CN112374685B

CN112374685B - 一种压裂返排液生物修复方法

Info

Publication number: CN112374685B
Application number: CN201911237703.5A
Authority: CN
Inventors: 章春芳; 黄小敏; 周航海; 张冬冬; 黄怡
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2019-09-12
Filing date: 2019-12-05
Publication date: 2021-10-01
Anticipated expiration: 2039-12-05
Also published as: CN112374685A

Abstract

本发明涉及水处理领域，公开了一种压裂返排液生物修复方法，包括：1）将压裂返排液输送至调节池进行水质调节；2）将水质调节后的压裂返排液输送生物接触氧化池进行生物处理；所述生物接触氧化池中培养有微生物；3）将生物处理后的压裂返排液输送溶气气浮机进行固液分离；4）将步骤3）所得废水输送至缓冲池。本发明首次成功将微生物处理法应用于压裂返排液的修复，本发明方法可有效将压裂返排液中有机物分解成毒性较低或无毒物质，具有环境友好，无二次污染，成本低，降解彻底等优势。

Description

一种压裂返排液生物修复方法

技术领域

本发明涉及水处理领域，尤其涉及一种压裂返排液生物修复方法。

背景技术

压裂返排液是石油钻采压裂施工作业中产生的产物，主要来源于施工前后活性水洗井作用产生的大量洗井废水、施工完成后从井筒返排出来的压裂破胶液及施工剩余的压裂基液。压裂返排液中含有铁离子、石油类、溶解性固体、悬浮物、地层渗入水等杂质，需要进行有效处理后才能资源化利用或对外排放。

由上可知，压裂返排液具有高COD，高粘度，成分复杂等特点，因此现有技术中对压裂返排液的处理主要是采用混凝、Fe/C微电解、活性炭吸附等物理化学处理方法。例如申请号为CN201811569372.0的中国专利公开了一种压裂返排液处理方法，包括以下步骤：1)回收压裂返排液入回收罐，对回收罐中回收的压裂返排液进行物理处理，除去压裂返排液中的机械杂质、悬浮固体杂质和油污杂质并初步对进行过物理处理后的压裂返排液进行水质检测分析；2)根据步骤1)中得到的pH值，用pH调整剂进行调整，将pH值调整到6-9之间，然后对调整完pH值之后的压裂返排液采用0.002-80mg/L的破胶剂进行破胶处理，破胶处理完成后采用0.01-200mg/L的氧化剂进行氧化处理，得到完全破胶且粘度降低后的压裂返排液。

但是上述专利等物理化学处理方法的不足之处在于：对环境容易造成二次污染，且成本高。生物法是使用自然产生的生物体来把废水中的有机物分解成毒性较低或无毒物质的处理方法。生物法处理废水具有环境友好，无二次污染，成本低，降解彻底等优势。但是目前还鲜有文献报道可通过微生物处理方法来修复压裂返排液，分析其原因可能在于：一方面，压裂返排液组成复杂，其环境(盐度、pH等)恶劣，不适宜很多微生物的生存；另一方面，pH压裂返排液中包含有大量疏水性有机物，限制了微生物对其的降解和利用，导致可生化性较差，无法找寻到适于生化处理压裂返排液的理想微生物。同时目前也缺乏一套理想的压裂返排液生物修复处理工艺。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种压裂返排液生物修复方法，本发明首次成功将微生物处理法应用于压裂返排液的修复，本发明方法可有效将压裂返排液中有机物分解成毒性较低或无毒物质，具有环境友好，无二次污染，成本低，降解彻底等优势。此外，本发明还获得了一种具有产生物表面活性剂以及降解烃类的功能的不动杆菌Y2，该不动杆菌Y2所产生物表面活性剂不仅具有的活性高，其在pH(2-12)，温度(4-100℃)和盐度(0-100g/L)范围内显示出很强的耐受性。

