子菌液，原油採出液與無碳基礎鹽培養基體積比為1:5，pH7.5、33°C、150r/min搖床培養2d ;取步驟上述培養得到的培養液接種至相同的新鮮原油採出液和培養基內，於相同條件下培養2d，如此連續富集培養四次，Sd後得到馴化培養液。
[0017]進一步地，所述的無碳基礎鹽培養基組份及重量份數為:KH2P0448.28份、K2HP0450.10 份、MgSO4.7Η2013.41 份、CaCl2L 20 份、ΚΝ0375.75 份、FeSO4.7Η2015.15 份、Na2EDTA3.72 份、MnSO4.H2Ol.69 份、H3BO3L 22 份和去離子水 1000 份。
[0018]作為優選，步驟(3)中所述的馴化菌液體積為發酵培養基體積的2.5% ;所述的發酵培養基組分及重量份數為:水解植物蛋白粉WA — 310份、牛肉膏5份、NaC15份、去離子水1000 份。
[0019]作為優選，步驟(4)中所述的發酵菌液體積是採油廢水體積的2%0。
[0020]進一步地，步驟(4)中所述的曝氣池中按每天進水量補充尿素22g/m3和鈣鎂磷肥64g/m3，曝氣池通氣量為 0.004m3/s, DO 約 3.5 ~4.5mg/L。
[0021]本發明的有益效果是，(I)複合高效除油菌株可對採油廢水中的烴類化合物降解率在94%以上；
[0022](2)降解採油廢水的最適溫度為33~37 °C、pH為7.5~8.0、鹽度為L 3%~
1.50%、溶解氧為3.5~4.5mg/L,且所述複合菌株在外環境溫度會-7V的低溫及鹽度^ 40%、pH ^ 9.0的高鹽鹼條件下仍具有良好的降解能力。
[0023](3)本發明所選用的菌種不僅各自高效的原油降解率，菌種之間還能起到協同作用，幾種細菌共同對原油進行降解效率遠大於單獨作用簡單疊加的效果，而且極容易適應所述油田現場的生化池降解環境，並具有持續循環性。
【具體實施方式】
[0024]下面結合具體實施例，進一步對本發明進行闡述，應理解，引用實施例僅用於說明本發明，而不用於限制本發明的範圍。
[0025]從金南油田採集汙染土樣及原油採出液，將汙染土樣及原油採出液中原油降解菌經馴化、分離和純化即得到本發明所使用的銅綠假單胞菌、枯草桿菌、門多薩假單胞菌和鮑氏不動桿菌。具體步驟如下:
[0026]1、取IOg油汙土壤樣品，接入裝有250ml培養基(含有原油樣品為63 μ L)的500mL三角瓶中，PH7.5、33°C、150r/min搖床培養2d，取富集液5mL接種至相同新鮮培養基內，此時原油樣品增至70 μ L，於相同條件下培養2d，如此連續富集培養四次，且每一次轉接原油樣品都以7μ L的遞增速度增加，8d後得到馴化培養液；
[0027]或者取所述原油採出液250ml裝入500ml三角瓶中，加入對應無碳基礎鹽，pH7.5、33°C、150r/min搖床培養2d，取富集液5ml接種至相同新鮮培養基內，於相同條件下培養2d，如此連續富集培養四次，8d後得到馴化培養液。
[0028]2、在無菌條件下，分別取Iml上述得到的馴化培養液，用無菌水按倍數稀釋，取10_4、10_5、10_6三個梯度備用，吸取0.5mL菌懸液注入牛肉膏蛋白腖平板培養基內，用塗布棒均勻塗勻，每個梯度均做4隻平行樣，待培養基表面液體被吸收後倒置放於恆溫培養箱內33°C條件下培養I~2d。
[0029]3、對所述平板每隔12小時觀察一次，並對平板內菌落生長數量和形態特徵情況做好記錄。找出不同形態菌落，用接種環挑取單個菌落劃線接種至新鮮固體牛肉膏蛋白腖平板培養基內，避免帶入原來的基質，不同的菌株每株重複4個平行樣，繼續放於恆溫培養箱內33°C培養，如此連續劃線分離3次，得到單一典型菌落數株。
[0030]4、經生理生化實驗、16SrDNA的序列分析以及NCBI信息資料庫中的Blast比對分析鑑定出銅綠假單胞菌、枯草桿菌、門多薩假單胞菌和鮑氏不動桿菌即為本發明所採用幾種除油囷。
[0031]實施例1
[0032](I)將純化的單一的銅綠假單胞菌、枯草桿菌、門多薩假單胞菌和鮑氏不動桿菌菌株接種到牛肉膏蛋白腖培養基中，pH7.5、35°C、200r/min搖床培養18h，得到種子菌液；
[0033](2)製備富集菌液的馴化培養液，方法如下:
[0034]取種子菌液加入含有原油樣品的培養基，pH7.5、33°C、150r/min搖床培養2d，培養基中原油樣品體積含量為1.5%，接種至新鮮的含有原油樣品的培養基中；重複上述步驟4次，每一次轉接的培養基內原油樣品體積含量都以5%。的速度遞增，8天後得到馴化培養液。
