CN108660095A - 脱硫芽孢杆菌py-3及其菌剂和应用 - Google Patents

脱硫芽孢杆菌py-3及其菌剂和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一株脱硫芽孢杆菌(Bacillus sp.)PY‑3及其菌剂和应用，本发明的菌株来自胜利油田孤岛采油厂的污水样，通过37℃，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Bacillus sp.PY‑3，其保藏编号为CGMCC No.15606。本发明公开了其在油田污水处理中的应用。本发明脱硫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，本发明脱硫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

脱硫芽孢杆菌PY-3及其菌剂和应用
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，具体涉及一株脱硫芽孢杆菌PY-3及其在油田污水处理中的应用。
背景技术
随着稠油热采和注水开发的不断进行，目前各油田都出现了大量高含硫化物的采出液。油田污水中硫化物的存在会造成多方面的危害。污水中硫化物会造成设备、管线和其他金属材料的严重腐蚀，导致设备损坏，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，致水质恶化。同时，在聚合物驱油技术应用过程中，由于回注污水中含有硫化物，导致配制的聚合物溶液粘度大幅度下降，严重影响了聚合物驱油的效果。目前，油田污水处理中控制硫酸盐还原菌产生硫化物的方法主要是投加杀菌剂，但含聚污水水质差，各种悬浮物消耗大量杀菌剂，且杀菌剂对于设备管壁生物膜内细菌无法有效杀灭，故不能有效控制硫化物。
因此，针对油田污水特点，筛选生物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，同时彻底解决由硫化物导致的聚合物溶液粘度降低问题，提升注聚驱油效果，经济效益显著，推广前景广阔。
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限制，筛选出可以适应油田污水环境，且能够有效去除硫化物的微生物菌种，是目前微生物技术应用于油田污水处理，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处理配制聚合物的污水，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：
本发明提供了一株脱硫芽孢杆菌(Bacillus sp.)PY-3，以下简称PY-3，是从胜利油田孤岛采油厂某联合站的污水样品中分离，37℃下富集培养筛选得到，并通过硫化物去除性能考察筛选传代获得。该菌株已经在2018年4月12日提交保藏；保藏编号为：CGMCCNo.15606；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：芽孢杆菌Bacillus sp.。
本发明提供的脱硫芽孢杆菌(Bacillus sp.)PY-3CGMCC No.15606的菌落形态特征如下：在固体培养基上培养1～2天出现的菌落直径为0.4～0.8mm，菌落形态呈圆形，边缘整齐，表面湿润不透明，土黄色。
本发明提供的脱硫芽孢杆菌(Bacillus sp.)PY-3CGMCC No.15606的细胞形态特征如下：菌体经革兰氏染色呈阳性，显微镜下，细胞形态为杆状，如图1，大小3.0～7.5μm×0.3～0.8μm，芽孢端生或亚端生，周生鞭毛。生长温度30～50℃，最适生长温度37℃，生长pH值范围5～9，NaCl耐受性0～15％。
本发明提供的脱硫芽孢杆菌(Bacillus sp.)PY-3CGMCC No.15606的部分生理生化特征如表1所示：
表1脱硫芽孢杆菌(Bacillus sp.)PY-3CGMCC No.15606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 + 柠檬酸盐 +
甲基红 - 阿拉伯糖 +
接触酶 + 半乳糖 +
V-P - 木糖 -
葡萄糖产酸 - 肌糖 -
淀粉水解 - 乳糖 +
脓青素 - 鼠李糖 +
氧化酶 - 蔗糖 +
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PY-3为一新菌，属于芽孢杆菌属(Bacillus sp.)。
