CN108660094A - 嗜热脱硫地芽孢杆菌ts-1及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一株嗜热脱硫地芽孢杆菌(Geobacillus sp.)TS‑1及其应用,本发明的菌株来自胜利油田海洋采油厂的污水样,通过70℃,厌氧条件下富集培养筛选得到,并通过脱硫性能考察反复筛选传代获得,其命名为Geobacillus sp.TS‑1,其保藏编号为CGMCC No.15607。本发明进一步公开了它们在油田污水处理中的应用。试验结果表明,本发明嗜热脱硫地芽孢杆菌或其菌剂能够有效去除污水中的硫化物,减轻腐蚀,改善污水水质。用于油田聚合物驱油中配制聚合物污水的处理,本发明嗜热脱硫地芽孢杆菌或其菌剂可以有效解决由硫化物导致的粘度降低问题,保障聚合物驱油的开发效果。
Description
技术领域
本发明属于油田污水处理技术和环境生物技术领域,具体涉及一株嗜热脱硫地芽孢杆菌TS-1及其在油田污水处理中的应用。
背景技术
油田污水中硫化物的存在会造成多方面的危害。硫化物的存在会造成设备、管线和其他金属材料的严重腐蚀,造成设备损坏,其腐蚀产物硫化亚铁黑色沉淀,会造成污水悬浮物升高并形成污垢,导致水质恶化;同时,污水中硫化物的存在会导致聚合物驱溶液粘度大幅度降低,既浪费了大量聚合物干粉,也严重制约了聚合物驱现场试验的开展。
针对这种情况,当前去除污水中硫化物的方法主要是物理化学方法,包括曝气氧化、化学氧化、化学沉淀及吸附等方法,这些方法在油田采出水的处理回用过程中均存在处理费用高的问题,而且不容易保持效果。目前油田污水控制硫酸盐还原菌产生硫化物的方法主要是投加杀菌剂,但是从应用效果看,由于杀菌剂对于管壁生物膜内细菌无法有效作用,且硫酸盐还原菌易产生耐药性等问题,未能阻止硫酸盐还原菌沿程滋生及硫化物显著升高。
因此,从生物治理的角度通过筛选脱硫功能菌进行硫化物的去除,可以有效降低硫化物对污水的不良影响,减轻腐蚀,改善水质,同时提升聚合物驱的开发效果,具有重要的经济意义。
油田污水环境条件复杂,对菌种的要求很高。目前筛选得到的脱硫菌种性能各异,很难同时具有优良的脱硫性能和很好的污水环境适应性,矿场应用范围因此受到很大的限制,尤其对于高温污水,菌种的嗜热性就显得十分重要。筛选出耐受高温,可适应污水环境,能够去除硫化物的微生物菌种,是目前微生物技术应用于油田高温污水,去除硫化物,改善水质的关键。
发明内容
本发明的目的之一是提供一株能应用于油田污水处理的微生物菌株。
本发明的目的之二是提供一种含有上述微生物菌株的菌剂或由该微生物菌株制备的发酵液。
本发明的目的之三是将所述的微生物菌株、其菌剂或发酵液应用于油田污水处理,进行硫化物的去除,改善污水水质。
本发明的目的之四是将所述的微生物菌株、其菌剂或发酵液应用于油田聚合物驱油中配制聚合物污水的处理,解决由硫化物导致的聚合物溶液粘度降低问题,提升聚合物的驱油效果。
本发明的上述目的是通过以下技术方案来实现的:
本发明提供了一株嗜热脱硫地芽孢杆菌(Geobacillus sp.)TS-1,以下简称TS-1,筛选自胜利油田海洋采油厂的污水样品,70℃反复驯化筛选得到,并通过硫化物去除性能考察筛选而获得的;该菌株已经在2018年4月12日提交保藏;保藏编号为:CGMCC No.15607;保藏单位:中国微生物保藏管理委员会普通微生物中心;保藏地址:中国北京朝阳区北辰西路1号院3号,中国科学院微生物研究所;该菌株的分类命名为:地芽孢杆菌Geobacillussp。
本发明提供的嗜热脱硫地芽孢杆菌TS-1CGMCC No.15607的细胞形态特征如下:在固体培养基上培养1~2天出现的菌落直径为0.4~2.0mm,菌落形态呈圆形,边缘整齐,表面湿润半透明,白色,菌体经革兰氏染色呈阳性,细胞形态为杆状,大小2.0~4.5μm×0.4~1.8μm,周生鞭毛,芽孢端生。生长温度55~75℃,最适生长温度70℃,生长pH值范围5~9,NaCl耐受性0~10%。
本发明嗜热脱硫地芽孢杆菌TS-1CGMCC No.15607的部分生理生化特征如表1所示:
表1嗜热脱硫地芽孢杆菌TS-1 CGMCC No.15607的部分生理生化特征