[0035]其中所述的培養基為組成及重量份數為:KH2P040.85份、K2HPO4L 55份、MgSO4.H2O0.5 份、CaCl20.1 份、NH4Cll.5 份、MnSO4.H2O0.5 份、FeSO4.H2O0.005 份、NH4SO40.1 份、H3BO30.01份、去離子水1000份；所述的原油樣品為120#溶劑油與渣油以質量比為1:3的
混合物。
[0036](3)將步驟(2)製備的馴化培養液加入發酵培養基中，其中馴化培養液體積為發酵培養基體積的2.5%，在pH7.5、35°C、250r/min條件下，培養24~48h，使發酵菌液細胞濃度^ 109CFU/mL ;所述的發酵培養基組分及重量份數為:水解植物蛋白粉WA — 310份、牛肉膏5份、NaC15份、去離子水1000份；
[0037](4)將發酵菌液投入曝氣池中進行採油廢水的處理，發酵菌液體積是採油廢水體積的2%。，曝氣池中按每天進水量補充尿素22g/m3和鈣鎂磷肥64g/m3，曝氣池通氣量為
0.004m3/s, DO 約 3.5mg/L。
[0038]本實施例中加入曝氣池中的採油廢水含油量約90.lmg/L，控制曝氣池內溫度為33~370C、pH為7.5~8.0、鹽度為1.3%~1.50%,定期檢測，結果如下:降解24h後檢測濃度為11.62mg/L,降解率達到87.1%，降解48h後檢測濃度為4.86mg/L,降解率達到94.6%，出水指標達到SY/T5329-94中Al級標準，滿足低滲透油田注入水水質要求。
[0039]實施例2
[0040](I)將純化的單一的銅綠假單胞菌、枯草桿菌、門多薩假單胞菌和鮑氏不動桿菌菌株接種到牛肉膏蛋白腖培養基中，pH7.5、35°C、200r/min搖床培養18h，得到種子菌液；
[0041](2)製備富集菌液的馴化培養液，方法如下:
[0042]取原油採出液，向其中加入對應無碳基礎鹽培養基和種子菌液，原油採出液與無碳基礎鹽培養基體積比為1:5，pH7.5、33°C、150r/min搖床培養2d ;取上述培養得到的培養液接種至相同的新鮮原油採出液和培養基內，於相同條件下培養2d，如此連續富集培養四次，8d後得到馴化培養 液。
[0043]所述的無機基礎鹽培養基組份及重量份數為:KH2P0448.28份、K2HP0450.10份、MgSO4.7Η2013.41 份、CaCl2L 20 份、ΚΝ0375.75 份、FeSO4.7Η2015.15 份、Na2EDTA3.72 份、MnSO4.H2Ol.69 份、H3BO3L 22 份和去離子水 1000 份。
[0044](3)將步驟(2)製備的馴化培養液加入發酵培養基中，其中馴化培養液體積為發酵培養基體積的2.5%，在pH7.5、35°C、250r/min條件下，培養24~48h，使發酵菌液細胞濃度^ 109CFU/mL ;所述的發酵培養基組分及重量份數為:水解植物蛋白粉WA — 310份、牛肉膏5份、NaC15份、去離子水1000份；
[0045](4)將發酵菌液投入曝氣池中進行採油廢水的處理，發酵菌液體積是採油廢水體積的2%。，曝氣池中按每天進水量補充尿素22g/m3和鈣鎂磷肥64g/m3，曝氣池通氣量為
0.004m3/s, DO 約 4.5mg/L。
[0046]本實施例中加入曝氣池中的採油廢水含油量為91.450mg/L，控制曝氣池內溫度為33~370C、pH為7.5~8.0、鹽度為1.3%~1.50%,定期檢測，結果如下:降解24h後檢測濃度為9.209mg/L,降解率達到89.93%，降解48h後檢測濃度為4.48mg/L,降解率達到95.1%，出水指標達到SY/T5329-94中Al級標準，滿足低滲透油田注入水水質要求。
[0047]當外環境溫度3 _7°C的低溫:12月至來年一月份，淮安金湖的室外溫度為O度左右，貨櫃內的生化池沒有加熱保溫措施，生化池的進水溫度為20°C左右，生化池內水溫在微生物的生命活動作用下約28°C，降解48h，生化池內原油降解率及COD降解率均高達85%以上。
[0048]鹽度=40%、pH ^ 9.0的高鹽鹼條件:在實驗室探究該複合菌群降解採油廢水的最優無機鹽配比的初期，發現在N源蘭5000mg/L, P源蘭4000mg/L, pH約9.0左右時，降解48h，原油降解率仍可保持在75%左右，此時測水中鹽度=40%，且水中有銨鹽等的結晶。[0049]對比實施例1
[0050]按照實施例2的方法，分別對銅綠假單胞菌、枯草桿菌、門多薩假單胞菌和鮑氏不動桿菌進行馴化，最後將馴化後的四種菌先後加入同一採油廢水中，加入另一種菌前使前一種菌失活(加熱等)，每種菌均分都為24h或48h。經檢測:每種菌都作用24h時，最終含油量由91.450mg/L將低到41.188mg/L,降解率只有55.12% ;每種菌都作用48h時，最終含油量由91.450mg/L將低到28.8lmg/L,降解率只有68.5%。