本发明的具体技术方案为：一种压裂返排液生物修复方法，包括以下步骤：

1)将压裂返排液输送至调节池进行水质调节。

2)将水质调节后的压裂返排液输送生物接触氧化池进行生物处理；所述生物接触氧化池中培养有微生物。

3)将生物处理后的压裂返排液输送溶气气浮机进行固液分离。

4)将步骤3)所得废水输送至缓冲池。

在生物接触氧化池处理后，压裂返排液生物由修复前的COD5030-8641mg/L降低为COD为1213-1880mg/L。压裂返排液生物修复前的石油类含量为32.3-86.3mg/L，经过上述生物修复处理后石油类含量为5.6-10.9mg/L。

溶气气浮机的作用是使絮凝物粘附在细微气泡上以去除悬浮物，进行固液分离。(处理前悬浮物含量290-1600mg/L，处理后为28-76mg/L)

作为优选，步骤2)中，所述微生物包括可产表面活性剂的不动杆菌。

作为优选，步骤2)中，所述不动杆菌命名为Y2，已在2019年7月29日保藏于中国典型培养物保藏中心，其保藏编号为CCTCC NO：M 2019588，微生物分类命名为Acinetobactersp.；所述Y2的16S DNA序列如SEQ ID NO.1所示。

如背景技术中所述，由于压裂返排液复杂的成分，包含的大量疏水性有机物限制着微生物对其的降解和利用，其可生化性较差。因此目前尚无对其进行微生物处理的方法。为此将微生物处理方法成功应用于压裂返排液修复中，本发明团队前期通过添加表面活性剂来提高污染物在废水中的溶解度，从而提高其可生化性。但是合成类表面活性剂生物可降解性差，低临界胶束浓度较高，毒性较高，并且其活性容易受水体环境的pH、温度以及盐度等影响，在实际应用中受到了不少的限制。

本发明的不动杆菌Y2来源于新疆克拉玛依玛18井区。通过进一步实验发现，Y2所产表面活性剂为脂肽，临界胶束浓度为187mg/L，能将水的表面张力从72mN/m降至30.21mN/m，且其性能在不同范围的pH、温度以及NaCl浓度下均能保持稳定。将Y2应用于压裂返排液进行-生物强化修复发现，其能显著增强微生物活性，促进COD(7天内从6646.7mg/L降至1546.7mg/L)以及其中正构烷烃(2635.4mg/L降至159.7mg/L)和多环芳烃(918.6μg/L降至209.6μg/L)的降解。

由上可知，本发明不动杆菌Y2能够自身产生物表面活性剂，与合成类表面活性剂相比，且其所产生物表面活性剂具有更好的生物可降解性、低毒性、高效性、低临界胶束浓度等特征。同时，本发明不动杆菌Y2还能够显著增强压裂返排液中微生物活性，促进COD以及其中正构烷烃和多环芳烃的降解。此外，本发明不动杆菌Y2来源于压裂返排液，属于土著菌，相比于外源菌，土著菌具有更好的环境适应能力(压裂返排液组成复杂，其环境(盐度、pH等)恶劣，不适宜很多微生物的生存)，能更好地促进污染物的降解。因此，本发明不动杆菌Y2相对于其他菌种来说，兼具产生物表面活性剂性能好、对有机物降解能力出色以及对压裂返排液适应性强三大特性，在上述三大特性配合下，可高效修复压裂返排液。

作为优选，步骤2)中，所述生物接触氧化池中的微生物培养方法为：取微生物粉剂于其8-12倍质量的已添加3-7wt％工业葡萄糖、0.5-1.5m/v％尿素的压裂返排液中活化培养1-3d至菌液浑浊后，分批多次投加至含压裂返排液的生物接触氧化池中，以10-15h为周期交替式曝气维持溶解氧2-4mg/L，曝气培养1-2d至成功挂膜。