实验项目 | 结果 | 实验项目 | 结果 |
革兰氏 | + | 乙酸盐 | + |
运动性 | + | 阿拉伯糖 | - |
甲基红 | - | 半乳糖 | + |
接触酶 | + | 木糖 | + |
V-P | - | 肌糖 | - |
葡萄糖产酸 | - | 乳糖 | - |
淀粉水解 | + | 鼠李糖 | + |
脓青素 | - | 蔗糖 | + |
氧化酶 | + | 甘露糖 | + |
硝酸盐(还原) | + | ||
亚硝酸盐(还原) | + |
注:“+”表示反应阳性“-”表示反应阴性
参照《Bergey’s Mannual of Systematic Bacteriology》的内容,根据其形态特征和生理生化特征,以及参照该菌16S rDNA基因序列在GenBnk中的比对结果构建系统发育树(图2)进行分析,鉴定本发明嗜热脱硫地芽孢杆菌(Geobacillus sp.)TS-1CGMCCNo.15607为一新菌,属于地芽孢杆菌属(Geobacillus sp.)。
本发明嗜热脱硫地芽孢杆菌(Geobacillus sp.)TS-1CGMCC No.15607的营养培养基为:Na2S·9H2O 0.001wt%,柠檬酸钠0.5%,KNO3 0.2wt%,K2HPO4 0.1wt%,KH2PO40.1wt%,MgSO4:0.02wt%,余量为水,pH值为7.2,余量为水(固体培养基另加琼脂2%),pH值为7.2。本发明菌株在55-75℃之间的适宜温度下兼性厌氧生长。
由此,本发明提供了一种微生物菌剂,该微生物菌剂含有本发明嗜热脱硫地芽孢杆菌(Geobacillus sp.)TS-1CGMCC No.15607和营养培养基;其中,所述的营养培养基为Na2S·9H2O 0.001wt%,柠檬酸钠0.5%,KNO3 0.2wt%,K2HPO40.1wt%,KH2PO4 0.1wt%,MgSO4:0.02wt%,余量为水,pH值为7.2,余量为水(固体培养基另加琼脂2%),pH值为7.2。
本发明提供的嗜热脱硫地芽孢杆菌(Geobacillus sp.)TS-1CGMCC No.15607对硫化物具有较好的去除能力,可以将硫化物氧化为单质硫。用TS-1CGMCCNo.15607菌株处理含有硫化物的污水,实验结果表明,该菌在70℃条件下,可将硫化物含量由30mg/L下降至0mg/L。
本发明提供的嗜热脱硫地芽孢杆菌(Geobacillus sp.)TS-1CGMCC No.15607能应用于油田污水处理领域,有效去除污水中的硫化物,防止硫化物导致的腐蚀,保护设备管线。用TS-1CGMCC No.15607处理油田含硫化物的污水,该菌在70℃条件下,可将污水腐蚀速率降低60%以上,大幅提升水质,防腐效果良好。
本发明提供的嗜热脱硫地芽孢杆菌(Geobacillus sp.)TS-1CGMCC No.15607能应用于油田聚合物驱油中处理配制聚合物溶液的污水,可以有效解决由硫化物导致的聚合物溶液粘度降低问题。用TS-1CGMCC No.15607处理油田用于配聚的污水,处理后污水配制的聚合物溶液井口粘度上升140%以上,满足聚合物驱设计要求,有效保证聚合物驱油的开发效果。
本发明提供的嗜热脱硫地芽孢杆菌(Geobacillus sp.)TS-1CGMCC No.15607能应用于油田污水处理领域,能有效地去除污水中的硫化物,70℃条件下可将硫化物含量由30mg/L下降至0mg/L;减轻腐蚀,改善污水的水质,该菌在70℃条件下,可将污水腐蚀速率降低60%以上。同时可用于油田聚合物驱配聚污水的处理,本发明的菌株及其菌剂可以有效解决由硫化物导致的粘度降低问题,将聚合物溶液井口粘度提高140%以上,有效地保障聚合物驱油的开发效果。
附图说明
图1为本发明嗜热脱硫地芽孢杆菌(Geobacillus sp.)TS-1(CGMCC No.15607)的菌株形态图;
图2为本发明嗜热脱硫地芽孢杆菌(Geobacillus sp.)TS-1(CGMCC No.15607)的系统发育树;
图3为本发明嗜热脱硫地芽孢杆菌(Geobacillus sp.)TS-1(CGMCC No.15607)的耐温曲线。