[0051]對比實施例2
[0052]按照實施例2的方法，所使用的細菌為枯草桿菌、門多薩假單胞菌和鮑氏不動桿菌，其他條件不變。經檢測:降解24h時，最終含油量由91.450mg/L將低到36.0 lmg/L,降解率只有60.62% ；降解48h時，最終含油量由91.450mg/L將低到22.04mg/L,降解率只有75.9%。
[0053]由以上結果可以看出，本發明採用四種菌同時對採油廢水進行處理效果遠大於四種菌單獨對採油廢水進行處理的效果，而且若去掉其中任何一種細菌其降解效果都遠不如本發明，說明四種菌在降解採油廢水時存在協同作用。
[0054]以上述依據本發明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內容，相關工作人員完全可以在不偏離本項發明技術思想的範圍內，進行多樣的變更以及修改。本項發明的技術性範圍並不局限於說明書上的內容，必須要根據權利要求範圍來確定其技術性範圍。
【權利要求】
1.一種石油降解菌協同降解採油廢水的方法，其特徵在於:包括如下步驟: (1)將純化的單一的銅綠假單胞菌、枯草桿菌、門多薩假單胞菌和鮑氏不動桿菌菌株接種到牛肉膏蛋白腖培養基中，pH7.5、35°C、200r/min搖床培養18h，得到種子菌液； (2)製備種子菌液的馴化培養液； (3 )將步驟(2 )製備的馴化培養液按等體積比加入發酵培養基中，在P H 7.5、3 5 °C、.250r/min條件下，培養24~48h，使發酵菌液細胞濃度≥109CFU/mL ； (4)將發酵菌液投入曝氣池中進行採油廢水的處理。
2.根據權利要求1所述的石油降解菌協同降解採油廢水的方法，其特徵在於:步驟(2)所述的馴化培養液製備方法如下: 取種子菌液加入含有原油樣品的培養基，PH7.5、33°C、150r/min搖床培養2d，培養基中原油樣品體積含量為1.5%，接種至新鮮的含有原油樣品的培養基中；重複上述步驟4次，每一次轉接的培養基內原油樣品體積含量都以5%。的速度遞增，8天後得到馴化培養液。
3.根據權利要求2所述的石油降解菌協同降解採油廢水的方法，其特徵在於:所述的培養基為組成及重量份數為=KH2PO40.85份、K2HPO4L 55份、MgSO4.H2O0.5份、CaCl20.1份、NH4Cll.5 份、MnSO4.H2O0.5 份、FeSO4.H2O0.005 份、NH4SO40.1 份、H3BO30.01 份和去離子水.1000 份； 所述的原油樣品為 120#溶劑油與渣油以質量比為1:3的混合物。
4.根據權利要求1所述的石油降解菌協同降解採油廢水的方法，其特徵在於:步驟(2)所述的馴化培養液製備方法如下: 取原油採出液，向其中加入無碳基礎鹽培養基和種子菌液，原油採出液與無碳基礎鹽培養基體積比為1:5，pH7.5、33°C、150r/min搖床培養2d ;取上述培養得到的培養液接種至相同的新鮮原油採出液和無碳基礎鹽配製成的培養基內，於相同條件下培養2d，如此連續富集培養四次，8d後得到馴化培養液。
5.根據權利要求4所述的石油降解菌協同降解採油廢水的方法，其特徵在於:所述的無碳基礎鹽培養基組份及重量份數為:KH2P0448.28份、K2HP0450.10份、MgSO4.7H2013.41份、CaCl2L 20 份、ΚΝ0375.75 份、FeSO4.7Η2015.15 份、Na2EDTA3.72 份、MnSO4.H2Ol.69 份、H3BO3L 22份和去離子水1000份。
6.根據權利要求1所述的石油降解菌協同降解採油廢水的方法，其特徵在於:步驟(3)中所述的馴化菌液體積為發酵培養基體積的2.5% ;所述的發酵培養基組分及重量份數為:水解植物蛋白粉WA — 310份、牛肉膏5份、NaC15份和去離子水1000份。
7.根據權利要求1所述的石油降解菌協同降解採油廢水的方法，其特徵在於:步驟(4)中所述的發酵菌液體積是採油廢水體積的2%0。
8.根據權利要求1所述的石油降解菌協同降解採油廢水的方法，其特徵在於:步驟(4)中所述的曝氣池中按每天進水量補充尿素22g/m3和鈣鎂磷肥64g/m3，曝氣池通氣量為.0.004m3/s, DO 約 3.5 ~4.5mg/L。
【文檔編號】C02F103/10GK103803714SQ201410069428
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年2月27日 優先權日:2014年2月27日
【發明者】馮俊生, 楊懷成, 常傑雲, 劉兆躍, 秦學成, 陳皓, 程漢東 申請人:常州大學