CN104059867A - 处理油基钻屑的微生物复合菌剂、其制备方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种处理油基钻屑的微生物复合菌剂、其制备方法及其应用。发明提供了一种处理油基钻屑的微生物复合菌剂，该复合菌剂包含保藏号为CGMCCNO：8983的铜绿假单胞菌和保藏号为CGMCCNO：8984的鲍曼不动杆菌。本发明还公开了上述微生物复合菌剂的制备方法，包括液态和固态菌剂的制备方法，以及所述复合菌剂在油基钻屑处理中的应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种处理油基钻屑的微生物复合菌剂、其制备方法及其应用，具体涉及根据微生物生态学原理，利用菌株之间的共生、互生、协同作用等相互作用关系构建成的微生物复合菌剂、其制备方法及其应用，属于微生物领域。
背景技术
随着我国油气勘探开发的发展，多分支井、水平井和复杂地质井钻井越来越多，井壁稳定的问题越来越突出，油基钻井液技术受到越来越多的重视而不断的发展，相应产生的废弃油基污染物的数量不断增加。其中油基钻屑含有大量的、重金属和有机物等污染物，已被列入国家危险废弃物。
油基钻屑一般暂存在井场中，由于渗漏、溢出、淹没等原因会对地下水、地表水、土地、植被等造成严重的污染事故和安全隐患。油基钻屑中一般含油率在10％-30％，一般来说一口中等深度的井产生废弃钻屑100-200m3，其中含有大量的苯系物、酚类、蒽、芘等有恶臭的有毒致癌物质，成分十分复杂。油基钻屑直接排放将对环境的影响主要体现在以下几个方面：1、有机污染物污染地表水和地下水资源；2、石油类对植物的生长有毒害作用，长期滞留土壤抑制植物生长和土壤微生物繁殖；3、高浓度可溶性盐会造成周围土壤硬化，减少土壤肥力；4、油基钻屑中含有大量的铜、铅、铬等重金属离子，进入土壤后被作物吸收最终通过食物链作用进入人体，危害人体健康。
随着我国对环境保护、安全的要求加强，解决油基钻屑的无害化、资源化利用问题已经成为油气工业清洁生产与可持续发展面临的新课题。由于油基钻屑成分的复杂性和高毒性，到目前为止，还没有成熟的技术能够将钻屑中的油类物质完全降解。目前油基钻屑无害化处理主要分为物理处理、化学处理和生物处理三种方法。其中物化处理技术是国内外如今普遍采用较成熟的方法，但该技术大多都存在处理费用高昂、二次污染严重、普适性差等问题；生物处理技术被认为最经济和最具永续利用的环保型技术。该技术在国外起步较早，现已得到较多应用，而国内对于油基钻屑的微生物处理技术应用还较为匮乏，因此开发新型高效的油基钻屑的微生物处理技术与应用研究，对保障油气田勘探开发的正常进行、保护油气田安全、绿色、和谐的可持续生产具有非常重要意义。
微生物处理油基钻屑的核心是高效降油功能微生物菌种，通过分离筛选高效降油功能菌株并优化组合配伍成微生物菌剂，再接种于油基钻屑中可以有效降低其含油量，实现油基钻屑的无害化处理。
发明内容
本发明的主要目的是为石油、天然气生产企业的油基钻屑提供一种符合环保要求、可操控性强、经济适用、可持续利用的微生物复合菌剂，以及该复合菌剂的制备方法及其应用。
为实现本发明的上述目的，本发明提供了一种处理油基钻屑的微生物复合菌剂，该复合菌剂包含保藏号为CGMCC NO：8983的铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)和保藏号为CGMCC NO：8984的鲍曼 不动杆菌(Acinetobacter baumannii)。
进一步地，本发明所述的处理油基钻屑的微生物复合菌剂中，所述的铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)和鲍曼不动杆菌(Acinetobacter baumannii)的菌数比为2：1～6：1。