图4为本发明嗜热脱硫地芽孢杆菌(Geobacillus sp.)TS-1(CGMCC No.15607)去除硫化物能力室内评价结果。
图5为本发明嗜热脱硫地芽孢杆菌(Geobacillus sp.)TS-1(CGMCC No.15607)在胜利油田海洋采油厂某联合站污水处理中应用的工艺流程图。
图6为本发明嗜热脱硫地芽孢杆菌(Geobacillus sp.)TS-1(CGMCC No.15607)在胜利油田海洋采油厂某联合站应用前后污水中硫化物含量的变化情况。
图7为本发明嗜热地芽孢杆菌(Geobacillus sp.)TS-1(CGMCC No.15607)在胜利油田海洋采油厂某联合站应用前后污水腐蚀速率的变化情况。
图8为本发明嗜热脱硫地芽孢杆菌(Geobacillus sp.)TS-1(CGMCC No.15607)在胜利油田海洋采油厂某聚合物驱区块应用前后污水配制聚合物溶液井口粘度变化情况。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述,但本发明的保护范围并不仅限于此:
实施例1
嗜热脱硫地芽孢杆菌(Geobacillus sp.)TS-1(CGMCC No.15607)菌株的筛选。
取胜利油田海洋采油厂污水,用一次性注射器取1ml,接种至液体培养基(培养基组成:Na2S·9H2O 0.001wt%,柠檬酸钠0.5%,KNO3 0.2wt%,K2HPO4 0.1wt%,KH2PO40.1wt%,MgSO4:0.02wt%,余量为水,pH值为7.2,余量为水,PH值为7.2,通入无菌氮气,并同时加热排除培养基中的氧气,121℃灭菌30min),70℃培养7d。用一次性注射器取7天后的培养液1mL,无菌接种至新的液体培养基(Na2S·9H2O 0.002%,其它组分含量不变),70℃培养7d。取7天后的培养液1ml,再次接入新的培养基(Na2S·9H2O 0.003%,其它组分含量不变),70℃培养7天。按此步骤进行五轮-共35天的驯化培养,每一轮次培养基Na2S·9H2O含量增加0.001%,其它培养条件不变。最后取第五轮的培养液进行Hungate滚管分离,70℃恒温培养箱中培养3天,无菌挑取单菌落,用显微镜检验其纯度。
将高温下分离,生长良好的各个菌落,分别接种到液体培养基(培养基组成:Na2S·9H2O 0.001wt%,柠檬酸钠0.5%,KNO3 0.2wt%,K2HPO4 0.1wt%,KH2PO40.1wt%,MgSO4:0.02wt%,余量为水,pH值为7.2,余量为水,PH值为7.2,通入无菌氮气,并同时加热排除培养基中的氧气,121℃灭菌30min),70℃培养3天,最后通过检测培养基中硫化物含量来筛选脱硫能力强的菌株,最终得到一株脱硫效果最好的菌株嗜热脱硫地芽孢杆菌(Geobacillus sp.)TS-1。
硫化物含量测定方法:采用亚甲基蓝检测法进行测定。
实施例2
嗜热脱硫地芽孢杆菌(Geobacillus sp.)TS-1(CGMCC No.15607)的形态和生理生化特征。
1、供试菌株
本发明实施例1所分离的嗜热脱硫地芽孢杆菌(Geobacillus sp.)TS-1(CGMCCNo.15607)菌株。
2、实验方法
参照《Bergey’s Mannual of Systematic Bacteriology》的实验方法进行,检测其革兰氏染色,菌体大小和形态,生长温度,生长PH范围,NaCl耐受性。进行甲基红、接触酶、V-P、葡萄糖产酸、淀粉水解、脓青素、氧化酶实验,硝酸盐还原、亚硝酸盐还原实验,以及利用乙酸盐、阿拉伯糖、半乳糖、木糖、肌糖、乳糖、鼠李糖、蔗糖和甘露糖实验。
3、实验结果
结果表明:该菌革兰氏染色呈阳性,显微镜下呈杆状,兼性厌氧,生长温度55~75℃,最适合生长温度为70℃,生长pH范围为5~9,NaCl耐受性0~10%,接触酶、淀粉水解和氧化酶实验为阳性,甲基红、V-P、利用葡萄糖产酸、脓青素实验皆为阴性。能够还原硝酸盐和亚硝酸盐,能利用乙酸盐、半乳糖、木糖、鼠李糖、蔗糖和甘露糖,不能利用阿拉伯糖、肌糖和乳糖。
实施例3