作为优选，所述生物接触氧化池中设有用于负载微生物的生物膜载体。

作为优选，步骤1)中，将压裂返排液的pH调节至6-8。

虽然本发明微生物不动杆菌命Y2具有很强的pH适应能力，但是为了使其活性最大化，可将压裂返排液的pH调节至6-8。

作为优选，步骤2)中，所述生物接触氧化池为多级串联，在串联基础上再多组并联运行。

作为优选，步骤2)中，单个所述生物接触氧化池的水力停留时间为10-15h。

作为优选，步骤2)中，所述生物接触氧化池中设有微孔曝气器，每个供气量1.5-3m³/h。

作为优选，步骤4)中，所述缓冲池中的废水根据水质要求回注油田或进一步后处理。

与现有技术对比，本发明的有益效果是：

(1)本发明首次成功将微生物处理法应用于压裂返排液的修复，本发明方法可有效将压裂返排液的COD，具有环境友好，无二次污染，成本低，降解彻底等优势。

(2)本发明从新疆克拉玛依玛18井区筛到一株表面活性剂产生菌Y2，经16S DNA鉴定为不动杆菌属。进一步实验发现，Y2所产表面活性剂为脂肽，临界胶束浓度为187mg/L，能将水的表面张力从72mN/m降至30.21mN/m，且其性能在pH(2-12)，温度(4-100℃)和盐度(0-100g/L)范围内均能保持稳定，显示出很强的耐受性。

附图说明

图1为实施例2中实验组与对照1组和对照2组的照片。

图2为实施例2中空白对照与Y2菌剂降解压裂返排液7d后对应的GC-MS谱图结果图。

图3为Y2的各项性能检测结果图；其中，溶血圈实验(a)；排油圈实验(b)；液滴坍塌实验(c)；乳化性指数E₂₄(d)；Y2乳化原油试验(e)左：对照组(水)，右：实验组(Y2发酵液)；菌株Y2的系统发育树(f)。

图4为Y2所得表面活性剂的性能测试结果图；其中，CMC测定(a)；Y2在不同pH，温度和NaCl浓度条件下表面活性剂的稳定性。E₂₄是乳化指数(％)；ST表示表面张力(mN/m)(b)。

图5为Y2所得表面活性剂的检测图；其中，Y2生物表面活性剂的TLC图(a)，FTIR结果图(b)；GC-MS分析结果图(c)。

图6为Y2在压裂返排液中对有机物的去除效果。其中，不同处理组的COD值和相应的去除效率(a)；不同处理下总正构烷烃和不同链长正构烷烃的浓度(b)；不同处理下PAHs和不同环PAHs的浓度(c)。

图7为不同处理组表面张力(a)，OD₆₀₀和FDA水解活性(b)图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的描述。

总实施例

一种压裂返排液生物修复方法，包括以下步骤：

1)将压裂返排液输送至调节池进行水质pH调节为6-8。

2)将水质调节后的压裂返排液输送生物接触氧化池进行生物处理；所述生物接触氧化池中设有生物膜载体和微孔曝气器，挂膜式生物载体培养有微生物。

其中，优选地，微生物培养方法为：取微生物粉剂于其8-12倍质量的已添加3-7wt％工业葡萄糖、0.5-1.5m/v％尿素的压裂返排液中活化培养1-3d至菌液浑浊后，分批多次投加至含压裂返排液的生物接触氧化池中，以10-15h为周期交替式曝气维持溶解氧2-4mg/L，曝气培养1-2d至成功挂膜。

4)将步骤3)所得废水输送至缓冲池。

作为优选，步骤2)中，所述微生物包括可产表面活性剂的不动杆菌。进一步优选，所述不动杆菌命名为Y2，已在2019年7月29日保藏于中国典型培养物保藏中心，其保藏编号为CCTCC NO：M 2019588，微生物分类命名为Acinetobacter sp.；所述Y2的16S DNA序列如SEQ ID NO.1所示。

优选地，步骤2)中，生物接触氧化池为多级串联，在串联基础上再多组并联运行。单个生物接触氧化池的水力停留时间为10-15h。每个微孔曝气器供气量1.5～3m³/h。

可选地，步骤4)中，所述缓冲池中的废水根据水质要求回注油田或进一步后处理。

实施例1

对不动杆菌Y2进行性能检测

1、排油圈实验向一个干净的10cm平皿中加入30mL超纯水，向水中滴加100μL轻质原油，原油会在水表面迅速扩散开，待其稳定后，用移液枪缓慢滴加10μL上层发酵液，测量排开的油圈直径，以滴加等体积的超纯水作为空白对照。结果如图3(b)所示。