其中涉及菌株是采用选择性培养基法筛选得到：在受油基钻屑污染的生境中取土样，将土样加入含有柴油的选择性液体培养基中培养，通过长期胁迫生长，再将胁迫培养的培养液通过含有柴油的选择性固体培养基分离得到高活性菌株—铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)和鲍曼不动杆菌(Acinetobacter baumannii)。
其中涉及的相关保藏信息为：
保藏单位：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心；地址：北京市朝阳区北辰西路1号院，中国科学院微生物研究所；保藏日期：2014年4月1日；保藏编号：X7(CGMCC NO：8983)和X11(CGMCC NO：8984)；分类名：X7为铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)，X11为鲍曼不动杆菌(Acinetobacter baumannii)。
所述菌剂既可以是液态的，也可以是固态的。
本发明还提供了上述处理油基钻屑的微生物复合菌剂的制备方法，可以通过以下技术方案来实现：
1、所用的菌株为二株细菌，分别是：
X7(CGMCC NO：8983)和X11(CGMCC NO：8984)，其中X7为铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)，X11为鲍曼不动杆菌(Acinetobacter baumannii)。
2、培养基
(1)牛肉膏蛋白胨固体培养基，用于菌种活化，其配方为：
牛肉膏5g、蛋白胨10g、氯化钠5g、琼脂15-20g、水1000mL、pH7.0-7.5。
(2)用于处理油基钻屑的微生物复合菌剂发酵的液体培养基组成包括：葡萄糖5～10g、牛肉膏0.5～1g、蛋白胨2～5g、氯化钠2～5g、柴油20～30g、水1000mL，液体培养基pH6.5-7.0。
3、菌剂的制备
(1)将两种菌种分别接入牛肉膏蛋白胨固体斜面培养基活化备用；
(2)将灭菌处理过的液体培养基定量备用；
(3)将活化后的菌种分别接入灭菌处理过的液体培养基中培养24小时；
(4)分别将培养好的各菌液计数调节，优选分别调二菌株的含菌量均为109CFU/mL，然后将两种菌液进行组合，按铜绿假单胞菌和鲍曼不动杆菌的菌数比为2：1～6：1进行组合，优选按菌数比2：1进行组合，即得到处理油基钻屑的液态微生物复合菌剂。
在液态微生物复合菌剂的基础上，进一步制备处理油基钻屑的固态微生物复合菌剂，制备步骤还包括：
(1)将灭菌处理过的麸皮或米糠或木屑或其混合物干燥定量，作吸附剂用；
(2)每升液态微生物复合菌剂中加入吸附剂1千克，搅拌混匀，然后在35℃恒温培养箱中烘干培养20-24小时，至含水量为15-20％，即为烘干菌剂，再按每千克烘干菌剂加入5g促进剂，搅拌均匀，即为固态微生物复合菌剂，定量封包低温保存。
所述的吸附剂为经过灭菌处理的干燥麸皮或米糠或木屑或其混合物；所述的促进剂为用于活化菌剂的酵母浸粉。
上述制备的处理油基钻屑的微生物复合菌剂的主要指标为：
处理油基钻屑的液态微生物复合菌剂：活菌数大于等于10亿CFU/mL；pH6-7；悬液、颜色乳白。
处理油基钻屑的固态微生物复合菌剂：活菌数大于等于10亿CFU/g；颗粒干燥、表面暗红。
4、使用方法及条件
该处理油基钻屑的微生物复合菌剂用于油基钻屑中油类物质的降解。其使用方法为：液态微生物复合菌剂按油基钻屑质量的1％-5％直接喷洒于油基钻屑堆体；固态微生物复合菌剂按油基钻屑质量的1％-5％先用生理盐水把菌剂调匀，在30℃环境下活化3-5小时，随后和油基钻屑充分混合均匀，成堆体处理。
本发明的优点在于：
(1)利用菌剂的生理代谢活动，将有毒有害的长链烃类物质或有机高分子油类物质降解成为环境可接受的低分子、水和二氧化碳等无害物，实现对油基钻屑中油类物质的低成本、无害化处理。
(2)实现了菌株的有效组合，组合后的菌剂比单菌使用范围得到扩大。
(3)改进了菌剂的保藏方法，通过制成固态复合菌剂，延长了产品的使用寿命。