本发明脱硫芽孢杆菌(Bacillus sp.)PY-3CGMCC No.15606的营养培养基：Na2S·9H2O 0.005wt％，无水乙酸钠0.3wt％，NaHCO3 0.1wt％，NH4Cl 0.1wt％，KNO3 0.2wt％，K2HPO4 0.1wt％，余量为水(固体培养基需加琼脂2％)，pH值为7.0。本发明菌株在30-50℃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脱硫芽孢杆菌(Bacillus sp.)PY-3CGMCC No.15606和营养培养基；其中，所述的营养培养基成分为Na2S·9H2O 0.005wt％，无水乙酸钠0.3wt％，NaHCO3 0.1wt％，NH4Cl0.1wt％，KNO30.2wt％，K2HPO4 0.1wt％(固体培养基需加琼脂2％)，余量为水，pH值为7.0。
本发明提供的脱硫芽孢杆菌(Bacillus sp.)PY-3CGMCC No.15606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。用脱硫芽孢杆菌(Bacillus sp.)PY-3CGMCCNo.15606菌株处理油田含硫化物的污水，实验结果表明，该菌在37℃条件下，可将硫化物含量由30mg/L下降至0mg/L。
本发明提供的脱硫芽孢杆菌(Bacillus sp.)PY-3CGMCC No.15606菌株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，并大幅度提升水质。用脱硫芽孢杆菌(Bacillus sp.)PY-3CGMCC No.15606菌株处理油田污水，37℃条件下，该菌可将污水腐蚀速率降低65％以上。
本发明提供的脱硫芽孢杆菌(Bacillus sp.)PY-3CGMCC No.15606能应用于油田聚合物驱油中配聚污水的处理，可以有效解决由硫化物导致的粘度降低问题。用脱硫芽孢杆菌(Bacillus sp.)PY-3CGMCC No.15606处理油田用于配制聚合物溶液的污水，处理后污水配制的聚合物溶液井口粘度上升110％以上，可以有效保障区块聚合物驱油的开发效果。
本发明提供的脱硫芽孢杆菌(Bacillus sp.)PY-3CGMCC No.15606能应用于油田污水处理领域，有效去除污水中的硫化物，37℃条件下可将硫化物含量由30mg/L下降至0mg/L；能够大幅减轻腐蚀，改善污水水质，该菌在37℃条件下，可将污水腐蚀速率降低65％以上。用于油田聚合物驱配聚污水的处理，本发明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110％以上，满足设计要求，保障聚合物驱油的开发效果。
附图说明
图1为本发明脱硫芽孢杆菌(Bacillus sp.)PY-3(CGMCC No.15606)的菌株形态图；
图2为本发明脱硫芽孢杆菌(Bacillus sp.)PY-3(CGMCC No.15606)的系统发育树；
图3为本发明脱硫芽孢杆菌(Bacillus sp.)PY-3(CGMCC No.15606)去除硫化物能力室内评价结果；
图4为本发明脱硫芽孢杆菌(Bacillus sp.)PY-3(CGMCC No.15606)在胜利油田孤岛采油厂污水处理中应用的投加位置；
图5为本发明脱硫芽孢杆菌(Bacillus sp.)PY-3(CGMCC No.15606)在胜利油田孤岛采油厂某注水站应用前后污水中硫化物含量的变化情况；
图6为本发明脱硫芽孢杆菌(Bacillus sp.)PY-3(CGMCC No.15606)在胜利油田孤岛采油厂某注水站应用前后污水腐蚀速率的变化情况；
图7为本发明脱硫芽孢杆菌(Bacillus sp.)PY-3(CGMCC No.15606)在胜利油田孤岛采油厂某注水站应用前后污水配制聚合物溶液的粘度变化情况；
图8为本发明脱硫芽孢杆菌(Bacillus sp.)PY-3(CGMCC No.15606)在胜利油田孤岛采油厂某聚合物驱油区块应用前后的开发效果。
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
脱硫芽孢杆菌(Bacillus sp.)PY-3(CGMCC No.15606)菌株的筛选。
取胜利油田孤岛采油厂污水，用一次性注射器取1ml，接入固体培养基(培养基组成：Na2S·9H2O 0.005wt％，无水乙酸钠0.3wt％，NaHCO3 0.1wt％，NH4Cl0.1wt％，KNO30.2wt％，K2HPO4 0.1wt％，琼脂2％，余量为水，pH值为7.0，配制培养基过程中全程采用80％氮气吹脱以保证厌氧环境)，37℃恒温培养7d至培养基上出现单菌落为止。挑取培养基上的单菌落转入相同成分的厌氧液体培养基进行扩大培养，37℃恒温培养7d。取培养液再次接入厌氧固体培养基，37℃恒温培养7d，分离出单菌落。
将生长良好的各个单菌落，分别接种到厌氧液体培养基中，37℃恒温培养3d，之后通过检测培养基中硫化物含量的降低情况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脱硫芽孢杆菌(Bacillus sp.)PY-3。