2、液滴坍塌实验

将25μL无细胞上清液滴加到封口膜上，随后观察液滴的形状和液滴在封口膜表面上的扩散。然后将亚甲蓝(对液滴的形状没有影响)加入到水滴中便于拍照，用尺子测量液滴直径，以滴加等体积的超纯水作为空白对照。结果如图3(c)所示。

3、测定发酵液表面张力

发酵液的表面张力使用表面张力仪(BZY-201，Shanghai Fangrui InstrumentCo.Ltd.，China)在室温下测定。

4、乳化指数测定

在试管中加入3ml离心后的发酵液和3ml矿物油，用超声仪处理10min，混合完全，在室温下静置24小时，测定乳化指数：

结果如图3(d)所示；Y2乳化原油试验如图3(e)所示，左：对照组(水)，右：实验组(Y2发酵液)。

上述各项检测的结果如表1所示：

表1-不动杆菌Y2以及其他菌株的数据对比

菌株编号	排油圈直径(mm)	表面张力值(mN/m)	乳化指数E<sub>24</sub>(％)	液滴坍塌直径(mm)
					F1	65±2.3	36.17±0.45	29.68±2.1	4±0.5
F2	52±1.8	40.21±0.57	20.04±2.4	3.5±1
					Y2	100±1.0	26.08±0.38	53.35±0.6	6±1.0
Y3	70±1.2	35.13±0.12	32.12±1.5	5±1.5

其中，F1为琼氏不动杆菌，F2为香坊肠杆菌，Y3为铜绿假单胞菌。由表1中数据可知，本发明Y2相比于其他菌种，在排油圈直径、表面张力值、乳化指数、液滴坍塌实验上具有明显的优势。

5、菌株鉴定

基于上述筛选，选择最高的生物表面活性剂产生能力的菌株进行分子鉴定。使用Easy Pure Bacteria Genomic DNA Kit试剂盒(Transgene Biotechnology Co.，Ltd.，Beijing，China)提取DNA。获得的DNA用作聚合酶链式反应(PCR)的模板DNA，通用引物对为27f和1492r。对16S DNA基因扩增子进行测序(TSINGKE Biotechnology Co.，Ltd.，Hangzhou，China)，并通过Basic Local Alignment Search Tool(https：//blast.ncbi.nlm.nih.gov/)对比结果。使用MEGA7.0软件(Pennsylvania StateUniversity，State College，PA，USA)构建系统发育树，如图3(f)所示。其中不动杆菌Y2的16S DNA序列如SEQ ID NO.1所示。

6、生物表面活性剂的提取和性能鉴定

6.1生物表面活性剂的提取

菌株Y2在含有1％橄榄油为碳源的MSM培养基中培养5天。将培养液以8000g离心10分钟以收集上清液。上清液用乙酸乙酯萃取三次。合并萃取物并使用旋转蒸发器浓缩。

6.2临界胶束浓度(CMC)的测定

将提取的生物表面活性剂配制成一系列不同浓度的生物表面活性剂溶液，用表面张力仪测定溶液的表面张力。溶液的表面张力会随着表面活性剂浓度的增大而减小，当溶液的表面张力趋于稳定，不再下降时，此时对应的浓度即表面活性剂的临界胶束浓度。结果如图4(a)所示，Y2产的生物表面活性剂的CMC值为187.5mN/m，相应的表面张力为30.2mN/m。

6.3生物表面活性剂稳定性测定

①对温度的稳定性：将表面活性剂溶于50ml水中，配制成表面活性剂溶液，分别用不同温度(20、40、60、80、100℃)处理溶液30分钟，检测每个温度处理后的溶液表面张力。

②对pH的稳定性：用3M盐酸和3M NaOH溶液将表面活性剂溶液调节成不同pH(2-12)，测定在不同pH下溶液的表面张力。

③对盐度的稳定性：向配制好的表面活性剂溶液中加入不同量的NaCl，使溶液的盐度在0-100g/L的范围内变化，测定不同盐度下表面活性剂溶液的表面张力。

具体结果如图4(b)所示。根据图4(b)，提取的生物表面活性剂在pH(2-12)，温度(4-100℃)和盐度(0-100g/L)范围内表现出很强的耐受性。

6.4薄层色谱(TLC)