(4)符合生物安全法规，菌剂中包含的菌株均从被油基钻屑污染胁迫选择环境中筛选得到，不会对周围环境和生态平衡造成危害。
(5)使用方面，包装、运输便利，易形成商品化。
具体实施方式
实施例1
该复合菌剂涉及菌株是采用选择性培养基法筛选得到，具体步骤如下：
(1)在受油基钻屑污染的生境中取土样10g。
(2)将10g土样加入到200mL选择性液体培养基中振荡(35℃、120转/分钟)培养30d，选择性液体培养基配方为：葡萄糖5g、牛肉膏0.5g、蛋白胨2g、氯化钠2g、柴油20g、水1000mL，培养基pH6.5。
(3)取培养30d的培养液，在选择性固体培养基上通过平板划线分离法筛选得到高活性菌株—铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)和鲍曼不动杆菌(Acinetobacter baumannii)。选择性固体培养基配方为：葡萄糖5g、牛肉膏0.5g、蛋白胨2g、氯化钠2g、柴油20g、水1000mL，琼脂20g、培养基pH6.5。
实施例2
(1)将高温灭菌处理(121℃、30分钟)的牛肉膏蛋白胨固体培养基定量备用，牛肉膏蛋白胨固体培养基的配方为蛋白胨20g、牛肉膏10g、葡萄糖20g、水1000mL、琼脂15-20g、pH6.5-7.0。
(2)将菌种X7和X11分别接入灭菌处理过(121℃、30分钟)的牛肉膏蛋白胨固体斜面培养基中活化备用。
(3)将高温灭菌处理过(121℃、30分钟)的液体培养基定量备用，液体培养基组分包括：葡萄糖10g、牛肉膏1g、蛋白胨5g、氯化钠5g、 柴油20g、水1000mL，pH6.5-7.0。
(4)将活化的菌种分别接入到液体培养基中振荡(35℃、140转/分钟)培养24小时。
(5)将培养好的菌液计数，调二菌株的含菌量为109CFU/mL，按X7：X11＝2:1的体积比进行组合成混合菌液，即为液态微生物复合菌剂。
实施例3
制备液态微生物复合菌剂的方法与实施例1相同，不同之处在于，液体培养基组成包括：葡萄糖5g、牛肉膏0.5g、蛋白胨2g、氯化钠2g、柴油30g、水1000mL，pH6.5-7.0；X7：X11的体积比为6:1。
在制得液态微生物复合菌剂后，向其中加入干燥麸皮作为吸附剂，加入量为：每1L液态微生物复合菌剂加入吸附剂1Kg，然后在35℃的恒温培养箱中烘干(含水量为15％-20％)，再按每千克烘干菌剂中加入5g酵母浸粉作为促进剂，搅拌均匀，最后封包低温保存(4℃-10℃)。
实施例4
向装有50kg含油率为15％的油基(柴油)钻屑的处理装置(100L)中加入500g液态微生物复合菌剂，直接喷洒于油基钻屑堆体；同时做不加菌剂的对照，10天、30天、50天后分别测定油类物质浓度，测定结果如表1。
表1菌剂降油效果
由表1可知，油基钻屑添加菌剂后，10天、30天和50天油浓度均 比对照明显降低，其中50天油浓度为2.6％，达到了《海洋石油勘探开发污染物排放浓度限值》(GB4914-2008)二级排放标准(含油率≤3％)。
实施例5
向装有50kg含油率为25％的油基(柴油)钻屑的处理装置(100L)中加入2500g液态微生物复合菌剂，直接喷洒于油基钻屑堆体；同时做不加菌剂的对照，10天、30天、50天后分别测定油类物质浓度，测定结果如表2。
表2菌剂降油效果
由表2可知，油基钻屑添加菌剂后，10天、30天和50天油浓度均比对照明显降低，其中50天油浓度为5.6％，达到了《海洋石油勘探开发污染物排放浓度限值》(GB4914-2008)三级排放标准(含油率≤8％)。
实施例6
用生理盐水把500g固态微生物复合菌剂调匀，在30℃环境下活化3-5小时；向装有50kg含油率为15％的油基(柴油)钻屑的处理装置(100L)中加入前述活化后的500g固态微生物复合菌剂，与油基钻屑混匀；同时做不加菌剂的对照，10天、30天、50天后分别测定油类物质浓度，测定结果如表3。
表3菌剂降油效果