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
脱硫芽孢杆菌(Bacillus sp.)PY-3(CGMCC No.15606)的形态和生理生化特征。
1、供试菌株
本发明实施例1所分离的脱硫芽孢杆菌(Bacillus sp.)PY-3(CGMCC No.15606)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、柠檬酸盐、阿拉伯糖、半乳糖、木糖、肌糖、乳糖、鼠李糖和蔗糖实验。
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30-50℃，最适合生长温度为37℃，生长pH范围为5～9，NaCl耐受性0～15％，接触酶实验为阳性，甲基红、V-P、利用葡萄糖产酸、水解淀粉、脓青素、氧化酶实验皆为阴性。能够还原硝酸盐和亚硝酸盐，能利用乙酸盐、柠檬酸盐、阿拉伯糖、半乳糖、乳糖、鼠李糖和蔗糖，不能利用木糖和肌糖。
实施例3
脱硫芽孢杆菌(Bacillus sp.)PY-3(CGMCC No.15606)对硫化物的去除性能实验。
1、供试菌株
本发明实施例1所分离的脱硫芽孢杆菌(Bacillus sp.)PY-3(CGMCC No.15606)菌株。
2、实验方法
将供试菌株挑取单菌落接入100ml厌氧液体培养基中37℃过夜培养至对数生长期，培养基成分与实施例1中相同。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37℃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、试验结果
试验结果如图3所示。在37℃条件下，初始硫化物含量30mg/L的油田污水经菌液处理后，60小时后其中的硫化物含量降低到0mg/L，该菌对硫化物的去除效果良好。
实施例4
脱硫芽孢杆菌(Bacillus sp.)PY-3(CGMCC No.15606)在胜利油田孤岛采油厂某注水站污水处理中的应用。
1、供试菌株
本发明实施例1所分离的脱硫芽孢杆菌(Bacillus sp.)PY-3(CGMCC No.15606)菌株。
2、污水概况
胜利油田孤岛采油厂某注水站污水处理水量95000m3/d，未投加脱硫芽孢杆菌(Bacillus sp.)PY-3(CGMCC No.15606)前污水水质水性如表2所示。
表2注水站污水分析结果
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，通过在注水站进水管线的加药口处投加菌液，直接利用菌液与污水混合进行脱硫，具体方法为：按投加浓度150mg/L将脱硫芽孢杆菌(Bacillus sp.)PY-3(CGMCC No.15606)菌液投加到污水中，投加方式为连续投加。投加位置如图4所示。
4、试验结果
在注水站出口处连续检验污水硫化物含量，结果如图5、图6和图7所示，脱硫芽孢杆菌(Bacillus sp.)PY-3(CGMCC No.15606)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10.9mg/L降至0mg/L，硫化物完全被去除；腐蚀速率由0.082mm/a降低到0.027mm/a，降低幅度达到67％，防腐效果明显，水质大幅提升。用处理后污水配制的2000mg/L聚合物溶液井口粘度由17mPa·s升高到36mPa·s，上升了112％，满足设计要求的30mPa·s。如图8所示，区块聚合物驱油效果得到有效改善，平均日增油超过50t。

Claims (7)

1.一株脱硫芽孢杆菌(Bacillus sp.)PY-3，其特征在于，其微生物保藏编号是CGMCCNo.15606。
2.一种微生物菌剂，其特征在于，包括：权利要求1所述的脱硫地芽孢杆菌(Bacillussp.)PY-3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，所述的营养培养基组成：Na2S·9H2O0.005wt％，无水乙酸钠0.3wt％，NaHCO3 0.1wt％，NH4Cl 0.1wt％，KNO3 0.2wt％，K2HPO40.1wt％，余量为水，pH值为7.0。
4.权利要求1所述的脱硫地芽孢杆菌(Bacillus sp.)PY-3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所述的脱硫地芽孢杆菌(Bacillus sp.)PY-3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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