将一部分生物表面活性剂溶解在甲醇中，约10μL溶液点在硅胶板(MarineBiotech Co.，Qingdao，China)上。使用氯仿/甲醇/水(95∶5∶1，v/v/v)的流动相分离化合物。茚三酮试剂(0.25％茚三酮在丙酮中)用于检测肽显砖红色斑点。用碘蒸气处理硅胶板，脂质显黄色斑点。如图5(a)所示为Y2生物表面活性剂的TLC图，用0.25％茚三酮溶液喷洒到A板以检测测肽，红色为阳性；B板用碘蒸气显色检测脂质，柠檬黄是阳性。

6.5FTIR

为了识别生物表面活性剂的化学键类型，使用FTIR光谱仪(CCR-1，Thermo-Nicolet，America)在4000cm^-1-400cm^-1的光谱范围内进行傅里叶变换红外光谱分析。如图5(b)所示为FTIR结果图。

6.6气相色谱质谱联用仪(GC-MS)分析脂肪酸成分

为了验证菌株Y2产表面活性剂的脂肪酸成分，将菌株Y2产生的表面活性剂水解并且甲酯化后用正己烷抽提浓缩后供GC-MS分析脂肪酸的成分和结构。称取10mg提取的表面活性剂加入到5ml2M HCl-CH₃OH(1∶11)中，充氮气封安瓿管，于100℃水浴反应4h，冷却后用2ml正己烷提取两次。合并提取液于具塞离心管中稀释100倍供GC-MS分析。仪器为岛津QP2020气质联用仪，载气为氦气，柱流量为1.5ml/min；进样口温度为260℃，气质接口温度为260℃，柱子初始温度为60℃，以升温速率5℃/min升至260℃，并保持10min。质谱条件：离子源温度为200℃，扫描范围为50～500amu，进样量为1μL，分流比为50：1。在“国家标准与技术研究所”(NIST)质谱库数据库中搜索脂肪酸甲酯的结构比对GC-MS结果，以估计生物表面活性剂的可能的脂肪酸组成。如图5(c)所示为GC-MS分析结果。由TLC和FTIR结果可知：Y2所产生物表面活性剂为脂肽类，将其甲酯化后进GC-MS分析其脂肪酸成分为十六烷酸和十八烷酸。

7、压裂返排液生物修复实验

7.1实验组设置

为了测试土著生物表面活性剂产生菌是否能够适应压裂返排液并促进COD，正构烷烃和多环芳烃的去除，将Y2加入到压裂返排液中，分别评价了生物表面活性剂产生菌对COD、正构烷烃和PAHs的去除效果。对于生物降解实验，将100mL压裂返排液加入250mL锥形瓶中。

设置组别如下：对照组添加1mL无菌超纯水，生物刺激组提供1mL 10g/L酵母提取物(YE)。向生物强化组提供1mL混合物(Y2菌体和10g/LYE)。

将溶液pH调节至7.0-7.5，所有补充剂在培养的前三天每天定时加入。所有的实验组在30℃、180r/mim震荡培养7天。

7.2COD和烃组分分析

培养结束后，培养液在8000g离心10分钟除去菌体。COD值通过使用重铬酸盐法测定。通过GC-MS对剩余油分进行提取和分析，用于确定不同处理组的降解效率。简而言之，取3mL培养液加入等体积的正己烷回收培养物中的残余油，萃取重复三次，合并上层有机相，用无水Na₂SO₄干燥。最后，将正己烷相稀释10倍，并通过配备有SH Rxi-5Sil MS柱(30m×0.25μm×0.25mm，Shimadzu)的GC-MS(QP2020，Shimadzu)对C8-C40的组分进行定量。使用氦气作为载气，流速为1.2mL/min。柱温箱温度参数设定如下：初始温度设定为50℃，保持时间为2分钟，温度为6℃/分钟，温度升高至300℃，保持时间为25分钟。离子源和界面温度分别设定在230和300℃。采集模式设置为选定的离子监测模式，每种组分的离子对应于外标(34种烷烃)的保留时间。此外，如Sun等人所述，参照美国环境保护局规定的(EPA)-PAHs，对培养液中的剩余PAHs进行了提取和分析，并根据环数分别分类。