由表3可知，油基钻屑添加固态菌剂后，10天、30天和50天油浓度均比对照明显降低，其中50天油浓度为2.1％，达到了《海洋石油勘探开发污染物排放浓度限值》(GB4914-2008)二级排放标准(含油率≤3％)。
实施例7
用生理盐水把2500g固态微生物复合菌剂调匀，在30℃环境下活化3-5小时；向装有50kg含油率为15％的油基(柴油)钻屑的处理装置(100L)中加入前述活化后的2500g固态微生物复合菌剂，与油基钻屑混匀；同时做不加菌剂的对照，10天、30天、50天后分别测定油类物质浓度，测定结果如表4。
表4菌剂降油效果
由表4可知，油基钻屑添加固态菌剂后，10天、30天和50天油浓度均比对照明显降低，其中50天油浓度为4.2％，达到了《海洋石油勘探开发污染物排放浓度限值》(GB4914-2008)三级排放标准(含油率≤8％)。
Claims (9)
1.处理油基钻屑的微生物复合菌剂，其特征在于：该复合菌剂中包含保藏号为CGMCC NO：8983的铜绿假单胞菌(Pseudomonasaeruginosa)和保藏号为CGMCC NO：8984的鲍曼不动杆菌(Acinetobacter baumannii)。
2.如权利要求1所述的处理油基钻屑的微生物复合菌剂，其特征在于：铜绿假单胞菌和鲍曼不动杆菌的菌数比为2：1～6：1。
3.根据权利要求2所述的处理油基钻屑的微生物复合菌剂，其特征在于：所述菌剂为液态微生物复合菌剂或固态微生物复合菌剂。
4.制备如权利要求3所述的处理油基钻屑的液态微生物复合菌剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)菌种活化：将铜绿假单胞菌和鲍曼不动杆菌分别接入牛肉膏蛋白胨固体斜面培养基进行活化培养；
(2)菌种繁殖：将活化后的菌种分别接入灭菌处理过的液体培养基中培养24小时；
(3)菌种复合：分别对菌液的含菌量进行调节，铜绿假单胞菌和鲍曼不动杆菌的菌数比为2：1～6：1，再将两种菌液进行混合，制得液态微生物复合菌剂。
5.如权利要求4所述的制备处理油基钻屑的液态微生物复合菌剂的方法，其特征在于：所述液体培养基组成包括葡萄糖5～10g、牛肉膏0.5～1g、蛋白胨2～5g、氯化钠2～5g、柴油20～30g、水1000mL，pH6.5-7.0。
6.一种如权利要求4或5所述方法制备的液态微生物复合菌剂的应用，其特征在于，将液态微生物复合菌剂按油基钻屑质量的1％-5％直接喷洒于油基钻屑堆体。
7.制备如权利要求3所述的处理油基钻屑的固态微生物复合菌剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)菌种活化：将铜绿假单胞菌和鲍曼不动杆菌分别接入牛肉膏蛋白胨固体斜面培养基进行活化培养；
(2)菌种繁殖：将活化后的菌种分别接入灭菌处理过的液体培养基中培养24小时；
(3)菌种复合：分别对菌液的含菌量进行调节，铜绿假单胞菌和鲍曼不动杆菌的菌数比为2：1～6：1，再将两种菌液进行混合，制得液态微生物复合菌剂；
(4)向液态微生物复合菌剂中加入经灭菌处理过的吸附剂，搅拌混匀，然后在35℃恒温培养箱中烘干培养20-24小时，至含水量为15-20％，制得烘干菌剂；再向烘干菌剂中加入促进剂，搅拌均匀，制得固态微生物复合菌剂。
8.如权利要求7所述的制备处理油基钻屑的固态微生物复合菌剂的方法，其特征在于：所述液体培养基组成包括葡萄糖5～10g、牛肉膏0.5～1g、蛋白胨2～5g、氯化钠2～5g、柴油20～30g、水1000mL，pH6.5-7.0。
9.一种如权利要求7或8所述方法制备的固态微生物复合菌剂的应用，其特征在于：将固态微生物复合菌剂先用生理盐水调匀，固态微生物复合菌剂的质量为油基钻屑质量的1％-5％，在30℃环境下活化3-5小时，随后和油基钻屑充分混合均匀，成堆体处理。
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