嗜热脱硫地芽孢杆菌(Geobacillus sp.)TS-1(CGMCC No.15607)对硫化物的去除性能实验。
1、供试菌株
本发明实施例1所分离的嗜热脱硫地芽孢杆菌(Geobacillus sp.)TS-1(CGMCCNo.15607)菌株。
2、实验方法
将供试菌株挑取单菌落接入100ml液体培养基中(培养基组成:Na2S·9H2O0.001wt%,柠檬酸钠0.5%,KNO3 0.2wt%,K2HPO4 0.1wt%,KH2PO4 0.1wt%,MgSO4:0.02wt%,余量为水,pH值为7.2,通入无菌氮气,并同时加热排除培养基中的氧气,121℃灭菌30min),70℃过夜培养至对数生长期。配制硫化物含量为30mg/L的油田污水,将培养好的菌液以2%的接种量接种至装有100ml油田污水的三角瓶中,放置于70℃恒温箱中,每12小时测试其中的硫化物浓度,实验中以不接菌处理的原始水样作为对照。
3、实验结果
实验结果如图4所示。在70℃条件下,初始硫化物含量30mg/L的油田污水经菌液处理后,3天后其中的硫化物含量降低到0mg/L。
实施例4
嗜热脱硫地芽孢杆菌(Geobacillus sp.)TS-1(CGMCC No.15607)在胜利油田海洋采油厂某联合站污水处理中的应用。
1、供试菌株
本发明实施例1所分离的嗜热脱硫地芽孢杆菌(Geobacillus sp.)TS-1(CGMCCNo.15607)菌株。
2、污水概况
胜利油田海洋采油厂某联合站处理水量28000m3/d,未投加嗜热脱硫地芽孢杆菌(Geobacillus sp.)TS-1(CGMCC No.15607)前污水水质水性如表2所示。
表2联合站污水分析结果
3、实施步骤
现场应用工艺是在原有污水处理流程不改变的情况下,通过在来水管线的加药口处投加菌液,直接利用菌液与油田污水混合进行脱硫,具体方法为:按投加浓度100mg/L将嗜热脱硫地芽孢杆菌(Geobacillus sp.)TS-1(CGMCC No.15607)菌液投加到污水中,投加方式为连续投加。工艺流程图如图5所示。
4、试验结果
在外输出水处连续检验硫化物含量,结果如图6、图7和图8所示,嗜热脱硫地芽孢杆菌(Geobacillus sp.)TS-1(CGMCC No.15607)能有效去除污水中的硫化物,现场试验处理后污水中硫化物含量由14.3mg/L降至0mg/L,腐蚀速率由0.056mm/a降低到0.021mm/a,降低幅度达到62.5%,水质大幅提升,防腐效果明显。用处理后污水配制的2000mg/L聚合物溶液井口粘度由处理前的15mPa·s升高到处理后的37mPa·s,粘度上升147%,满足设计要求的30mPa·s,保证了聚合物驱油的开发效果。
Claims (7)
1.嗜热脱硫地芽孢杆菌(Geobacillus sp.)TS-1,其特征在于,其微生物保藏编号是CGMCC No.15607。
2.一种微生物菌剂,其特征在于,包括:权利要求1所述的嗜热脱硫地芽孢杆菌(Geobacillus sp.)TS-1和营养培养基。
3.如权利要求2所述的微生物菌剂,其特征在于,所述的营养培养基为:Na2S·9H2O0.001wt%,柠檬酸钠0.5%,KNO3 0.2wt%,K2HPO4 0.1wt%,KH2PO4 0.1wt%,MgSO4:0.02wt%,余量为水,pH值为7.2。
4.权利要求1所述的嗜热脱硫地芽孢杆菌(Geobacillus sp.)TS-1或权利要求2-3任何一项所述的微生物菌剂在油田污水处理中的应用。
5.如权利要求4所述的应用,其特征在于,所述的油田污水处理是去除油田污水中硫化物,防止硫化物导致的腐蚀,改善污水水质。
6.权利要求1所述的嗜热脱硫地芽孢杆菌(Geobacillus sp.)TS-1或权利要求2-3任何一项所述的微生物菌剂在配制聚合物污水处理中的应用。
7.如权利要求6所述的应用,其特征在于,所述的配制聚合物污水处理是去除配制聚合物污水中的硫化物,解决由硫化物导致的聚合物溶液粘度降低问题,有效保证聚合物驱油的开发效果。
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