图6(a)所示为不同处理组的COD值和相应的去除效率。其中，原始样品：6646.7mg/L：对照加水组：6446.7mg/L(去除率3％)；生物刺激组：5246.7mg/L(去除率21.1％)；生物强化组：1546.7mg/L(去除率76.7％)。结果表明，产生物表面活性剂的菌株Y2可以很好地适应压裂返排液中的复杂环境，有效促进COD的去除。

图6(b)所示为不同处理下总正构烷烃和不同链长正构烷烃的浓度。初始总的正构烷烃(C8-C40)含量为2635.4mg/L，对照加水组、生物刺激和生物强化处理组中分别观察到C8-C40的含量为2339.6mg/L(去除率11.2％)，1380.4mg/L(去除率47.6％)和159.7mg/L(去除率93.9％)。该结果表明补充营养物可以增强天然微生物对正构烷烃的生物降解作用，并且添加菌株Y2进一步促进了正构烷烃的去除。

图6(c)所示为不同处理下PAHs和不同环PAHs的浓度。误差线表示标准偏差。*表示原始样本与其他处理之间的显著差异(*P＜0.05)或极显著差异(**P＜0.001)。其中，原始样品：918.6μg/L；对照加水组：760.6μg/L(去除率17.2)；生物刺激组：556.8μg/L(去除率39.4％)；生物强化组：209.6(去除率77.2％)。结果显示，不动杆菌Y2的加入显著促进了压裂返排液中PAHs的降解，并且PAHs中含量最高的3环和4环芳香烃得到了有效的降解(去除率79.3％)。

7.2培养液表面张力测定

为了检查培养液中是否产生生物表面活性剂，用表面张力仪(BZY-201，ShanghaiFangrui Instrument Co.Ltd.，China)测定培养上清液的表面张力作为间接指数。结果如图7(a)所示。

7.3微生物生长和活性的测定

取0.5mL培养液离心后收集菌体并加入7.5mL磷酸盐缓冲溶液(NaCl8.5g/L，NaH₂PO₄0.1g/L，Na₂HPO₄2.2g/L，pH7.6)，在200r/mim、30℃下震荡15分钟。然后加入0.25mL二乙酸荧光素(FDA)溶液(2g/L FDA的丙酮溶液)，并将混合物在200r/mim、30℃下震荡2小时。培养结束后离心除去菌体，在490nm处测定上清液的吸光度。结果如图7(b)所示。

由图7结果显示，不动杆菌Y2的加入显著降低了发酵液的表面张力，表明大量生物表面活性剂的产生，并且增强了压裂返排液中微生物的生长状况及活性。

7.4数据分析

所有数据均为3次重复的平均值。为了测试不同处理之间COD的显著差异，使用SPSS 19.0软件(IBM Corp.，USA)进行t检验分析。

综上，不动杆菌Y2其所产生物表面活性剂的CMC为187.5mg/L，并且在不同的pH(2-12)，温度(4-100℃)和盐度(0-100g/L)范围内显示出很强的耐受性。

通过TLC，FTIR和GC-MS分析，生物表面活性剂被表征为脂肽。添加不动杆菌属Y2可以显著促进COD和烃类的去除(包括正构烷烃和PAHs)。

此外，Y2加入压裂返排液后，微生物的生物量和活性大大增加。本研究证明，接种土著产表面活性剂的微生物是压力返排液生物修复的有效方法。

实施例2(工业应用)

1、菌粉的制作

将不动杆菌Y2接种到LB培养基中，放置于摇床中在180r//mim、30℃培养2d，培养结束后在8000rpm下离心20min，弃上清至菌液浓缩10倍，用于后续菌粉制作。选用麦麸和淀粉作为固体载体来吸附细菌，将50％麦麸与50％淀粉充分混匀后放置于100℃烘箱中烘烤2h灭菌。然后将浓缩得到的菌液以10-20％的接种量接种到固体载体中，混匀后于30℃好氧发酵30h，发酵物置于30℃充分烘干后分装保存。

称取0.1g制作好的菌粉，加入到100mL压裂返排液中，放置于180r/min、30℃摇床中培养7d，观察微生物生长状况及原油降解情况，微生物培养液浑浊而含油量明显低于对照组即为合格菌粉。对照1组只有压裂返排液，对照2组为只加营养的压裂返排液。培养结束后，用等体积正己烷萃取残留石油烃，萃取3次后合并萃取液，用无水Na₂SO₄干燥。最后，将萃取液稀释10倍，并通过配备有SH Rxi-5Sil MS柱(30m×0.25μm×0.25mm，Shimadzu)的GC-MS(QP2020，Shimadzu)对C8-C40的组分进行定量。使用氦气作为载气，流速为1.2mL/min。柱温箱温度参数设定如下：初始温度设定为50℃，保持时间为2分钟，温度为6℃/分钟，温度升高至300℃，保持时间为25分钟。离子源和界面温度分别设定在230和300℃。采集模式设置为选定的离子监测模式，每种组分的离子对应于外标(34种烷烃)的保留时间。

如图1所示为实验组(合格菌种)与对照1组和对照2组的照片(从左至右依次为对照1组、对照2组、实验组)，Y2菌粉在压裂返排液中培养7d后生长状况良好，由图中可以看出实验组压裂返排液中的石油已经基本降解完全。

如图2所示，菌粉活化后降解原油7天的GC-MS谱图显示，经过7天的降解，压裂返排液中的石油烃已基本降解完全。说明菌粉能够迅速活化并高效降解石油烃。

2、工业应用

处理对象为新疆克拉玛依玛18井区产生的压裂返排液，主工艺流程为：压裂返排液→调节池→生化提升泵(2台)→生物接触氧化池→污水提升泵(2台)→溶气气浮机(2台)→缓冲水池→外输水泵(3台)。

在调节池中将压裂返排液pH调节为7左右。使用pH计(HACH-53，美国)检测压裂返排液的pH。

生物接触氧化池的设置方式为包括四个并联的单元，每个单元包括三个串联的生物接触氧化池尺寸：长×宽×高＝12.0m×5.0m×6.5m，总有效容积为3600m³，单个生物接触氧化池的水力停留时间为12h。生物膜载体选用组合型填料，填装体积为池有效容积的75％。供气采用盘式微孔曝气器，每个微孔曝气器供气量2.0m³/h。

生物接触氧化池中培养有可产表面活性剂的不动杆菌Y2。微生物培养方法为：取微生物粉剂(10wt％添加量)于已添加5wt％工业葡萄糖1m/v％尿素的压裂返排液中活化培养2d至菌液浑浊后，分批多次投加至含压裂返排液的生物接触氧化池中，以12h为周期交替式曝气维持溶解氧3mg/L，曝气培养2d至成功挂膜。

压裂返排液生物修复前的COD为5030-8641mg/L，经过上述生物修复处理后COD为1213-1880mg/L。压裂返排液生物修复前的石油类含量量为32.3-86.3mg/L，经过上述生物修复处理后石油类含量为5.6-10.9mg/L。压裂返排液生物修复前的pH为5.03-6.84，处理后pH为6.82-8.14。

本发明中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。

序列表

<110> 浙江大学

<120> 一种压裂返排液生物修复方法

<130> 2019

<160> 1

<170> SIPOSequenceListing 1.0

<210> 1

<211> 1445

<212> DNA

<213> 不动杆菌Y2(Acinetobacter sp.Y2)

<400> 1

agccggggcg gcagcttaca catgcagtcg agcgggggaa ggtagcttgc tactggacct 60

agcggcggac gggtgagtaa tgcttaggaa tctgcctatt agtgggggac aacattccga 120

aaggaatgct aataccgcat acgtcctacg ggagaaagca ggggaccttc gggccttgcg 180

ctaatagatg agcctaagtc ggattagcta gttggtgggg taaaggccta ccaaggcgac 240

gatctgtagc gggtctgaga ggatgatccg ccacactggg actgagacac ggcccagact 300

cctacgggag gcagcagtgg ggaatattgg acaatggggg gaaccctgat ccagccatgc 360

cgcgtgtgtg aagaaggcct tatggttgta aagcacttta agcgaggagg aggctactag 420

tattaatact actggatagt ggacgttact cgcagaataa gcaccggcta actctgtgcc 480

agcagccgcg gtaatacaga gggtgcgagc gttaatcgga tttactgggc gtaaagcgtg 540

cgtaggcggc catttaagtc aaatgtgaaa tccccgagct taacttggga attgcattcg 600

atactggatg gctagagtat gggagaggat ggtagaattc caggtgtagc ggtgaaatgc 660

gtagagatct ggaggaatac cgatggcgaa ggcagccatc tggcctaata ctgacgctga 720

ggtacgaaag catggggagc aaacaggatt agataccctg gtagtccatg ccgtaaacga 780

tgtctactag ccgttggggc ctttgaggct ttagtggcgc agctaacgcg ataagtagac 840

cgcctgggga gtacggtcgc aagactaaaa ctcaaatgaa ttgacggggg cccgcacaag 900

cggtggagca tgtggtttaa ttcgatgcaa cgcgaagaac cttacctggc cttgacatac 960

tagaaacttt ccagagatgg attggtgcct tcgggaatct agatacaggt gctgcatggc 1020

tgtcgtcagc tcgtgtcgtg agatgttggg ttaagtcccg caacgagcgc aacccttttc 1080

cttacttgcc agcatttcgg atgggaactt taaggatact gccagtgaca aactggagga 1140

aggcggggac gacgtcaagt catcatggcc cttacggcca gggctacaca cgtgctacaa 1200

tggtcggtac aaagggttgc tacctagcga taggatgcta atctcaaaaa gccgatcgta 1260

gtccggattg gagtctgcaa ctcgactcca tgaagtcgga atcgctagta atcgcggatc 1320

agaatgccgc ggtgaatacg ttcccgggcc ttgtacacac cgcccgtcac accatgggag 1380

tttgttgcac cagaagtagg tagtctaacc gcaaggagga cgctaccacg gtgccccatt 1440

ttgca 1445

Claims

1.一种压裂返排液生物修复方法，其特征在于包括以下步骤：

1）将压裂返排液输送至调节池进行水质调节；

2）将水质调节后的压裂返排液输送生物接触氧化池进行生物处理；所述生物接触氧化池中培养有微生物；所述微生物包括可产表面活性剂的不动杆菌；所述不动杆菌的微生物分类命名为不动杆菌（Acinetobactersp.）Y2，已在2019年7月29日保藏于中国典型培养物保藏中心，其保藏编号为CCTCC NO:M 2019588；所述Y2的16S DNA序列如SEQ ID NO.1所示；

3）将生物处理后的压裂返排液输送溶气气浮机进行固液分离；

4）将步骤3）所得废水输送至缓冲池。

2.如权利要求1所述的压裂返排液生物修复方法，其特征在于，步骤1）中，将压裂返排液的pH调节至7-8。

3.如权利要求1所述方法，其特征在于，步骤2）中，所述生物接触氧化池中的微生物培养方法为：取微生物粉剂于其8-12倍质量的已添加3-7wt%工业葡萄糖、0.5-1.5m/v%尿素的压裂返排液中活化培养1-3d至菌液浑浊后，分批多次投加至含压裂返排液的生物接触氧化池中，以10-15h为周期交替式曝气维持溶解氧2-4mg/L，曝气培养1-2d至成功挂膜。

4.如权利要求3所述方法，其特征在于，所述生物接触氧化池中设有用于负载微生物的生物膜载体。

5.如权利要求1所述方法，其特征在于，步骤2）中，所述生物接触氧化池为多级串联，在串联基础上再多组并联运行。

6.如权利要求1所述方法，其特征在于，步骤2）中，单个所述生物接触氧化池的水力停留时间为10-15h。

7.如权利要求1所述方法，其特征在于，步骤2）中，所述生物接触氧化池中设有微孔曝气器。

8.如权利要求1所述方法，其特征在于，步骤4）中，所述缓冲池中的废水根据水质要求回注油田或进一步后处理。